Судовой винторедукторный агрегат
Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым движителям, преимущественно к гребным винтам регулируемого шага (ВРШ), объединенным с силовым редуктором - винторедукторным агрегатом. Устройство содержит главный судовой зубчатый редуктор, в корпусе которого размещены ведущий и ведомый валы, причем последний связан с ВРШ, имеющим датчик указателя шага и механизм изменения шага, имеющий гайку, навинченную на штангу. Штанга связана с механизмом поворота лопастей и датчиком указателя шага, а гайка приводится во вращение посредством зубчатой передачи от ведущего вала редуктора. При этом штанга с гайкой смонтированы внутри полого гребного вала редуктора соосно с ним. Указанная зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, прикрепленных к гайке, и связанных с этими колесами шестерен, установленных на ведущем валу редуктора соосно с ним с возможностью вращения относительно него и имеющих управляемые фрикционные муфты. Передаточное отношение одной из зубчатых пар зубчатой передачи меньше, а другой - больше, чем передаточное отношение между ведущим и ведомым валами редуктора, а резьбовая часть гайки механизма изменения шага отделена от внутреннего пространства корпуса редуктора с помощью двух крышек, имеющих уплотнительные кольца. Изобретение позволяет уменьшить габариты, снизить массу, упростить конструкцию и управление, повысить надежность работы и контроля за положением лопастей ВРШ. 2 ил.
Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым движителям, преимущественно к гребным винтам регулируемого шага (ВРШ), объединенным с силовым редуктором - винторедукторным агрегатом (ВРА).
Известен винторедукторный агрегат, содержащий главный судовой редуктор, ведомый вал которого через гребной вал связан с винтом регулируемого шага, механизм изменения шага (МИШ) которого представляет собой силовой гидроцилиндр, к поршню которого жестко прикреплена штанга, связанная с механизмом поворота лопастей, причем упомянутый ведомый вал редуктора выполнен полым и внутри него смонтирован указанный силовой гидроцилиндр (Журнал “Судостроение”.№11-12’96, стр.9).
Для обеспечения работы МИШ такого ВРА требуется организация сложного масловвода, а также силовая гидросистема, состоящая из нескольких насосных агрегатов, маслобака, соединительных трубопроводов и управляющей аппаратуры, занимающая дополнительный объем судового помещения и увеличивающая общую массу винторедукторного агрегата.
Наиболее близким к предложенному является ВРА, в котором механизм изменения шага содержит гайку, навинченную на штангу и кинематически связанную с механизмом поворота лопастей, причем упомянутая штанга жестко связана с корпусом судна и выполнена полой, внутри нее проходит гребной вал, а с упомянутой гайкой кинематически связано зубчатое колесо, входящее в зацепление с шестерней, жестко закрепленной на приводном валу (Бакшт Ю.В. и др. Гребные винты регулируемого шага, Судпромгиз, 1961 г., стр.295).
Данный МИШ приводится в действие дополнительным силовым двигателем, установленным вне гребного вала, что увеличивает габариты и массу МИШ, снижает надежность его работы.
Задача, решаемая данным изобретением - создание винторедукторного агрегата, в редуктор которого встроен МИШ, приводимый в действие непосредственно от ведущего вала редуктора.
Технические результаты, получаемые при осуществлении изобретения - уменьшение габаритов, снижение массы, упрощение конструкции и повышение надежности работы МИШ, повышение надежности контроля за положением лопастей ВРШ, упрощение управления МИШ, а также возможность отказа от дополнительного силового двигателя для привода МИШ, уменьшение габаритов, снижение массы и повышение надежности работы винторедукторного агрегата в целом, возможность унификации некоторых элементов конструкции МИШ и редуктора.
