Материал: Учеб.пособие. Выбор передачи

Многодисковыми сцепными муфтами и двумя валоотборами:

1 – зубчатая муфта между валами привода отборов мощности;

2 - ведущая шестерня привода валогенератора; 3 - ГУП; 4 - зубчатое колесо;

5 - фрикционная сцепная муфта

Кроме того, для отвода теплоты от поверхности трения к ней подводится масло по каналам 9 (рис. 4.9). Благодаря большой твердости материала дисков для них допускается большее удельное давление, что позволяет компенсировать уменьшение коэффициента трения из-за подвода масла для охлаждения дисков.

Особым преимуществом дисковых муфт является применение хорошо зарекомендовавших себя синусоидальных дисков. Эти диски характеризуются тем, что в окружном направлении они выгнуты в форме синусоиды, т.е. имеют волнообразную форму, благодаря чему достигается пружинящий эффект.

Синусоидальные диски обеспечивают мягкое включение муфты. Во время включения происходит постоянное увеличение поверхности трения и упрощение синусоиды до плоскости. В полностью включенном состоянии синусоидальный диск действует как плоский диск.

Привод ВГ от главной передачи осуществляется обычно отдельной парой шестерен (мультипликатором), увеличивающей частоту вращения до 1,0… 1,5 тыс. об/мин. В последнее время привод валогенераторов осуществляется с помощью приставки к редуктору (рис. 4.10), не с использованием встраиваемого в редуктор мультипликатора, а отдельно поставляемой приставки, что позволяет унифицировать главную передачу.

Рис. 4.9. Встроенная в редуктор соединительно-разобщительная муфта:

1 - торсионный вал; 2 - место установки ведущих дисков; 3 - место установки ведомых дисков; 4 - ведущая шестерня; 5 - цилиндр включения - выключения муфты; 6 - поршень включения муфты; 7 - полость для масла; 8 - канал подвода масла;

9 - канал подвода масла для охлаждения дисков

Рис. 4.10. Приставка к редуктору

Обычно применение трёх- и четырёхмашинных агрегатов вызвано либо условиями размещения, например, когда в размеры машинного отделения не вписывается мощный главный двигатель и потребную мощность установки приходится дробить на 3...4 двигателя меньшей размерности, либо многорежимностью использования установки, когда в целях получения высокой экономичности и сохранения ресурса дизелей приходится прибегать к многодвигательным установкам.

В трёхмашинных ДРА два двигателя обычно размещаются в нос от передачи, а третий двигатель - в корму от передачи (обратное расположение). Этим обеспечивается большее свободное пространство с кормовой стороны редуктора, где кроме двигателя требуется разместить валопровод.

На практике применяются два типа компоновки редуктора для трёхмашинного ДРА:

- первый тип компоновки, когда ось ведущей шестерни кормового двигателя располагается в одной продольной плоскости с осью одного из носовых двигателей (рис. 4.11);

- второй тип компоновки, когда ведущая шестерня кормового двигателя располагается сверху, над колесом редуктора, а оси кормового двигателя и валопровода смещены в одну вертикальную плоскость (рис. 4.12).

Рис. 4.11. Схема трёхмашинного ДРА

Четырёхмашинные агрегаты компонуются так же, как двухмашинные, при этом два двигателя устанавливаются в нос от передачи, а два – в корму. В такой схеме кормовой и носовой двигатели каждого борта работают на одну ведущую шестерню, причём обе ведущие шестерёнки располагаются так же, как в самом распространённом варианте редуктора для двухмашинных ДРА. С точки зрения конструктивного исполнения это наиболее простой вариант, имеющий в своем составе лишь две ведущие шестерни один разъём корпуса.

Однако такая схема обуславливает более высокие нагрузки в зацеплении. Предпочтителен вариант с кормовыми двигателями, соединяющимися с валами шестерён, оси которых находятся в одной горизонтальной плоскости с осью колеса, а ведущие шестерни носовых двигателей приподняты. При такой конструкции двигателя обеспечивается максимально возможный проход между кормовыми двигателями, что вызвано необходимостью размещения между ними валопровода (рис. 4.13).

Рис. 4.12. Внешний вид редуктора для трёхмашинного ДРА

С двумя отборами мощности на валогенераторы

(N_e = 3х6,4 кВт,n₁ = 400мин^-1, n₂ = 130 мин^-1, масса 125 т):

1 - люк осмотра зацепления; 2,5 и 6 - ведущие валы;

3 - устройство для измерения напряжений в зацеплении; 4 - люк для

включения-разобщения зубчатой муфты привода валогенератора;

7 и 9 - валы привода; 8 - ведомый вал

Самостоятельную группу механических передач охватывают устройства, которые могут редуцировать частоту вращения, суммировать мощность (обычно не более чем двух дизелей) и изменять направление вращения винта без реверсирования главных двигателей. В технической литературе эта группа зубчатых механизмов получила название реверс-редукторных передач (РРП).

Рис. 4.13. Схема двухвальной установки с четырёхмашинным ДРА

Реверс-редукторные передачи используются в судовых установках преимущественно в сочетании с нереверсивными высокооборотными дизелями, с агрегатной мощностью от нескольких десятков до 4…6 тыс. кВт. Этот тип передачи обычно применяется на малых судах, а также на судах речного флота и прибрежного плавания.

Рис. 4.14. Двухмашинный реверс-редуктор:

1 - главный упорный подшипник;

2 - муфта сцепления переднего хода; 3 - муфта сцепления заднего хода

Реверсирование ведомого вала в РРП с внешними цилиндрическими зацеплениями достигается применением двух переборов шестерен: одного - для переднего хода, другого - для заднего, включаемых в работу посред ством дисковых фрикционных муфт. Переборы различаются числом шестерен, причем в одномашинных РРП противоположное вращение на заднем ходу достигается чаще всего с помощью промежуточной шестерни. В двухмашинных РРП перебор заднего хода обычно имеет на одну ступень больше, чем перебор переднего хода (рис. 4.14).

Значения КПД реверс-редукторов внешнего зацепления оцениваются следующим образом: одномашинные одноступенчатые - 0,965…0,975; двухступенчатые - 0,93…0,95; трёхступенчатые - 0,9…0,92; двухмашинные одноступенчатые - 0,96…0,97.

Массогабаритные характеристики РРП изменяются в весьма широком диапазоне. Удельные массы одномашинных РРП составляют 2…8 кг/кВт, удельная масса двухмашинных РРП на 55…65% больше удельной массы соответствующих двухмашинных редукторов. Масляные системы редукторов, как правило, выполняются автономными от циркуляционных систем смазки главных двигателей.

В

Рис. 4.15. Зависимость удельных показателей одномашинного редуктора с внешним зацеплением от параметров N_e/n: а - удельной длины; б - удельной ширины;

в – удельной массы

ыбор типа редуктора и его конструктивной схемы зависит от передаваемого крутящего момента, передаточного числа, типа судна, установки, двигателя, от взаимного расположения двигателей и редуктора, числа двигателей, работающих через редуктор на винт; конструкции и расположения муфт, наличия или отсутствия дополнительного отбора мощности. Кроме того, должны быть приняты во внимание требования по надёжности, массогабаритным показателям, КПД и стоимости.

В связи с невысокой степенью редуцирования (передаточным числом) 2…4,5 в ДЭУ применяются, как правило, одноступенчатые односкоростные редукторы, их характеристики показаны на рис. 4.15. Исключение могут составлять многорежимные установки с ВФШ таких судов, как буксиры, траулеры, тральщики, паромы, ледоколы, где для улучшения тяговых характеристик на режимах буксировки, траления или форсирования ледовых полей целесообразно использовать двух- и трёхскоростные редукторы с внешним зацеплением, несмотря на их большую стоимость и сложность.

На основании сравнительной оценки можно определить целесообразную область применения редукторов различного типа.

Редукторы с внешним зацеплением могут быть рекомендованы к использованию в установках с СОД (удельные массы 6,5…11 кг/кВт, мощностная насыщенность по длине 1400…4700 кВт/м, по ширине 1100…3700 кВт/м, по объёму 110…280 кВт/м³) в первую очередь в многомашинных установках с отбором мощности.

