Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия


Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

  • Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
  • Простым технологическим процессом их производства;
  • Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Воздушный поршневой компрессорЕдва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор.


о популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

СудовойКомпрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный


Безмасляный поршневой компрессорЭтот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потоками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой поршневой компрессорВинтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.


Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

ВоздушныйПринцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

СудовойПоршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.


Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

БезмасляныйОсновные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

ВинтовойВоздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.


Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.

  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

Источник: generatorexperts.ru

Что такое компрессор?


Под компрессорными установками понимается широкий спектр агрегатов, нагнетающих сжатый воздух. В некотором смысле это генераторы воздушных потоков, которые используются как усилие для выполнения определенных рабочих действий. К примеру, сжатый воздух является рабочей средой для пневматических строительных инструментов. Станция направляет его к оборудованию, в результате чего выполняется конечная функция. В техническом отношении компрессор – это сложная машина, построенная на механической рабочей группе. В процессе работы оператор должен учитывать параметры состояния установки, в некоторых случаях регулируя давление подачи воздуха. Также существуют модели, которые в постоянном режиме работают без участия пользователя – ими управляет автоматика. Обычно это производственные компрессоры, которые входят в конвейерные линии обработки разных материалов.

Конструкция агрегата

Устройство компрессоров определяется типом конструкции. Наиболее распространены поршневые воздушные модели. Они могут быть масляными и безмасляными. В обоих случаях непосредственную выработку сжатого воздуха обеспечивает поршень за счет возвратно-поступательных движений.


и сама поршневая группа нуждается в энергетической поддержке. Функцию привода могут выполнять двигатели разных типов. В частности, компрессор электрический работает на электромоторе. Такие станции выгодны своей бесшумностью, но они же зависимы от сети, что не всегда допустимо при организации рабочего процесса. Существуют и другие варианты энергоснабжения, которые будут рассмотрены отдельно. В обязательный состав практически всех компрессоров входит и емкость с воздухом. Это ресивер, от объема которого напрямую зависит производительность компрессорной установки.

Принцип работы

В поршневых агрегатах работа осуществляется за счет возвратно-поступательного действия в цилиндре. В целях обеспечения максимального эффекта компрессии небольшой промежуток от наружной поверхности поршня до внутренней стены цилиндра уплотняют демпфирующими кольцами. Циркуляция принимаемых и выпускаемых воздушных масс происходит в цилиндре между клапанами. Действие поршня реализуется за счет работы шатуна, работающего от кривошипного механизма, который активизируется двигателем. Но также распространен и винтовой компрессор. Устройство и принцип работы данного агрегата можно описать через группу валов, которые вращаются друг другу навстречу. Получается эффект динамической машины. На разных этапах рабочего цикла нарезы и кромки валов могут формировать замкнутое или открытое пространство, управляя, таким образом, потоками воздуха. В обоих механизмах могут использоваться средства для смазки – это касается масляных моделей. Техническая жидкость обволакивает механические элементы, оберегая их от разрушающего воздействия трения. Для винтовых и для поршневых механизмов применяются разные типы масел, в основном отличающиеся тепловой стойкостью.

Характеристики компрессоров


В выборе опытные пользователи компрессорного оборудования учитывают такие параметры, как давление, мощность с производительностью и объем ресивера. Давление в данном случае измеряется в Барах – единица, которая соответствует одному атмосферу. Обычно компрессоры располагают давлением на уровне 10 Бар и это довольно существенная величина, поэтому важно учитывать, что этот же параметр у обслуживаемого инструмента должен быть ниже. Мощность определяет, насколько интенсивным будет вращение тех же винтов, роторов или поршня – соответственно, обусловит и уровень производительности. Силовой потенциал в среднем составляет 1,5-2 кВт. При таких значениях производительность соответствует примерно 150-200 л/мин. Максимально современный компрессорный агрегат способен обеспечивать порядка 500 л/мин. В случае с мощностью, и в расчетах производительности должен быть остаток в 15-20% на случай перегрузок. Емкость ресивера может составлять и 10-20 л в случае с бытовым компрессором, и 500-700 л, если речь идет о промышленном агрегате.

