CN112709729A - 一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，包括两套液压泵站，两套液压泵站与推舵装置固定连接，推舵装置与舵机底座进行连接，推舵装置包括舵杆，舵杆上端两侧设有舵杆驱动结构；舵杆驱动结构由舵杆驱动件通过舵杆传动结构带动舵杆转动。本发明将推舵装置和液压泵站合并成一体，减少了拨叉电动液压舵机的占地面积，采用环氧浇注或者钢垫片的安装方式，降低了船厂安装舵机的施工难度，缩短设备安装的时间。本发明液压系统中的所有连接管路在出厂前全部连接完毕，避免了船厂的焊接，避免由于管路的焊接而造成的二次污染，提高了整个液压系统的安全性能。

Description

一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机

技术领域

本发明专利涉及的主要产品为电动液压舵机，具体讲主要涉及到的为一种新型的集成式泵控闭式液压系统的拨叉电动液压舵机。

背景技术

船用液压舵机是操纵舵叶转动的动力来源，舵叶的转动从而使船舶航行发生变化，即液压舵机的动作决定了船舶的航行和安全，故液压舵机是船舶上最重要的设备之一。

目前船舶上使用的液压舵机舵机主要为：摆缸式、拨叉式和转叶式。摆缸式电动液压舵机采用活塞式油缸作为执行机构，推舵舵柄的转动，从而带动舵叶转动，实现船舶的转向。当舵机吨位较大时，活塞式油缸的行程变的非常大，从而导致活塞杆与缸筒中心线发生相对位移，使活塞杆与缸筒中心线形成夹角，加速了活塞杆镀层的磨损，从而导致油缸的使用寿命降低，故摆缸式液压舵机一般适用于中小型船舶，不适用于大型船舶。

转叶式液压舵机内部为转叶和静叶组成，转叶与舵杆相对固定，液压油推动转叶转动，从而带动舵叶转动，从而实现船舶的转向。但是由于静叶和转叶的密封均为不封闭界面密封，从而导致静叶与转叶之间形成内泄漏，故目前使用该舵机的船舶较少

拨叉式液压舵机采用柱塞式油缸，柱塞杆采用对称布置，从而克服了摆缸式舵机由于行程较大而造成的活塞杆与缸筒之间形成夹角的问题，故拨叉式电动舵机适用于大型的船舶。

目前拨叉式电动液压舵机均为分体型式，一般由液压泵站，推舵装置，储备油箱组成，采用的为开式液压系统，从而导致拨叉式电动液压舵机占地面积比较大。

目前拨叉式电动液压舵机的组成如图1 所示，每台拨叉式电动舵机有两套完全相同的液压泵站e，一套由柱塞式油缸组成的推舵装置c，一套舵柄a，连接管路d，一套储备油箱h，手动补油泵g等主要原件组成。其连接关系如下：液压泵站5与推舵装置c通过连接管路4连接，舵柄a与舵杆b连接，储备油箱7通过球阀l与手动补油泵10连接，手动补油泵g与液压泵站e通过连接管k，在连接管k上安装有球阀f和球阀g。

从图1可以看出，该舵机的液压泵站5和推舵装置3分体安装，两者之间通过连接管路4现场连接，这样造成整个液压系统的二次污染，同时更大的占用了机舱面积。

发明内容

本发明旨在发明一套集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，将一套舵机的所有零件集成在一起，并采用闭式液压系统，减少了舵机的占地面积，降低船厂的安装精度，提供液压系统的效率。

按照本发明提供的技术方案：一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，包括两套液压泵站，两套所述液压泵站与推舵装置固定连接，所述推舵装置与舵机底座进行连接。

作为本发明的进一步改进，所述推舵装置包括舵杆，所述舵杆上端两侧设有舵杆驱动结构；所述舵杆驱动结构由舵杆驱动件通过舵杆传动结构带动所述舵杆转动。

作为本发明的进一步改进，所述舵杆驱动件包括柱塞式油缸，所述柱塞式油缸包括柱塞式油缸缸筒，所述塞式油缸缸筒中滑动设置柱塞杆。

作为本发明的进一步改进，所述舵杆传动结构包括传动销和舵柄，所述传动销安装于所述柱塞杆上，所述舵柄安装于所述舵杆侧面，所述传动销位于所述舵柄的传动槽中。

作为本发明的进一步改进，所述传动销外部转动安装耐磨套。

作为本发明的进一步改进，所述耐磨套外侧为圆弧面，所述传动槽内壁为圆弧凹面。

作为本发明的进一步改进，所述柱塞式油缸一侧设置位移显示结构；所述位移显示结构包括角度刻度板和舵角指针，所述柱塞式油缸缸筒上安装由角度刻度板，所述柱塞杆上安装舵角指针。

