CN103337219A

CN103337219A - 一种船用液压舵机示范教学装置

Info

Publication number: CN103337219A
Application number: CN2013102804972A
Authority: CN
Inventors: 肖海荣; 王常顺; 潘为刚; 韩耀振; 张煌
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明实现了一种船用液压舵机示范教学装置包括小型液压舵机系统和工作原理展示装置两部分组成。所述的小型液压舵机系统是按照船用液压舵机工作原理设计的小型液压舵机，由两台互为备份的液压站、启动控制箱、电磁换向阀、液压油管路、液压伸缩缸、舵轴及舵叶组成，能够实现多种类型船用液压舵机的功能。所述的工作原理展示装置用于展示船用液压舵机的工作原理，能通过各个显示模块实时显示船用液压舵机系统内各部件的工作状态，并能根据设置的故障控制的小型液压舵机系统工作，从而模拟故障。本发明实现的船用液压舵机示范教学装置设计，具有噪音小，功耗低，体积小，重量轻，工作原理显示直观等优点。

Description

一种船用液压舵机示范教学装置

技术领域

本发明涉及一种教学装置，特别是一种船用液压舵机示范教学装置，属于教学设备领域。

背景技术

随着STCW马尼拉修正案履约时间的到来，将逐渐在船舶上设立电子电气员等一批新岗位。这对高校或者一些培训机构提出了更高的要求，需要高校或者培训机构具备完善的实验教学设备。在目前的船用液压舵机教学中，部分实力非常强的培训公司或学校使用船用的液压舵机作为实验教学设备，而大部分培训机构都没有相关的设备用于教学。

将船用的液压舵机应用于实验教学时存在以下几个问题：1)设备造价昂贵；2)体积过于庞大、设备非常笨重；3)工作原理展示不够清楚，无法模拟故障供学员分析。这些问题使得实验设备对实验室面积及建筑质量要求非常高，而且学员在学习过程中对船用液压舵机的工作原理难于掌握。基于这种背景，设计了该船用液压舵机示范教学装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种船用液压舵机示范教学装置。

本发明的船用液压舵机示范教学装置采用以下技术方案：

船用液压舵机示范教学装置包括小型液压舵机系统和工作原理展示装置两部分组成。所述的小型液压舵机系统是按照船用液压舵机工作原理设计的小型液压舵机，由两台互为备份的液压站、启动控制箱、电磁换向阀、液压油管路、液压伸缩缸、舵轴及舵叶组成，该船用液压舵机系统能够实现多种类型船用液压舵机的功能。

所述的工作原理展示装置用于展示船用液压舵机的工作原理，能通过各个显示模块实时显示船用液压舵机系统内各部件的工作状态，并能根据设置的故障控制船用液压舵机的工作，由微控制器、开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块、船用液压舵机辅助控制模块、油压显示模块、油路显示模块、换向阀显示模块、泵状态显示模块、液压伸缩缸显示模块、舵角显示模块以及电源模块组成。开关量采集模块可以检测舵机启动控制信号以及操舵信号等控制信号，模拟量采集模块可以采集油路系统内的压力，脉冲量采集模块可以采集液压系统中液压泵的转速以及转向，船用液压舵机辅助控制模块可以将工作原理展示故障中设置的故障用来控制小型液压舵机系统的相应元件，从而模拟船用液压舵机产生的故障。微控制器可以控制各显示模块显示船用液压舵机系统各部件的工作状态以及管内液压油的流向。而且，不同压力的液压油以及系统内个部件的不同工作状态可以使用不同颜色的LED区别显示。

本发明实现了船用液压舵机示范教学装置设计，具有噪音小，功耗低，体积小，重量轻，工作原理显示直观等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例图用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的船用液压舵机示范教学装置的组成结构示意框图。

图2是本发明的船用液压舵机示范教学装置的小型液压舵机系统原理示意图。

图3是本发明的船用液压舵机示范教学装置的工作原理展示装置组成结构示意图。

图中：1、小型液压舵机，2、工作原理展示装置、3、数字量输出，4、模拟量输出，5、脉冲量输出，6、数字量输入模块，7、液压站，8、压力表，9、三位四通电磁换向阀，10、溢流阀，11、二位四通电磁换向阀，12、液压伸缩缸，13、舵柄，14、舵轴，15、液压管路，16、微控制器，17、开关量采集模块，18、模拟量采集模块，19、脉冲量输入模块，20、舵机辅助控制模块，21、油压显示模块，22、油路显示模块，23、阀状态显示模块，24、泵状态显示模块，25、液压缸状态显示模块，26、舵角显示模块，27、电源模块。