Разновидности поршневых моделей

Принципиальным отличием между разными поршневыми моделями можно назвать потребность в смазке. Масляный компрессор – это агрегат, который требует регулярного и обильного снабжения техническими жидкостями, минимизирующими эффект трения. Своего рода антифрикционная добавка, увеличивающая срок службы элементов.

Безмасляные модели выигрывают за счет небольших размеров и возможности подачи чистого воздуха. Но нельзя сказать, что механизмы таких компрессоров полностью избавляются от смазки. Она присутствует, но распространяется по другим каналам, не контактируя с ресивером, в котором циркулирует воздух. Более того, снабжение маслом обеспечивается в автоматическом режиме специальными раздатчиками. И масляные, и безмасляные виды компрессоров находят свое место в разных сферах. Для понимания практической разницы между двумя устройствами можно сказать, что первые лучше работают в условиях интенсивного производства, а вторые скорее годятся для обслуживания малогабаритного пневматического инструмента.

Разновидности приводных систем

Тип привода в данном случае – это разновидность двигателя, благодаря которому механическая начинка выполняет свою функцию генерации воздуха. Уже говорилось, что существует электрический компрессор, который выигрывает у конкурентных моделей за счет тихой работы, но его подключение к сети накладывает определенные ограничения. К плюсам таких агрегатов относят также экологическую чистоту и скромные размеры.

Если же требуется высокая производительность, то отдавать предпочтение стоит компрессорам на жидком топливе. Как правило, это наиболее мощные генераторы сжатого воздуха, которые можно использовать на производствах. Промышленные виды компрессоров практически все формируются бензиновыми и дизельными станциями. Но, важно не забывать, что наличие традиционных ДВС увеличивает габариты компрессора и повышает ответственность техобслуживания.

Расходные материалы и аксессуары

В процессе своей работы компрессор взаимодействует с пневматическим оборудованием посредством специальных каналов, передающих сжатый воздух. Простейший бытовой компрессор комплектуется адаптерами, переходниками и фитингами, которые позволяют организовать соединение и с небольшим краскопультом, и с массивной распылительной установкой.

Также в качестве обязательного компонента выступает измерительный прибор – манометр. Он может быть стрелочным, электронным или автоматическим, и его присутствие как таковое крайне рекомендуется специалистами. Также следует не забывать, что компрессор – это машина, работающая при высоком давлении и напряжении. Причем некоторые модели вместе с воздушной струей могут распылять и абразивные частицы. Поэтому работать с такими установками желательно в специальной экипировке с очками и рукавицами.

Производители компрессоров

Крупнейшие изготовители промышленного оборудования выпускают компрессоры разных видов. Среди лидеров сегмента можно назвать Fubag, Abac, Metabo и Fini. Это передовики сегмента, предлагающие, кроме повышенных рабочих характеристик, также и эффективные защитные системы с эргономическими достоинствами конструкции. Именно фирмы Abac и Fubag предлагают высокомощный 500-литровый компрессор. Промышленный агрегат данного производства, по словам пользователей, приятно удивляет не только эксплуатационными возможностями, но и современным технологичным управлением.

Сферы применения

Простейшие задачи, которые выполняют воздушные компрессоры, охватывают весь спектр функций пневматического инструмента. Шлифмашины, гайковерты, долото, пескоструйные аппараты функционально обеспечивает компрессор. Это универсальный источник сжатого воздуха для малогабаритной пневматики как минимум.

Если говорить о более серьезных задачах, то к ним можно отнести накачку надувных изделий, покрасочные работы, а также абразивную зачистку. Опять же, за счет сжатого воздуха можно формировать довольно активную струю, способную на высокой скорости доставлять инородные частицы. Этой возможностью можно объяснить производственное назначение компрессора, благодаря которому обслуживаются станочные механизмы, распыляющие песок.

Заключение

Принцип работы компрессорного оборудования давно применяется в самых разных сферах. На данном же этапе развития в погоне за потребителем производители стремятся пересматривать и конструкции, и технико-эксплуатационные возможности таких агрегатов. В итоге появляется компрессор промышленный, в перечень задач которого входит обеспечение сложных операций гидроабразивной резки. Это мощные дизельные установки, которые внешне напоминают небольшие электростанции. С другой стороны, не теряет актуальности и малогабаритный компрессор, точечно обслуживающий малогабаритные инструменты – такие модели добавляют в функциональности, эргономике и степени автономности.