Редукторы планетарного типа обеспечивают лучшие массогабаритные показатели одномашинных установок в тех случаях, когда, как правило, не предусмотрен дополнительный отбор мощности через редуктор, а передаточное число превышает 4…5, т.е. в установках с высокооборотными дизелями (удельные массы 3,5…4,5 кг/кВт, мощностная насыщенность по длине при встроенном главном упорном подшипнике (ГУП) достигает 4500 кВт/м). Кроме того, планетарные редукторы целесообразно применять, когда необходимо обеспечить соосность выходного фланца двигателя и гребного вала, что обеспечивает преимущества по длине машинной установки.

Габариты редукторов определяются размерами шестерен и колёс, которые зависят главным образом от значения передаваемого крутящего момента, передаточного числа и от качества применяемых материалов.

Известные трудности вызывает размещение редукторов многомашинной установки с дизелями сложной компоновки цилиндров (W-, X-, V - образных). Вследствие значительной ширины таких дизелей размеры колёс получаются большими. Может появиться необходимость делать глубокие вырезы в наборе двойного дна корпуса судна.

Кроме того, в технологическом отношении труднее изготовить колеса больших диаметров.

Место установки упорного подшипника обычно зависит от значения передаваемого упора. Чаще всего оказывается возможным и целесообразным устанавливать подшипник в корпусе редуктора. Если упор, создаваемый гребным винтом, очень велик (что имеет место в установках с мощностью на одном валу свыше 20 тыс. кВт), предпочтителен редуктор с отдельно расположенным ГУП. Это позволяет уменьшить деформации корпуса редуктора под воздействием осевого упора, имеющегося пульсирующий характер.

4.3. Технические характеристики редукторов для одномашинных агрегатов

В данном разделе представлены справочные данные по зубчатым передачам наиболее распространенных конструктивных исполнений, используемых в судовых одномашинных ДРА. Ввиду большого разнообразия возможных компоновок передач, определяемых их комплектацией, валоотбором, встроенной соединительно-разобщительной муфтой, тормозом, технические данные приводятся только по базовым модификациям редукторов, т.е. имеющих в своем составе только шестерни главной передачи и необходимое вспомогательное оборудование.

4.3.1. Одноступенчатые вертикальные редукторы

Редукторы типа HSU фирмы «Таске». Передачи типа HSU выпускаются 13 типоразмеров, их основные параметры приведены в табл. 4.1. Выбор нужного типоразмера редуктора в зависимости от отношения N_e/n_j (главного двигателя) и передаточного числа i проводят по диаграмме, приведенной на рис. 4.16. Общий вид редукторов с основными размерами представлен на рис. 4.17.

Шестерни редукторов размером HSU280-HSU630 имеют косозубое зацепление, а размером HSU710-HSU1120 - двойное косозубое с закаленным и шлифованным зубом у всех типоразмеров.

Опорные подшипники скольжения залиты белым металлом. Главный упорный подшипник типа Митчеля встроен с кормовой стороны. Упорные сегменты переднего хода у редукторов размером от HSU630 и более могут демонтироваться без снятия крышки подшипника через специально предусмотренное окно в корпусе подшипника. Конструкцией обеспечивается постоянное заполнение маслом полости, где размещаются упорные подушки. Корпус отливается из серого чугуна, однако по желанию заказчика может быть выполнен стальным сварным. Снизу к корпусу крепится поддон. Масляный насос навешен на ведущем валу с кормовой стороны.

Редукторы типа AUS фирмы Renk. Передачи типа AUS выпускаются восьми размеров. Основные размеры, массы и допускаемые упоры гребных винтов для редукторов AUS приведены в табл. 4.2 Выбор размера редуктора должен быть выполнен в соответствии с диаграммой (рис. 4.18), общий вид и основные размеры редукторов представлены на рис. 4.19.

Ne/n_j,

к Вт/мин^-1 л.с./мин^-1

Рис. 4.16. Диаграмма для выбора редуктора типа HSU

Рис. 4.17 Общий вид и основные размеры редукторов HSU

Таблица 4.1

Основные размеры и массы редукторов hsu

Ne/n_j,

кВт/мин^-1 л.с./мин^-1

Рис. 4.18. Диаграмма для выбора редуктора типов AUS