Для решения указанной задачи в винторедукторном агрегате, содержащем главный судовой зубчатый редуктор, в корпусе которого размещены ведущий и ведомый валы, причем последний связан с гребным винтом регулируемого шага, имеющим датчик указателя шага и механизм изменения шага, состоящий из гайки, навинченной на штангу, и связанный с механизмом поворота лопастей, причем гайка приводится во вращение посредством зубчатой передачи, ведомый вал главного судового редуктора выполнен полым и внутри него соосно с ним смонтированы упомянутые штанга с гайкой, причем штанга своими концами связана соответственно с упомянутыми механизмом поворота лопастей и валом датчика указателя шага, а указанная зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, прикрепленных к гайке и связанных с этими колесами шестерен, которые установлены на упомянутом ведущем валу редуктора с возможностью вращения относительно него и имеют управляемые фрикционные муфты. При этом передаточное отношение одной из зубчатых пар упомянутой зубчатой передачи меньше, а другой - больше, чем передаточное отношение между ведущим и ведомым валами редуктора, а резьбовая часть гайки МИШ отделена от внутреннего пространства корпуса редуктора с помощью двух крышек с уплотнительными кольцами, с двух сторон прикрепленных к упомянутой гайке.
Размещение механизма изменения шага внутри полого гребного вала главного зубчатого редуктора позволяет уменьшить габариты, снизить массу ВРШ и, следовательно, всего винторедукторного агрегата в целом, упростить его конструкцию. Привод датчика указателя шага непосредственно от силовой штанги повышает надежность контроля за положением лопастей ВРШ. Привод МИШ непосредственно от ведущего вала редуктора через зубчатую передачу обеспечивает возможность отказа от силового двигателя, уменьшение габаритов и снижение массы винторедукторного агрегата, повышение надежности его работы. Наличие в составе зубчатой передачи фрикционных муфт упрощает управление МИШ. Отделение резьбовой части гайки МИШ от внутреннего пространства корпуса редуктора увеличивает долговечность винтовой пары и повышает надежность работы МИШ и винторедукторного агрегата в целом. Кроме того, привод МИШ через зубчатую передачу и наличие в ее составе фрикционных муфт обеспечивает возможность унификации данных элементов МИШ и редуктора.
На фиг.1 изображен продольный разрез редуктора со встроенным МИШ; на фиг.2 - узел уплотнения винтовой пары.
Главный судовой зубчатый редуктор состоит из ведущего вала 1 и ведомого вала 2, установленных в корпусе 3 на подшипниках качения. На ведущем валу 1 жестко закреплены управляемые фрикционные муфты 4, 5 и 6, а также установлены свободно вращающиеся шестерни 7, 8 и 9. Шестерня 7 входит в зацепление с ведомым валом 2. Механизм изменения шага состоит из установленной в расточке ведомого вала 2 штанги 10, зафиксированной от проворота относительно него (например шпонкой, входящей в продольный паз на внутренней поверхности расточки вала 2, или шлицевым соединением) и имеющей на наружном конце зубья 11, а также гайки 12, навинченной на резьбовую часть штанги 10 и установленной в расточке ведомого вала 2 на подшипниках качения. Наружный (носовой) конец штанги 10 связан с датчиком 13 указателя шага, установленным на корпусе 3, посредством зубьев 11, входящих в зацепление с шестерней, установленной на валу указанного датчика. Внутренний (кормовой) конец штанги 10 связан с механизмом поворота лопастей (МПЛ), расположенным в ступице ВРШ. Ступица ВРШ с МПЛ условно не показаны и связь МПЛ со штангой выполнена известным из техники способом, например, как в прототипе. На гайке 12 жестко закреплены зубчатые колеса 14 и 15, входящие в зацепление с шестернями 8 и 9 и образующие зубчатую передачу от ведущего вала 1 к гайке 12. При этом передаточное отношение зубчатой пары “шестерня 8 - колесо 14” больше, а передаточное отношение зубчатой пары “шестерня 9 - колесо 15” меньше передаточного отношения зубчатой пары “шестерня 7 - ведомый вал 2”. С шестерней 9 находится в зацеплении шестерня аварийного ручного привода 16, установленная на подшипниках качения в коробке 17, жестко закрепленной на корпусе 3. На гайке 12 жестко закреплены крышки 18 и 19 с уплотнительными кольцами, охватывающими штангу 10 и тем самым отделяющими резьбовую часть гайки 12 от внутреннего пространства корпуса 3 (см. фиг.2). Судовой винторедукторный агрегат работает следующим образом.
