Расчет гидравлической рулевой машины

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство Транспорта Российской Федерации

Агентство Морского и Речного Транспорта

ГУМРФ им. Адмирала С. О. Макарова

Кафедра «Теплотехники С К и ВУ»

Курсовой проект

На тему: «Расчет гидравлической рулевой машины»

Дисциплина «Судовые вспомогательные механизмы»

Выполнил: Угольников Н. В.

Проверил: преподаватель Тугушев Р. У.

Санкт — Петербург

2013

Содержание курсовой работы:

1. Оборудование плунжерной рулевой машины

2. Расчет рулевой машины

2.1 Исходные данные для расчётов

2.2 Расчет, определение размеров руля

2.3 Расчёт гидродинамических сил, момента на баллере руля

2.4 Расчёт рулевого привода, мощности насоса гидравлической рулевой машины с плунжерным рулевым приводом

2.5 Зависимости крутящего момента, мощности насоса, и давлении масла от угла руля

3. Указания по эксплуатации рулевой машины

4. Требования Регистра

Вывод

Список используемой литературы

1. Оборудование плунжерной рулевой машины

гидравлическая рулевая машина

Силовой привод рулевой машины состоит из четырех гидроцилиндров I -- IV, в которых под действием давления масла перемещаются плунжеры, воздействующие на баллер 18 через продольно-румпельный привод. Масло к гидроцилиндрам поступает от главных насосов 7 радиально-поршневого типа с регулируемой подачей через клапанный блок 22, с помощью которого можно настроить ЭГРМ на работу одним или двумя насосами 7 на четыре или два гидроцилиндра. Клапаны HI, НЗ являются разобщительными для насоса ГН1; клапаны Н2, Н4 — для насоса ГН2. Через клапаны Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 гидроцилиндры /, //, III, IV сообщаются с нагнетательными и всасывающими полостями насосов 7. Клапаны Ш, П2, ПЗ, П4 служат для непосредственного перепуска масла между выключенными из работы гидроцилиндрами. Клапаны Р1 и Р2 разобщают гидроцилиндры от аварийного привода. При настройке рулевой машины на нужный режим работы должны быть открыты запорные клапаны работающих насосов и гидроцилиндров, а также перепускные клапаны неработающих гидроцилиндров. Остальные клапаны должны быть закрыты. Возможные варианты переключений даны в табл. 1.

Управление рулевой машины осуществляется системой управления следящего типа с рычажной обратной связью. При повороте штурвала на посту управления на угол, соответствующий заданному углу перекладки руля, управляющий сигнал поступит к исполнительному электродвигателю 15, вращение которого через редуктор 16 передается на выходной валик 13 с винтовой нарезкой. Вращательное движение валика 13 преобразуется в линейное перемещение ходовой гайки 14 из точки, А в точку А'. Конец дифференциального рычага 11, связанный с гайкой 14, повернется относительно неподвижной точки С на баллере, и рычаг 11 займет положение А’В’С. Тяга 9 управления насосами 7, связанная с дифференциальным рычагом, сместит через гидроусилители 8 (или буферные пружины при небольшом управляющем усилии) направляющие кольца насосов вправо и включит подачу в направлении трубопроводов в, е. Через клапаны НЗ и Н2 масло поступит к клапанам Ц2 и ЦЗ и гидроцилиндрам // и ///, перемещение плунжеров которых вызовет поворот баллера 18 против часовой стрелки. Масло, вытесняемое при этом из цилиндров / и IV, поступает через клапаны Ц1, Ц4, HI, H4 во всасывающие трубопроводы г, д насосов 7.

Поворот баллера приведет к перемещению дифференциального рычага 11 из точки С в точку С, и рычаг займет положение А’ВС. Тяга 9 займет положение, соответствующее нулевой подаче насосов 7. Баллер 18 остановится, и руль установится в заданное положение. Для возвращения руля в диаметральную плоскость штурвал переводят в исходное положение. Исполнительный электродвигатель 15, вращаясь в противоположную сторону, вернет рычаг 11 в точку А, и он займет положение АВ"С'. Тяга 9 сдвинется влево и изменит направление подачи насосов 7 по сравнению с первоначальным. Теперь нагнетание масла будет происходить через трубопроводы гид. Масло поступит через клапаны HI, Н4, Ц1, Ц4 в цилиндры / и IV. При перемещении плунжеров масло из цилиндров II и III через клапаны Ц2, ЦЗ, Н2 и НЗ будет отводиться во всасывающие трубопроводы в и е. Баллер 18 начнет поворачиваться по часовой стрелке до тех пор, пока дифференциальный рычаг 11 не займет положение ABC, при котором тяга 13 возвратит направляющие кольца насосов 7 в положение «нулевая подача».

