Расчет судового гидравлического рулевого механизма

Министерство транспорта РФ

Департамент морского транспорта

Государственная морская академия им. адм. С.О. Макарова

Кафедра судовых котлов и вспомогательных установок

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу:

“Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация”

Выполнил: к-т группы М-452 Иванов Д.Е.

Руководитель: Калинин С.Е.

Санкт – Петербург

1998

Содержание :

Стр.

Задание……………………………………………………………………………………………….....3

1. Рулевая машина……………………………………………………………………………………4

1.1 Оборудование рулевой машины, гидравлическая схема, требования Регистра РФ………………………………………………..4

1.2 Определение рабочих параметров, построение характеристик рулевой машины…………………………………………………….6

1.3 Указания по эксплуатации рулевой машины……………………………………………………11

2. Водоопреснительная установка………………………………………………………………….13

2.1 Оборудование, схема водоопреснительной установки…………………………………………13

2.2 Определение рабочих параметров, конструкционных данных, мощности механизмов водоопреснительной установки…………………………….14

2.3 Указания по эксплуатации водоопреснительной установки…………………………………...19

Задание

Рулевая машина .

Исходные данные для расчетов.

Относительное удлинение руля l=2.0

Водоопреснительная установка.

Исходные данные для расчетов.

1.Рулевая машина

1.1 Оборудование рулевой машины. Гидравлическая

схема, требования Регистра РФ.

В качестве прототипа принимается ГРМ с плунжерным рулевым приводом. Число пар цилин­дров рулевого привода (Кц), тип насосов и гидравлическая схема принимается в зависимости от величины крутящего момента на баллере (Мкр). При величине Мкр<100кНм, Кц=1, при вели­чине Мкр>100кНм, Кц=2.

Для машины с величиной Мкр<40кНм принимается насос постоянной подачи и гидравличе­ская схема, изображенная на стр.212, рис.141 [2]. Для машины с величиной Мкр>40кНм прини­мается насос с регулируемой подачей и гидравлическая схем, изображенная на стр.214, рис.142 [2].

На современных судах широкое применение получили гидравлические рулевые машины. Эти машины по массе, габаритам, высокой точности судовождения определили все известные конструкции рулевых машин. Рассчитываемая РМ машина изготовлена с четырех-плунжерным приводом, т.к. Мкр>100кНм. Такие гидравлические машины обслуживаются при давлении рабочей жидкости не выше 25 .

ГРМ состоит из следующих основных узлов:

- гидравлического рулевого привода – силового устройства, поворачивающего баллер руля;

- насосного агрегата (насос-двигатель), предназначенного для питания ГРМ рабочей жидкостью;

- системы управления насосами переменной подачи;

- системы трубопроводов питания;

- предохранительных клапанов;

- компенсаторов динамических нагрузок;

- ограничителей мощности и прочих элементов.

Основными элементами гидравлической схемы изображенной на чертеже, являются: плунжерный привод с цилиндрами Ц1-Ц4, главные насосы 3 регулируемой подачи с электродвигателем 4, следяшие гидроусилители (1,2), блок клапанов 7, вспомогательные насосы постоянной подачи, аварийный насос регулируемой подачи 31, пополнительные боки 23, 34 и резервуарная цистерна 36, а так же различная предохранительная и регулирующая, и запорная гидравлическая аппаратура.

Гидравлическими узлами схемы являются: силовой контур (обозначен жирными линиями), состоящий из плунжерного привода, главных насосов 3 и блоков клапанов 6 и 7; контуры управления главными насосами, состоящие из вспомогательных насосов 5, приводимых в действие электродвигателями главных насосов, золотников 1 и цилиндров 2; система подпитки силового контура от насоса 25 и контур аварийного насоса 31. В основном режиме, гидравлическая схема работает следующим образом. Сигнал на перекладку руля поступает от электрической системы управления на правый (или левый) исполнительный механизм ИМ, выходной валик которого соединен с золотником 1. При перемещении золотника из нулевого положения, например вправо, рабочая жидкость сливается из правой полости цилиндра гидроусилителя в пополнительный бак 23, а дифференциальный поршень цилиндра 2 под давлением 0,8-1,5 МПа (регулируется редукционным клапаном 24) в левой полости цилиндра перемещается вправо до перекрытия рабочих клапанов золотника (т.е. на расстояние хода золотника), задавая эксцентриситет правого главного насоса 3.

Рабочая жидкость силового контура от насоса 3 через клапаны 8, 13 и 15 подается в цилин­дры Ц1 и Ц4, руль при этом перекладывается по часовой стрелке. Поворот руля происходит до тех пор, пока обратные связи Сn и Ca не возвратят золотник 1 в среднее положение. Это же положение займут вместе с золотником поршень 2 и регулируемый орган насоса 3.Для возвращения руля в нулевое положение новый электрический сигнал того же значения, но противоположный по знаку. При этом золотник перемещается влево, и рабочая жидкость контура управления поступает в правую полость цилиндра. Дифференциальный поршень перемещается влево, создавая эксцентриситет насоса 3 через клапаны 9, 14, 16 в цилиндры Ц3 и Ц2, поворачивая руль против часовой стрелки.

Клапана 17 –20 являются байпасными и при нормальной работе ГРМ должны быть закрыты, а клапаны 8 – 11 всегда открыты.

При работе одним главным насосом второй, во избежании вращения в режиме гидродвигателя, отсекают от силового контура гидрозамком или затормаживают храповиком, размещенным на валу соединения с электродвигателем 4. На схеме показан гидрозамок 32 аварийного насоса.

Для компенсации внешних утечек из силового контура имеется система подпитки, состоящая из вспомогательного насоса 25, фильтра 26 и гидравлической магистрали с клапанами: предохранительными 27, редукционным (0,2 – 0,3 МПа) 28, запорными 29 и обратным 30.

В соответствии с требованием Регистра РФ и международной конвенции по охране жизни на море “СОЛАС” – рулевая машина должна обеспечивать: перекладку полностью погруженного руля на полном ходу судна с борта 35 [ДИ1] ° на борт 30° за 28 секунд, и поворота из диаметральной плоскости на левый и правый борт на 35°. На нефтеналивных, газовозах, химовозах валовой вместимостью более 100 тонн РМ должна быть сдвоена. На остальных судах рулевая машина может иметь одну пару цилиндров. На пассажирских судах РМ должна: каждый из приводов в отдельности должен отвечать по части времени и угла поворота руля. Если помещение РМ расположено полностью или частично ниже самой высшей грузовой ватерлинии, на судне ставится аварийный рулевой привод, который должен обеспечивать перекладку руля при скорости судна на передний ход около 4-х узлов.

1.2 Определение рабочих параметров,

построение характеристик рулевой машины.

Для расчета принимается простой, обтекаемый прямоугольный двухопорный балансирный руль, который по сравнению с рулями других типов позволяет получить наименьшее значение момента на баллере.

Расчет и определение размеров руля.

Таблица 1

Расчет гидродинамических сил и моментов на баллере руля .

Таблица 1.2

Продолжение табл. 1.2