Схема валопровода. Энергия, вырабатываемая главным двигателем, передается движителю (гребному винту) через валопровод, представляющий собой последовательно соединенный ряд валов, опирающихся на подшипники. При прямой передаче мощности коленчатый вал реверсивного дизеля соосно соединяют с упорным, промежуточными и гребным валами. Число промежуточных валов зависит от длины судна и расположения машинного помещения. На промежуточных валах могут быть смонтированы шкивы для привода электрогенератора и ленточное тормозное устройство, с помощью которого при ремонтных работах стопорят валопровод от проворачивания. Промежуточные валы опираются на опорные подшипники, а гребной вал — на подшипник дейдвудного устройства. Последнее является не только опорой гребного вала, но и служит для предотвращения проникновения воды в корпус судна. На крупных судах внешний конец гребного вала (за дейдвудным устройством) опирается на подшипник, смонтированный в специальном кронштейне. Радиальные нагрузки и осевые усилия (упор), возникающие при вращении гребного винта, воспринимаются упорным подшипником, корпус которого жестко прикрепляют к набору судна или встраивают в двигатель, а у некоторых (например, ЗД6) — в реверс-редуктор.
На речных судах с электрической передачей мощности на гребной винт коленчатый вал главного дизеля соединен с валом генератора. Электрический ток, вырабатываемый генератором, от электрораспределительного щита поступает к электродвигателю, который через упорный вал обеспечивает вращение гребного вала. Конструкция валопровода при этом значительно упрощается, легче осуществляется также дистанционное управление энергетической установкой. Однако двойное преобразование энергии (механической в электрическую и электрической в механическую) связано с потерей 15—25% мощности главных дизелей, из-за чего увеличиваются масса и стоимость установки в целом. Поэтому валопроводами с электрической передачей мощности оборудуют только энергетические установки, для которых характерен часто изменяющийся режим работы дизелей (некоторые пассажирские суда, ледоколы, суда дноуглубительного флота и т. п.).
Для соединения и разобщения отдельных участков валопровода между ними устанавливают специальные со-единительно-разобщительные муфты. Их подразделяют на простые (жесткие) и подвижные (упругие). При использовании простых муфт происходит жесткое соединение двух валов, при котором исключается перемещение одного вала относительно другого. При использовании подвижных муфт возможно продольное и радиальное смещения валов, угловой поворот (излом) осей или смещение и излом последних. Простые муфты представляют собой два фланца, изготовленных заодно целое с валами или приваренных к ним. Фланцы крепят соединительными болтами и гайками. В качестве подвижных широкое распространение на речных судах получили втулочно-пальцевые муфты. Эластичность валопровода в них достигается благодаря установке между соединительными болтами и корпусом полумуфт резиновых или кожанных втулок. Вместо цельных втулок на соединительные болты муфты может надеваться также комплект резиновых или кожаных колец.
Реверсивные устройства валопровода. Для изменения направления вращения гребного винта при нереверсивных дизелях между маховиком и упорным подшипником валопровода устанавливают реверсивные муфты или реверс-редукторы. Реверсивные муфты используют только на судах с главными дизелями М401 и М401А. Большинство нереверсивных дизелей комплектуют реверс-редукторами. При включении в схему передачи реверс-редуктора оси валопровода и коленчатого вала не совпадают и дизели в этом случае монтируют на более высоком фундаменте. С помощью реверс-редукторов можно отсоединить валопровод от коленчатого вала на время пуска и прогрева дизеля, уменьшить угловую скорость и изменить направление вращения гребного винта относительно коленчатого вала дизеля. Передачи состоят из редукторной и реверсивной частей. В редукторную часть входят две шестеренные передачи для переднего и заднего ходов; а в реверсивную — дисковые или конусные фрикционные муфты.
Редукторная часть реверс-редуктора с одинарными дисковыми муфтами состоит из вала заднего хода с передаточными шестернями и пустотелого вала переднего хода с шестернями. Реверсивная часть задний ход судна. Шестерни, вал имеет диски переднего и заднего переднего хода и соединенный с ним ходов, посаженные на шлицы соот- диск будут вращаться вхолостую. Пе-ветственно на валах, и нажимной реключение реверс-редуктора с перед-диск. Фрикционная облицовка дисков него хода на задний и наоборот выполнена из асбокаучука. Барабан производят при частоте вращения кореверс-редуктора жестко соединен с ко- ленчатого вала 600—800 мин-1 с ленчатым валом дизеля. Диски и бара- выдержкой в нейтральном положении, бан образуют непостоянно замкнутую необходимой для остановки ведомого муфту, смонтированную в общем корпусе с редуктором.
Рис. 1. Валопроводы винтовых судов
Рис. 2. Схемы реверс-редукторов
У дизелей 6ЧСП 27,5/36 с блочными фрикционными муфтами сцепления ведущий вал жестко связан с барабаном, на шлицах которого смонтировано несколько ведущих фрикционных дисков переднего и заднего ходов. Такие же диски (ведомые) насажены на шлицах ступиц шестерен переднего и заднего ходов. Механизм переключения у такого редуктора выполнен в виде двух гидроцилиндров, смонтированных в барабане. При подаче масла в тот или другой гидроцилиндр насосом, приводимым в действие от ведущего вала реверс-редуктора, диски трения входят в сцепление, и при этом начинают вращаться шестерни переднего или заднего ходов.
