Рулевая машина с лопастным приводом

Конструкция электрогидравлической рулевой машины. Рулевая машина "Фриденбю" (Норвегия) устанавливается на судах с горизонтальной грузообработкой типа "Магнитогорск", "Инженер Мачульский" и некоторых других типах судов. В различных модификациях рулевая машина имеет крутящий момент на баллере от 18 до 1400 кН-м. Рабочее давление масла в гидросистеме 2,5 МПа, угол перекладки руля от диаметральной плоскости ±36°. Система управления рулевой машины электрическая, предусматривает режимы "простой", "следящий", "автомат".

Основными элементами рулевой машины являются гидродвигатель лопастного типа, два насосных агрегата с установленными на них золотниковыми распределителями, предназначенными для изменения направления потока гидрожидкости для перекладки руля в разные стороны. Колонка управления в рулевой рубке обеспечивает работу в любом из указанных режимов. Колонка управления аварийного привода со встроенным аксиально-поршневым насосом установлена на палубе переборок.

Гидродвигатель (Рис. 70, вид сверху, выполнен в уменьшенном масштабе) устанавливается на фундаменте. Цилиндрический корпус 10 гидродвигателя сверху закрывается крышкой /. Внутри на конусе баллера на шпонке установлен ротор 13, вращающийся в подшипниках скольжения. Верхний подшипник 5 - радиальный, нижний 7 - опорно-упорный, воспринимает осевую нагрузку баллера. Смазка подшипников осуществляется маслом, подводимым из расширительного бака через штуцер 4 и каналы в крышке и роторе. Подшипники уплотняются сальниками 2 и 9 с нажимными фланцами 3 и 8.

Ротор имеет четыре лопасти 6, угловое перемещение которых ограничивается сегментами 11 и 13, прикрепленными к корпусу. Через масловводы 12 и сегменты 14 подводится масло от маслоагрегата для работы в основном режиме, а через один из сегментов 13 - от ручного насоса для работы в аварийном режиме. При поступлении масла в полости о происходит поворот ротора по часовой стрелке, при этом из полостей 6 масло вытесняется во всасывающий трубопровод насоса

Рис. 70. Лопастной гидродвигатель рулевой машины

При повороте ротора на предельный угол предохранительные клапаны 14 упираются своими штоками в сегменты и пропускают масло в полость всасывания, предотвращая перегрузку.

В канавки лопастей, сегментов и корпуса устанавливаются уплотнения из синтетического материала, устойчивого против изнашивания и воздействия масла. Подводящееся к канавкам 2 масло (рис. 71, а) прижимает уплотнение 1 к прилегающей поверхности. В других модификациях рулевых машин используются уплотнения, действующие по принципу манжеты (рис. 71, б). Под давлением находится одна из двух манжет 3 в зависимости от направления вращения ротора. Кромка этой манжеты прижимается к корпусу набегающим потоком масла.

Насосный агрегат и блок золотниковых распределителей (рис. 72 и 73). На корпусе насосного агрегата, состоящего из насоса 1 и электропривода, установлен блок управления с управляющим золотниковым распределителем 2 и силовым золотниковым распределителем 6. Насос 1 всасывает масло из приемной камеры 11 через сетчатый фильтр 12, фиксируемый при зажатии крышки 9 упорной пластиной 10, опирающейся на мембрану 8. Приемная камера через штуцер 7 и трубопровод соединяется с расширительной цистерной.

Масло нагнетается в полость г золотникового распределителя 6 и, воздействуя на торцовые поверхности и, при давлении 0,2 МПа раздвигает половины золотника в положение, указанное на рис. 72 и 73, а. Пружины в полостях п и б при этом сжимаются. В этом положении, соответствующем режиму холостого хода, масло из полости г через осевой канал д и радиальные отверстия е возвращается в канал тп приемной камеры насоса. Сюда же возвращается масло, проходящее через левый осевой канал д золотника и канал ж корпуса.

Когда под действием управляющего сигнала замкнется электриче­ская цепь катушки 3, управляющий золотник 2 сместится вправо. Масло из полости г через каналы тп, л, поступит в левую торцовую полость б силового золотника и сдвинет вправо его левую половину, как это показано на рис. 73, б. Канал нагнетания г сообщится с левой камерой в и левым каналом а отвода (на рис. 72 фланец в) к гидродвигателю. Масло, вытесняемое из гидродвигателя при перекладке руля, через канал р поступит в правую камеру с и всасывающий канал тп к насосу. При обесточивании катушки 3 золотник 2 возвратится в сред­нее положение под действием пружины. Полости возвратных пружин сообщаются с каналом слива к. Золотник 6 также вернется в исходное положение. При смещении золотника 6 влево произойдет реверс потока и по каналу р масло будет нагнетаться к гидродвигателю, а по

Рис. 72. Насос с блоком золотниковых распределителей (обозначение позиций на рис. 72 и 73 одинаковое)

Рис. 73. Схема блока золотниковых распределителей

каналу а поступать на всасывание к насосу. Направление перекладки руля при этом изменится на противоположное.

Полость нагнетания г и канал т сообщаются с предохранительным клапаном 5, настроенным на давление 5 МПа. При повышении давления свыше этого значения канал л или н в зависимости от положения золотника 2, сообщится сработавшим клапаном 5 с полостью слива ж. Давление в торцовой полости б (или л) золотника уменьшится, и золотник 6 под действием возвратной пружины вернется в среднее положение, после чего обе его половины разойдутся под воздействием давления масла, поступающего в полость г. Это состояние установится независимо от положения золотника 2, которое соответствует перепуску масла на всасывание в режиме холостого хода. Местное управление из румпельного отделения осуществляется рукоятками 4. В рулевой колонке аварийного привода (рис. 74) установлен аксиально-порш­невой насос с приводом от штурвала. В зависимости от стороны вращения штурвала насос создает давление в одной из гидролиний, соединяющих его с гидродвигателем рулевой машины. Головка 11 колонки, установленная на ее основание, является корпусом насоса и выпол­няет роль расширительной камеры гидросистемы. Уровень масла в ней должен располагаться выше насоса. Масло в камеру заливается через сетчатый фильтр 7 с крышкой 8.