作为本发明的进一步改进，所述柱塞式油缸缸筒安装连接板，所述连接板的两端分别固定安装电气限位开关。

作为本发明的进一步改进，所述液压泵站包括电机和变量柱塞泵，所述电机与电机底座固定连接，所述电机底座与液压泵站底座连接，阀板安装在液压泵站底座上，油箱固定安装在所述液压泵站底座上，吸油管将油箱与变量柱塞泵相连接，油管将阀板与变量柱塞泵相连接，冷却器固定安装在所述液压泵站底座上，电缆接线盒固定安装在所述液压泵站底座上，液压泵站和推舵装置连接成一体。

本申请的积极进步效果在于：

1、本发明将推舵装置和液压泵站合并成一体，减少了拨叉电动液压舵机的占地面积，采用环氧浇注或者钢垫片的安装方式，降低了船厂安装舵机的施工难度，缩短设备安装的时间。

2、本发明液压系统中的所有连接管路在出厂前全部连接完毕，避免了船厂的焊接，避免由于管路的焊接而造成的二次污染，提高了整个液压系统的安全性能。

3、本发明舵机的液压油从变量柱塞泵一个出口，经过阀件和执行机构在回到变量柱塞泵，从而形成一个闭式的液压系统，提高了整个系统的效率。

4、本发明液压系统中增加了冲洗阀，通过阀件可以将主油路中的少量液压有回油箱，带走系统的热量，延时液压系统的使用寿命。

5、本发明液压系统中采用了大流量二通插装式阀件组成安全阀，保证了当负载突然增大超出设计值时，可以大流量的溢流，避免了设备中零部件的损伤，保证了液压系统的正常使用。

6、本发明舵机设置两套相同的液压系统，互为备用。系统中安装有隔离阀，当某个系统发生故障时，通过控制隔离阀，对发生故障的系统进行隔离，同时启动另外一套系统，提高了舵机的安全性能。

附图说明

图1 现有技术拨叉式电动液压舵机布置图。

图2 集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机布置图。

图3 集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机推舵装置。

图4 集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机液压泵站。

图5集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机底座。

图6集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机阀板放大图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1-6中，包括液压泵站1、推舵装置2、舵机底座3、舵杆8、柱塞式油缸缸筒9、传动销34等。

如图2所示，本发明是一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，包括两套液压泵站1，两套液压泵站1 通过连接螺栓5与推舵装置2固定连接，推舵装置2通过连接螺栓4与舵机底座3进行连接，形成一套完整的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机。

如图3所示，每套推舵装置2包括舵杆8，舵杆8竖直转动设置船体中，舵杆8下端连接转叶，舵杆8上端两侧设有舵杆驱动结构。

舵杆驱动结构由舵杆驱动件通过舵杆传动结构带动舵杆8转动。

舵杆驱动件包括柱塞式油缸，为了增强动力，柱塞式油缸的数量为多个，且呈直线设置，柱塞式油缸包括柱塞式油缸缸筒9，塞式油缸缸筒9中滑动设置柱塞杆5，柱塞式油缸缸筒9侧面安装有管接头11。