Источник: www.syl.ru

Компрессоры являются нагнетателями, обеспечивающими различные судовые нужды сжатым воздухом или газом. Они осуществляют аккумулирование энергии в форме сжатого воздуха или газа.

По принципу действия компрессоры можно разделить на три типа: центробежные, поршневые и осевые. Механизмы центробежного и осевого типа используются в тех случаях, когда необходимо создать большую подачу при небольших давлениях. Механизмы поршневых насосов позволяют осуществить сжатие газов до больших давлений, они и получили на судах наибольшее распространение.

По конструкции механической части поршневые компрессоры бывают:

— с вертикальным или горизонтальным расположением вала;

— простого и двойного действия,

— одно- , двух- и многоступенчатые, когда газ последовательно поступает из первой ступени во вторую и т.д., что используется для поднятия давления.  

Принцип работы компрессора.

Процесс сжатия воздуха или газа в цилиндре компрессора изображается индикаторной диаграммой, которая показывает как изменяется давление в цилиндре в зависимости от движения поршня.

 

Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия

Различают теоретические и действительные диаграммы. Теоретически при движении поршня от верхней мертвой точки газ поступает в цилиндр при давлении р1, что характеризуется прямой р1-2. При движении в обратном направлении закрывается приемный клапан и начинается сжатие: без отвода тепла – адиабатический процесс (кривая III); с интенсивным охлаждением, теоретически при постоянной температуре,– изотермический процесс (кривая I); при частичном охлаждении – политропический процесс (кривая II).

При достижении давления р2 открывается нагнетательный клапан и воздух переходит в ресивер, служащий аккумулятором воздуха (прямая 3-р2).

Площадь диаграммы представляет собой теоретическую работу сжатия воздуха в течение цикла:

Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия

Действительная диаграмма значительно отличается от теоретической. При нахождении поршня в верхней мертвой точке остается вредное пространство объемом V0 с давлением воздуха р2. Поэтому на участке 4-1 при перемещении поршня происходит расширение воздуха до давления р1. В точке 1′ открывается всасывающий клапан и до точки 2 происходит всасывание при давлении несколько меньшем р1 из-за сопротивления клапана. При сжатии давление изменяется по кривой II. Выталкивание сжатого воздуха происходит при давлении, несколько большем р2 , что обусловлено сопротивлением движению воздуха через нагнетательный клапан. Площадь действительной индикаторной диаграммы (заштрихована) будет меньше теоретической. Она характеризует работу Аи, совершаемую компрессором за цикл.

Среднее давление за цикл может быть определено по выражению:

Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия

где VP=V2-V1 – объем воздуха, всасываемого за цикл при давлении р1.

Средняя подача компрессора определяется аналогично поршневым насосам по выражению:

Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия

Средняя за цикл мощность одноступенчатого компрессора определится выражением:

Судовые компрессоры назначение устройство и принцип действия

Для m-ступенчатого компрессора индикаторная диаграмма оказывается составленной из m частей, соответствующих всем ступеням. Мощность компрессора в этом случае определяется по тому же выражению, однако значения ри и Аи берутся по результирующей индикаторной диаграмме.

Для отвода тепла работающего компрессора необходимо большое количество охлаждающей жидкости, которая поступает от магистрального или собственного насоса.

Для привода компрессоров используются ДПТ со смешанным возбуждением или асинхронные двигатели с повышенным моментом, что обуславливается тяжелыми условиями пуска благодаря наличию противодавления в системе и маховика на валу, используемого для уменьшения колебания тока, возникающего от пульсирующей нагрузки.

 

6. Системы управления.

Режим работы вспомогательных механизмов определяется режимом работы установки или системы, для которой предназначены механизмы. Электроприводы насосов и вентиляторов в основном работают в длительном режиме с неизменной нагрузкой. Небольшая часть насосов общесудового назначения работает эпизодически, в кратковременном режиме.

К ним относятся санитарные насосы и насосы пресной воды, обслуживающие гидрофоры, топливо- и маслоперекачивающие насосы, пополняющие расходные цистерны.

Судовые насосы, вентиляторы, компрессоры и др. включаются сравнительно редко, не требуют реверса, специальных способов торможения и обычно работают без регулирования скорости. Это упрощает схемы управления, сводя их к пуску, остановке и защите электродвигателей.

На функциональные особенности схем управления влияет также принятый на судне уровень автоматизации. При постоянной вахте в машинном отделении имеет место первый уровень автоматизации. На данном уровне осуществляется управление, контроль, защита и сигнализация с местных постов управления, располагаемых вблизи механизма или непосредственно на нем. В этом случае для включения и отключения большинства насосов и вентиляторов, работающих на постоянном токе, применяют пусковые реостаты, а работающих на переменном токе – магнитные пускатели.

По правилам Российского Речного Регистра некоторые ЭП должны иметь устройства для дистанционного отключения. К ним относятся электроприводы топливо- и масло перекачивающих насосов, котельных нагнетателей, сепараторов. Посты дистанционного отключения должны находиться вне помещений этих насосов и шахт, но вблизи них, а также в рулевой рубке, а на судах длиной менее 25м – в рулевой рубке. Пожарные насосы должны иметь местное и дистанционное управление. В цепях питании ЭП пожарных насосов не должны применяться устройства защиты от перегрузки, работающие по принципу термореле. Устройства защиты от перегрузки допускается заменять сигнализацией. ЭП вентиляторов машинного помещения, грузовых трюмов, камбузов и общесудовой вентиляции должны иметь дистанционное отключающее устройство, расположенное в рулевой рубке. Устройства дистанционного отключения вентиляторов должны иметь световую сигнализацию о включении и об остановке ЭП. Приточная и вытяжная вентиляция помещений с объемным пожаротушением должна выключаться во время пуска системы. Аварийные кнопки и выключатели окрашивают в красный цвет.

Дистанционное управление по схемам релейно-контакторного типа позволяет производить автоматический пуск и остановку ЭД в функции давления, уровня, температуры и других параметров.

При первом уровне автоматизации автоматическое управление широко применяют для ЭП: санитарных насосов; насосов пресной воды, питающих гидрофоры; насосов, пополняющие различные расходные цистерны; компрессоров пускового воздуха; компрессоров и насосов холодильных установок и др. Наиболее просто осуществляется автоматизация центробежных нагнетателей, поскольку пуск их при закрытой задвижке не опасен. Сложнее обстоит дело при автоматизации поршневых насосов, т.к. недопустим их пуск при закрытой задвижке. Приходится применять усложненную схему управления, блокировки, делать задвижки с электрическим или пневматическим приводом и т.д.

При постоянной вахте в центральном посту управления и периодическом обслуживании машинных помещений имеет место второй уровень автоматизации (знак А2). В этом случае обеспечивается автоматическое управление по заданным программам совокупностью отдельных механизмов и контроль за их работой. Кроме того, в ЦПУ предусматривается управление рядом ответственных систем. Для повышения надежности работы важных систем предусматривается резервирование.

При отсутствии постоянной вахты в ЦПУ и машинных помещениях имеет место третий уровень автоматизации (знак А1). В этом случае с помощью управляющего комплекса обеспечивается управление системами по заданным программам, а так же корректировка режимов работы системами без участия обслуживающего персонала. Более надежная работа механизмов достигается повышенным контролем их состояния по увеличенному числу параметров.

Для второго и третьего уровня автоматизации после исчезновения и последующего восстановления напряжения судовой электростанции находящиеся в работе ЭП должны автоматически вводиться в действие по специальной временной программе в порядке важности ЭП.

Такая автоматизированная система управления ЭП получила название «Стенд бай».

 

 

Глава 2. Рулевые электроприводы.

1. Назначение и классификация рулевых приводов.

Под рулевым приводом принято понимать механизм для передачи движения к рулю. Рулевые приводы можно разделить по ряду признаков.

По назначению привод может быть основным, запасным и аварийным.

В зависимости от рода используемой энергии различают ручной и электрифицированный привод.

По принципу управления электрифицированные приводы разделяют на три типа :

— простого дистанционного действия, осуществляемого посредством кнопок, педалей или рычагов, положение которых не соответствует положению пера руля;

— следящего действия, осуществляемого с помощью рычагов и штурвала, положение которых строго соответствует положению пера руля;

— автоматического действия, выполняющие автоматическую стабилизацию судна на курсе, автоматический переход на новый курс и программное управление курсом по наперед заданному закону. Автоматические системы имеют резервное управление простого и следящего типов.

По типу передаточного механизма привод можно разделить на две группы:

— с механической передачей – РЭМ приводы;

— с гидравлической передачей – РЭГ приводы.

Рулевые приводы с механической передачей бывают штуртросовые, валиковые, винтовые и секторные.

 

 

Штуртросовые Валиковые Винтовые

 

Рассмотрим принцип действия и устройство секторной рулевой машины.

 

  1- перо руля; 2- баллер; 3- румпель; 4- пружина; 5- сектор с зубчатой насечкой; 6- цилиндрическая шестерня; 7- вал; 8- червячная пара; 9- муфта; 10- электродвигатель

 

Баллер – вертикальный вал, закрепленный в подшипниках. Снизу к нему крепится перо руля, сверху свободно надевается сектор и жестко, шпонками, крепится румпель. Усилия от сектора к румпелю передается при помощи демпферных пружин, предназначенных для компенсации ударной нагрузки. Между ЭД и сектором стоит редуктор, представленный на чертеже червячной парой и цилиндрической шестерней, находящейся в зацеплении с сектором. Червячная пара – обязательный элемент редуктора, так как с его помощью легче и проще всего сделать передачу самотормозящейся, что требует Регистр. Передача становится самотормозящейся при КПД h < 0,5 (обратный момент не передается), поэтому общий КПД секторных машин hмех = 0,36 ÷ 0,4.

Секторные рулевые машины подразделяются на пять типов:

1 тип – машины одинарные «морские» с одним электродвигателем и червячным редуктором основного привода. Запасный привод автономный, действует на баллер руля независимо от основного, выполнен отдельно.

2 тип – машины одинарные «речные» с одним электродвигателем основного привода, одним ЭД запасного привода и дифференциальным редуктором Федорицкого, состоящего из двух червячных передач и конических шестеренок. Основной ЭД подсоединен к одному червяку, запасный, через дополнительный редуктор, ко второму червяку. Червячные колеса выполнены заодно с коническими шестернями, которые передают усилие на баллер через сателлиты. При работе одного двигателя, второй заторможен.

3 тип – машины одинарный «морские» с двумя электродвигателями и червячным редуктором основного привода. Запасный привод не предусматривается.

4 тип – тоже «речные».

Машины 1-4 типов предназначены для обслуживания одного и двух рулей.

5 тип – машины сдвоенные «речные», состоящие из двух одинарных машин 2 типа, у которых ЭД основного привода имеют два выходных конца вала: один подсоединен к хвостовику червяка редуктора, а другие концы, обращенные к диаметральной плоскости, соединены между собой при помощи электромагнитной муфты, допускающей раздельную работу одинарных рулевых машин.

Рулевые электрические приводы с гидравлической передачей (РЭГ — приводы) классифицируются по целому ряду признаков:

По типу гидропривода бывают: плунжерные, лопастные, с качающимися цилиндрами, реечно-плунжерные и т.д.

По типу насосов – с насосами переменной подачи и с насосами постоянной подачи;

По типу сервоприводов – постоянного, переменного тока, электромагнитный привод;

По типу дифференциалов кинематики сервопривода – рычажные, кулачковые, электрические и т.д.

Рассмотрим принципиальную схему, состав и работу плунжерного гидропривода, где:

  1 – цилиндр 2 – плунжер 3 – баллер 4 – румпель 5 – поворотная муфта с цапфами 6 – ползуны 7 – направляющие 8 – предохранительный клапан 9 – клапанная коробка 10 – дроссельный клапан 11 – главная клапанная коробка 12 – насос переменной подачи 13 – насос постоянной подачи 14 – электродвигатель 15 – цистерна 17 – рычажный дифференциал 18 – пружина.

 

Плунжерные гидроприводы могут быть в зависимости от момента на баллере с одной или двумя парами цилиндров. При четырех цилиндрах вторая пара располагается с другой стороны баллера, симметрично. Цилиндры могут располагаться параллельно и перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Плунжерные гидравлические машины выполняются одно- и двухрулевые.

У рассматриваемой двухцилиндровой плунжерной рулевой машины цилиндры 1 установлены на фундаменте в направляющей 7. Выходы цилиндров 1 имеют уплотнения (кожаные или из маслостойкой резины). В месте утолщения плунжерной пары установлена поворотная муфта 5 свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси на цапфах. В муфту входит цилиндрический хвостовик румпеля 4. При перемещении плунжеров происходит поворот баллера руля, сопровождающийся скольжением хвостовика румпеля в муфте, а также поворотом муфты. Боковые усилия, возникающие в плунжерной паре, через ползуны 6 воспринимаются направляющей 7.

Перекладка пера руля (поворот румпеля) происходит за счет избыточного давления в одном из цилиндров, которое создается насосом переменной подачи 12, перекачивающим масло из одного цилиндра в другой. Величина давления в цилиндрах определяется моментом сопротивления на баллере. При динамических нагрузках и возникновении давления выше допустимого срабатывает предохранительный клапан 8 и перепускает масло во всасывающую полость. Главная клапанная коробка 11 автоматически подключает работающий насос (их может быть два – основной и резервный, или основной и запасный, может быть три – два основных и один запасный). У четырехцилиндровых машин она позволяет отсечь неисправные два любых цилиндра и осуществлять работу на оставшихся цилиндрах. Насос постоянной подачи 13, дроссельный клапан 10 и клапанная коробка 9 создают подпор p = 0,3 ÷ 0,5 МПа для исключения подсасывания воздуха, при провале давления во всасывающем трубопроводе. В некоторых установках вместо них устанавливается подпорный бак.

В приводе используется главным образом управление следящего действия. Рассмотрим его работу на примере ручного управления с рычажным дифференциалом. Так при повороте рычага управления 16 влево нижний конец рычага 17 переместится в точку b, конец манипулятора насоса 12 переместится в точку d. Возникает эксцентриситет, и масло из правого цилиндра будет перекачиваться в левый, плунжер будет перемещаться вправо до тех пор, пока конец манипулятора не вернется в точку c и насос будет работать с нулевой подачей. Полный эксцентриситет возникает обычно при задании 50; больший угол перекладки пера руля воспринимается пружиной e — f.

Отечественной промышленностью выпускаются плунжерные гидравлические машины типов Р11 – Р20 с одним или двумя маслеными насосами регулируемой подачи с электроприводом. Указанные машины способны развивать момент на баллере 63 – 1000 кН•м.

 

2. Требования Правил Российского Речного Регистра к рулевому устройству.

 

1) Общие указания

– рулевым устройством должны быть оборудованы все самоходные суда;

– рулевой привод должен обеспечивать непрерывное управление судном в условиях эксплуатации, в том числе при отказе основного привода или отключении основного источника питания;

– перо руля и поворотная насадка не должны выступать за габариты судна;

– расположение руля и поворотной насадки должно исключать их повреждение от удара о грунт, при плавании судна с небольшим расчетным дифферентом на корму.

2). Комплектация рулевых устройств рулевыми приводами.

– рулевое устройство судна должно иметь два привода: основной и запасный. Запасный привод не требуется на судах с несколькими рулями или насадками, приводимыми в действие раздельно управляемыми машинами;

– основной и запасный рулевые приводы должны быть устроены так, чтобы повреждение одного из них не выводило из строя другой. Допускается при этом иметь общие детали силового привода на баллер (румпель, сектор, цилиндровый блок);

– система управления основным рулевым приводом должна быть независимой от системы управления запасным рулевым приводом. Допускается иметь общий штурвал или рукоятку управления;

– запасный рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля или поворотной насадки на тот же максимальный угол, что и основной;

– посты управления основным и запасным рулевыми приводами должны быть оборудованы указателями положения руля (поворотной насадки).

3) Рулевые приводы:

– рулевые приводы должны обеспечивать непрерывную работу при постоянном крене до 150 и дифференте до 50. Двигатели рулевых приводов должны допускать перегрузку по моменту, равному 1,5 расчетного крутящего момента в течение 1 минуты;

– мощность основного рулевого привода должна быть достаточной для перекладки руля на угол от 350 одного борта до 350 другого борта за время не более 30 секунд при максимальной скорости переднего хода судна и осадки по грузовую ватерлинию;

– мощность запасного механическогорулевого привода должна быть достаточной для перекладки руля на угол от 200 одного борта до 200 другого борта за время не более 60 секунд при скорости переднего хода 0,6 наибольшей и осадке его по грузовую ватерлинию;

– рулевой привод должен быть самотормозящейся конструкцией;

– если основной и запасный привод гидравлические, то каждый из этих приводов должен иметь насос с независимым двигателем, а трубопроводы приводов должны быть проложены как можно дальше друг от друга.

4) Электрический привод руля.

4.1 Электрический привод рулевого устройства должен обеспечивать:

– перекладку с борта на борт за время и угол, как указано выше;

– непрерывную перекладку руля с борта на борт в течение 30 минут для каждого агрегата при полностью погруженном руле и максимальной скорости переднего хода;

– возможность стоянки электродвигателя под током в течение 1 минуты с нагретого состояния (только для рулей с непосредственным электрическим приводом);

– начальный пусковой момент двигателя рулевого устройства с непосредственным электрическим приводом должен быть не менее 200 % номинального;

– при ходе судна по курсу не менее 350 включений в час при перекладке руля на 5 – 6 градусов, наибольшей эксплуатационной скорости переднего хода и непрерывной работе в течение 1 часа.

4.2. В схеме управления рулевого электрического привода должны быть предусмотрены конечные выключатели, ограничивающие перекладку руля или насадки на левый и правый борт. При срабатывании одного из них должна обеспечиваться возможность перекладки руля в обратном направлении.

4.3 Пусковые устройства должны обеспечивать повторный автоматический запуск ЭД при восстановлении напряжения после перерыва в подаче питания.

4.4. Для ЭД электрического или электрогидравлического рулевого устройства должно предусматриваться устройство защиты только от токов короткого замыкания.

Защита от минимального напряжения и перегрузки не допускаются. Вместо защиты от перегрузки должна быть установлена сигнализация.

4.5 Автоматические выключатели, защищающие электрические двигатели постоянного тока рулевых устройств от токов короткого замыкания, должны иметь уставки на мгновенное выключение при токе не менее 300 % и не более 400 % номинального тока защищаемого электрического двигателя, а для двигателей переменного тока – уставки на мгновенное выключение при токе более 125 % наибольшего пускового тока защищаемого двигателя.

4.6 У постов управления главными механизмами (при их наличии) и в рулевой рубке у поста управления рулем или в самом пульте управления должны быть устройства, сигнализирующие о наличии напряжения в цепи питания рулевого устройства, его перегрузке и отключении, а для гидравлических систем – по минимальному уровню масла в расходной цистерне.. Сигнал о перегрузке и отключении должен быть световым и звуковым.

5) Питание электрических приводов рулевых устройств.

– основной и запасный рулевые приводы должны получать питание по отдельным фидерам;

– каждый фидер должен быть рассчитан на питание всех электродвигателей, которые подключены к нему и работают одновременно;

– если аварийный источник электрической энергии имеет одинаковые напряжение и род тока с основным источником энергии, то один фидер идет от ГРЩ, второй от АРЩ. Фидеры прокладываются по разным бортам;

– аварийный источник электрической энергии должен обеспечить питание в течение не менее 6 часов пассажирских и грузопассажирских судов класса «М», не менее 3 часов судов класса «О», «Р», «Л»;

– время перехода с основного источника питания на аварийное должно составлять не более 15 секунд.

 

Источник: studopedia.info


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.