При неработающем МИШ (отключенных муфтах 5 и 6) крутящий момент с ведущего вала 1 через фрикционную муфту 4 передается на шестерню 7 и ведомый вал 2. При этом штанга 10 и гайка 12 с зубчатыми колесами 14 и 15 вращаются с скоростью, равной скорости вращения ведомого вала 2, штанга 10 в осевом направлении не перемещается, механизм поворота лопастей не работает и изменения шага ВРШ не происходит.
Для изменения шага ВРШ (перекладки лопастей) включают фрикционную муфту 5 или фрикционную муфту 6. При включении фрикционной муфты 5 шестерня 8 жестко соединяется с ведущим валом 1 и часть крутящего момента с него передается на зубчатое колесо 14. При этом гайка 12 начинает вращаться медленнее ведомого вала 2, т.к. передаточное отношение зубчатой пары шестерня 8 - колесо 14 больше передаточного отношения зубчатой пары шестерня 7 - ведомый вал 2. В результате штанга 10, вращаясь вместе с ведомым валом 2, перемещается в осевом направлении, например влево, приводя в действие механизм поворота лопастей и изменяя тем самым шаг ВРШ.
При включении фрикционной муфты 6 шестерня 9 жестко соединяется с ведущим валом 1 и часть крутящего момента с него передается на зубчатое колесо 15. При этом гайка 12 начинает вращаться быстрее ведомого вала 2, т.к. передаточное отношение зубчатой пары шестерня 9 - колесо 15 меньше передаточного отношения зубчатой пары шестерня 7 - ведомый вал 2. В результате штанга 10, вращаясь вместе с ведомым валом 2, перемещается в осевом направлении, например вправо, приводя в действие механизм поворота лопастей и изменяя тем самым шаг ВРШ.
При перемещении штанги 10 зубья 11 поворачивают шестерню, установленную на валу датчика указателя шага 13, приводя его в действие. При этом показания шкалы указателя шага изменяются в соответствии с изменением положения лопастей ВРШ.
При обесточивании, выходе из строя фрикционных муфт или системы управления ими перекладка лопастей ВРШ осуществляется вручную, при выключенной фрикционной муфте 4 и остановленном ведомом вале 2 - путем поворота шестерни 16. Шестерня 16 поворачивается при помощи рычага, вставляемого в отверстие ее хвостовика (рычаг условно не показан). При повороте шестерни 16 поворачивается шестерня 9 и колесо 15 с гайкой 12. В результате штанга 10, зафиксированная от проворота относительно ведомого вала 2, перемещается относительно него в осевом направлении, приводя в действие механизм поворота лопастей и изменяя тем самым шаг ВРШ.
Формула изобретения
1. Судовой винторедукторный агрегат, содержащий главный судовой зубчатый редуктор, в корпусе которого размещены ведущий и ведомый валы, причем последний связан с гребным винтом регулируемого шага, имеющим датчик указателя шага и механизм изменения шага, состоящий из гайки, навинченной на штангу, и связанный с механизмом поворота лопастей, причем гайка приводится во вращение посредством зубчатой передачи, отличающийся тем, что указанный ведомый вал редуктора выполнен полым и внутри него соосно с ним смонтированы упомянутые штанга с гайкой, причем штанга своими концами связана соответственно с упомянутыми механизмом поворота лопастей и валом датчика указателя шага, а указанная зубчатая передача состоит из двух зубчатых колес, прикрепленных к гайке, и связанных с этими колесами шестерен, которые установлены на упомянутом ведущем валу редуктора соосно с ним с возможностью вращения относительно него и имеют управляемые фрикционные муфты.
2. Судовой винторедукторный агрегат по п.1, отличающийся тем, что передаточное отношение одной из зубчатых пар упомянутой зубчатой передачи меньше, а другой - больше, чем передаточное отношение между ведущим и ведомым валами редуктора, а резьбовая часть гайки механизма изменения шага отделена от внутреннего пространства корпуса редуктора с помощью двух крышек с уплотнительными кольцами, с двух сторон прикрепленных к упомянутой гайке.