舵杆传动结构包括传动销34和舵柄6。传动销34安装于柱塞杆5上，舵柄6安装于舵杆8侧面。传动销34位于舵柄6的传动槽中。

为了减少传动销34在传动槽中的摩擦，在传动销34外部转动安装耐磨套17。

耐磨套17外侧为圆弧面，相应的，传动槽内壁也加工成适配的圆弧凹面。这样可以增加接触面积，延长其使用寿命。

为了对舵杆8的转动角度进行监控，在柱塞式油缸一侧设置位移显示结构。

位移显示结构包括角度刻度板14和舵角指针16，通过角度刻度板14将舵角指针16的滑动量具体化，可视化。

柱塞式油缸缸筒9上安装由角度刻度板14，柱塞杆5上安装舵角指针16。

柱塞式油缸缸筒9通过连接螺栓12安装连接板13，连接板13上安装由角度刻度板14。

塞式油缸驱动柱塞杆5直线运动，传动销34在舵柄6的传动槽中移动的同时带动舵杆8转动，舵杆8带动下端的转叶转动，改变船体航行方向。

角指针16在角度刻度板14进行移动，角度刻度板14将角指针16的位移量转化成角度值体现出来。

为了限制舵杆8的转动范围，在连接板13的两端分别固定安装电气限位开关19。

为了便于监控柱塞式油缸的压力，在柱塞式油缸缸筒9上方安装有压力表10。

舵柄6通过液压螺母7和舵杆8进行连接。

如图4-6所示，每套液压泵站1主要由以下零件组成：电机25和变量柱塞泵22 通过钟型罩36连接成一个整体，电机25通过连接螺栓35与电机底座29固定连接，电机底座29通过焊接的方式与液压泵站底座27连接，阀板24安装在液压泵站底座27上，油箱20固定安装在液压泵站底座27上，吸油管21将油箱20与变量柱塞泵22相连接，油管23将阀板24与变量柱塞泵22相连接。冷却器26固定安装在液压泵站底座27上，电缆接线盒28固定安装在液压泵站底座27上，连接螺栓30将液压泵站1和推舵装置2连接成一体。

舵机底座3主要由以下零件组成：底座框架31通过焊接的方式安装在船体上，待舵机安装完毕后，前后止推块32和左右止推块33分别焊接在底座框架31上。

每套阀板24上安装有隔离阀42 ，双相平衡阀40，安全阀41和低压报警装置39。冲洗阀37通过连接管38与阀板27连接。

本发明新型集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机专利在现有目前现有拨叉舵机的基础上，对整套液压系统由开式液压系统重新设计，形成压力损失较小，效率更高的闭式液压系统。在整套液压系统中设计了更加可靠的安全阀和双相平衡阀，避免了负载突然增大和负扭矩产生时对系统液压元器件的损坏。在液压系统中增设了冲洗阀，从而降低了液压系统中的温度，延长了液压元器件的使用寿命。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是: 变量柱塞泵通过钟型罩与电机形成整体，并通过螺栓固定连接在液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统的阀板通过螺栓连接到液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统用的冷却器通过螺栓连接固定连接到液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统用油箱，油箱底座将油箱和油箱底座固定连接在液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压泵站用电缆接线盒通过螺栓连接固定在液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统用冲洗阀组件通过螺栓连接固定在液压泵站底座上。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:四个柱塞式油缸缸筒通过螺栓连接固定至舵机底座上。两个销轴通过过盈连接的方式固定在柱塞杆上，舵柄与舵杆采用锥度液压连接的方式固定连接在一起，液压螺母将舵杆与舵柄紧固。连接板通过螺栓连接将两个柱塞式油缸缸筒连接在一起。每个柱塞式缸筒上均安装有压力表和压力表开关。每个柱塞式油缸缸筒上均安装有连接管接头，以上零件形成拨叉舵机的推舵装置。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是：销轴上固定安装有圆弧型滑块，舵柄叉口内部安装有圆弧性调节垫板，圆弧型滑块在圆弧型调节垫板内进行滑动，由于圆弧的存在，避免了柱塞杆在左右移动时而发生圆周方向的转动，避免了因为柱塞杆的转动而使销轴脱离舵机叉口，导致舵机失效，提高了舵机的安全性。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:推舵装置在现场高度、水平等定位尺寸调节完毕后，在柱塞式油缸缸筒与舵机底座之间采用环氧树脂浇注或者采用钢垫片填充两者之间的间隙，避免船厂现场加工平面，降低船厂的安装精度要求，缩短设备安装的时间。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:止推块通过焊接的方式固定在舵机底座上，对柱塞式油缸缸筒形成约束。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:

控制器与变量泵电磁阀连接，通过控制器控制变量泵电磁阀线圈的电流，控制变量泵的流量，进而控制舵机的转舵时间。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:

高压液压油从变量柱塞泵的一个出油口A通过系统的阀件进行柱塞油缸，另一个柱塞油缸的液压油通过液压系统的阀件回到了变量柱塞泵的另外一个油口B，即液压油从变量柱塞泵A油口出，最终回到变量柱塞泵B油口口，形成一个回路，舵机正转。通过控制器控制变量柱塞泵电磁阀线圈的电极方向转换，则高压液压油从变量柱塞泵的B出口出油，从变量柱塞泵的A油口回到变量柱塞泵。使整个系统的主油路的液压油形成一个闭式回路，提高了整个液压系统的效率。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:

