Материал: Учеб.пособие. Выбор передачи

Характеристики электромагнитных муфт фирмы аеg

В составе пропульсивных установок применяют также муфты некоторых других типов, устанавливаемые обычно для иных цепей. Это, например, различные типы зубчатых муфт, отключаемых только на стоянке или не отключаемых. Самосинхронизирующиеся фрикционные и обгонные муфты, применяемые в комбинированных дизель-газотурбинных установках, и ряд других.

Определяющими показателями при выборе муфты служат: достаточно высокий КПД; обеспечение передачи номинального крутящего момента с определенным запасом (до 2,0...2,5) по моменту проскальзывания; быстродействие; надежное включение и выключение при вращении ведущих и ведомых частей; простота конструкции и удобство обслуживания; амортизирующий эффект и допустимое взаимное перемещение соединяемых элементов в условиях эксплуатации при увеличении расцентровки; соответствие способа управления муфтой системе ДАУ, принятой для данной установки; масса, габариты и стоимость.

Фрикционные муфты (дисковые, цилиндрические и конусные), в отличие от гидродинамических и электромагнитных, почти не имеют потерь на проскальзывание. Кроме того, они отличаются лучшими массогабаритными характеристиками (рис. 7.14), меньшей стоимостью изготовления, более удобны с точки зрения размещения.

Недостаток фрикционных муфт - ограниченная способность рассеивания теплоты, выделяемой при их включении.

При установке фрикционных муфт предъявляются более жесткие требования по допускаемым смещениям и изломам осей ведущего и ведомого валов. Из фрикционных муфт различных типов многодисковые обеспечивают наиболее плавное включение и выключение. Они допускают также более широкое конструктивное варьирование за счет изменения диаметра и числа дисков, имеют меньшие габариты, чем муфты конусного типа.

В установках с прямой передачей, когда по условиям эксплуатации не предполагается отключение двигателей от линии вала, муфта может не предусматриваться.

Необходимость в муфтах возникает в случае установки двигателей на амортизаторы, а также при стремлении демпфировать крутильные и осевые колебания в системе валопровода. В этом случае используются упругие соединительные муфты (комбинированные, шинные).

В многомашинных и многовальных установках соединительно- разобщительная муфта становится необходимым элементом передачи, поскольку режимы использования таких установок предусматривают парциальную работу двигателей и движителей, а также отключение механизмов отбора мощности. возникает необходимость в соединительно-разобщительных муфтах. В амортизированных установках рекомендуется применять шинно-пневматические, электромагнитные и гидромуфты.

Место установки муфты определяется типом редуктора и его конструктивной схемой. В редукторах многомашинных установок при наличии отбора мощности на привод валогенераторов для сокращения общей длины передачи целесообразно размещать муфту на конце входного торсионного вала. Это значительно увеличивает податливость соединения, благоприятно оказываясь на условиях работы зацеплений и подшипников

Типоразмер муфты выбирается по значению передаваемого крутящего момента либо по отношению N_e/n. Зависимости массы и основных габаритов комбинированных муфт от передаваемого крутящего момента приведены на рис. 7.15.

В ряде случаев, когда по условиям работы предусмотрено частое включение и выключение муфты. а также при использовании установки на режимах больших тяговых усилий, исходными параметрами служат: максимально допустимая температура нагрева муфты; частота вращения ведущей и ведомой частей в момент ее включения; продолжительность включения, вращающий момент на ведущей и ведомой сторонах муфты; маховой момент приводимых масс; маховой момент ускоряющихся масс при включении.

Размеры дисковых муфт определяют исходя из допустимых значений удельных давлений в дисках; для муфт с подачей масла в корпус они составляют 3,5...4‚0 МПа. Целесообразность установки дисковых муфт с точки зрения обеспечения надежной и длительной работы в отключенном состоянии определяется допустимой относительной скоростью вращения трущихся поверхностей. B муфтах, заполненных маслом, эта скорость может достигать 40 м/с.

Размеры и технические параметры шинно-пневматической муфты выбирают исходя из значения передаваемого крутящего момента M_кр.

B ряде случаев задается частота свободных колебаний вала n_с. Для предварительной оценки основных параметров муфт могут быть использованы данные, приведенные в табл. 7.2.

При выборе электромагнитных муфт может ставиться задача ограничения момента на двигателе, B этом случае максимальный момент муфты должен быть меньше предельного допустимого момента двигателя.

Рис. 7.15. Зависимости массы G, диаметра D_м и длины L

Комбинированных муфт от передаваемого крутящего момента

Из рассмотренного следует, что из всех типов соединительно-разобщительных муфт наиболее предпочтительны фрикционные муфты конусного типа и многодисковые. Усовершенствование конструкций, повышение их надежности позволили добиться существенного снижения массы M габаритов этих муфт. Электромагнитные муфты особенно целесообразны в тех случаях, когда их относительно высокая стоимость, масса и потеря мощности (на 2...4%) компенсируются такими важными преимуществами, как быстрота включения и отключения, высокая надежность. Однако окончательное решение о целесообразном типе муфт может быть вынесено после расчета всего пропульсивного комплекса на крутильные и осевые колебания.

