7.2. Подшипники валопровода

Опорные подшипники служат для поддержания упорного и промежуточного валов. Количество подшипников зависит от длины валопровода и его массы, они устанавливаются на фундаменты, которые прикрепляются к набору судна.

Назначение опорных подшипников - воспринимать нагрузку от массы валопровода, обеспечивать правильное расположение валопровода но отношению к корпусу судна, а также длительное и надежное вращение валопровода на всех режимах работы главного двигателя.

Обычно применяют опорные подшипники скольжения для длинных валопроводов и роликовые подшипники качения для коротких. Валопровод условно считают коротким, если его длина от носовой дейдвудной втулки до кормовой опоры вала двигателя не превышает 22 , где d диаметр вала в метрах.

Конструктивно опорные подшипники скольжения имеют литой стальной корпус с горизонтальным разъемом. Нижняя половина корпуса отлита заодно с лапами, которыми подшипник крепится к судовому фундаменту. В нижнюю и верхнюю половину (крышку) корпуса устанавливают вкладыши из двух половин, рабочая поверхность которых залита антифрикционным сплавом. Обе половины подшипника соединяются болтами. Смазка подается в подшипник под давлением. Нагретое масло отводится через отверстия в нижней части корпуса подшипника. С торцов подшипника устанавливают крышки, имеющие канавки, в которые вставляют фетровые или войлочные полукольца, препятствующие просачиванию масла из подшипника по шейке вала наружу.

На судах применяются опорные подшипники скольжения с фитильной или дисковой смазкой.

При фитильной смазке на крышке подшипника располагается масленка, состоящая обычно из двух масляных ванн. В отверстиях каждой из ванн установлены трубки, в которые вставляют фитили, скрученные из шерсти. Стекающее с фитилей масло по сверлению в корпусе и вкладыше подшипника поступает на шейку вала. На рабочей поверхности верхнего вкладыша подшипника имеются канавки, распределяющие масло по всей рабочей поверхности подшипника.

Подшипник с дисковой смазкой (рис. 7.3) имеет масляную ванну 12, уровень масла в которой контролируют щупом (на рисунке не показан). Диск 11, жестко закрепленный на валу, при вращении вала захватывает масло из масляной ванны и подает его наверх, где оно снимается маслосъемником. Отсюда по каналу 6 масло поступает в масляную канавку и холодильники верхнего 2 и нижнего 1 вкладышей, равномерно распределяясь по рабочей поверхности подшипника. Отработавшее масло стекает в масляную ванну и, охладившись, снова поступает на смазку. Для охлаждения масла в ванне установлены змеевики 13, по которым прокачивается охлаждающая вода. В целях предотвращения выброса масла из подшипника предусмотрены маслоотражатели 4 и 10 и сальниковые манжеты 5 и 9. Маслоотражатель 4 закреплен на валу. Вытекающее из подшипника по поверхности вала масло отбрасывается маслоотражателем на стенки маслоулавливающей камеры и стекает в масляную ванну. Масло в подшипник заливают при открытой крышке 7 в горловину 8 через предохранительную сетку 3.

Дисковая смазка по сравнению с фитильной обеспечивает более надежную и интенсивную смазку. За счет охлаждения и повторного использования стекающего в ванну масла его расход значительно сокращается.

Рис. 7.3. Опорный подшипник с дисковой смазкой

Конструктивно корпус роликового подшипника состоит из двух половин (верхней и нижней), соединенных болтами. В корпусе устанавливается роликовый подшипник. С торцов корпус закрывается крышками с уплотнением. Роликовые двухрядные сферические (самоустанавливающиеся) подшипники выпускаются для валов диаметром до 530 мм, поэтому они в последнее время применяются и для валопроводов с валами большого диаметра. Однако применение таких подшипников ограничено, так как они не имеют разъема. Поэтому их напрессовывают на промежуточный вал (со снятой соединительной муфтой) с торца, что несколько усложняет процесс сборки валопровода. Смазывают подшипники качения обычно консистентными смазками.

В качестве опорного подшипника качения обычно применяют роликовый сферический двухрядный подшипник (рис. 7.4). В нем роликовый подшипник 3 закреплен на валу с помощью конической втулки 1 и затянут гайкой 5. Подшипник в корпусе 6 установлен на скользящей посадке, чтобы обеспечить возможность его продольного перемещения при осевом перемещении валопровода (тепловое удлинение, перемена хода двигателя и т. п.). С торцов подшипник закрывается боковыми крышками 4 с сальниковым уплотнением. В верхней части корпуса установлена масленка 2 для подачи смазки. По сравнению с подшипниками скольжения роликовые сферические двухрядные подшипники обладают значительными преимуществами, а именно: малым коэффициентом трения, высокой надежностью, долговечностью и т. д.

