3. Обоснование и выбор типа передачи
3.1. Прямая передача
Пример конструктивной схемы судового валопровода с прямой передачей приведен на рис. 3.1.
Данный тип передачи не обеспечивает трансформацию крутящего момента и частоты вращения ГД, а также не позволяет приспособить главную ЭУ к часто меняющимся условиям плавания (в случае применения ВФШ). Эти особенности предопределяют недостатки СДУ с прямой передачей:
-
отклонение частоты вращения ГД от оптимальной для винта снижает пропульсивный КПД ηпр; так, например, на крупнотоннажных судах с прямой передачей частота вращения МОД может на 20...30 мин-1 превышать оптимальное значение частоты вращения винта (nгд = 105...110 при nвopt = 80...85 мин-1), что снижает ηпр на 5...8 %;
• при использовании МОД ГЭУ с прямой передачей имеют место неблагоприятные малогабаритные показатели;
• сложность привода вспомогательных механизмов – валогенераторов, насосов и др. от ГД.
Рис. 3.1. Схема валопровода с прямой передачей:
1 - главный двигатель; 2 - фланец коленчатого вала двигателя; 3 - упорный вал;
4 - упорный подшипник; 5 - тормоз; 6 - промежуточный вал;
7 - опорный подшипник; 8 - гребной вал; 9 - дейдвудный сальник;
10 - дейдвудная труба; 11 - гребной винт
Достоинством ГЭУ с прямой передачей являются:
-
конструктивная простота и высокая надежность передачи;
-
высокий КПД передачи (0,98...0,99), частично компенсирующий возможное снижение пропульсивного КПД;
-
возможность работы ГД на высоковязких сортах топлива;
-
небольшой расход масла ГД;
-
большой ресурс ГД.
В состав прямой передачи входят муфты, подшипники и валопровод. По конструктивному исполнению муфты могут быть жесткими и упругими. По назначению различают следующие муфты: соединительные, соединительно-разобщительные, включаемые и выключаемые во время работы и на стоянке; комбинированные, имеющие упругие соединительные элементы и соединительно-разобщительное звено.
Мощные крейцкопфные дизели обычно соединяются с валопроводом с помощью жестких фланцевых муфт. Установка упругих муфт в прямых передачах определяется следующими причинами – это:
• соединение валопровода с ГД, установленным на амортизаторах;
• уменьшение нагрузок на элементы валопровода и коленчатый вал при деформациях корпуса судна;
• облегчение прицентровки двигателя и валопровода;
• частичное демпфирование крутильных колебаний.
3.2. Механическая передача
3.2.1. Редукторная передача
В качестве механических передач в СЭУ чаще сего используют зубчатые передачи с постоянным передаточным числом. Зубчатые передачи, снижающие частоту вращения, называются редукторами, повышающие –мультипликаторами (их устройство не отличается от устройства редукторов, и они применяются для привода электрогенераторов и вспомогательных механизмов, требующих на валах большую частоту вращения).
Редукторы широко применяются в турбинных и дизельных установках со средне- и высокооборотными ДВС. Их достоинства состоят в относительно малой потере передаваемой мощности и высокой надежности.
Пример конструктивной схемы судового валопровода с суммирующим редуктором и двумя среднеоборотными ДВС приведен на рис. 3.2.
В зависимости от назначения редукторные передачи подразделяют на три группы:
• изменяющие величину (трансформацию) крутящего момента, передаваемого от ГД к движителю, за счет редуцирования частоты вращения;
• суммирующие энергию нескольких двигателей с одновременной трансформацией крутящего момента;
• изменяющие направление вращения гребного вала (без реверса ГД) с одновременным редуцированием частоты вращения и возможным суммированием мощности более чем от двух двигателей.
В главных редукторных передачах используются цилиндрические (прямозубые и косозубые), конические и планетарные зацепления.
Рис. 3.2. Дизель-редукторная энергетическая установка