Таблица 1.1. Варианты включения клапанов рулевой машины

Положение руля контролируют по аксиометру, установленному в рулевой рубке. Сельсин-приемник аксиометра электрически связан с сельсином-датчиком 19, воспринимающим поворот баллера 18 через систему рычагов. По шкале 20 баллера относительно неподвижной стрелки фиксируется фактический угол перекладки руля.

Сельсин 12 является датчиком обратной связи электрической системы управления.

При появлении неисправностей в системе дистанционного управления переходят на местное управление из румпельного отделения с помощью маховика 17.

В нормальных условиях эксплуатации привод рулевой машины осуществляется попеременно одним или другим насосом, работающим совместно с четырьмя или двумя гидроцилиндрами. Оба насоса вводятся в действие в условиях повышенной навигационной опасности. Руль может быть заблокирован в нужном положении. Для этого необходимо закрыть все запорные и перепускные клапаны гидроцилиндров.

Редуктор 16 — дифференциал Федорицкого (рис. 1. 1) может получать вращение через червяки 1 и 7 от любого из двух исполнительных электродвигателей, один из которых является резервным. Для перехода на резервный электродвигатель не требуется переключений. Дифференциал состоит из шестерен 2 и 6, каждая из которых свободно сидит на валу 3 и имеет винтовую и коническую нарезки; первая входит в зацепление с червяками 1 или 7, вторая — с сателлитами 4 и 8, свободно сидящими на валу 5, который соединяется с валом 3, образуя крестовину. При вращении шестерни 2 сателлиты 4 и 8 вращаются вокруг вала 5 крестовины и обегают по зубьям неподвижной шестерни 6. При этом крестовина и связанный с ней вал 3 тоже получают враща тельное движение. Если остановить шестерню 2, а шестерню 6 вращать в том же направлении, направление вращения выходного вала 3 не изменится.

Рис 1.1 Дифференциал Федорицкого. Гидроусилитель

Гидроусилитель следящего типа (рис. 61) предназначен для перемещения направляющего кольца насоса переменной подачи, для чего необходимо большое усилие. Дифференциальный поршень 5 гидроусилителя может перемещаться в корпусе 7 под воздействием масла в обе стороны, смещая направляющее кольцо I насоса. В расточке поршня 5 находится золотник 4, связанный с тягой 8 управления насосами (на рис. 59 гидроусилитель обозначен позицией 8, тяга управления насосами — позицией 9). Масло в полость, а корпуса подается от вспомогательного шестеренного насоса. При смещении золотника 4 влево от среднего положения, показанного на Рис. 61, поясок 3 золотника откроет щель, соединяющую полости гид. Под воздействием давления в полости, а поршень 5 будет смещаться влево до тех пор, пока не перекроет щель вокруг пояска 3. Вытесняемое из полости г масло через канал в поступает в полость д, сообщающуюся со сливной полостью корпуса 2 насоса. Таким образом, поршень 5, следуя за золотником, смещается на расстояние, равное эксцентриситету е направляющего кольца насоса.

К моменту завершения перекладки руля тяга 8 и золотник 4 под действием обратной связи сдвинутся вправо и займут среднее положение. При этом поясок 6 откроет канал б. Масло через каналы бив поступит из полости, а в полость г, и давление в них выравняется. Поршень 5 под действием большего усилия со стороны полости г (из-за разности площадей) будет перемещаться вправо до перекрытия канала б пояском 6 золотника. Вместе с поршнем 5 сместится направляющее кольцо I. Эксцентриситет его станет равным нулю, что соответствует нулевой подаче насоса. При перекладке руля на другой борт перемещения золотника 4 и поршня 5 будут происходить в обратном порядке.