Рис. 7.4. Роликовый сферический двухрядный подшипник

Упорные подшипники служат для передачи упора, возникающего при работе винта, на корпус судна, поэтому упорный подшипник должен иметь прочную конструкцию и быть установлен на достаточно жесткой опоре. Подшипник может выполняться отдельно или составлять единую конструкцию с главным двигателем. Подшипник должен быть рассчитан на передачу упора при переднем и заднем ходе, а также на различные нагрузки, включая аварийные.

Конструктивно корпус автономного упорного подшипника состоит из двух половин, соединяемых точными болтами. Упор, создаваемый гребным винтом, воспринимается упорными подушками, которые при работе могут изменять угол наклона так как устанавливаются на шаровых опорах. Подушки облицовывают белым металлом.

В отдельных конструкциях подшипников упорные подушки занимают три четверти окружности и передают весь упор на нижнюю часть корпуса подшипника. В других конструкциях они располагаются по всей окружности. Масло, увлекаемое упорным гребнем, при помощи скребка снимается с него и направляется к распорке, удерживающей подушки. Отсюда масло струей направляется к подушкам и подшипникам. Упорный вал имеет фланцы, при помощи которых он болтами крепится к фланцам валов двигателя или редуктора, или к фланцу промежуточного вала.

В тех случаях, когда упорный подшипник является частью главного двигателя, корпус подшипника составляет продолжение фундаментной рамы, к которой он крепится болтами. Принудительная смазка такого подшипника осуществляется от системы смазки двигателя, а в остальном конструкция подшипника такая же, как и у независимого подшипника.

В качестве упорного подшипника применяют подшипники скольжения или качения. Однако последние встречаются редко (только при диаметрах валов до 250 мм).

Упорные подшипники скольжения конструктивно подразделяются на многогребенчатые (Пенна, Модcлея) и одногребенчатые (Митчеля).

Первые, ввиду их ограниченной способности к восприятию осевого усилия, а также значительных габаритов и сложности обслуживания, в настоящее время практически не применяются. Одногребенчатые подшипники находят широкое применение на морских судах.

В одногребенчатом упорном подшипнике упор гребного винта передается через упорные подушки (сегменты), число которых может быть от шести до двенадцати. Упорную подушку (рис. 7.5) изготовляют из стали с рабочей поверхностью 2, залитой баббитом. С противоположной стороны в подушку вставляют закаленный сферический упор 3, центр которого смещен по отношению к оси симметрии подушки.

Рис. 7.5. Упорная подушка (сегмент)

На рис. 7.6 показана схема работы упорных подушек на передний и на задний ход. При вращении упорного вала его гребень захватывает масло и непрерывно затягивает его под подушки. Одновременно за счет упора гребного винта гребень через слой масла давит на подушку соответствующего хода. Так как центр качения подушки смещен, она поворачивается, пытаясь прижаться к гребню тем концом, расстояние от которого до центра качения меньше. В результате этого давление масла в месте наименьшего зазора между гребнем и подушкой достигает нескольких десятков и более бар, т. е. создается и непрерывно поддерживается масляный клин. Это позволяет значительно повысить удельную нагрузку на рабочую поверхность трущихся пар. Воспринимаемые подушками усилия от упора гребного винта передаются через цилиндрические упоры и опорное кольцо на корпус судна. При изменении направления вращения гребного винта работают упорные подушки другого хода.

Рис. 7.6. Схема работы упорных подушек: 1 - опорное кольцо переднего хода;

2 – опорное кольцо заднего хода; 3 – цилиндрический упор; 4 – гребень упорного вала; 5 – упорная подушка переднего хода; 6 – упорная подушка заднего хода

Упорный подшипник (рис. 7.7) состоит из корпуса 1, в котором находятся два опорных подшипника, состоящие из верхних и нижних вкладышей 4.

Рис. 7.7. Упорный подшипник

На этих подшипниках лежит упорный вал 5 с откованным заодно гребнем 12. Упорный подшипник закрыт крышкой 6. В корпусе установлены опорные кольца 9 с закаленными цилиндрическими упорами 2. При вращении вала упор винта передается гребнем 12 через упорные подушки 7 и упоры 3 и 2 на опорное кольцо 9 соответствующего хода. Изменением толщины прокладок 10 регулируют масляный зазор (разбег) между упорным гребнем и упорными подушками переднего и заднего хода. Корпус подшипника залит маслом. Захватываемое гребнем масло снимается маслоулавливающей скобой 8 и направляется по каналам на смазку опорных вкладышей. Охлаждается масло водой, прокачиваемой через змеевик 13, расположенный в нижней части корпуса подшипника. Разъемные торцевые крышки 11 с фетровыми или войлочными манжетами предотвращают утечки масла.

Масло к упорному подшипнику поступает под давлением через дроссельный клапан. Контроль уровня масла и температуры — по масломерному стеклу и термометру.