液压舵机
出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2435页（2777字）
(1)液压舵机的类型
现代造船行业中，为了保证其航行的准确性，各类船舶的舵机基本上均采用液压传动。液压舵机按其结构特征一般分为如下型式：
往复柱塞式(见图46．1－1)；
图46．1－1 往复柱塞式液压舵机
往复活塞式(见图46．1－2)；
图46．1－2 往复活塞式液压舵机
转叶式(见图46．1－3)；
图46．1－3 转叶式液压舵机
回转柱塞式(见图46．1－4)；
图46．1－4 回转柱塞式液压舵机
回转活塞式(见图46．1－5)。
图46．1－5 回转活塞式液压舵机
舵机的性能参数从5kN·m～2000kN·m，舵从一舷35°转至另一舷30°所需转舵时间为28s。对高机动性的舰艇应不超过14s。对于辅助操舵装置应有足够的强度和能力，在主操舵装置失效时迅速投入工作，并能在最大运营航速的一半，但不少于7kN前进时，使舵从一舷的15°转至另一舷15°时，转舵时间不超过60s。
常见的舵机液压系统有开式、闭式及专用阀(通常也称为“川崎型专用阀”)系统(专用阀系统其实在开式与闭式系统中均有应用，这里只是为了说明方便而作为独立系统)。
(2)舵机开式液压系统
图46．1－6所示为舵机开式液压系统，采用定量泵供油，换向阀改变转舵方向。系统常设有两套独立的液压泵机组由各自电动机驱动，按需可双泵供油。也可单泵供油，互为备用。三位四通换向阀常以电磁铁远距离控制方式进行操舵。对于小船舵机常利用换向阀中位进行锁舵，而不再设置专用锁舵阀件。溢流阀的主要作用是防止舵机液压缸的工作负荷超载，保护舵设备不受损坏。同时，当舵叶碰到急浪或冰块的冲击，液压缸中的压力急剧升高时，溢流阀打开，使舵叶自动让过一个角度，液压缸、液压阀件、管路和舵设备即可避免过载，这个动作过程称为防浪让舵，故此溢流阀也有防浪阀之称。防浪阀的调定压力稍高于泵出口溢流阀的调定压力。
图46．1－6 舵机开式液压系统
开式液压系统比较简单、价廉、转舵时间快，但换向冲击力较大，易引起液压系统的振动和噪声，油液易被污染，在负力矩工况时不够稳定，一般仅适用于小型船舶的舵机。
(3)舵机闭式液压系统
图46．1－7为舵机闭式液压系统，整个液压系统由两个相同油路与两对液压缸所组成，可互为备用，也可同时使用，以增加液压系统自身的可靠性。每个油路中有一台变量主泵2提供液压能，因主泵的吸排口直接与液压缸的进回油路相连构成一个闭式循环油路，故被称作为闭式液压系统。这种系统的转舵时间和转舵方向均由主泵控制，故也称泵控系统。两液控单向阀5、6有3个作用：①在无操舵信号时锁住液压缸进回油路，以达到锁住舵叶的目的；②在单台主泵工作时可防止液压油对备用泵的干扰；③可防止液压缸回油以便克服负力矩对舵叶的作用。
图46．1－7 舵机闭式液压系统
闭式循环油路不可避免存在泄漏，需要不断补充油液，以改善主泵的吸入性能，故每一主油路均设有一台辅助液压泵1。它有三个作用：①通过低压选择阀3向主油路补油；②向主油泵变量机构提供控制油；③冷却主泵。
闭式液压系统较为复杂，但其操纵性能好，冲击振动小，能量利用率高，油液不易污染与氧化，油箱容积小等特点，是液压舵机最常用的一种驱动系统。
(4)舵机专用阀液压系统
图46．1－8为舵机专用阀液压系统。专用阀(通常也称“川崎型专用阀”)在舵机开式、闭式液压系统中均有应用，其工作原理与前述开式、闭式系统相似，所不同的是在主油路中加装了一只舵机专用阀。专用阀属三位四通液压阀，在阀芯中又带有单向阀，其实是一种叠加式集成阀。专用阀的主要功能是克服负力矩效应。当液压泵通过换向阀向右侧油腔供高压油时，专用阀右端是高压油，将阀芯右位推入工作位置，舵板向右转动，若此时船底有一股水流与舵叶运动方向一致，此水流的力将使舵叶加速转动。液压缸右腔失压，左腔的油液高速流回油箱，这时，专用阀C的阀芯右端失压，在弹簧作用下，阀芯向右移动，当移动到节流阀位置时，操舵机缸左腔回油通道被节流，回油受到较大阻力，就使转舵速度自动降低，不致在舵机缸右腔内产生吸空现象。D阀是双向溢流阀，D阀的调定压力相当于系统的额定压力。当舵板在某种外界原因的阻挡下难以转动时，油压力达到额定压力，油液通过该阀的内部通道进入低压油路，以保证舵机系统不被损坏。
图46．1－8 舵机专用阀液压系统
如图46．1－8所示有两套电机-泵机组，可以单独使用也可以同时使用。电动机带动柱塞泵A转动，高压油通过电磁换向阀B的右阀进入专用阀C，再进入舵机油缸的E1腔，E2腔与回油箱的油路相通，推动缸的柱塞向右移动，舵叶向右转动。当电磁阀B的左阀位工作时，则推动舵叶向左转动。
当使用自动操舵仪时，根据电罗经输入的航向信号和舵角实时信号来控制电磁阀线圈，进而控制液压系统，使船舶保持在预定航向上。当使用随动操舵仪时，操舵手轮转动到a度位置上，电磁阀所对应的线圈接通，舵开始转动。舵轴上连有舵角反馈装置，将实时舵角反馈给操舵仪，当两者相等时，电磁阀线圈断电，电磁阀阀芯在弹簧力的作用下回复到中位，舵叶就停在a度的位置上，液压泵输出的高压油通过电磁阀的M型通道卸荷。