Рис 1.2 Аварийный насос

Аварийный привод машины осуществляется с помощью ручного поршневого насоса 29. Между картером насоса и крышкой 6 в подшипниках скольжения вращается коленчатый вал 7 с тремя коленами, расположенными под углом 120°. Шатуны 5 жестко соединены с поршнями 4, совершающими при вращении коленчатого вала возвратно-поступательное движение в качающихся цилиндрах 3. Отверстия 8 цилиндров при совершении поршнями 4 всасывающего и нагнетательного ходов поочередно сообщаются с каналами al и а2 в корпусе 2, связывающими насос с гидроцилиндрами. Привод насоса осуществляется вручную с помощью колес или рукояток, установленных на концах коленчатого вала 7. Рабочее давление масла в системе аварийного привода 4 МПа. Гидрозамок 26, установленный между клапанным блоком 22 и поршневым насосом 29, запирает гидроцилиндры при неработающем насосе.

Для перехода на работу от аварийного привода необходимо выключить главные насосы 7 и закрыть клапаны Н1-Н4, открыть клапаны Р1 и Р2 гидросистемы аварийного привода, запорные клапаны двух рабочих гидроцилиндров (допустим Ц2, Ц4) и перепускные клапаны П1, ПЗ неработающих цилиндров. Работа системы будет происходить следующим образом. При вращении коленчатого вала 7 насоса по часовой стрелке масло через нагнетательный канал а2 поступит в соответствующий канал гидрозамка и по наклонному каналу в корпусе гидрозамка в правую торцовую полость золотника 28. Золотник сместится влево и откроет канал слива al. Масло по каналу а2 через обратный клапан 23, клапаны Р2 и Ц2 поступит в гидроцилиндр II. Масло, вытесняемое из гидроцилиндра IV, при повороте балл ера 18 через клапаны Ц4, Р1 и открытый золотником 28 канал al поступит во всасывающую полость насоса. Масло из гидроцилиндра 1 будет вытесняться через клапаны П1 и ПЗ в цилиндр III. При вращении маховиков в обратную сторону канал, а 1 сообщится с нагнетательной полостью, а канал а.2 — с всасывающей. Направление перекладки руля изменится. Обратный клапан 27 служит для заполнения гидросистемы с помощью ручного насоса 24. Предохранительные клапаны 4, 5 защищают главные насосы 7 от перегрузок. Предохранительные клапаны 21, 31 защищают от перегрузок гидроцилиндры. Так, при повороте руля и баллера 18 против часовой стрелки под действием внешних сил резко возрастает давление в гидроцилиндрах I и IV. Левый предохранительный клапан 21 перепустит масло из цилиндра IV в цилиндр II, а правый предохранительный клапан 31 перепустит масло из цилиндра 1 в цилиндр III. При повороте баллера дифференциальный рычаг 11 установится в положение АВ"С, произойдет смещение тяги 9 и включение насосов 7. Масло от насосов по трубопроводам гид через клапаны HI, Н4, Ц1 и Ц4 поступит в цилиндры I и IV и возвратит баллер 18 и руль в исходное положение. Таким образом, при отклонении руля под действием ударов волн или льдин руль автоматически возвращается в заданное положение.

Подпитка гидросистемы и создание подпора на стороне низкого давления осуществляются шестеренными насосами 6, нагнетающими масло под давлением 0,6 МПа. При давлении в гидросистеме 0,6 МПа масло через переливные клапаны 2 возвращается в бак 1. Если в результате утечек давление масла станет меньше 0,6 МПа, начинается подпитка через один из обратных клапанов 3. Подпор на стороне низкого давления предотвращает подсосы воздуха в гидросистему и обеспечивает устойчивую работу насосов при выходе из режима нулевой подачи.

Для заполнения гидросистемы маслом необходимо трехходовой кран 25 установить на заполнение пополнительных баков 1, сообщающихся клапаном 30 между собой, заполнить баки с помощью ручного насоса 24 из бака запасного масла до половины уровня смотрового стекла. Залить масло в картер аварийного насоса через пробку 6 и в корпусы насосов 7. Установить клапан 25 на заполнение гидросистемы через невозвратный клапан 27 гидрозамка, открыть все клапаны блока 22 и при открытых воздушных краниках на гидроцилиндрах I-IV (и в других местах, где могут образоваться воздушные подушки) медленно заполнять систему насосом 24. При появлении из краников струи масла без пузырьков воздуха их следует закрывать.

Выполнить перекладку руля в режиме работы четырех гидроцилиндров на оба борта сначала аварийным приводом, затем, закрыв клапаны Р1 и Р2, поочередно насосами 7. При перекладках выпускать воздух из тех гидроцилиндров, в которые поступает масло. После заполнения системы проверить уровень масла в баках 1 и при необходимости дополнить.