具体实施方法

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，船用液压舵机示范教学装置主要由小型液压舵机系统1及工作原理展示装置2组成。小型液压舵机系统1是根据船用液压舵机的工作原理设计的一套能够独立运行的液压舵机，是工作原理展示装置2所展示的船用液压舵机原理的具体实现。小型液压舵机系统1主要由两台互为备份的液压站7、三位四通电磁换向阀9、液压油管路15、液压伸缩缸12、舵柄13、舵轴14及舵叶组成。液压站7输出高压液压油，通过三位四通换向阀9控制液压伸缩缸12的伸出或者回缩，液压伸缩缸12的直线伸缩运动可以带动舵柄13运动，从而使得舵轴14带着舵叶发生转动，从而实现操舵。小型液压舵机系统1可以通过启动控制箱选择使用一台液压泵或者同时使用两台液压泵工作，选定泵组后可以通过二位四通换向阀11控制未使用的液压伸缩缸的工作状态。

工作原理展示装置2由微控制器16、开关量采集模块17、模拟量采集模块18、脉冲量采集模块19、舵机辅助控制模块20、油压显示模块21、油路显示模块21、阀状态显示模块23、泵状态显示模块24、液压缸状态显示模块25、舵角显示模块26以及电源模块27组成。微控制器16选用基于Cortex-M3内核的STM32F103系列ARM控制器，是工作原理展示装置2的核心控制器，负责采集小型液压舵机系统1的控制信号和状态数据，并在相关位置显示相应元件的工作状态，从而实现船用液压舵机工作原理的展示；开关量采集模块17可以检测舵机启动控制信号、操舵信号等数字量信号；模拟量采集模块18对船用液压舵机系统油路内的液压油压力进行采样；脉冲量采集模块19用来采集液压站内液压泵的转速以及转向。这些采集模块将采集到的数据传送到微控制器16进行运算，并计算出相应的值，然后然后通过显示模块21-26显示。油路显示模块21可以显示小型液压舵机系统内液压油的流向，不同压力的液压油以及系统内个部件的不同工作状态可以使用不同颜色的LED区别显示；舵角显示模块26显示船用液压舵机的舵角，可以通过红色LED显示左舵，绿色LED显示右舵。

在没有设置故障的情况下，小型液压舵机系统1可以独立正常运行，实现操舵及把舵的功能。当在工作原理展示装置2中设置故障后，工作原理展示装置2的舵机辅助控制模块将会根据设置的故障输出一些控制信号，使得小型液压舵机系统1出现相应的故障，从而实现了模拟故障的目标。这个功能不仅可以加深学员对船用液压舵机工作原理的理解，还可以供学员分析和解除故障，从而起到强化教学的重要作用。

Claims

1.一种船用液压舵机示范教学装置，其特征在于：包含小型液压舵机系统和工作原理展示装置两个组成部分，所述的小型液压舵机系统是按照船用液压舵机工作原理设计的小型液压舵机，能够实现多种类型船用液压舵机的功能，所述的工作原理展示装置用于展示船用液压舵机的工作原理，能通过各个显示模块实时显示船用液压舵机系统内各部件的工作状态，并能根据设置模拟船用液压舵机发生故障后的工作状态。

2.根据权利要求1所述的小型液压舵机系统，其特征在于：所述的小型液压舵机系统由两台互为备份的液压站、启动控制箱、电磁换向阀、液压油管路、液压伸缩缸、舵轴及舵叶组成，能够选用该系统中不同的元件，组成摆缸式、撞杆式、拨叉式三种不同类型的船用液压舵机。

3.根据权利要求2所述的小型液压舵机系统，其特征在于：所述的小型液压舵机系统能灵活选用液压伸缩缸的数量，从而组成不同缸数的小型船用液压舵机。

4.根据权利要求1所述的工作原理展示装置，其特征在于：所述的工作原理展示装置由微控制器、开关量采集模块、模拟量采集模块、脉冲量采集模块、船用液压舵机辅助控制模块、油压显示模块、油路显示模块、换向阀显示模块、泵状态显示模块、液压伸缩缸显示模块、舵角显示模块以及电源模块组成，能直观显示船用液压舵机系统内液压油的流动方向，电磁换向阀的位置及内部液压油的流动特点以及液压泵的转速和转向，从而直观地展示船用液压舵机的工作原理。

5.根据权利要求4所述的工作原理展示装置，其特征在于：所述的工作原理展示装置使用不同颜色的LED来区分不同压力的液压油，通过LED的亮灭来表征液压油的流动方向，通过数码管显示液压油的工作压力。

6.根据权利要求4所述的工作原理展示装置，其特征在于：所述的工作原理展示装置能够根据船用液压舵机的不同类型，展示与船用液压舵机相对应的工作原理。

7.根据权利要求1所述的工作原理展示装置，其特征在于：所述的工作原理展示装置能够根据设置的船用液压舵机的故障控制小型液压舵机系统中的相应元件，从而模拟船用液压舵机出现故障后的工作状态。