Как называется вал предназначенный для поворота пера руля и для закрепления на штатном месте
Обновлено: 19.09.2024
Приспособлениями называются дополнительные устройства к станку, предназначенные для закрепления обрабатываемых деталей или расширения технологических возможностей станка.
С этой целью при выполнении токарных работ применяются зажимные и поводковые патроны, центры, хомутики, оправки, упоры, планшайбы, люнеты и ряд других приспособлений.
Зажимные патроны предназначены для закрепления коротких заготовок с длиной выступающей части до 2—3 диаметров.
По устройству зажимные патроны делятся на кулачковые и цанговые, которые могут приводиться в действие вручную или силовым приводом. На рис. 3.1 изображен наиболее распространенный трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон с ручным приводом, предназначенный преимущественно для закрепления заготовок с относительно ровными круглыми поверхностями. Патрон имеет широкий диапазон развода кулачков, легко переналаживается на необходимый размер заготовки и одновременно с закреплением центрирует ее по оси шпинделя станка. Ручной привод позволяет токарю выбирать необходимую силу зажима.
Патрон состоит из корпуса 1, центрального конического колеса 2 с многовитковой спиральной нарезкой, реек 3 и кулачков 4, скрепленных винтами, трех конических шестерен 5 с квадратными отверстиями под ключ и крышки 6. Последняя ограничивает осевое перемещение колеса 2 и защищает внутреннюю полость от загрязнения.
В связи с невысокой прочностью сборная конструкция кулачков (как показано на рис. 3.1) применяется в основном для легких работ. Поэтому она чаще всего заменяется двумя комплектами цельных кулачков — прямыми и обратными.
Самоцентрирующие патроны выпускаются различных размеров с наружным диаметром от 80 до 630 мм четырех классов точности: а) для универсальных работ — нормальной точности H и повышенной П; б) для чистовых работ — высокой В и особо высокой А.
На корпусе патрона маркируются класс точности (кроме нормального) и номера пазов; на кулачках наносятся номера соответственно пазам корпуса.
Крепление патронов на станке осуществляется посредством переходных фланцев для резьбовых или фланцевых концов шпинделей.
Для закрепления заготовок некруглой формы, отливок и поковок с неровными поверхностями и некоторых других работ применяются четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков (рис. 3.2). Они состоят из корпуса 2, опор 3, винтов 4 и кулачков 5. Кулачки могут быть использованы в качестве прямых или обратных. Зажим и центрирование заготовок в таких патронах выполняются раздельно. Патрон крепится на резьбовом конце шпинделя при помощи переходного фланца 1.
Четырехкулачковые патроны изготавливаются различных диаметров: от 160 до 1000 мм.
Цанговые патроны (рис. 3.3) обеспечивают высокую точность центрирования. Они применяются для крепления заготовок небольших размеров с обработанными установочными поверхностями или из калиброванного проката.
Такие патроны состоят из трех основных частей: корпуса 1 с коническим хвостовиком, гайки 2 и цанги 3 в виде частично разрезанной в трех местах по окружности стальной упругой втулки. При завинчивании гайки цанга благодаря наружному конусу сжимается и закрепляет заготовку, установленную в ее отверстии. Винт 4 препятствует повороту цанги, а упор 5 обеспечивает постоянное продольное положение обрабатываемых заготовок.
Патроны с ручным приводом, обладая универсальностью, вместе с тем малопроизводительны и трудоемки в работе. Поэтому токарные станки, настроенные на определенные операции, оснащаются механизированными патронами, приводимыми в действие силовым приводом. Наибольшее распространение получили трехкулачковые клиновые самоцентрирующие патроны с пневматическим приводом (рис. 3.4). Они состоят из корпуса 1, кулачков 2, губок 3, муфты 4 и фиксатора 5. Муфта имеет три паза, расположенных под углом 15° к оси патрона, в которые входят выступы кулачков. От привода посредством тяги муфта перемещается поступательно вперед для разжима и назад — для зажима заготовки. Патрон настраивается на требуемый размер перестановкой губок по рифленым поверхностям кулачков, рабочий ход которых составляет 5—8 мм. Кулачки патрона при необходимости выводятся из корпуса поворотом муфты торцовым ключом на некоторый угол против часовой стрелки.
На рис. 3.5 изображена монтажная схема пневматического привода к токарному станку с вращающимся пневмоцилиндром 2 двойного действия, закрепляемым при помощи фланца на заднем конце шпинделя. Принцип действия привода следующий.