При подготовке рулевой машины к пуску следует ее осмотреть, проверить уровень масла, в баках и положение клапанов блока 22, убедиться в том, что валы насосов 7 свободно проворачиваются в положении нулевой подачи. Включить питание на рулевые указатели и убедиться, что рассогласование показаний аксиометра и фактического положения руля не превышает Г. Проверять рулевую машину в действии следует поочередно с каждым из насосов 7, сначала из румпельного отделения, затем из рулевой рубки. При перекладках руля проверить исправность действия конечных выключателей, согласование рулевых указателей, равномерность работы рулевой машины и нет ли нехарактерных шумов и утечек масла.

Вахтенный механик и вахтенный моторист при каждом посещении румпельного отделения проверяют уровень масла в баках, давление в силовом и подпиточном контурах, смазку элементов машины, нет ли утечек масла из гидросистемы и перегрева гидрооборудования. При обнаружении признаков неисправностей старший механик принимает решение об усиленном наблюдении за работой машины или переходе на аварийный привод для устранения неисправности. Для остановки рулевой машины нужно установить руль в нулевое положение, выключить насосы, отключить питание, произвести осмотр. Характерные неисправности рулевой машины приведены ниже.

Таблица 1.2 Характерные неисправности в работе рулевой машины

Безотказная работа рулевой машины обеспечивается следующими видами регулировки:

Соответствие нулевой подачи главных насосов нулевому положению руля. Для проверки соответствия включить рулевую машину и маховиком 17 в режиме «местный» установить руль в нулевое положение, ориентируясь по шкале 20.

Дифференциальный рычаг 11 установить в среднее положение так, чтобы он располагался под углом 90° к тяге 9 управления насосами. Включить левый главный насос ГН1. Если при этом руль отклоняется от нулевого положения, насос в положении нулевой подачи не находился. С помощью винтового соединения 10 необходимо сдвинуть золотник гидроусилителя 8 и задать насосу ГН1 подачу для возвращения руля в нулевое положение. Запустив насос ГН2, произвести аналогичную регулировку. Достижимое рассогласование составляет 0,2- 0,3°.

Зона нечувствительности системы управления проверяется медленным поворотом штурвала до момента страгивания руля. Эквивалентный люфт не должен превышать 10% номинального эксцентриситета регулируемого органа насоса.

Срабатывание предохранительных клапанов должно происходить при давлении, превышающем номинальное на 20−50%. Давление срабатывания проверяется при работе рулевой машины на упоре.

При наличии у насосов нульустановителя он должен быть отрегулирован на положение нулевой подачи у неработающего насоса.

2. Расчет рулевой машины

2.1 Исходные данные для расчётов

Дедвейт судна

DW, т

Мощность

гл. двигателя

Ne, кВт

Длина судна

L, м

Осадка судна

Т, м

Диаметр греб-ного винта

D, м

Скорость судна

V, уз.

14 000

7050

140

9

5. 1

17,7

Профиль руля НЕЖ, относительное удлинение руля = 2

2.2 Расчет, определение размеров руля

Таблица 1

Наименование, обозначение, единицы измерения величины

Расчётная формула, способ определения

Числовое

значение

1

2

3

4

1.

Длина судна L, м

задана

140

2.

Осадка судна Т, м

задана

9

3.

Площадь пера руля F, м2

(0,013 0,019) L•T

F=0,013• L•T

16,38

4.

Относительное удлинение руля,

задано

2

5.

Высота пера руля h, м

5,724

6.

Ширина пера руля b, м

F / h

2,862

7.

Коэффициент компенсации к

(0,25 0,35)

0,3

8.

Расстояние от передней кромки руля до оси баллера z, м

к b

0,859

9.

Площадь балансирной части руля

FS, м2

к F

4,919

2.3 Расчёт гидродинамических сил, момента на баллере руля

Таблица 2

Наименование, обозначение, единицы измерения величины

Расчётная формула, способ определения

Числовое

Значение

1

2

3

4

1.

Коэффициент попутного

потока,

(0,22 0,26)

0,24

2.

Коэффициент влияния корпуса

на руль К

(1 —)2

0,578

3.

Диаметр гребного винта D, м

задано

5,1

4.

Площадь руля, омываемая потоком винта FВ, м2

b D

14,596

5.

Скорость судна V, уз.

VС, м/с

задано

1856 V / 3600

17,7

9,125

6.

Плотность забортной воды

, кг / м3

4, табл. 4

1025

7.

