Шинно-пневматической муфты осевого действия и упругой муфты типа Гейслингер:

1 - фланец коленчатого вала; 2 - упругая муфта Гейслингер; 3 - ШПМ;

4 - вал редуктора

Существует еще один способ соединения дизеля с редуктором в многомашинных агрегатах - комбинированные муфты, сочетающие фрикционные разобщительные элементы и упругое звено. Из этой группы наиболее распространены конструкции двух типов: Вулкан (рис. 7.11) и Пневмофлекс (рис. 7.12).

Cоединительно-разобщительными элементами в муфтах обоих типов являются двухконусные фрикционные барабаны. Ведущим звеном служит упругий элемент - эластичное резинометалпическое коническое кольцо типа Спирофлекс и резинокордовая шина Вулкан.

Сцепление муфт происходит при подаче сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра, которая у муфты Вулкан (рис. 7.11) образована цилиндрическими соосными поверхностями, выполненными на дисках ведомых конусов. У муфт Пневмофлекс (рис. 7.12) детали кольцевого пневмоцилиндра изготовлены отдельно и закреплены на внутренних конусах. Конструкция обеих муфт позволяет устанавливать на них автоматические устройства, предохраняющие от перегрузок.

Разобщительные фрикционные элементы обеспечивают передачу номинального крутящего момента с запасом до 2,0...2,5 по отношению к моменту проскальзывания. Необходимость такого запаса обусловлена ограниченной способностью муфт к отводу теплоты и относительно низкой допускаемой температурой поверхности трения используемых материалов (250...300°С).

Рис. 7.12. Муфта типа Пневмофлекс

Применяются также механические передачи, у которых между двигателем и редуктором предусмотрена упругая соединительная муфта, а в редукторе - фрикционная сцепная. Соединительные муфты в подавляющем большинстве случаев выполняются многодисковыми фрикционными, сухого трения или со смазкой. Муфты сухого трения, у которых неметаллический материал работает по стали (коэффициент трения 0,25...0,3), всегда размещают вне внутренней полости редуктора, чтобы избежать попадания абразивных продуктов износа в масляную систему. В муфтах со смазкой, где сталь с высокой поверхностной твердостью работает по стали, по металлокерамическому сплаву или по твердой бронзе, микрочастицы металла, образующиеся в результате трения, не оказывают существенного влияния на качество масла и на работоспособность передачи. Остальной материал был описан в предыдущем параграфе.

Основные характеристики рассматриваемых комбинированных муфт:

Вулкан Пневмофлекс

- крутящий момент, Нм ................9220...67670 3900 202500;

- максимальная частота

вращения, мин^-1 ...........................1650...700 3000...1000;

- наружный диаметр, мм …………...665...1105 470...1500;

- длина по оси, мм ..............................420...620 415...1450;

- удельная масса

по моменту, кг/(Н∙м) ...................0,055...0,03 0,060... 0‚026;

- допускаемое радиальное

смещение, мм .................................0‚8...1,6 1‚0...3,0;

- предельный угол

скручивания, град .........................16,0...24‚0 38,0.

Самостоятельную группу составляют муфты скольжения - электромагнитные (ЭМС) и гидравлические (ГМ). По принятой классификации они относятся к комбинированным. Электромагнитные муфты устанавливают всегда вне корпуса редукторной передачи. Гидравлические муфты также в большинстве случаев размещают вне передачи, однако возможна и совместная компоновка.

Применение муфт скольжения придает дизельным установкам ряд важных достоинств:

- главная передача практически полностью изолируется от крутильных колебаний, возбуждаемых двигателем;

- двигатель оказывается защищенным от динамических перегрузок вплоть до полной остановки винта;

- обеспечивается быстрое (за 10...15 с) и плавное подключение двигателей к передаче на любой частоте вращения;

- достигается снижение частоты вращения ведомых полумуфт без изменения частоты вращения дизеля.

Кроме того, муфты скольжения позволяют в экстренных случаях реверсировать главный двигатель с полного переднего хода на полный задний без выдержки времени, необходимого для снижения частоты вращения винта. В результате существенно улучшаются маневренные качества установки.

Муфты скольжения имеют и ряд существенных недостатков. Это, в частности: большие габариты и масса; сложность изготовления; наличие дополнительных потерь (2...5%) из-за скольжения.

Электромагнитная муфта скольжения представляет собой электрическую машину, состоящую из двух механически не связанных вращающихся частей - индуктора и якоря. В зависимости от их взаимного расположения различают ЭМС двух исполнений: с внешним якорем и внутренним индуктором (рис. 7.13, а) и с внешним индуктором и внутренним якорем (рис. 7.13, б).

Индуктор устанавливают всегда на ведущей части муфты. Он представляет собой полюсную систему, к обмотке возбуждения которой через контактные кольца подается постоянный ток. Конструктивно индуктор выполнен как ротор синхронного генератора или как статор машины постоянного тока. Ведомая часть муфты, называемая якорем, аналогична ротору асинхронного двигателя с фазовой или короткозамкнутой обмоткой.

При вращении дизелем индуктора, возбужденного постоянным током. создается вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ЭДС в обмотке якоря. В результате взаимодействия тока якоря и вращающегося магнитного поля возникает крутящий момент, вызывающий вращение якоря с некоторым скольжением s. Частота вращения ведомого вала равна

,

где - частота вращения ведущего вала; s = 0,01..0.02 - скольжение.

На номинальном режиме КПД электромагнитных муфт для диапазона мощностей от 2 до 8 тыс. кВт с учетом потерь на скольжение и затрат энергии на возбуждение (0‚2...0‚3% от передаваемой муфтой мощности) составляет 97...98%.

Уменьшение частот вращения гребных валов путем увеличения скольжения достигается регулированием тока возбуждения. Однако этот способ связан со снижением КПД муфты, а потому использование его рационально только для получения самых малых ходов судна.

В настоящее время изготавливаются судовые ЭМС, способные осуществлять передачу мощности до 1...8 тыс. кВт (что не следует считать пределом). В табл. 7.3 приведены характеристики ЭМС, выпускаемых фирмой АЕG. для этих муфт скольжение составляет 1,1%.

Наряду с основными назначениями, ЭМС могут выполнять функцию генераторов электроэнергии на стоянке (балккэриер «Голден Бей»). Способность генерировать электроэнергию наиболее важна для небольших судов. на которых трудно бывает разместить вспомогательные дизель-генераторы, особенно если они приближаются по мощности к главным двигателям. В частности, такая ситуация может возникнуть на небольших морских и речных сухогрузах и танкерах при выполнении погрузочно-разгрузочных операций судовыми средствами.

В связи с указанной второй функцией ЭМС ее якорная обмотка выполняется фазной со специальными короткозамыкающими звеньями. На ходовых режимах ЭМС служат для передачи крутящего момента на гребные валопроводы. При стоянке, когда муфты используются в качестве генератора, их ведомые части затормаживаются при помощи клина, короткозамыкатели размыкаются, якорные обмотки подключаются к судовой сети. После этого ЭМС работают как синхронные генераторы с приводом от главных дизелей.

Особенности конструкции и основные параметры гидромуфт рассмотрены в гл. 6.

Таблица 7.3