При открытом кране 11 сжатый воздух от воздушной сети поступает во влагоотделитель 10, где он очищается от содержащейся в нем воды и твердых частиц. Далее воздух проходит через пневматический электровыключатель 9, регулятор давления 3, маслораспылитель 5, обратный клапан 7, кран управления 6, распределительную муфту 1 и поступает в пневмоцилиндр 2. При крайних положениях рукоятки 8 воздух проходит соответственно в правую или левую полость цилиндра 2, поршень которого посредством штока и соединительной тяги воздействует на муфту патрона, приводя его в действие. Манометр 4 регистрирует давление воздуха в системе.
Пневматический электровыключатель 9 служит для отключения электродвигателя станка в случае внезапного понижения давления воздуха в сети. Регулятор давления 3 автоматически поддерживает постоянное давление воздуха в системе. Из маслораспылителя 5 воздух уносит с собой капельки масла, которыми смазывается внутренняя полость цилиндра. Обратный клапан 7 препятствует прохождению воздуха в обратном направлении.
Поводковые патроны (рис. 3.6) участвуют в передаче вращательного движения от шпинделя к обрабатываемой детали, установленной в центрах.
По ГОСТ 2572—72 такие патроны изготовляются соответственно для резьбовых и фланцевых концов шпинделей.
Хомутики (рис. 3.7) предназначены для передачи вращения от поводкового патрона к обрабатываемой детали, установленной в центрах. По ГОСТ 2578—70 предусмотрено изготовление двух типов хомутиков: прямых — тип А и отогнутых — тип Б разных размеров с общим диапазоном диаметров зажимаемых деталей d от 6 до 100 мм.
Центры (табл. 3.1) служат для установки и закрепления заготовок типа валов по центровым отверстиям или внутренним фаскам. По конструкции они делятся на упорные (цельные), вращающиеся и поводковые; по форме рабочей части — на прямые, обратные, полуцентры и грибковые.
Упорные центры состоят из конического хвостовика, шейки и рабочего конуса с углом 60°. Они изготовляются из стали У7—У8 и термически закаливаются — конец хвостовика и рабочий конус до твердости 55—58 HRC3.
Вращающиеся центры позволяют избежать изнашивания центровых отверстий детали. Они состоят из корпуса с коническим хвостовиком, подшипников качения и вращающейся вставки (шпинделя). При эксплуатации вращающихся центров необходимо периодически смазывать подшипники, заливая в корпус масло или заполняя его свежим солидолом (в зависимости от конструкции центра) и следить за состоянием войлочного уплотнения крышки.
Применение поводковых центров значительно повышает производительность труда, так как они позволяют обтачивать всю длину вала за одну установку без хомутика.
Оправки (табл. 3.2) применяют для установки полых деталей типа втулок, фланцев, дисков и других с базированием по отверстию.
По способу установки на станке различают центровые, хвостовые и патронные оправки, которые в зависимости от конструкции рабочей части делятся на конические, цилиндрические, резьбовые и разжимные.
Упоры служат для создания постоянного продольного положения заготовок на станке или установки резцов на требуемые размеры. Они значительно сокращают время на отсчет размеров по лимбам и исключают раз-метку заготовок по длине.
Упорами для обрабатываемых заготовок могут служить торцы, уступы и выточка кулачков токарных патронов, уступы оправок, поводковоплавающие центры.
При закреплении заготовок в прямых кулачках патрона используется регулируемый шпиндельный упор (рис. 3.8, а). Он состоит из конического хвостовика 1, винта 3, сменной насадки 4 и контргайки 2. Упор устанавливается в отверстие переднего конца шпинделя и регулируется на необходимый размер по длине винтом 3.
При подрезании торцов длинных заготовок пользуются упором, закрепленным на обратном резьбовом конце шпинделя (рис. 3.8,б). Упор настраивается на требуемый размер продольной регулировкой штыря 2 и закрепляется винтом 1.
Планшайба 1 (рис. 3.9, а) — чугунный диск со ступицей, усиленный с обратной стороны ребрами жесткости. Отверстие ступицы выполняется по форме и размерам передних концов шпинделей. На переднем торце планшайбы, строго перпендикулярном к ее оси, расположены Т-образные и сквозные пазы для установки крепежных болтов. Заготовка на планшайбе крепится прихватами и болтами и дополнительно поджимается боковыми опорами. Смещенный центр тяжести заготовки уравновешивается противовесом 2.
Применение угольника для расточки отверстия в корпусе подшипника показано на рис. 3.9, б. Угольник 1 вместе с заготовкой крепится к планшайбе болтами, выверяется и уравновешивается противовесом 2.
Для смещения заготовки во взаимно перпендикулярных направлениях применяются подвижные двухкоординатные угольники (рис. 3.10). Перемещение угольника 1 осуществляется винтами 3 и 4 с. отсчетом величины сдвига по миллиметровым шкалам с нониусами. Более точную установку выполняют мерными плитками, расположенными между опорами 2 и 5.