На неподвижную цапфу, выполненную заодно с крышкой 12, насажен ротор / с шестью параллельно расположенными расточками-цилиндрами. В каждой расточке расположены два поршня 6, имеющие форму стаканов. Пружины 9 прижимают донышки поршней к двум аксиальным, наклонно расположенным подшипникам 5 и 10. При вращении ротора поршни, совершающие полуоборот от нижнего положения к верхнему, расходятся, при этом происходит всасывание. При последующем полуобороте ротора поршни сходятся, производя нагне­тание.

Насос имеет цапфовое распределение. Два продольных канала в цапфе заканчиваются выточками 17 полукольцевой формы, разделен­ными перемычками сверху и снизу. При вращении ротора / радиальные отверстия 18 цилиндров 15 поочередно сообщаются с выточками цапфы, совершая всасывание через один канал 16 и нагнетание через другой. Каналы соединяются с маслопроводами 13, ведущими к гидро­двигателю.

Ротор насоса выполнен заодно с валом штурвала, опирающимся на шарикоподшипник 4 в крышке головки. Здесь же установлена уплотняющая манжета 2 в крышке 3 подшипника. Подпитка гидравлическо­го контура аварийного привода происходит через невозвратные клапаны 14 на всасывающем ходу поршней. Воздух, попавший в цилиндры, выталкивается в момент схождения поршней в расширительную камеру через шариковые клапаны 20 с ограничителем хода 19.

Между рулевой колонкой и гидродвигателем рулевой машины установлен гидрозамок, запирающий полости гидродвигателя для фиксирования положения руля при неподвижном штурвале.

Рис. 74. Рулевая колонка аварийного привода

Эксплуатация рулевой машины. Заполнение гидросистемы маслом производится в следующем порядке. Заполнив расширительную цистерну ручным насосом, открывают клапаны на трубопроводе заливки насоса. Отвернув пробки на золотниковом блоке управления, проворачивают вал насоса вручную до полного удаления воздуха. Гидродвигатель заливается маслом через лючок в крышке. Для удаления воздуха следует немного вывернуть воздушные пробки на крышке и при действующем насосном агрегате перекладывать руль на ±5...10°

до появления масла без пузырьков. После этого воздушные пробки затянуть и произвести перекладку руля на ±35° и снова отвернуть воздушные пробки. Последнюю операцию необходимо повторить через несколько часов работы рулевой машины. Воздух также необходимо удалить из трубопроводов в тех местах, где имеются воздушные краники. Другой способ удаления воздуха - перекладка руля до упора в обе стороны рулевой колонкой аварийного привода. При этом воздух из циркулирующего масла будет удаляться в расширительную камеру ручного насоса, расположенную выше гидродвигателя. При понижении уровня масла в циркуляцио'нной цистерне ее следует доливать. В первый период работы рулевой машины необходимо проверять состояние фильтра и выполнять его промывку через каждые несколько часов работы до полного удаления загрязнений. После этого проверка и промывка фильтра проводятся ежегодно. С такой же периодичностью проверяются сальники гидродвигателя. Один раз б 3 года проверяются сальники насоса и каждые 4 года проводятся испыта­ния насоса и гидродвигателя на износ уплотнений и сальников.

Характерные неисправности рулевой машины. При наличии воздуха в гидросистеме возникает неравномерная перекладка руля. Это выражается в некотором уваливании руля под действием управляюще­го импульса или в слабом восприятии импульса. Рулевая машина при этом работает с характерным шумом.

При наличии большого количества воздуха в системе объем масла в расширительной цистерне увеличивается настолько, что может привести к переливу.

Попадание воздуха в систему возможно через неплотности всасывающего трубопровода, которые можно определить по подтекам масла; при загрязнении фильтра, когда понижается давление на всасывании; через сальники насоса при их износе, а также через расширительную цистерну во время качки, если уровень масла в ней ниже допустимого.

При обнаружении какой-либо из указанных неисправностей следует устранить ее причину (подтянуть соединения трубопроводов, промыть фильтр, заменить сальник, долить масло в циркуляционную цистерну), после чего удалить воздух указанным выше способом.

Причиной замедленной перекладки руля может стать нарушение герметичности уплотнений гидродвигателя или заедание предохрани­тельного клапана лопасти в открытом положении. В этих случаях масло из полости высокого давления будет перетекать в полость низкого давления, не совершая полезной работы. Понижение рабочего давления масла в гидросистеме также приведет к замедленной перекладке руля. Падение давления может произойти при неправильной настройке предохранительного клапана или износе насоса.

Если указатель положения руля свидетельствует о том, что перекладка руля не происходит, необходимо проверить отсутствие перекладки по датчику положения руля на баллере. При исправном аксиометре и отсутствии заедания стрелки указателя положения руля в рубке неисправность следует искать в работе электрооборудования (предохранители, сопротивления, потенциометр).

Перекладка руля до отказа при прекращении подачи управляюще­го сигнала может произойти при заедании золотника управляющего или силового распределителя после их смещения из среднего положения или заедания сердечников соленоида.

Для устранения выявленных неисправностей необходимо перейти на запасной или аварийный привод рулевой машины.