液压舵机设计计算

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1、液压舵机设计计算1.目的通过对液压舵机各组成部分的设计、计算和验算确保本设计设计的液压舵机能满足船舶航行时转舵及安全的需要。2.适用范围本设计计算中的有关设计数据和内容，只适用于本设计中的液压舵机。3.引用标准本设计计算应用：a)GB7185—87《内河船液压舵机》b)GB11636—89《柱塞式液压舵机安装技术条件》c)《液压传动设计手册》d)《船舶材料手册》e)《机械零件设计手册》f)《钢质海船入级与建造规范》之第三、十三章《操舵装置与锚机装置》g)JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》标

2、准h)GB3004—85《船用往复式液压缸基本参数》标准i)《液压舵机与液压起重机》相关内容4.液压舵机的组成4.1转舵（推舵）机构；即液压能转化为转舵机械能的执行机构。4.2操舵系统：即对液压流向和液体压力控制并能控制舵叶转向的系统。5.设计计算5.1推舵机构的设计、计算和验算。5.1.1根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准，本设计采用：四缸两柱塞拨叉式液压舵机。结构简图如图所示。5.1.2根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。a)公称扭转为72t·mb)工作舵角。c)转舵时间（一弦至另一

3、弦），正常航段≤28（s）。40────────────────────────────────────────────5.1.3根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。a)设计压力为1.25倍最大工作压力。b)受压零部件1.5倍设计压力试验。5.1.4选择油缸5.1.4.1根据JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》选择液压缸缸孔直径为Φ250mm。则柱塞杆直径为Φ250mm。当转舵角为时柱塞受力分析如图：轴力图轴应力σ=====631.6KN柱塞面积A=π=0.049≈0.250.15

4、=0.0375σ=54.9MPσ=1.25σ=68.7MPσ=1.5σ=103.0MP40────────────────────────────────────────────σ=598MP符合式中：—舵柄对柱塞的作用力—液压对柱塞的作用力当转舵角为时柱塞受力分析如图：2=631.6KN==517.4KN==326.3KN轴力图M=M=mm=90.6MP弯矩图剪力图40────────────────────────────────────────────σ=+==45.0+93.3=138.3MPσ=1

5、.25σ=259.3MP＜598MP符合τ===15.8MPτ=1.25τ=29.6MP推舵机构示意图1、2—油缸3—舵柄4—舵轴5—舵柄柱销6—油缸柱销舵柄半径R5.1.4.2油缸工作压力计算：M=240────────────────────────────────────────────720=4工作压力=18511.6=18.5MP设计压力P=1.25=23.1MP式中：—缸孔面积P—工作压力R—舵柄半径0.26m—推舵机构效率0.85—转舵角5.1.4.3油缸所需流量Q的确定。a)油缸柱塞杆从+3

6、5至时升出长度L的计算。R—舵柄半径；L—舵柄从+35至-30时油缸柱塞杆升出长度L≈≈0.57≈0.728m=0.73mb)油腔容积：=0.049油缸从一舷35至另一舷总容积：V=2=0.0716=71.6升40────────────────────────────────────────────c)油缸所需的流量=5.1.4.4油缸壁厚的计算。若16>选中等壁厚，则缸体壁厚：（《液压传动设计手册》）式中：p—油缸内工作压力；—强度系数（取=1）；C—计入管壁公差及腐蚀的附加厚度（取C=0）；D—油缸内

7、径[mm]。许用应力=式中：—材料抗拉强度[45号钢=598MP]；N—安全系数，取n=4。则==18.0mm则==13.9符合中等壁厚条件5.1.4.5主要参数柱塞直径：250mm柱塞行程：800mm油缸壁厚：18mm额定压力：23.5MP5.1.5舵柄柱销剪切强度的核算。a)油缸柱塞销孔。故舵柄柱销直径。材料为钢其剪切模G=8.1。b)切断柱销所需切断力。c)柱塞杆推力F=1.5PA=23140────────────────────────────────────────────故柱销剪切强度是足够的

8、。5.1.6舵柄强度的验算5.1.6.1舵柄结构示意图如下：5.1.6.2从图中可以看出舵柄的危险截面在舵柄柱销处。按抗拉强度验算。考虑到舵柄需焊接，采用甲类普通碳素钢（GB—79），其抗拉强度为最大弯矩M==16978.51273387.5危险截面处应力<单边强度足够。5.1.7舵轴键的强度计算和尺寸确定舵轴扭矩采用双键连接。舵轴直径取300。选取键GB1096—79。许用剪应力40──────────────