Люнеты применяются в качестве дополнительные опор при обработке нежестких валов длиной более 12—15 диаметров. Различают неподвижные и подвижные люнеты.
Неподвижный люнет (рис. 3.11, а) состоит из основания 6, крышки 2 и трех кулачков 1 с независимым перемещением. Он устанавливается на средних направляющих станины станка и закрепляется скобой 8, болтом и гайкой 7. Кулачки радиально перемещаются рукоятками 3 и закрепляются в необходимом положении зажимами 4. На время установки заготовки в люнет крышка 2 отбрасывается после освобождения поворотного зажима 5. Сменные наконечники кулачков изготавливаются из чугуна или бронзы, а для работы с большой скоростью резания их заменяют подшипниками качения. Для установки кулачков концентрично оси вращения заготовки на последней вытачивают неглубокую канавку, к которой равномерно подводят кулачки люнета.
Определенный интерес представляет конструкция четырехопорного неподвижного люнета В. К. Семинского (рис. 3.11,б), который способен упруго воспринимать небольшое биение шейки заготовки под люнет, возникающее вследствие некоторой ее некруглости. В люнете применены шарикоподшипниковые наконечники. Два верхних из них 6 шарнирно установлены на стержне 4 и постоянно поджаты книзу пружиной 5. После установки заготовки на два предварительно выверенных нижних кулачка 7 крышку 2 закрывают и регулируют стержень 4 гайками 3 так, чтобы между крышкой и основанием 8 образовался зазор 3—5 мм. Затем крышка прижимается к основанию эксцентриком 1. Пружина 5 в данном люнете действует подобно упругому амортизатору.
Подвижный люнет (рис. 3.11, в) состоит из корпуса 4, верхняя часть которого отогнута вправо, и двух кулачков 1. Кулачки перемещаются и закрепляются в требуемом положении рукоятками 3 и зажимами 2. Такой люнет устанавливается и закрепляется на левой стороне каретки суппорта, а благодаря изогнутости корпуса кулачки его располагаются за резцом и во время работы прижимаются к обработанной поверхности вала.
Копировальные приспособления позволяют значительно повысить производительность обработки деталей с коническими, ступенчатыми или фасонными поверхностями. Они работают по принципу воспроизведения формы копира на поверхности заготовки. Щуп приспособления, перемещаясь с механической подачей по копиру, передает соответствующие движения резцу через промежуточные устройства, а резец как бы следит за движением щупа и повторяет их. Поэтому такие системы получили название следящих.
По типу промежуточных передающих устройств копировальные приспособления делятся на механические, гидравлические и электрические. Примерами механических копировальных приспособлений могут служить конусная линейка к токарному станку и копировальное приспособление конструкции В.К. Семинского.
Конусная линейка к станку 1И611 (рис. 3.12) для обработки пологих конусов с углом уклона до 12° смонтирована на угольнике 5, прикрепленном к каретке суппорта. На его направляющих установлены салазки 1, присоединенные к станине станка тягой 8 и кронштейном 9. На салазках 1 расположена копировальная линейка 4, которая может быть повернута вокруг оси 2 на требуемый угол рукояткой 7. Линейку охватывает ползун 3, соединенный с телескопическим винтом 6 поперечной подачи.
При включении продольной подачи ползун, скользя по линейке, перемещает в соответствии с ее уклоном поперечные салазки, обеспечивая тем самым конусность на обрабатываемой детали. Для работ без конусной линейки достаточно открепить тягу 8 от кронштейна 9.
Механический копировальный суппорт В. К. Семинского (рис. 3.13) позволяет автоматизировать обработку ступенчатых и фасонных поверхностей. Для этого вместо резцедержателя на суппорте устанавливают и закрепляют корпус 1, в отверстии которого может перемещаться пиноль 4 вместе с резцом 5 и щупом 2. Во время работы щуп постоянно прижат пружинами 7 к копиру 3, который шарнирно соединен с закрепленным на станине кронштейном 6.
При включении механической подачи щуп скользит по копиру, сообщая резцу необходимое следящее движение. По окончании обработки суппорт отводят назад на 20—30 мм и поворотом рукоятки 8 с эксцентриком подают пиноль вперед так, чтобы щуп во время обратного хода не касался копира. В исходном положении суппорта пиноль возвращается в рабочее состояние поворотом рукоятки 8 в обратном направлении.
Существенным недостатком механических копировальных приспособлений является довольно быстрое изнашивание копира в результате непосредственного воздействия на него сил резания, что устранено в гидрокопировальных устройствах.