在液压系统中增加了冲洗阀，按照冲洗阀设定的压力大小，使主油路的极少量的液压油经过冲洗阀，冷却器回到油箱，带走液压系统中的热量，而整个液压系统降温。冲洗控制油路溢流的液压油由系统中的补油泵进行补偿。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统中安装有双相平衡阀，提高了整个液压系统的稳定性和有效地防止当负载突然增大时，出现“超弛”现象，有效地可否了系统的负扭矩现象。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:液压系统中安装了双相二通插装式溢流阀，形成安全阀。当负载突然增大时，有效地溢流，保护整套液压系统。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是:为了提高拨叉式液压舵机的可靠性，液压舵机的系统采用了两套相同的液压系统，两套互为备用。当一套发生故障时，马上隔离出现故障的液压系统，启动另外一套液压系统，提高整套系统的可靠性。在每套的液压系统中安装有隔离阀，当某一个液压系统发生故障时，断开隔离阀，配合液压系统中的手动球阀，对发生故障的系统进行隔离，同时马上启动液压系统中的另外一套系统，进而保证拨叉舵机的正常工作。

本发明集成式的泵控闭式拨叉电动液压舵机进一步的特点是：液压系统中设有油温高、液位低、控制油压力低传感器，当系统发生上述故障时，系统进行报警，提高了系统的安全性。

本发明采用上述的技术方案，将推舵装置和液压泵站合并成一体，减少了拨叉电动液压舵机的占地面积，同时在产品出厂前将所有的连接管路加工、安装完毕，避免了整套液压系统在船厂的二次污染，提高了系统的可靠性。整套液压系统采用了闭式回路，使执行机构的回油，直接进行变量柱塞泵，从而提高了系统的效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述舵机包括两套液压泵站（1），两套所述液压泵站（1） 与推舵装置（2）固定连接，所述推舵装置（2）与舵机底座（3）进行连接。

2.如权利要求1所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述推舵装置（2）包括舵杆（8），所述舵杆（8）上端两侧设有舵杆驱动结构；所述舵杆驱动结构由舵杆驱动件通过舵杆传动结构带动所述舵杆（8）转动。

3.如权利要求2所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述舵杆驱动件包括柱塞式油缸，所述柱塞式油缸包括柱塞式油缸缸筒（9），所述塞式油缸缸筒（9）中滑动设置柱塞杆（5）。

4.如权利要求3所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述舵杆传动结构包括传动销（34）和舵柄（6），所述传动销（34）安装于所述柱塞杆（5）上，所述舵柄（6）安装于所述舵杆（6）侧面，所述传动销（34）位于所述舵柄（6）的传动槽中。

5.如权利要求4所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述传动销（34）外部转动安装耐磨套（17）。

6.如权利要求5所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述耐磨套（17）外侧为圆弧面，所述传动槽内壁为圆弧凹面。

7.如权利要求3所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述柱塞式油缸一侧设置位移显示结构；所述位移显示结构包括角度刻度板（14）和舵角指针（16），所述柱塞式油缸缸筒（9）上安装由角度刻度板（14），所述柱塞杆（5）上安装舵角指针（16）。

8.如权利要求7所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述柱塞式油缸缸筒（9）安装连接板（13），所述连接板（13）的两端分别固定安装电气限位开关（19）。

9.如权利要求1所述的集成式泵控闭式拨叉电动液压舵机，其特征在于，所述液压泵站（1）包括电机（25）和变量柱塞泵（22），所述电机（25）与电机底座（29）固定连接，所述电机底座（29）与液压泵站底座（27）连接，阀板（24）安装在液压泵站底座（27）上，油箱（20）固定安装在所述液压泵站底座（27）上，吸油管（21）将油箱（20）与变量柱塞泵（22）相连接，油管（23）将阀板（24）与变量柱塞泵（22）相连接，冷却器（26）固定安装在所述液压泵站底座（27）上，电缆接线盒（28）固定安装在所述液压泵站底座（27）上，液压泵站（1）和推舵装置（2）连接成一体。

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