Осевая скорость винта

относительно воды, V, м / с

(1 —) VС

6,935

8.

Мощность, затрачиваемая на

вращение винта NР, кВт

0,98 Nе

6909

9.

Упор винта Р, кН

Р = 0,6 0,7

Р =0,65

492 147,9

10.

Коэффициент нагрузки винта

по упору Р

0,977

11.

Коэффициент влияния винта на руль КВ

1+ (FB / F) Р

1,871

12*.

Угол поворота руля от среднего

положения, град

Смотри

таблицу 3

13*.

Коэффициент сопротивления СХ

литература: п. 1, табл. 10 — согласно, и

заданному профилю.

Смотри

таблицу 3

14*.

Коэффициент подъёмной силы СУ

литература: п. 1, табл. 10 — согласно, и

заданному профилю.

Смотри

таблицу 3

15*.

Коэффициент центра давления СД

литература: п. 1, табл. 10 — согласно, и

заданному профилю.

Смотри

таблицу 3

16*.

Коэффициент нормальной силы

Сn

СУ cos + CХ sin

Смотри

таблицу 3

17*.

Расстояние центра давления от передней кромки руля S, м

СД b

Смотри

таблицу 3

18*.

Коэффициент гидродинамичес-

кого момента Сm

Сn (S / b)

Смотри

таблицу 3

19*.

Нормальная сила N, кН

Сn КККВ F10−3

Смотри

таблицу 3

20*.

Гидродинамический момент от-

носительно передней кромки руля М, кНм

(/2) 10

Смотри

таблицу 3

21*.

Гидродинамический момент от-

носительно оси руля Ma, кНм

СmКК КВ F (bСД -z) 10−3

Смотри

таблицу 3

22*.

Коэффициент нормальной силы

на заднем ходу Сn з.х.

(0,7 0,8) Сn

Сn з.х. =0,75

Смотри

таблицу 3

23.

Отстояние центра давления от задней кроки руля на заднем

ходу Sз.х., м

(0,3 0,35) b

0,325

0,93

24*.

Гидродинамический момент на

заднем ходу судна Ма з.х., кНм

Сn з.х. Fb- (Sз.х + z) 10−3

VЗ.Х. = (0,2 0,3) VС

VЗ.Х. = 0,25 VС

Смотри

таблицу 3

25*.

Гидродинамический момент для

расчёта МР, кНм

примем равным Ма (вся строка), если Ма мах Ма з. х, мах

или Ма з. х, (вся строка),

если Ма з. х, мах Ма мах

Смотри

таблицу 3

26*.

Момент на баллере руля с учё-

том трения в боковых опорах и пяте руля Мб, кНм

(1,15 1,2) МР

Мб=1,17 МР

Смотри

таблицу 3

27*.

Крутящий момент на баллере с учётом дополнительных внеш-

них нагрузок МКР, кНм

(1,1 1,2) МБ

МКР=1,15 МБ

Смотри

таблицу 3

С целью получения данных для построения характеристик рулевой машины величины, обозначенные знаком (*), определяются для значений угла поворота руля с интервалом 50.

Таблица 3

13

0,03

0,04

0,06

0,09

0,17

0,27

0,385

14

0

0,25

0,53

0,835

1,06

1,1

1

15

0

0,23

0,245

0,265

0,285

0,365

0,33

16

0

0,253

0,532

0,83

1,054

1,111

1,059

17

0

0,658

0,701

0,758

0,816

1,045

0,944

18

0

0,058

0,13

0,22

0,3

0,406

0,349

19

0

168,452

354,215

552,628

701,771

739,723

705,1

20

0

107,976

224,453

343,467

424,316

431,373

392,907

21

0

-14,47

-15,178

8,041

50,492

223,063

141,796

22

0

0,19

0,399

0,623

0,791

0,833

0,794

23

0

8,121

17,055

26,63

33,811

35,606

33,939

25

0

-14,47

-15,178

8,041

50,492

223,063

141,796

26

0

-16,93

-17,758

9,408

59,076

260,984

165,901

27

0

-19,47

-20,422

10,819

67,937

300,132

190,786

2.4 Расчёт рулевого привода, мощности насоса гидравлической рулевой машины с плунжерным рулевым приводом

Таблица 4

Наименование, обозначение, единицы измерения величины

Расчётная формула, способ определения

Числовое

значение

1

2

3

4

1.

Диаметр баллера (при максимальном значении МКР) dБ, м

удоп=93

0,3

2.