Гидрокопировальный суппорт ГС-1 (рис. 3.14) с четырехпозиционным резцедержателем устанавливается взамен поворотной плиты и верхних салазок на обычный суппорт.
Обработка ведется за счет одновременного сочетания двух подач резца: равномерной продольной и переменной угловой от гидрокопировального привода.
К угловым салазкам 1 прикреплен гидроцилиндр 2 совместно с золотниковой коробкой 3, регулирующей поток напорной струи масла, поступающей в полости гидроцилиндра от гидроагрегата по гибким шлангам 7. Шток поршня гидроцилиндра неподвижно закреплен на поперечных салазках суппорта. Золотник управляется двуплечим рычагом 4, на конце которого закреплен сменный щуп 5, постоянно прижатый к копиру 6 давлением на рычаг подпружиненного золотника.
При включенной продольной подаче суппорта щуп, огибая профиль копира, поворачивает рычаг 4, который воздействует на золотник, изменяющий в свою очередь направление потока и количество масла, поступающего в полости гидроцилиндра, и соответственно угловую подачу резца.
Приспособления для обработки сферических поверхностей. Наружные и внутренние сферические поверхности радиусом свыше 10 мм обрабатываются круговым движением резца. Для этого применяются различные приспособления, одна из конструкций которых приведена на рис. 3.15.
Приспособление устанавливается на поперечных салазках суппорта. Оно представляет собой круглый поворотный стол 3 с резцедержателем 2, передвигаемым по Т-образным пазам в радиальном направлении. Стол имеет червячный венец, сцепленный с червяком, на конце которого находится маховичок 1. Вращением маховичка осуществляется круговое движение круглого стола с резцедержателем.
Приспособления для ускоренного отвода резьбового резца. При нарезании резьбы до упора очень важно в конце резания своевременно отвести резец от детали. При большой скорости движения суппорта это осуществить довольно трудно, а иногда и невозможно. Для автоматического отвода резца разработан и внедрен ряд конструкций приспособлений. Одно из них показано на рис. 3.16.
Корпус 2 выступом на боковой стороне закрепляется в резцедержателе 12 суппорта. В отверстии корпуса расположен ползун 3. в котором цангой 1 и тягой 4 закрепляется резец 11 с круглым стержнем. Резьбы на концах тяги имеют разный шаг, поэтому даже при небольшом усилии завинчивания тяги торцовым ключом резец закрепляется довольно прочно.
Под действием пружины 6, опирающейся на упор 5 и утолщенный конец тяги 4, ползун 3 постоянно оттягивается назад. Ho его удерживает в рабочем положении уступ конца рычага 7, вращающегося на оси 9. Упор 5 закреплен в корпусе 2 и проходит через продолговатое окно А в ползуне.
На станине в требуемом месте закрепляется неподвижный упор. При продольном движении суппорта ролик 8, наезжая на упор, приподнимает рычаг, и ползун с резцом быстро отходит назад под давлением пружины 6. В исходном положении суппорта ползун возвращается в рабочее положение поворотом рукоятки 13. При этом рычаг 7 приподнимается плоской пружиной 10 и фиксирует своим уступом ползун.
Белый теплоход - это красивое зрелище. Особенно когда речь идет о больших речных судах, предназначенных для многодневных путешествий. Например, таких:
Это теплоход 588 проекта. Такие суда строились в 1954-1961 гг. в Германии для работы на реках Советского Союза. Почти все эти теплоходы успешно работают до наших дней, хотя многие из них серьезно переоборудованы, ведь требования к комфорту пассажиров за 50 лет изменились.
Когда мы смотрим на теплоход, то мы видим верхушку айсберга, а именно - надводную часть судна. А что же у него внизу, под водой? Давайте посмотрим. Для этого нам надо переместиться в Саратовскую область, город Балаково.
Там сейчас проходит ремонт теплоход "Космонавт Гагарин", который стоит не в воде, а на земле на специальных опорах - кильблоках:
Теплоход приводится в движение тремя латунными винтами, на каждый из которых через валопровод (систему валов) передается вращающий момент от отдельного дизельного двигателя. Винты имеют диаметр почти с человеческий рост - 1.6 метра. Направление вращения винтов разное: левый и средний винт вращаются в одну сторону, правый - в другую. На фотографии также видны гребные валы, соединенные непосредственно с винтами. Это видимая часть валопроводов, идущих от главных двигателей к винтам.
За каждым винтом находится по одному рулю, соответственно всего их тоже три. Руль нужен судну не только чтобы оно когда необходимо поворачивало, но и для того, чтобы удерживалось на курсе. Рули приводятся в движение электрической рулевой машиной, а также существует возможность ручного управления рулями через специальный штурвал в аварийных случаях.