В последнее время получают распространение планетарные реверс-редук-торы. Соосные ведущий и ведомый валы такого редуктора соединены планетарной передачей, т. е. шестернями с параллельными и подвижными осями вращения. С помощью реверс-редуктора обеспечивается холостой ход дизеля, задний ход судна и две скорости (порожнем и буксирную) на передний ход. Ведущий вал редуктора жестко связан с шестерней, входящей в зацепление с шестерней. Последняя закреплена на втулке вместе с промежуточной шестерней. Шестерни закреплены на общей втулке, причем первые две из них находятся в зацеплении с шестернями и шестернями-ободом, имеющими внутренние зубцы. Ободы шестерен являются одновременно и тормозными шкивами. Оси шестерен скреплены с диском, жестко связанным с ведомым валом. Шестерня входит в зацепление с шестерней, закрепленной на ступице шкива, свободно сидящего на ведущем вале. Рукоятка управляющего золотника реверс-редуктора имеет четыре положения: «Стоп», «Свободный ход» (первая скорость), «Буксирный ход» (вторая скорость) и «Задний ход». При положении «Стоп» тормоза отжаты, т. е. ободы и шкив не застопорены. Шестерня ведущего вала через шестерню вращает втулку и шестерню. Через втулку вращение передается шестерням втулке и шестерне. Так как вращение ведомого вала встречает значительное сопротивление, то диск остается неподвижным. Шестерни вращают вхолостую ободы и шкив.
Для включения первой скорости переднего хода тормозом стопорится обод. Поскольку шестерня застопорена, планетарная шестерня начнет обкатываться по ней, вращая вместе с осью диск и ведомый вал. Обод и шкив при этом вращаются вхолостую. Шестерни имеют различные диаметры и различное число зубьев, поэтому при застопоривании обода планетарная шестерня будет обегать шестерню и вращать оси, диск и ведомый вал с другой (второй) скоростью.
При перестановке рукоятки управления реверс-редуктора в положение «Задний ход» тормоз стопорит шкив. Шестерня обкатывает шестерню и вращает ось, диск и ведомый вал в обратном направлении. Ободы при этом вращаются вхолостую. Реверс-редукторы могут включаться на соответствующий ход с поста управления в машинном помещении и с поста в рубке.
Подшипники валопровода. Промежуточные валы вращаются в опорных подшипниках. Число их зависит от длины валопровода. Обычно каждый вал опирается на два подшипника. В качестве опорных на речных судах применяют, как правило, шариковые или роликовые подшипники качения, смазываемые пластичными смазочными материалами.
К упорным относятся подшипники скольжения и качения. Упорный одно-гребенчатый подшипник состоит из корпуса и крышки. По концам подшипник имет приливы для опорных вкладышей, воспринимающих радиальные нагрузки упорного вала. Вместе с валом изготовлен гребень, который воспринимает упор винта и передает его через сегменты скобам, вставленным в корпус подшипника и зафиксированным от проворачивания. Упорные сегменты со стороны гребня имеют баббитовую наплавку и упираются в скобы через закаленные центры. Нижняя часть подшипника заполняется смазочным маслом, которое охлаждается водой, прокачиваемой по змеевику.
При вращении упорного вала, например, на передний ход смазочное масло увлекается в полость между гребнем и сегментом, образуя масляный клин а. Под воздействием гидродинамического давления и силы реакции сегмент поворачивается на некоторый угол по отношению к гребню упорного вала. Угол наклона сегмента зависит от частоты вращения гребня и составляет 10—20°. Благодаря наличию масляного клина а предотвращается соприкосновение гребня с поверхностью сегментов и при смещении точки приложения силы реакции относительно центра обеспечивается самоустановка сегментов в зависимости от угловой скорости упорного вала.
Рис. 3. Упорные подшипники скольжения и качения
Широкое распространение получили упорные подшипники качения: шариковые и роликовые. В последних один ряд роликов воспринимает упор винта при переднем ходе судна, другой— при заднем. Внешняя обойма роликов крепится в корпусе и крышке подшипника, а внутренняя — на конической втулке. Последняя состоит из двух половин, уложенных в выточку упорного вала. На втулку с обеих сторон навернуты гайки со стопорными шайбами. Гайки фиксируют внутреннюю обойму роликов от осевых смещений. С торцовых сторон во избежание утечек масла вдоль вала установлены уплотнительные войлочные кольца.
Рис. 4. Дейдвудное устройство
Дейдвудное устройство. Опорой гребного вала служит дейдвудное устройство, которое представляет собой дейдвудную трубу, закрепленную между переборкой и наружной обшивкой корпуса судна (ахтерштевнем). В дейдвудной трубе размещают втулку с антифрикционным покрытием, которая является опорой гребного вала. Вследствие контакта с забортной водой гребные валы подвергаются коррозии и усиленному изнашиванию, поэтому для повышения срока службы на их рабочие шейки напрессовывают тонкостенные втулки (рубашки) из бронзы или нержавеющей стали. В качестве антифрикционных покрытий дейдвудных труб используют бакаут (особую породу тропического дерева), искусственный древесный пластик (лигнофоль, текстолит) и чаще всего вулканизированную резину. На внутренней поверхности резиновых покрытий делают продольные канавки для протока воды.
Для смазывания дейдвудной втулки воду подают из системы охлаждения дизеля через кран. Проникновению забортной воды от дейдвудного устройства в корпус судна препятствует сальниковое уплотнение 6 с нажимной стальной втулкой и набивкой из пеньки, резины и других материалов.