Начальный радиус румпеля R0, м

(11,5) dБ

R0=1,25 dБ

0,375

3.

Давление масла в цилиндре привода (при максимальном значении МКР) Pi, МПа

1520

15

4.

Число пар цилиндров привода kЦ

1-при МКР< 100 кН*м

2-при МКР> 100 кН*м

2

5. *

КПД привода П.П., кн 7, рис. 6.6.

смотри

таблицу 5

6.

Диаметр плунжера (при максимальном значении МКР) DП, м

0,175

7.

Ход плунжера при перекладке руля с борта на борт S1, м

2R0tg300

0,433

8.

Объём масла, подаваемый в цилиндры рулевого привода при перекладке руля с борта на борт. V, м3

0,02

9.

Время перекладки руля t, с

28

28

10.

Подача насоса q, м3/c

0,82

11. *

Радиус румпеля при значении угла поворота руля R, м

R0/cos

смотри

таблицу 5

12. *

Нормальная сила давления на цапфу румпеля Q, кН

М КР / (kц R)

смотри

таблицу 5

13. *

Сила давления на цапфу вдоль оси плунжера Q', кН

Q cos

смотри

таблицу 5

14. *

Сила давления масла на плунжер Р1, кН

Q' / П.П.

смотри

таблицу 5

15. *

Давление масла в цилиндре при значениях угла поворота руля Pi, МПа

смотри

таблицу 5

16. *

Давление масла в цилиндре с учетом давления подпитки, Pi под, МПа

Pi + Pпод

смотри

таблицу 5

17. *

Давление подпитки Pпод, МПа

0,20,3

смотри

таблицу 5

18. *

Давление нагнетания насоса с учетом сопротивления напорного трубопровода РН, МПа

Рi РПОД РТР. н

смотри

таблицу 5

19*.

Давление всасывания насоса с учетом давления подпитки и сопротивления сливного трубопровода РВ, кПа

РПОД РТР. С

смотри

таблицу 5

20*.

Давление насоса, Р, кПа

РН РВ

смотри

таблицу 5

21*.

КПД насоса, Н

литература: п. 1, с. 207, рис. 139а

смотри

таблицу 5

22*.

Мощность насоса, NН, кВт

qР / Н

смотри

таблицу 5

23.

Мощность эл. двигателя

для МКР. МАХ, NЭ, кВт

NН / Э

Э = (0,860,87) КПД эл. двигателя

53,215

0,86

С целью получения данных для построения характеристик рулевой машины величины, обозначенные знаком (*), определяются для значений угла поворота руля с интервалом 50.

Таблица 5

б

град

10°

15°

20°

25°

30°

пп

0,28

0,54

0,67

0,75

0,77

0,775

0,77

м

0,375

0,376

0,381

0,388

0,399

0,414

0,433

Q

кН

0

-25,891

-26,801

13,942

85,134

362,478

220,307

Q'

кН

0

-25,792

-26,394

13,467

80

328,517

190,791

P1

МПа

0

-47,763

-39,394

17,956

103,896

423,893

247,781

Pi

МПа

0

-2,056

-1,695

0,773

4,472

18,244

10,664

Pi под

МПа

0,25

-1,806

-1,445

1,023

4,722

18,494

10,914

Рн

МПа

0,04

-2,016

-1,655

0,813

4,512

18,284

10,704

Рв

МПа

-1,25

-1,25

-1,25

-1,25

-1,25

-1,25

-1,25

Р

МПа

1,29

-0,766

-0,405

2,063

5,762

19,534

11,954

кВт

0

-1,698

-1,186

2,867

6,472

45,765

16,337

н

0

0,37

0,28

0,59

0,73

0,35

0,6

кВт

0

-1,974

-1,379

3,334

7,526

53,215

18,997

2.5 Зависимости крутящего момента, мощности насоса, и давлении масла от угла поворота руля