На фото мы видим только один руль, потому что остальные два временно сняты для ремонта. Но они присутствуют на следующем фото.
А вот и упоминавшиеся выше снятые рули, транспортируемые краном в ремонт. На фото хорошо видно, что конструкция состоит из двух частей: собственно перо руля и соединенный с ним вертикальный вал, который называется баллером руля. Баллер руля служит для соединения пера руля и румпеля (рычаг для поворота руля, расположенный внутри корпуса).
Также на фотографии видно, что баллер руля "делит" перо руля не ровно пополам, а смещен относительно продольной центральной оси пера. Такой руль называют полубалансирным. У него передняя часть пера руля (расположенная перед баллером) значительно меньше задней.
Теплоходы этого типа могут двигаться не только вперед и назад, но даже боком! Это их свойство очень полезно при маневрах у пристаней и в шлюзах, и обеспечивается оно наличием подруливающего устройства в носовой части. Его устройство очень простое: это винт внутри трубы, вращающийся в двух направлениях и вызывающий движение потока воды, от чего и судно начинается двигаться "боком" в ту или иную сторону. Решетки снаружи этой трубы устанавливаются для защиты подруливающего устройства от попадания в него крупных предметов.
Между решеткой и винтом есть еще одно очень полезное устройство - шибер. Шиберы - это опускающиеся заглушки, герметизирующие подруливающее устройство на тот случай, когда его надо извлечь для ремонта. Иначе, поскольку извлекается оно через судовой ресторан, каждый раз приходилось бы поднимать судно из воды. И, к сожалению, почти на всех подобных судах так оно и происходит, так как шиберы почти везде пришли в негодность. А учитывая, что подруливающие устройства часто ломаются, это создает проблемы экипажам. Поэтому при необходимости ремонта подруливающего устройства иногда делают просто: выбрасывают судно носовой частью на песчаную отмель. Но это не очень хорошо для корпуса судна. Лучше восстановить шибер. Я не знаю, насколько это трудоемко, но такие планы у некоторых знакомых мне механиков с этих судов есть.
(рассматривается винт правого вращения фиксированного шага – ВПВФШ) Шагом винта называется линейное расстояние, проходимое ступицей винта за один оборот винта в воде без скольжения.
Увеличение площади руля ведет к возрастанию поперечной силы руля, но в это же время возрастает демпфирующее действие руля. На практике установлено, что увеличение площади руля приводит к улучшению поворотливости лишь при больших углах перекладки. Увеличение относительного удлинения руля (отношение высоты руля к его средней ширине) при его неизменной площади приводит к возрастанию поперечной силы руля, что приводит к незначительному улучшению поворотливости. Расположение пера руля в струе, отбрасываемой винтом, способствует увеличению эффективности руля и улучшению поворотливости. Эффект винтовой струи проявляется тем больше, чем большая площадь руля попадает в поток от винта.
Работающий винт участвует одновременно в двух движениях: перемещается поступательно вдоль своей оси со скоростью Ve относительно воды и вращается вокруг той же оси с угловой скоростью ω, пропорциональной числу оборотов в секунду. Элемент лопасти винта можно рассматривать как крыло, движущееся под углом атаки α к потоку жидкости, который работает по принципу подъемной силы, за счет которой создается упор винта Р.Практически на работу движителя существенное влияние оказывают: корпус судна, различные направляющие устройства, а также свободная поверхность жидкости. Между частями такого комплекса возникает гидродинамическое воздействие, обусловленное появлением поперечных сил, которые можно подразделить на: силы, связанные с попутным потоком воды; силы реакции воды на винт; силы струи от винта, набрасываемой на руль или корпус.
При перемещении изолированного корпуса судна (без винтов) в жидкости со скоростью Ve течение жидкости, возникающее в кормовой части из-за создавшегося разрежения после прохождения судна, направлено в сторону Силы, возникающие на винте и руле
Для более полной оценки влияния боковых сил на поведение судна нужно еще учитывать взаимодействие винтовой струи с рулем и корпусом судна. Гребной винт при вращении вперед или назад не только отбрасывает поток воды в противоположную сторону, но и его закручивает, т. е. придает потоку не только поступательную (аксиальную), но и окружную (тангенциальную) скорость. При этом, независимо от направления вращения винта, в верхней части диска за счет влияния близкой поверхности тангенциальная скорость потока меньше, чем в нижней.
При вращении винта назад закругленный поток воды набрасывается на корму. Т. к. поток закручивается против часовой стрелки, то с правого борта под кормовым подзором создается повышенное давление воды, а с левого борта – пониженное. В связи с перепадом давления результирующая сила – сила набрасывания струи на корпус, всегда направлена влево, т. е. стремится развернуть корму влево. Сила этого потока не влияет на руль, находящийся в прямом положении (в ДП). При руле, положенном вправо, струя потока воды будет оказывать давление на левую сторону пера руля и вызовет понижение давления с его правой стороны – корма будет стремиться идти вправо. При левом положении руля корма судна будет уклоняться в сторону переложенного руля.
Для одновинтового судна с правым шагом вращения, рулем прямоугольной формы, при отсутствии ветра и течения справедливы следующие положения при условии, что винт и руль полностью погружены в воду:
Гребной винт работает вперед, руль прямо:
а) в начале движения корма уклоняется вправо, и судно идет влево тем больше, чем больше частота вращения винта;
б) при увеличении скорости движения уклонение судна влево уменьшается;
в) при установившейся скорости движения вперед корма – влево, нос – вправо;
г) при движении вперед по инерции судно имеет небольшое уклонение носа вправо.
Гребной винт работает вперед, руль отклонен:
а) нос отклоняется в сторону отклоненного руля;
б) поворотливость большинства судов вправо лучше, чем влево.
Гребной винт работает назад:
а) в начале движения назад при любом положении руля корма идет влево, судно поворачивает вправо;
в) при движении судна по инерции назад его корма отклоняется в сторону кладки руля.
Гребной винт работает назад, судно имеет ход вперед:
б) при отклоненном руле нос идет в сторону положенного руля, пока есть ход вперед.
Гребной винт работает вперед, судно имеет ход назад:
б) при отклоненном руле и большой инерции судна назад корма отклонится в сторону положенного руля; по мере уменьшения хода назад отклонение кормы в сторону руля будет уменьшаться и при малой инерции назад нос пойдет в сторону положенного руля, как на переднем ходу судна.
ВЛИЯНИЕ ГРЕБНОГО ВИНТА ФИКСИРОВАННОГО ШАГА И РУЛЯ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДНА
Рулевое устройство (рис. 60), в состав которого входят руль и привод руля, предназначено для управления судном.
Руль (рис. 61) состоит из пера и баллера.
Перо — это плоский или, чаще, двухслойный обтекаемый щит с внутренними подкрепляющими ребрами, площадь которого у морских судов составляет 1/40 — 1/60 площади погруженной части ДП (произведения длины судна на его осадку LT). Внутреннюю полость пера руля заполняют пористым материалом, предотвращающим попадание воды внутрь. Основу пера руля составляет рудерпис — массивный вертикальный стержень, к которому крепят горизонтальные ребра пера руля. Вместе с рудерписом отливают (или отковывают) петли для навешивания руля на рудерпост (его иногда заменяют жесткой сварной конструкцией).
Баллер — это стержень, при помощи которого поворачивают перо руля. Нижний конец баллера имеет обычно криволинейную форму и заканчивается лапой — фланцем, служащим для соединения баллера с пером руля при помощи болтов. Это разъемное соединение баллера с пером руля необходимо для съема руля при ремонте. Иногда вместо фланцевого применяют замковое или конусное соединение.
Баллер руля входит в кормовой подзор корпуса через гельмпортовую трубу и поддерживается специальным упорным подшипником, расположенным на одной из платформ или палуб.
Верхняя часть баллера проходит через второй подшипник и соединяется с румпелем.
В зависимости от расположения руля относительно оси вращения различают (см. рис. 62): обыкновенные рули, у которых перо полностью расположено в корму от оси вращения; балансир осью вращения на две неравные части: большая — в корму от оси, меньшая — в нос; полубалансирные рули отличаются от балансирных тем, что балансирная часть сделана не по всей высоте руля.
Рис. 60. Рулевое устройство с навесным небалансирным рулем:
1 - перо руля; 2 — нижний опорный подшипник; 3—баллер; 4 — верхний опорный подшипник; 5 — электрогидравлическая рулевая машина; 6 — ограничитель поворота баллера; 7 — гельмпортовая труба; 8 — верхний штырь; 9 — нижний штырь; 10—опорный
ные рули, у которых перо разделено
Балансирные и полубалансирные рули характеризуются коэффициентом
компенсации, т. е. отношением площади балансирной части к полной площади руля (обычно он равен 0,25—0,35). Для их перекладки требуется меньше усилий и, следовательно, менее мощная рулевая машина. Однако крепление таких рулей к корпусу судна сложнее, поэтому на тихоходных судах, на которых требуются небольшие усилия для перекладки руля с борта на борт, применяют обыкновенные рули.
Рис. 61. Основные типы рулей:
а — обыкновенный; б — балансирный; в - балансирный подвесной;
г — полубалансирный одновинтового судна
Разновидностью балансирного руля является широко известный руль типа Симплекс (рис. 7.4) со съемным неподвижным шпинделем, заменяющим
рудерпост, на который навешивают перо руля. Эти рули более надежны, обладают большей жесткостью крепления к корпусу судна и их удобнее демонтировать.
Рис. 62. Балансирный руль типа Симплекс.
1 — перо руля; 2 — лапа баллера;
3 — неподвижный шпиндель
Привод руля состоит из механизмов и устройств, предназначенных для перекладки руля на борт. В их число входят рулевая машина, рулевой привод, т. е. устройство для передачи вращающего момента от рулевой машины к баллеру, и привод управления рулевой машиной (рулевая передача). По Правилам Регистра каждое морское судно должно иметь три привода, действующих независимо друг от друга на руль: основной, запасной и аварийный. Обычно для основного привода применяют рулевые машины, а запасной и аварийный делают ручными, за исключением судов, у которых диаметр головы баллера руля больше 335 мм, а также пассажирских судов с диаметром головы баллера более 230 мм; для них требуется механический запасной привод.
Рулевую машину обычно размещают в специальном румпельном отделении, поблизости от руля, а на малых судах и катерах — в посту управления судном.
Рис. 63. Общий вид и схема действия электрогидравлической рулевой машины.
1 — баллер; 2 — румпель; 3 — цилиндр; 4 — плунжер; 5 — электродвигатель; 6 — масляный насос; 7 — пост управления
В качестве приводов для рулевых машин в настоящее время используют электродвигатели, электрогидравлические, гидравлические и, реже, паровые машины. Наиболее распространены электрогидравлические машины (рис. 63).
Мощность рулевой машины в основном рулевом приводе должна обеспечить на максимальном переднем ходу судна перекладку руля с 35°одного борта до 30° на другой борт не более чем за 28 с. На небольших судах допускается и ручной основной привод в тех случаях, если при выполнении изложенных выше условий усилие на рукоятке штурвала не превысит 160 кН (16 кгс), а число оборотов штурвала будет не более 25 за одну полную перекладку.
Передача на руль усилий, развиваемых в рулевой машине, осуществляется с помощью рулевого привода в виде тросов, цепей или гидравлической системы либо путем жесткой кинематической связи между рулевой машиной и рулем (зубчатые секторы, винты и пр.). Различают румпельный, секторный и винтовой приводы.
Румпельный привод представляет собой одноплечий рычаг — румпель, один конец которого соединен с верхним концом баллера, а другой — с тросом, цепью или гидросистемой, предназначенными для связи с рулевой машиной или постом управления (рис. 64).
Рис. 64. Рулевые приводы:
а — румпельный; б — винтовой.
1 — перо руля; 2 — баллер; 3 — румпель; 4 — штур трос; 5 — зубчатый сектор;
6 — пружинный амортизатор; 7 — винтовой шпиндель; 8 — ползун
Этот привод, называемый иногда продольно-румпельным, применяют на небольших судах, а также спортивных и несамоходных судах внутреннего плавания. В отличие от него поперечно-румпельный привод представляет собой румпель в виде двух-плечего рычага. Он широко распространен на крупных судах, обслуживаемых четырехплунжерными гидравлическими рулевыми машинами.
Секторный привод широко применяют при передаче усилий на руль от электрических рулевых машин. В этом случае находящаяся в зацеплении с сектором шестерня вращается от электродвигателя. Для компенсации ударных нагрузок на руль в секторе устанавливают пружинные компенсаторы.
Винтовой привод обычно бывает запасным, его ставят непосредственно у руля в румпельном отделении. Вращение от штурвала передается винтовому шпинделю, имеющему по концам резьбу противоположных направлений. Перемещающиеся при вращении шпинделя ползуны с правой и левой резьбой через систему тяг воздействуют на плечи поперечного румпеля, насаженного на баллер руля. Винтовой привод компактен и позволяет снизить до необходимого предела усилия на штурвал благодаря возможному большому передаточному числу. Недостатком его является более низкий КПД из-за потерь при трении винтовой пары.
Привод управления рулевой машиной (рулевая передача) служит для передачи команд из рулевой рубки на рулевую машину, находящуюся обычно на большом расстоянии от мостика. На современных крупных судах наиболее распространены электрический и гидравлический приводы. Реже применяют тросовый или валиковый приводы.
Положение пера руля контролируется специальными указателями. Для обеспечения бесперебойной работы рулевого устройства пост управления машиной дублируют, располагая запасный пост в румпельном отделении или рядом с ним.
На малых судах, не имеющих рулевых машин, перекладка руля вручную
при вращении штурвала выполняется с помощью штуртросовой проводки, состоящей из троса, прикрепленного с двух сторон к румпелю и проведенного
через направляющие ролики от румпеля к штурвалу. Закрепленные на барабане
штурвала штуртросы при вращении штурвала навиваются на барабан или сматываются с него, усилие передается на румпель, а затем на руль. Для устранения возникающей при повороте румпеля слабины штуртроса в схему вводят пружинные компенсаторы или ползуны, перемещающиеся вдоль румпеля.
Разновидностью ручного привода с секторной передачей усилия на баллер руля является валиковая передача. Она состоит из нескольких валиков,
соединенных при помощи муфт и карданных шарниров, а в местах крутых изломов — коническими передачами. Вращение от штурвала через валиковую передачу сообщается шестерне, сцепленной с сектором руля. Валиковая передача обладает большим КПД, чем штуртросовая.
Рис. 65. Активный руль (а) и поворотная насадка (в).
1 - перо руля; 2- винт подруливающего устройства; 3- гидравлический двигатель; 4- баллер; 5 – трубопровод; 6- гребной винт; 7- поворотная насадка
Дополнительные средства управления. Для улучшения маневренности судна на малых ходах, когда обычное рулевое устройство недостаточно эффективно, особенно при швартовке судна у пирса и движении в узких местах (каналы, шхеры, ограниченный фарватер), устанавливают дополнительные средства управления: носовые рули, а также средства активного управления (САУ) — направляющие насадки, активные рули, подруливающие устройства и вспомогательные движительно- рулевые колонки (ВДРК).
Носовой руль размещают в нижней части носовой оконечности. Его применяют на паромах так называемого челночного типа, т. е. плавающих попеременно носом и кормой. Широкого распространения не получил.
Активный руль (рис. 65) — это небольшой гребной винт, установленный в пере обычного руля и приводимый в действие от электродвигателя, расположенного либо непосредственно вместе с ним в пере руля, либо в баллере. При перекладке руля с работающим в нем гребным винтом последний создает упор, поворачивающий кормовую оконечность судна, даже если оно не имеет хода.
Работающий гребной винт активного руля может также сообщать судну малый ход вперед. Активные рули применяют на траулерах, паромах, исследовательских и других судах. Недостатком их является вызываемое дополнительное сопротивление движению судна на полном ходу и в связи с этим некоторое снижение скорости.
Поворотная насадка (рис. 65, б) представляет собой кольцеобразное тело, укрепляемое на баллере, ось которого расположена в плоскости диска гребного винта. При повороте насадки (устанавливаемой вместо руля) отбрасываемая гребным винтом струя воды отклоняется, что и вызывает поворот судна.
Поворотная насадка не только значительно улучшает поворотливость судна на малых ходах (особенно на заднем), но и позволяет при постоянной мощности увеличить скорость на 4—5 %. Поворотные насадки широко применяют на речных судах, толкачах-буксирах и некоторых рыбопромысловых судах.
Подруливающее устройство (рис. 66, а) — это расположенная в носовой
(реже, в кормовой) оконечности труба, перпендикулярная к ДП, со сквозными выходами на оба борта, закрываемыми обычно жалюзи. В этой трубе размещают гребной винт или крыльчатый движитель, образующий направленную перпендикулярно к ДП судна струю воды, создающую упор, под действием которого и поворачивается нос (или корма) судна. При установке двух подруливающих устройств (в носу и корме) эффективность их действия возрастает благодаря возможности одновременной работы в разные стороны. При работе обоих устройств в одном направлении судно может перемещаться лагом, что очень удобно при швартовке у пирса. Подруливающие устройства обеспечивают высокую маневренность в дрейфе и на малых ходах (при скорости не более 2—6 уз), поэтому их обычно ставят на судах, имеющих частые швартовки (например, на пассажирских судах, паромах, спасателях и др.). Подруливающее устройство на океанских пассажирских лайнерах и крупнотоннажных судах позволяет им входить в порты, подходить к причалу и отходить от него без помощи буксиров.
Рис. 66. Подруливающее устройство и вспомогательная движительно-рулевая колонка
В последнее время на некоторых танкерах встречается подруливающее устройство в виде водометного движителя, использующего энергию балластного, или грузового насоса. Интересны также применяемые на некоторых паромах, промысловых и исследовательских судах и на судах технического флота ВДРК — выдвигаемые под днищем поворотные колонки с гребным винтом, создающим упор в нужном направлении (рис. 66, б).
Как показывают расчеты, для удовлетворительной управляемости на малых ходах подруливающее устройство должно создавать упор, равный 40—60 кН (4—6 кгс) на каждый квадратный метр площади подводной части ДП судна.
Читайте также: