Двухконтурная рулевая машина (фирма Stork, Нидерланды)

Гидравлическая система показана на рис. 1.9. явля­ется более простой. Система включает четырехплунжерный рулевой привод с цилиндрами 1—4, два насосных агрегата Н1 и Н2, блок уп­равления БУ, два основных бака рабочей жидкости Б1, Б2 и резер­вный бак Б5 трубопроводы и приборы автоматики.

Гидросистема состоит из двух одинаковых контуров, каждый из которых имеет один насос, два цилиндра рулевого привода, один бак рабочей жидкости, свои предохранительные клапаны и прибо­ры. Например, левый контур включает насосный агрегат Н1, цилин­дры 3 и 4 рулевого привода, предохранительные клапаны привода 7, невозвратные клапаны 6, насос регулируемой подачи 10 с меха­низмом управления 9, электродвигатель 8, вспомогательный насос 11, предохранительные клапаны 13 и 14, вентилятор 15, охлади­тель рабочей жидкости 16, фильтр 17 и бак Б1.

Общим узлом гидросистемы является блок управления БУ. Он обеспечивает раздельную либо совместную работу обоих гидравли­ческих контуров, а также работу рулевого привода с двумя или четырьмя цилиндрами от одного (любого) насоса. Принцип действия гидросистемы (например, с левым контуром) при нормальном режиме (среднее положение золотника 5, см. узел 5) заключается в следующем. Насос 10 подает рабочую жидкость по трубопроводу «а» (показано стрелками) через невозвратный клапан 7 в цилиндр 4. Одновременно через золотник 5 рабочая жидкость поступает в трубопровод «с» и далее в цилиндр 1. Таким образом работают четыре цилиндра. Баллер под действием плунже­ров цилиндров 1 и 4 вращается по часовой стрелке. Выталкивание рабочей жидкости (показано стрелками) происходит из цилиндра 3 по трубопроводу «б», а из цилиндра 2 по трубопроводу «д» через золотник 5 в тот же трубопровод «б» к насосу 10. Если насос 10 изменит направление подачи рабочей жидкости на обратное (т. е. по трубопроводу «б»), то движение рабочей жидкости будет проис­ходить по тем же трубопроводам, но в обратном направлении, а баллер будет вращаться против часовой стрелки. При этом же нормальном режиме одновременно с левым насо­сом Н1 может работать также и правый насос Н2. Подача обоих насосов суммируется и баллер вращается с удвоенной скоростью. Такой режим работы используется при плавании судна в сложных навигационных условиях (каналы, проливы) для улучшения манев­ренности судна.

На рис. 2.3 показано конструктивное исполнение радиально-поршневого насоса марки МНП-0,14, кинематическая схема которого является базовой для большой группы насосов.

В стальном корпусе размещен бронзовый ротор с девятью ци­линдрами, который вращается на жестко укрепленной стальной кованой цапфе с внутренними каналами, распределяющими рабо­чую жидкость по цилиндрам. Стальные плунжеры 9, притертые в цилиндрах ротора 10, несут на цапфах ролики 8, катящиеся в коль­цевых каналах корпуса 11 скользящего блока, который шарикопод­шипниками 7 и 12 опирается на задние и передние салазки 13 и 4. Салазки передвигаются по направляющим 7 поперек насоса, что создает эксцентриситет при перемещении скалки 16 рычагом 17, соединенным с внешним приводом насоса. На скалку 14 скользяще­го блока воздействует пружина 15 нуль-установителя, которая воз­вращает скользящий блок в нейтральное положение и выключает подачу после снятия управляющего воздействия на рычаг 17. Ней­тральное положение скользящего блока ориентировочно контроли­руется по стрелке 18 относительно шкалы, закрепленной на кор­пусе. Более точный контроль нейтрального положения блока произ­водится при регулировании ГРМ.