б

град

0

5

10

15

20

25

30

Мкр

кН*м

0

-19,47

-20,422

10,819

67,937

300,132

190,786

Рi

МПа

0

-2,056

-1,695

0,773

4,472

18,244

10,664

кВт

0

-1,698

-1,186

2,867

6,472

45,765

16,337

Рис 2.1 График зависимости крутящего момента от угла поворота пера руля

Рис 2.2 График зависимости давления в системе от угла поворота пера руля

Рис 2.3 График зависимости мощности насоса от угла поворота пера руля

3. Указания по эксплуатации рулевой машины

В течении 12 часов до выхода судна из порта рулевая машина должна быть подготовлена к действию, проверена в работе и испытана в соответствии с требованиями СОЛАС. При этом следует руководствоваться фирменными инструкциями по эксплуатации и действующими руководящими техническими материалами. Проверку и испытание выполняют лица командного состава, занятые эксплуатацией и обслуживанием ГРМ. При подготовке к действию, проверках и испытаниях рулевых машин следует обращать особое внимание на следующее: лёгкость перемещения золотников и отсутствие их заеданий, перекосов и больших люфтов в соединениях; с управляющими валиками; состояние поверхности золотников и их уплотнений; лёгкость проворачивания вручную валов насосов регулируемой подачи при их нулевом эксцентриситете; срабатывания стопорных храповиков или гидрозамков; уровня рабочей жидкости в расширительных баках, положение запорных клапанов. Не должно быть нехарактерных шумов и стуков, наружных утечек рабочей жидкости; скачков и задержек руля при его перекладке, а также автоколебаний управляющих валиков приборов ИМ, золотников гидроусилителей, скользящих блоков радиально-поршневых насосов и руля.

Рулевые машины должны быть хорошо отрегулированы. Показателями качества регулирования являются: наибольшая точность установки руля в заданном положении, определяемая разностью заданного и фактического углов перекладки (достаточная точность 0,50 при углах перекладки руля 100); минимального рассогласования нулевых положений насосов (не более 0,50 изменение положения руля при переключении насосов); ограниченный (не более 10% номинального) люфт на управляющем органе главного насоса; небольшая общая зона нечувствительности системы управления; минимальная скорость сползания руля в режиме «Простой»; отсутствие автоколебаний.

Во время хода судна вахтенный механик, принимая вахту, обязан осмотреть румпельное отделение и рулевую машину, а вахтенный моторист должен осматривать их два раза за вахту. При этом следует обращать внимание на следующее: наличие смазочного масла на трущихся деталях, в прессмаслёнках и смотровых стёклах редукторов; состояние регулирующих и стопорных устройств; соответствие показателей положения руля; температуру (должна быть не ниже 50С зимой) и относительную влажность румпельного помещения (не более 85%).

Особое внимание следует обращать на уровне рабочей жидкости в расширительных баках, показания манометров гидравлических контуров; плавность перекладок руля; не должно быть перегрева рабочей жидкости и наружных утечек; характерных шумов и стуков в насосах и механических соединениях рулевого привода, а также автоколебаний деталей и узлов ГРМ.

При обнаружении существенных отклонений от спецификационных параметров и показателей работы рулевой машины вахтенный механик обязан постоянно наблюдать за её работой, доложить об этом старшему механику и сделать соответствующую запись в журнале.

В течении вахты механик должен периодически контролировать исправность действия рулевой машины по показаниям имеющихся на пульте управления приборов и систематизаторов.

Перед подходом к районам, плавание в которых требует особой осторожности, должна быть проверена исправность действия дистанционного управления рулевой машины на ручных режимах работы. В этих районах должны быть приведены в действие оба насоса, если они могут надёжно работать одновременно.

В случае отказа одного из насосов переход на другой выполняет вахтенный помощник капитана на имеющихся постах управления, а вахтенный механик при этом обязан принять меры по выяснению и устранению причин отказов, доложив о случившемся старшему механику.

Переходы с работы одного насоса на другой в обычных условиях должны выполняться после предупреждения об этом вахтенного механика, который обязан контролировать при этом исправность действия по показаниям имеющимся на пульте управления приборов и сигнализаторов.

В случае отказа всех систем дистанционного управления осуществляется переход на управление «Местный».

После окончания швартовых операций и снятия готовности, рулевую машину надо остановить и осмотреть, обратив особое внимание на отсутствие перегрева и утечек рабочей жидкости, нормальный её уровень в расходных баках и нейтральное положение управляющих органов системы управления и насосов. Перо руля должно быть установлено в диаметральной плоскости.

При эксплуатации ГРМ, которой присуще «сползание руля», в режиме управления «Простой», следует установить на посту управления режим «Следящий».

4. Требования Регистра

Суда должны быть снабжены главным и вспомогательным рулевым приводом, если специально не указано иное.

Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 350 одного борта на 350 другого борта при максимальной скорости переднего хода, относящегося к этой осадке. При тех же условиях должна быть обеспечена перекладка руля или поворотной насадки с 350 одного борта на 300 другого борта за время, не более 28 секунд при параметрах, не превышающих номинальных параметров привода.

Вспомогательный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 150 одного борта на 15 0 другого борта не более чем за 60 секунд, при скорости судна на переднем ходу, равной половине его максимальной, относящейся к этой осадка скорости или 7 уз., в зависимости от того, какое из значений больше.

На нефтеналивных, комбинированных судах, на газовозах и химовозах валовой вместимостью 10 000 рег. т и более, а также на всех атомных11 и на остальных судах валовой вместимостью 70 000 рег. т и более главный рулевой привод должен включать в себя два или более одинаковых силовых агрегата, удовлетворяющих требованиям 2.9.7. (см. также 6.2.1.8. и 6.2.1.9. части IX «Механизмы»).

Если главный рулевой привод включает в себя два или более силовых агрегата, вспомогательный рулевой привод не обязателен в следующих случаях:

а) на пассажирских и атомных судах главный привод обеспечивает выполнение требований 2 при бездействующем любом одном из силовых агрегатов;

б) на грузовых судах главный рулевой привод обеспечивает выполнение требований 2 при всех действующих силовых агрегатах;

в) главный рулевой привод устроен так, что при единичном повреждении в системе его трубопровода или в одном из силовых агрегатов это повреждение может быть изолировано для поддержания или быстрого восстановления управляемости судна.

Если главный и вспомогательный рулевые приводы находятся в помещении, полностью или частично расположенном ниже самой высокой грузовой ватерлинии, то должен быть предусмотрен аварийный рулевой привод, который необходимо расположить выше палубы переборок. Аварийный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с борта на борт при скорости переднего хода не менее 4 уз.

Переход с главного рулевого привода на вспомогательный при аварии должен выполняться за время не более 2 мин.

Управление главным рулевым приводом должно обеспечиваться с ходового мостика и из румпельного отделения. Предусматриваются две отдельные линии управления, получающие питание непосредственно от ГРЩ, но одна из них может запитываться через АРЩ.

В рулевой рубке и ЦПУ должна быть световая и звуковая сигнализация: об исчезновении напряжения, обрыве фазы и перегрузке в цепи питания, исчезновения напряжения в системе управления и минимальном уровне масла в расходном баке.

Около каждого поста управления, а также в румпельном помещении должны быть указатели положения руля. Ошибка в показаниях не должна быть более:

10 при положении руля в диаметральной плоскости;

1,50 при углах перекладки от 00 до 50;

2,50 при углах перекладки от 50 до 350.

11. Рулевое устройство должно иметь систему ограничителей поворота руля, допускающую его перекладку на каждый борт только до угла, который:

(0 + 10) 0 (0 + 1,50)

где максимальных угол перекладки руля, на который настроена система управления, но не более 350.

Вывод

Входе курсовой работы была рассчитана четырехплунжерная гидравлическая рулевая машина для судна дедвейтом (Dw) 13 500 т, мощностью главного двигателя (Ne) 7790кВт, длиной (L) 144,6 м, осадкой (T) 9,17 диаметром гребного винта (D) 5,5 м и скоростью (V) 18,2 узлов. Данная ГРМ имеет 2 пары цилиндров привода, давление масла 23,7(Р) МПа, давление насоса (Рн) 22,4 МПа, мощность насоса (Nн) 55,3 кВт, а также мощность электродвигателя (Nэ) 64,3 кВт, время перекладки полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 30° одного борта на 35° другого борта при максимальной скорости переднего хода не более 28 секунд при параметрах, не превышающих номинальных параметров привода. Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 30° одного борта на 35° другого борта при максимальной скорости переднего хода, относящегося к этой осадке.

Расчет выполнен в соответствии с требованием РМРС.

Список используемой литературы

1. Завиша В. В., Декин Б. Г. «Судовые вспомогательные механизмы и системы» Москва, Транспорт, 1984

2. «Правила классификации и постройки морских судов» Ленинград, Транспорт, 2012

3. «Правила технической эксплуатации судовых технических средств» Москва, Мортехинформреклама, 1997

4. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Судовые вспомогательные механизмы, устройства, системы и их эксплуатация» ЛВИМУ, 1983

5. Харин В. М., Декин Б. Г., Занько О. Н., Писклов В. Т. «Судовые вспомогательные механизмы и системы» Москва, Транспорт, 1992

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой