Реверсивные устройства валопровода


Категория Судовые дизели

Реверсивная муфта двигателя М400. В серийном флоте реверсивная муфта встречается лишь в установках с двигателями М400 и М401. Остальные нереверсивные двигатели снабжаются реверс редукторами.

Ведущий вал реверсивной муфты, являющийся хвостовиком коленчатого вала, через промежуточный амортизатор связан с внешней частью корпуса муфты сцепления, жестко соединенной с его внутренней частью. Внутри корпуса находится кулачковая муфта сцепления, состоящая из полумуфт. Полумуфта имеет внешние шлицы, которыми она сцеплена с внутренней частью корпуса муфты. Полумуфта жестко насажена на ведомый вал. Шлицевая полумуфта может передвигаться пальцами каретки, которая сдвигается рычагом включения. Если каретка сдвинет полумуфту вправо, то кулачки сцепятся и вращающаяся внутренняя часть корпуса через кулачковую муфту будет увлекать во вращение ведомый вал. Так осуществляется передача для хода вперед. Передача заднего хода включает в себя ведущую, промежуточные и ведомую шестерни. Промежуточные шестерни сидят свободно на осях, закрепленных в тормозном барабане. Ведомая шестерня жестко насажена на ведомый вал.

Рис. 1. Упругие муфты:
а — отечественная; б —двигателя Воля (ПНР)

Ручное включение и выключение муфты производят рукояткой. Она насажена на вал, несущий фигурный рычаг, который может поворачивать рычаг включения. Кроме того, рычаг связан с ленточным тормозом. Механизм на рис. 265 показан в положении «Стоп». Тормоз ослаблен, каретка отжата пружинами в левое положение. Полумуфта пальцами сдвинута влево и не сцеплена с полумуфтой. Корпус муфты, соединенный с валом двигателя; вращается, ие увлекая с собой ведомый вал. Шестерня вращается вместе с корпусом и вращает промежуточные шестерни. Они обкатываются по неподвижной шестерне, вращая при этом тормозной барабан.

При включении на передний ход фигурный рычаг повернет рычаг против часовой стрелки. Каретка начнет двигаться вправо, чтобы сцепить полумуфты. Однако сцепление кулачков вращающейся и невращающейся полумуфт вызовет удар и быструю сработку кулачков. Чтобы обеспечить безударное сцепление муфт, предусмотрено предварительное включение синхронизирующих конусов трения.

На внешние шлицы полумуфты насажен двойной конус. Справа от него находится конус внешней части корпуса, слева — подвижный конус, имеющий внешние шлицы, которыми он сцеплен с внутренней частью корпуса. В положении «Стоп» конус отжат пружинами. При включении на передний ход каретка пойдет вправо, повернет угловой рычаг, а он через серьгу и пружины сдвинет вправо конус. Конуса сцепятся, полумуфта (а следовательно, и вал) начнет вращаться, и к моменту сцепления кулачков полумуфт скорость полумуфт будет почти одинакова.

Если рукоятку поставить в положение «Назад», то каретка будет находиться в левом положении и муфта сцепления будет выключена. Тормоз застопорит барабан. Ведущий вал через внешнюю и внутреннюю части корпуса и втулку будет вращать ведущую шестерню, а она через промежуточные — ведомую и вал в направлении, обратном вращению ведущего вала. В связи с тем, что диаметр шестерни больше шестерни, при работе на задний ход скорость вращения винта составляет 0,8 от частоты вращения вала двигателя.

Рис. 2. Схема реверсивной муфты двигателя М400

Основным способом включения муфты является не ручной, а гидравлический. Для этого установлен трехпозицион-ный сервомотор (гидроцилиндр), работающий под давлением масла. Его включают рукояткой, поворачивающей золотник. На рисунке она показана в положении, когда сервомотор включен. Масло под давлением из магистрали двигателя поступает в верхнюю часть сечения втулки -золотника. Нижняя часть втулки сообщена со сливным трубопроводом. В сечении II втулка золотника имеет каналы, которыми она может сообщаться с полостями гидроцилиндра. Золотник поворачивается приводом от рукоятки. Если рукоятку поставить в положение «Вперед», то он повернется по часовой стрелке. В сечении откроется окно, через которое масло под давлением поступит в правую полость гидроцилиндра, левая полость его через окно в сечении II золотника окажется соединенной со сливным трубопроводом. Поршень сдвинется влево и повернет против часовой стрелки рычаг. Он через серьгу и рычаг повернет вал по часовой стрелке, т. е. в направлении включения муфты на передний ход. Одновременно вал повернет втулку золотника, вследствие чего окна корпуса окажутся перекрытыми и поршень будет разгружен.

Если теперь рукоятку поставить в положение «Стоп», то в сечении II золотник откроет путь маслу под давлением в левую полость гидроцилиндра, а из правой будет открыт выход ему на слив. Поршень сдвинется вправо, но при достижении им среднего положения вал повернет втулку золотника настолько, что окна будут перекрыты и поршень остановится в среднем положении. Муфта сцепления будет при этом выключена.

Аналогично работает гидроцилиндр и при включении муфты на задний ход. При выключении гидроцилиндра рукоятка поворачивает золотник 10 на 90°. Доступ свежему маслу перекрывается, а полости гидроцилиндра сообщаются между собой. В связи с этим поршень не будет препятствовать ручному включению муфты рукояткой.

Гидропередача двигателя 10Д40. На теплоходах-толкачах проекта № 947 применена гидравлическая передача мощности на винт. Такая передача защищает двигатель от ударов со стороны винта и от перегрузок (вплоть до стопорения винта), позволяет увеличить вращающий момент при повышенных сопротивлениях движению судна и, наконец, является реверсивным устройством валопровода.

Схема гидропередачи приведем на рис. 266. Соединенный, с валом двигателя входной вал через шестерни вращает полый, разделенный по длине на две части насосный вал гидропередачи. На вал жестко насажены насосные колеса: гидротрансформатора переднего хода, гидромуфты переднего хода и гидротрансформатора заднего хода. Внутри насосного вала помещен турбинный вал, несущий турбинные колеса: гидротрансформатора переднего хода, гидромуфты и гидротрансформатора заднего хода. Турбинный вал выходной в гидропередаче: посредством шлицованного фланца и зубчатой муфты он соединен с редуктором, понижающим скорость вращения гребного вала.

Рис. 3. Гидропередача двигателя 10Д40

Гидротрансформаторы переднего и заднего хода имеют неподвижные корпуса. Корпус гидромуфты образуют насосное колесо и крышка, жестко связанные с насосным валом, т. е. вращающиеся вместе с ним. Для включения в работу гидротрансформаторов к ним по трубам подается масло от насоса питания гидропередачи, выключение гидротрансформаторов осуществляется сливом масла по трубам. Гидромуфта заполняется по трубе, а опорожняется через четыре мембранных клапана.

Прн холостом ходе внутри корпусов всех трех элементов гидропередачи масла нет. Насосный вал вращается, турбинный вал неподвижен. При трогании состава с места (или при повышенных сопротивлениях его движению) по трубе заполняется корпус гидротрансформатора переднего хода. Насосное колесо направляет масло на лопатки турбинного колеса, в связи с чем турбинный вал начинает вращаться в том же направлении, что и насосный. Движение масла внутри корпуса показано тонкими стрелками.

Передача движения через гидротрансформатор переднего хода увеличивает вращающий момент на турбинном валу, но КПД ее недостаточно высок. Нормальная работа «Вперед» осуществляется включением гидромуфты. Для перехода на гидромуфту масло из корпуса сливается через трубу и одновременно по трубе заполняется гидромуфта. Благодаря радиальным лопаткам, которые имеет насосное колесо, масло вращается вместе с ним и под действием центробежной силы совершает кругооборот между лопатками насосного и лопатками турбинного колес, как это показано утолщенными стрелками. Масло вращает турбинное колесо и вместе с ним вал в том же направлении, что и насосный вал.

Во время работы гидромуфты мембранные клапаны прижаты к седлу давлением масла, подводимого к ним по трубкам. Для выключения гидромуфты достаточно прекратить подачу масла по трубе. Тогда клапаны откроются и оно из гидромуфты через отверстия быстро вытечет внутрь корпуса гидропередачи. Турбинный вал остановится.

Для работы «Назад» по трубе заполняется маслом корпус. Под действием насосного колеса, совершая кругооборот, показанный пунктирными стрелками, оно будет оказывать давление на лопатки турбинного колеса, в связи с чем вал начнет вращаться в направлении, противоположном валу. Для выключения хода «Назад» масло из корпуса сливается по трубе.

Основные типы реверс-редукторов. Для уменьшения скорости вращения гребного вала по сравнению с валом двигателя в реверс-редукторах применяются шестеренчатые передачи, причем для переднего хода используется одна пара шестерен, а для заднего — передача с промежуточной шестерней, изменяющей направление вращения ведомой. Включается та или иная передача одной двусторонней или двумя односторонними муфтами трения.

На рис. 4, а дана схема реверс-редуктора с одной двусторонней муфтой трения при двух ведущих валах. К валу двигателя крепится корпус муфты трения, внутри которого находятся диски: нажимной, переднего и заднего хода. Диски трения переднего и заднего хода сидят на шлицах соосных валов переднего и заднего хода, причем вал заднего хода расположен внутри вала переднего хода. На концах валов насажены ведущие шестерни. Ведущая шестерня переднего хода сцеплена с ведомой непосредственно, а ведущая шестерня заднего хода — с ведомой через промежуточную шестерню.

При положении «Стоп» нажимной диск, вращающийся вместе с корпусом муфты трения, находится в среднем положении, диски свободны. Поэтому валы не вращаются.

Для включения реверс-редуктора на передний ход нажимной диск сдвигается вправо. Диск переднего хода оказывается сжатым между диском и крышкой корпуса. Вращающий момент передается от вала двигателя валу переднего хода, а затем через шестерни — выходному валу редуктора. Выходной вал вращается в направлении, обратном валу двигателя, и с меньшей скоростью. Последнее обусловливается передаточным отношением шеоерен.

При включении на задний ход нажимной диск сдвигается влево и зажимает диск. Вращающий момент передается через вал и шестерни. Выходной вал вращается в том же направлении, что и вал двигателя.

Соосные валы и одиночные диски трения встречаются лишь в реверс-редукторах небольших двигателей, как, например, двигателей ЗД6, 6ЧСП 12/14, 4ЧСП 10,5/13. Для реверс-редукторов, передающих значительный вращающий момент, применяются две многодисковые или конические муфты трения при одном ведущем вале по схеме 4, б.

На ведущем валу свободно сидят ведущие шестерни переднего и заднего хода. Они сцеплены с ведомыми шестернями выходного вала, причем шестерни переднего хода сцеплены непосредственно, а шестерни заднего хода — через промежуточную шестерню. Сцепление с ведущим валом шестерен производится муфтами трения. Корпус муфты жестко насажен на вал, а конуса (или диски) насажены на шлицы ступиц шестерен. В зависимости от того, какой из конусов — введен в зацепление с корпусом, вращающий момент будет передаваться через шестерни переднего или заднего хода. Когда оба конуса выведены из зацепления, выходной вал не вращается.

В обоих рассмотренных реверс-редукторах при включении, например, передачи переднего хода вращаются вхолостую шестерни заднего хода. При этом вал или шестерня заднего хода будут вращаться вхолостую в направлении, обратном валу переднего хода или ведущему валу. При недостаточной смазке или неудовлетворительном состоянии трущихся поверхностей на это холостое, но с увеличенной относительной скоростью вращение может затрачиваться значительная работа.

Особую группу образуют так называемые планетарные реверс-редукторы. Схема одного из них (двигатель 4НФД24) приведена на рис. 4, в.

Соосные ведущий и ведомый валы соединены планетарной шестеренчатой передачей, в которую входят две солнечные шестерни. Шестерня жестко насажена на ведущий вал. Шестерня жестко связана с тормозным шкивом, свободно сидящим на ведущем валу. Солнечные шестерни сцеплены с планетарными шестернями, выполненными заодно, причем шестерня сцеплена с шестерней через промежуточную шестерню. Планетарных и промежуточных шестерен бывает обычно три-четыре комплекта. Оси этих шестерен закреплены на диске, жестко связанном с ведомым валом. Шестерни сцеплены с ободом-шестерней, имеющей внутренние зубцы. Она является одновременно тормозным шкивом.

Рис. 4. Схемы реверс-редукторов

Рис. 5. Реверс-редуктор двигателя ЗД6

При положении «Стоп» оба тормоза свободны, следовательно, ни шкив, ни обод-шестерня не застопорены. Солнечная шестерня ведущего вала вращает через промежуточные шестерни планетарные шестерни. Поскольку вращение ведомого вала встречает значительное сопротивление, он и диск остаются неподвижными. Шестерни вращают вхолостую обод-шестерню, а шестерни — солнечную шестерню и с ней — шкив.

Для включения на передний ход тормозом стопорится шкив. Поскольку солнечная шестерня застопорена, шестерни начинают обкатываться по ней, вращая диск и, значит, вал, который вращается в том же направлении, что и ведущий, но с меньшей скоростью. Обод-шестерня вращается вхолостую.

При положении «Назад» тормоз освобождается, а тормоз стопорит обод-шестерню. Теперь шестерни обкатываются по внутренней нарезке обода-шестерни и вращают диск в направлении, обратном ведущему валу. Ведомый вал вращается в направлении, обратном ведущему, и также с меньшей скоростью. Шкив вращается вхолостую.

Реверс-редуктор двигателя ЗД6. Как было сказано, реверс-редуктор двигателя ЗД6 выполнен по схеме рис. 4, а. Продольный разрез его дан на рис. 5.

Корпус муфты трения крепится к маховику двигателя и несет в, себе шариковый подшипник вала заднего хода. Другой подшипник этого вала установлен в кормовой стенке корпуса реверс-редуктора. Вал переднего хода опирается на шариковый подшипник, надетый на вал, и на роликовый подшипник средней перегородки корпуса.

Стальные диски трения с прикрепленными к ним сегментами из асбо-бакелитовой массы насажены на шлицы валов переднего и заднего хода. Нажимной диск — чугунный. Он имеет по внешней окружности выступы, входящие в вырезы корпуса муфты, и, следовательно, вращается вместе с корпусом. К выступам диска присоединены тяги вильчатых рычагов механизма включения.

Валик рукоятки механизма включения несет на себе вилку/связанную с бугелем муфты, которая серьгами соединена со стаканами шести пружинных элементов. Стаканы шарнирно закреплены в кронштейнах корпуса муфты трения посредством осей. Внутри стаканов помещены пружины, стремящиеся выдвинуть наружу головки с роликами, вставленные в стаканы. Поэтому ролики давят на вильчатые рычаги, имеющие ось качания в тех же кронштейнах.

Рукоятка при положении «Стоп» стоит вертикально и удерживается фиксатором. Оси стаканов направлены перпендикулярно, оси валов, в связи с чем вильчатые рычаги расположены симметрично относительно осей стаканов. Диск находится в среднем положении, диски свободны.

При включении на передний ход бугель сдвигает муфту право и она через серьги поворачивает стаканы в положение, схематично показанное на рисунке слева. Ролики, нажимая под действием пружин на левые плечи рычагов, поворачивают рычаги по часовой стрелке, и тяги сдвигают нажимной диск вправо. Зажимается диск, и включается передача через вал переднего хода. Аналогично включается муфта в направлении «Назад», когда рычаги поворачиваются против часовой стрелки.

Перегородка отделяет полость механизма включения от полости редуктора, в которой находятся ведущие шестерни, насаженные на шлицы валов, ведомые шестерни, насаженные на шлицы выходного вала, и промежуточная шестерня, не показанная на рисунке. Выходной вал лежит в опорных шариковых подшипниках. Кроме того, он имеет два упорных шариковых подшипника, воспринимающих упорное давление винта при переднем и заднем ходе. Шестерни смазываются маслом, увлекаемым из масляной ванны поддона, подшипники валов — консистентной смазкой, вводимой через центральный канал вала.

Реверс-редуктор двигателя 6Л275ПН. По схеме рис. 4, б выполнен ряд реверс-редукторов серийного флота, в том числе и показанный на рис. 6 реверс-редуктор двигателя 6Л275ПН. Он имеет гидравлическое включение муфт трения.

Ведущие шестерни переднего и заднего хода сидят на ведущем валу свободно. На осевые шлицы их ступиц насажены ведомые диски трения. Ведущие диски трения сцеплены с осевыми шлицами корпуса муфт трения. Общий для обеих муфт трения корпус соединен ведущим валом с помощью шпонки.

Диски той или иной из муфт трения сжимаются кольцевыми поршнями под давлением масла. При отсутствии давления поршни удерживаются вдвинутыми внутрь расточки корпуса отжимными пружинами. В это время диски трения свободны, и вращающийся от двигателя вал б не увлекает с собой ни одну из ведущих шестерен.

Подводом масла к нажимным поршням управляет не показанный на рисунке золотник-манипулятор. К нему подводится масло, нагнетаемое шестеренным насосом через фильтр и холодильник. От золотника-манипу-лятора просверлены каналы к кольцевым канавкам хвостовика ведущего вала. Канавки осевыми каналами и радиальными сообщены с пространствами за поршнями.

В среднем положении золотника-манипулятора («Стоп») канавки сообщены со сливным трубопроводом, следовательно, давления масла у поршней нет. Муфты трения разобщены, выходной вал неподвижен. Если золотник-манипулятор будет поставлен в положение «Вперед», то в канавку поступит масло под давлением, канавка останется сообщенной со сливом. Масло под давлением поступит к поршню муфты трения переднего хода, и он сожмет диски. Шестерня окажется сцепленной с корпусом муфты, т. е. с ведущим валом. Вращающий момент будет передаваться выходному валу через шестерни, и он будет вращаться в направлении, обратном валу двигателя. Полость под поршнем останется сообщенной со сливным трубопроводом, а диски не сжаты.

Рис. 6. Реверс-редуктор двигателя 6Л275ПН

При включении реверс-редуктора на задний ход золотник-манипулятор направляет масло в канавку, а канавку сообщает со сливом. Под давлением масла оказывается поршень, сжимающий диски муфты заднего хода. Вращающий момент передается через шестерни и не показанную на рисунке промежуточную. Вал вращается в том же направлении, что и вал дизеля.

У реверс-редуктора автономная система смазки. Шестерни купаются в масляной ванне корпуса. Масляный насос всасывает масло из корпуса и нагнетает, помимо золотника-манипулятора, в канавку, из нее через осевой канал и отверстия масло направляется на смазку втулок шестерен.


Читать далее:

Категория Судовые дизели