Для упрощения центровки ротор связан с приводным валом 5 крестовой муфтой 3. От вала 5 приводится в действие вспомога­тельный шестеренный насос 6, который подает рабочую жидкость в систему управления насосом (к гидроусилителю), в силовой кон­тур для его подпитки (компенсации внешних утечек), а также на смазку направляющих 7 салазок скользящего блока и распредели­тельной втулки ротора 2.

Радиально-поршневые насосы, выполненные, по описанной конструктивной схеме, широко использовались в ГРМ российского производства. Однако их КПД является сравнительно низким. Объясняется это в первую очередь большими зазорами в плунжер­ных парах и цапфенном распределителе, т. е. технологическими возможностями и применяемыми материалами. В процессе эксплу­атации этих насосов наблюдаются интенсивные износы, приводящие к резкому увеличению начальных монтажных зазоров и даль­нейшему падению объемного КПД. Значительные перетечки рабо­чей жидкости приводят к большим тепловыделениям и ее нагреву.

Резервом улучшения характеристик радиально-поршневых насосов являются разработка новых кинематических схем, применение износостойких материалов и повышение точности изготовления наиболее ответственных деталей, а также своевременная и тща­тельная очистка (фильтрация) рабочей жидкости в процессе эксп­луатации ГРМ.

Наряду с требованием высокой экономичности эксплуатации на­сосов должно также выполняться требование надежности их рабо­ты. Опыт эксплуатации показал, что радиально-поршневые насосы обладают высокой надежностью при правильном уходе за ними.

На рис. 2.4 изображена конструкция аксиально-поршневого на­соса типа ΙΙД (Россия).

Несущей деталью насоса является литой стальной корпус 8 короб­чатой формы, внутреннее пространство которого используют как резервуар для рабочей жидкости. С передней и задней сторон корпус закрывается крышками 10 и 31, которые крепят к корпусу винтами, а места разъемов уплотняют кольцами из маслостойкой резины.

В центральной части корпуса установлен на двух опорах вал 15. Передней его опорой служит сдвоенный радиально-упорный под­шипник 7, а задней — радиальный подшипник 13, смонтированный в стакане 12.

Выходной конец вала уплотняется манжетой 14 и имеет шлицы для соединения (при помощи эластичной муфты) с валом приводно­го двигателя, а другой его конец выполнен в виде диска, на торце которого имеются девять гнезд, равномерно расположенных по окружности. В гнездах плотно посажены и развальцованы бронзо­вые вкладыши, охватывающие головки шатунов. Вторые головки шатунов помещены в бронзовые поршни. Шатуны могут свободно поворачиваться во вкладышах и поршнях. Через шестерню 18 пере­дается вращение вспомогательному насосу.

На двух полых цапфах 5, 19, находящихся в корпусе насоса, установлена на шарикоподшипниках люлька 2 насоса, которая мо­жет поворачиваться вокруг своей вертикальной оси в обе стороны на угол 30°. Сопрягаемые поверхности люльки и цапф уплотнены кольцами 4 из фторопласта и резины. Кольца прижимаются к уп­лотняемым поверхностям рабочей жидкостью, подводимой к ним по отверстиям и канавкам в цапфах.

К торцу люльки болтами привинчена крышка 30, на торце кото­рой имеются два дуговых паза. В центральной расточке крышки 30 установлена и укреплена болтом ось 28 блока с насаженным на ее конце радиально-упорным шарикоподшипником. На ось блока надет и прижат к торцу люльки распределитель 29, имеющий сквозные дуговые пазы, совмещенные с дуговыми пазами крышки 30. Распре­делитель изготовлен из оловянисто-свинцовой бронзы. Торцы его обработаны очень точно. Специальный штифт, запрессованный в крышке, удерживает его от поворота.

На оси 28 на шарикоподшипники 25 насажен стальной закаленный цилиндровый блок 24. Он имеет девять точно обработанных цилиндров, в которые с зазором до 0,045 мм входят бронзовые поршни 32. Цилиндры переходят в окна овальной формы, которые совмещены с дуговыми пазами на распределителе. Цилиндровый блок постоянно прижат пружиной к распределителю и дополнительно (во время работы насоса) прижат частью усилия, возникающего от давления рабочей жидкости на дно цилиндров. Посадка цилиндрового блока на шарикоподшипник выполнена с зазором. Это дает возможность блоку самоустанавливаться и сохранять постоянное прилегание к торцу распределителя, что является одним из основных условий нормальной работы насоса.

Для синхронизации вращения блока цилиндров и вала насоса слу­жит кардан 6, состоящий из валика с запрессованными в него двумя пальцами и надетыми на них сегментами или роликами. Сегменты входят в соответствующие пазы буксы 9 вала и буксы 3 блока. Букса вала вместе со втулкой 11 посажена в расточку вала насоса и закреп­лена в ней при помощи штифта 16. В расточку буксы вала посажен и может свободно перемещаться в осевом направлении бронзовый упор 17, сферическая поверхность которого прижимается пружиной к сопряженной с ним шаровой поверхности вала кардана. Второй конец вала прижат к сопряженной сферической поверхности бронзо­вого упора 26. посаженного в расточку буксы 3 блока.

Букса блока вместе со втулкой 23 посажена в расточку блока цилиндров и от выпадания предохраняется стопорным кольцом 22. Для правильной установки кардана, от положения которого зави­сит равномерность вращения блока цилиндров, служит компенсаци­онная шайба 27.

Карданное соединение подвергается принудительной смазке ра­бочей жидкостью, подаваемой к нему от сливного клапана через канавки и отверстия в стакане 12, вале 15 насоса, буксе 9 вала и вале кардана 6.

На выступающие из корпуса насоса концы цапф насажены пат­рубки /, 21, внутренние полости которых при помощи каналов и пазов в цапфах, люльке, крышке люльки и распределителе сообща­ются с блоком цилиндров. Для устранения внешних утечек рабочей жидкости места сопряжений с фланцами уплотнены прокладками 20 из маслостойкой резины. На верхней стенке корпуса снаружи имеется площадка для установки прибора управления. Заливка рабочей жид­кости в корпус насоса производится через резьбовое отверстие, к которому подсоединяется трубка от пополнительного бака. Имеется также резьбовое отверстие с пробкой для выпуска воздуха из корпу­са насоса во время заливки его рабочей жидкостью. Для слива ра­бочей жидкости из корпуса насоса в его нижней части имеются два резьбовых отверстия, закрытых пробками, в которые вмонтированы постоянные магниты для улавливания мелких стальных частиц, обра­зующихся при износе деталей насоса в процессе эксплуатации.

Общий и объемный КПД аксиально-поршневых насосов значи­тельно выше КПД радиально-поршневых насосов. Это объясняется наиболее совершенной кинематической схемой этих насосов, позво­ляющей достигать технологическими способами более высокой точ­ности изготовления плунжерных пар и торцевого распределителя. В то же время ответственные трущиеся пары из-за малых зазоров становятся очень чувствительными к загрязнению рабочей жидко­сти. Из опыта эксплуатации одних и тех же ГРМ известны многие примеры длительной надежной работы этих насосов при хорошей фильтрации рабочей жидкости и, напротив, частые отказы ГРМ и интенсивные износы насосов при неправильном уходе и плохой фильтрации масла. Наиболее опасны для этих насосов абразивные элементы, металлические частицы, окалина, которые всегда быва­ют в большом количестве в гидросистеме после ремонтов. Удале­ние механических примесей путем тщательной фильтрации рабочей жидкости является залогом длительной надежной эксплуатации любых насосов и особенно аксиально-поршневых.

Рассмотренные конструкции радиально- и аксиально-поршневых насосов в настоящее время не производятся, хотя многие насосы типа ΙΙД еще находятся в эксплуатации на судах. Эти насосы рас­смотрены в основном с методической целью. В настоящее время промышленность России производит более совершенные аксиаль­но-поршневые насосы типов НК (насос в корпусе) и НВ (насос, встроенный в масляный бак).

На рис. 2.5 показан основной узел насоса НК — блок цилиндров с приводным валом. Позиции на этом рисунке означают следующие детали: 1 — шпонка, 2 — приводной вал, 3 — крышка, 4 — кольцо, 5 — сальник, 6 — кольцо, 7 — подпятник, 8 — кольцо, 9 — упорная шайба, 10 — подшипник, // — подшипник, 12 — ось, 13 — блок цилиндров, 14 — распределитель, 15 — пружинное кольцо, 16 — центровочный штырь, 17 — поршень, 18 — пружина, 19 — колпак, 20-кольцо, 21- крышка, 22- шток, 23- подшипник, 24- опорное кольцо, 25- пружина, 26- роликовый подшипник, 27- корпус.

. Лопастные ГРМ фирмы AEG Schiffbau (Германия)

Эти рулевые машины получили широкое распространение как за рубежом, так и в нашей стране. Они эксплуатируются на многих судах иностранной постройки.

На рис. 3.1 показан основной узел рулевой машины — лопастный привод. Его конструктивными особенностями является следующее.

Ротор 4, насаженный на конус баллера руля, имеет массивные торцевые фланцы, выполняющие роль крышек привода. К ротору крепятся три подвижные лопасти 11. Соответственно к корпусу привода крепятся болтами 9 три неподвижные лопасти 3. таким образом полость цилиндра делится на шесть частей.

Внутренние зазоры привода между лопастями вдоль образую­щих цилиндра и ротора и по торцам лопастей герметизируются под­вижными металлическими уплотнительными пластинами 12, плотно пригнанными в пазах лопастей. Предварительное поджатие пластин к уплотняемым поверхностям осуществляется шнурами 2 круглого сечения (рис. 3.2), а рабочее поджатие — давлением жидкости внутри цилиндра. Шнуры обеспечивают также дополнительную герметизацию пластин в пазах. Они изготовляются из специальной маслостойкой резины и рассчитаны на долгий срок службы, поскольку замена их связана с полной разборкой лопастного привода, что возможно только в заводских условиях.

Для обеспечения надежности работы рулевого привода примене­ние резиновых уплотнений в принципе нежелательно. Однако дли­тельный опыт эксплуатации рулевых машин фирмы «AEG Schiffbau» подтвердил надежную работу этих уплотняющих устройств.

Уплотняющее устройство внешних зазоров привода состоит из резинового кольца круглого сечения 8 (см. рис. 3.1) и резиновых манжет 7, 13 специальной формы, обеспечивающей самоуплотнение.

В процессе эксплуатации при износе манжет 7, 13 возможно их прослабление и, как следствие, внешние утечки рабочей жидкости. В этом случае дополнительное поджатие манжет может быть осу­ществлено нажимным фланцем 6, под которым уменьшается набор специальных шайб, предотвращающих пережатие сальника. Дета­ли сальников изготовляются из масло- и износостойкой резины. В отличие от деталей 2, 3 (см. рис. 3.2) изношенные детали 7, 8, 13 (см. рис. 3.1) могут быть заменены в судовых условиях силами экипажа.

Лопастный привод соединяется с судовым фундаментом с помощью подшипников 1, внутри которых по­мещаются резиновые амортизаторы 2, гасящие резкие динамические нагрузки на рулевой привод со стороны судового корпуса. В процессе эксплуатации возможно прослабление амортизатора 2, которое устраняется поджатием втулок.­

Рис. 3.2. Устройство уплотнений внут­ренних зазоров лопастного привода: 1 — подвижная лопасть, 2 — резиновый шнур, 3 — металлическая уплотняющая пластина, 4 — корпус (цилиндр) привода.

Практическая работа № 10

"Изучение принципиальной схемы судового крана с электроприводом»

I. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний по предмету СВМ - раздел " Механизмы судовых устройств ". Изучение принципиальной схемы судового крана с электроприводом. Устройство механизма и узлов крана.

II. База для выполнения работы.