При выборе типа муфты учитывают приведенные выше их достоинства и недостатки. Сравнить массогабаритные показатели различных муфт для дизельного агрегата мощностью 1650 кВт при n = 375 мин^-1 можно на рис. 7.16. Удельная масса по моменту, кг/(кН м), различных муфт лежит в диапазоне; 0,005...0,425 – муфты типа Гейслингер, 0,0083...0,047 - типа Вулкан, 0,017...0,04 - упругие муфты типа Спирофлекс, 0,012...0,038 - шинно-пневматические (следует учитывать также время их включения 7...15 с и выключения 6...10 с, а также расход воздуха на одно включение ∼1 кг); 0,02...0,060 - комбинированные (сочетающие в себе фрикционные разобщительные элементы и упругое соединительное звено) типов Вулкан и Пневмофлекс, 0,093...0,150 - электромагнитные (их удельная масса по мощности 1,51...2,46 кг/кВт); 0,10...0,60 - гидромуфты. При этом следует иметь в виду, что чем больше передаваемый муфтой вращающий момент и частота вращения, тем меньше её удельная масса.

Рис. 7.16. Массогабаритные показатели муфт:

а - гидравлической; б - электромагнитной; в - упругой соединительно-разобщительной; г - упругой соединительной

Заключение

Общие требования к главным судовым передачам следующие: высокая надежность, высокий КПД на эксплуатационных режимах, минимальная масса и габариты; минимальные затраты на изготовление, обслуживание и ремонт; доступность для осмотра, разборки и ремонта в судовых условиях; допустимые уровни шума и вибрации; приспособленность к автоматизации управления.

Выполнить одновременно все требования, нередко взаимно противоречивые, практически невозможно. К передачам могут предъявляться и специфические требования, например, по характеру изменения передаваемого момента и частоты вращения в условиях эксплуатации, суммированию мощностей двигателей многомашинных установок, защите двигателей от динамических нагрузок (при плавании во льдах) и т.д.

Для судов морского транспортного флота (танкеров, универсальных сухогрузов, лесовозов, транспортных рефрижераторов и др.) характерны установившиеся режима плавания и работы СЭУ. Наиболее важны для них такие требования, как простота, высокая надежность и экономичность, компактность. Поэтому на этих судах чаще всего применяют прямую передачу (СЭУ с МОД) или механическую передачу (планетарные редукторы – для ПТУ и ГТУ, переборные редукторы – для СОД).

К передачам судов ледового плавания, рыбопромыслового флота предъявляются более жесткие требования в отношении маневренности (из-за частой смены режима работы двигателей), достижения больших тяговых усилий на пониженных частотах вращения гребного вала (вплоть до заклинивания), обеспечения длительных средних и малых ходов и т.п. На таких судах применяют электрические, комбинированные гидромеханические или электромеханические передачи.

На транспортных судах речного, озерного и смешанного плавания, для которых характерны сравнительно невысокая мощность установки и ограниченные габариты МО, отдают предпочтение реверс-редукторным передачам.

К ЭУ пассажирских судов предъявляются повышенные требования по массогабаритным показателям, надежности и маневренности. Таким требованиям в наибольшей степени удовлетворяют многовальные редукторные установки. На пассажирских судах малого и среднего водоизмещения при ограничении по размерам гребных винтов могут быть использованы установки с дизелями повышенной и высокой частоты вращения.

Окончательный выбор передачи делают на основе вариативных расчетов для предварительно принятых компоновок ПУ сопоставлением по основным показателям, к которым относятся: общая и удельная массы главной ЭУ, мощностная насыщенность установки на единицу длины, площади и объема МО; возможная частота вращения гребного вала; пропульсивный КПД и КПД передачи; ресурс установки; удельные расходы топлива и масла; стоимость ГЭУ; приведенные затраты на ЭУ или судно с определенными типом и параметрами ЭУ и передачи. При этом должны быть удовлетворены специфические требования, обусловленные назначением судна и условиями его эксплуатации.

Предпочтение отдается типу передачи, обеспечивающему минимальные затраты на эксплуатацию и обслуживание судового валопровода, удовлетворение специфических требований, предъявляемых различными типами главных двигателей, серийный выпуск соответствующего оборудования и оптимальные значения большого числа перечисленных показателей.

В заключение следует отметить, что выбор типа передачи будет обоснованным, если в соответствии с условиями эксплуатации можно полностью использовать ее достоинства, а недостатки не окажут существенного влияния на технико-экономические показатели пропульсивной установки и судна в целом.