Назначение и типы передач мощности от главного двигателя к движителю.

Передачей называется специальное устройство, с помощью которого энергия главного двигателя передается движителю.

Передачи относятся к основным узлам энергетической установки и от них во многом зависят эксплуатационные показатели СЭУ.

Основное назначение главных передач заключается в преобразовании передаваемого главными двигателями крутящего момента применительно к условиям, обеспечивающим эффективную работу движителей.

Наличие передачи в составе пропульсивной установки может существенным образом повысить пропульсивный КПД установки, изменить моментные и мощностные характеристики, улучшить ее маневренные качества.

В зависимости от конструкции главного двигателя и назначения судна в СЭУ применяют передачи различных типов.

Если главный двигатель в достаточной мере приспособлен для совместной работы с движителем, то установка может иметь прямую передачу мощности без преобразования крутящего момента, что, как правило, имеет место в случае применения МОД.

1 – ГД

2 – упорный подшипник

3 – опорный подшипник

4 – промежуточный вал

5 – гребной вал

6 – гребной винт

Дизельные установки с прямой передачей наиболее характерны для транспортных судов, у которых n_гд=100¸ 250 об/мин, также для судов малого тоннажа со среднеоборотными ГД, n_гд=250¸ 500 об/мин.

Недостатками прямой передачи являются:

- отклонение частоты вращения ГД от оптимальной снижает пропульсивный КПД на 5-8%;

- при использовании МОД ЭУ имеют худшие массогабаритные показатели (по сравнению с ДРУ со среднеоборотными ДВС);

- сложность привода вспомогательных механизмов от ГД.

Достоинства:

- конструктивная простота и высокая надежность;

- высокий КПД передачи (100%) частично компенсирующий снижение пропульсивного КПД;

- высокая экономичность главных двигателей.

Двухвальные ДУ с прямой передачей применяются на речных судах, судах с ограниченной осадкой, на пассажирских теплоходах, паромах, буксирах.

Трехвальные ДУ с прямой передачей имеют ограниченное применение, например, на крупнотоннажных контейнеровозах при скорости до 25-30 узлов и мощности ЭУ более 45-50МВт.

Во всех остальных случаях главные передачи могут выполнять следующие функции:

- изменение частоты вращения и величины передаваемого крутящего момента;

- преобразование характеристик (трансформацию) крутящего момента;

- изменение направления вращения;

- объединение или разделение потоков мощности.

По принципу действия различают следующие виды передач:

- механические зубчатые;

- электрические;

- гидродинамические;

- гидростатические (объемный гидропривод)

- комбинированные.

Зубчатые передачи получили в настоящее время особенно широкое распространение в связи с тем, что они имеют достаточно высокий КПД (одноступенчатые – 98%, двухступенчатые – 96-97%) и умеренные массогабаритные показатели.

Одномашинная ДРУ	Двухмашинная ДРУ с объединением мощности
1 – главный двигатель 2 – редуктор 3 – упорный подшипник	4 – гребной винт 5 – разобщительная муфта

Одномашинная ДРУ

С разделением мощности

Основными элементами зубчатых передач являются зубчатые колеса трех видов:

- цилиндрические с внешним зацеплением;

- цилиндрические с внутренним зацеплением в составе планетарных ступеней;

- конические в составе угловых передач.

В зависимости от передаточного отношения применяют одноступенчатые (рациональное i=6-8, максимальное i=12-15), двухступенчатые и трехступенчатые.

По сравнению с ДУ с прямой передачей в ДРУ включены два дополнительных элемента: редуктор 2 и муфта 5. Для ДРУ транспортных судов обычно используют одноступенчатые редукторы, передающие момент от одного или нескольких главных СОД (до четырех). Двухступенчатые зубчатые передачи находят применение в ДУ с ВОД, на СПК, СВП, в ДУ быстроходных катеров и в комбинированных дизель-газотурбинных установках.

В ДРУ приняты два типа муфт между ГД и редуктором: высокоэластичные соединительные муфты, защищающие редуктор от резких изменений крутящего момента дизеля и демпфирующие крутильные колебания, и соединительно-разобщительные муфты, допускающие также отключение ГД от редуктора.

Достоинством ДРУ являются широкие возможности отбора мощности от редуктора на другие нужды, в первую очередь для привода электрогенераторов (валогенераторов), что позволяет в ряде случаев существенно повысить эффективность и экономичность работы ЭУ.

В настоящее время ДРУ со среднеоборотными дизелями (n=250¸ 600 об/мин) получили наибольшее распространение на транспортных судах с ограниченными размерами МО по высоте (паромы, суда с горизонтальной погрузкой).

На судах вспомогательного и технического флота (буксирах, земснарядах и др.) ДРУ являются основным типом ЭУ.

Более высокая температура выпускных газов в четырехтактных СОД обеспечивает лучшие условия для утилизации теплоты, чем в установках с двухтактными МОД.

Недостатки: увеличенный в 1, 5-2, 5 раза расход масла; повышенный уровень шума; большая трудоемкость обслуживания вследствие сокращения межремонтных сроков.

ДУ с гидравлической передачей могут быть разбиты на две основные группы:

- установки с гидродинамической передачей;

- установки с гидростатической передачей.

Гидродинамические передачи позволяют значительно улучшить маневренные и тяговые характеристики пропульсивной установки.

Основными элементами гидродинамической передачи в общем случае являются насос (насосное колесо), гидротурбина (турбинное колесо) и неподвижный направляющий аппарат. В качестве рабочей жидкости, как правило, применяют масло и лишь в отдельных случаях воду.

При наличии направляющего аппарата передача представляет собой гидродинамический преобразователь крутящего момента, называемый гидротрансформатором.

При отсутствии направляющего аппарата передача является гидродинамической муфтой, она обеспечивает плавное включение нагрузки, смягчает колебания нагрузки, предаваемые со стороны движителя на ведущий вал, и в случае заклинивания движителя допускает возможность кратковременной работы двигателя при пониженной частоте вращения без перегрузки по моменту.

Указанные свойства гидромуфты особенно важны для судов ледового плавания.

Таким образом, гидромуфты применяются для передачи крутящего момента главного двигателя к движителю без изменения величины и знака момента.

Гидротрансформатор, помимо выполнения функций гидравлической муфты, изменяет величину, а в случае необходимости и знак крутящего момента, передаваемого на вал движителя.

Схема ДУ с гидротрансформатором	Схема ДУ с гидротрансформатором и редуктором
1 – главный двигатель 2 – гидротрансформатор 3 – упорный подшипник	4 – гребной винт 5 – редуктор суммирующий

Гидродинамическая передача ДУ может быть выполнена универсальной, состоящей из редуктора, гидромуфты и гидротрансформатора. Такая передача обеспечивает высокие маневренные качества судна.

Гидростатическая передача, состоящая из насоса 2, приводимого ДГ, трубопровода 3 и гидромотора 4, работающего через упорный подшипник 5 на движитель 6.

1 – ГД

2 – насос

3 – трубопровод

4 – гидромотор

5 – упорный подшипник

6 – гребной винт

Насос 2 – аксиально-поршневой регулируемой производительности с реверсируемым направлением подачи рабочей жидкости.

Гидромотор 4 – аксиально-поршневой нерегулируемый.

Давление рабочей жидкости может составлять до 20 МПа, что определяет компактность и малую массу гидропривода. Насос переменной производительности обеспечивает хорошие тяговые свойства, КПД составляет 0, 85 – 0, 9, значение КПД сохраняется в широком диапазоне частоты вращения.

Передача может иметь достаточно высокое передаточное отношение, что позволяет использовать ВОД (i_p = 1, 2-12).

Возможная область применения – речные суда, буксиры, малые паромы, суда с высоким уровнем гидрофикации механизмов.

Электрические передачи могут быть разделены на передачи постоянного тока, переменного тока и двойного тока с преобразованием переменного тока в постоянный.

Современные ДУ с электропередачей характеризуются двойным преобразованием энергии: движение судна обеспечивается гребными электродвигателями постоянного тока, работающими на винт. Питание гребного электродвигателя осуществляется через преобразователь от главного дизель-генератора.

1 – ГД

2 – генератор

3 – преобразователь

4 – гребной эл.двигатель

5 – упорный подшипник

6 – гребной винт

Достоинства:

- отсутствие жесткой связи между ГД и движителями, что позволяет оградить дизель от внешних воздействий, особенно при ударах и заклинивании винтов, а также произвольно располагать главные дизель-генераторы, сокращая длину валопровода;

- использование только нереверсивных дизелей, что упрощает конструкцию и снижает стоимость;

- полная независимость числа первичных двигателей от числа винтов и возможность работы любого ДГ на любой винт.

Передача двойного тока позволяет достигнуть:

- высокой маневренности и благоприятной тяговой характеристики, присущих передачам постоянного тока;

- высоких технико-экономических показателей (КПД, массы, габаритов, надежность), присущих передачам переменного тока.

Недостатки:

- повышенные эксплуатационные расходы вследствие увеличения численности экипажа и затрат на ремонт;

- значительные масса и габариты;

- высокая строительная стоимость.

Применение электропередачи экономически целесообразно лишь на судах специального назначения, в первую очередь ледоколов и судов ледового плавания.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