3.5. Комбинированные передачи

Комбинированные передачи применяют в целях улучшения технико-экономических и эксплуатационных показателей СЭУ, а также обеспечения качеств, которые требуются в соответствии с назначением судна.

Технико-экономические и эксплуатационные показатели СЭУ можно улучшить при использовании комбинированных передач:

- комбинация гидравлической и зубчатой передач;

- комбинация электрической и зубчатой передач;

- комбинация электрической и прямой передач.

В некоторых корабельных установках применяется комбинированная передача энергии от дизеля и форсажной газовой турбины.

Анализ различных способов передачи мощности гребным винтам показывает, что правильный выбор передачи в процессе проектирования судна основывается на учете особенностей назначения и будущих районов плавания судна, а также на специфических требованиях к энергетической установке.

Выбор типа передачи считается обоснованным, если в соответствии с условиями эксплуатации можно широко использовать ее достоинства, а недостатки не окажут существенного влияния на технико-экономические характеристики СЭУ.

В качестве примера комбинированной гидромеханической передачи рассмотрим двухступенчатую гидрозубчатую передачу (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Гидромеханическая передача:

1 - гидротрансформатор; 2,4 - тормозные механизмы;

3 - фрикцион; 5,6 - планетарные механизмы

Передача состоит из гидротрансформатора 1, механического планетарного редуктора с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управлениях кнопочным переключением передач. Кнопки соответственно означают нейтральное положение, задний ход, первую передачу и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Вращение выходного вала происходит при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне судна происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

При необходимости реверсирования выходного вала включается только тормозной механизм 4.

4. Определение параметров и выбор редуктора

4.1. Порядок выбора редуктора

Выбор передачи для проектируемого дизель-редукторного агрегата (ДРА) условно состоит из двух этапов.

На первом этапе выбирается конструктивный тип редуктора, например, для одномашинного агрегата одноступенчатый горизонтальный или двухступенчатый соосный и т.д., а для двухмашинного агрегата – без промежуточных шестерен и с промежуточными шестернями.

На втором этапе производится выбор конкретной марки редуктора, т.е. устанавливается фирма - производитель передачи и его типоразмер.

Если при проектировании установки приходится выбирать конструктивный вариант исполнения редуктора, т.е. принимать решение, связанное с обеспечением оптимальных условий размещения оборудования в машинном отделении, общеприняты следующие этапы выбора передачи:

1) для принимаемого к установке ГД и требуемого передаточного числа приближенно подбирают редукторы соответствующих размеров нескольких наиболее подходящих исполнений;

2) далее производится компоновка вариантов ДРА из ранее выбранных элементов дизеля, редуктора, муфт;

3) на этом этапе вычерчиваются эскизы вариантов расположения механизмов в машинном отделении для каждой компоновки ДРА;

4) на основании сравнительного анализа вариантов расположения механизмов и их технико-экономических показателей выбирается оптимальный вариант ДРА, что одновременно определяет конструктивный тип редуктора;

5) в завершение уточняются фирма-производитель редуктора и его размер; путем сопоставления массогабаритных характеристик редукторов других фирм делается окончательный выбор марки редуктора.

Выбор конкретного размера передачи любой фирмы производится по графикам (реже таблицам), построенным в системе координат, у которых по оси ординат отложены значения отношения эффективной мощности устанавливаемого двигателя N_e к частоте вращения коленчатого вала n_j (если в составе дизеля нет встроенного редуктора), кВт/об/мин; а на оси абсцисс отложены значения передаточных чисел i. Оба эти параметра N_e/n_j и i, наряду с геометрическими характеристиками шестерен, определяют значения контактных и изгибающих напряжений в зацеплении.

На поле графиков также нанесены линии, ограничивающие сверху рабочую область использования редукторов соответствующих размеров, которые определяются допускаемыми напряжениями на зуб. Около указанных линий нанесены обозначения размеров редуктора, область которого они определяют. Для редукторов с внешним зацеплением в качестве индекса, обозначающего размерную модификацию редуктора, чаще всего используется значение межцентрового расстояния между осями валов.

При выборе редуктора находится точка, которая определяется ординатой, равной отношению N_e/n_j, вычисленному по минимальной длительной мощности двигателя и соответствующей ей частоте вращения, а также абсциссой, равной требуемому передаточному числу. Положение указанной точки на графике относительно ближайшей сверху линии, ограничивающей область рабочих нагрузок, определяет размер необходимого для проектируемой установки редуктора.

При выборе главных зубчатых передач для судов с ледовыми усилениями значения отношений N_e/n_j должны быть соответственно увеличены: для судов с усилениями категории Arc 3 - на 15 %; Arc 4 - на 25 %; Arc 5 - на 50 %.

Для судов с ледовыми усилениями Arc 7 выбор расчетной нагрузки в каждом случае должен согласовываться с Морским Регистром. Эти требования не распространяются на установки, имеющие защиту от перегрузки по крутящему моменту.