Редуктори для моделей кораблів
Редукторами називають пристрої, що дозволяють знижувати або підвищувати кількість обертів двигуна моделі корабля, а також повідомляти гвинтам потрібний напрямок обертання. Редуктори встановлюють у корпусі моделей кораблів між двигуном та гребним гвинтом. Більшість двигунів для моделей – високооборотні. Тому їм потрібні редуктори зниження кількості оборотів і повідомлення обертання кільком гвинтам.
Передатне число редуктораiпоказує, скільки разів треба збільшити чи зменшити кількість обертів на виході редуктора. Якщо потрібно зменшити кількість обертів уiразів, то число зубців провідної шестерніZ1(вал якої з'єднується з двигуном) має бути вiразів менше, ніж у веденої шестерніZ2(вал якої з'єднується з валом
гребного гвинта), тобто:
Якщо потрібно збільшити кількість оборотів, то надходять навпаки. Таким чином, число оборотів веденої шестірні редуктора завжди буде більше або менше числа оборотів ведучої шестірні в стільки разів, скільки разів менше або більше буде зубів у ведучої шестерні.
Мал. 108. Триступінчастий редуктор.
Іноді виникає необхідність виготовити редуктор з дуже великим уповільненням, наприклад, на шкітову лебідку для перекладання вітрил на моделі радіокерованої яхти. У цьому випадку роблять багатоступінчастий редуктор, тобто з двох або трьох пар шестерень. Використовують для цього черв'ячну передачу.
Щоб визначити загальне передатне число такого редуктора, роблять так. Спочатку визначають передатне відношення кожної пари шестерень або черв'ячної передачі окремо, а потім перемножують їх між собою та отримують загальне передатне числоi. На рис. 108 показаний загальний вигляд триступінчастого редуктора, що складається з однієї черв'ячноїпередачі та двох пар циліндричних шестерень. Загальне передатне число такого редуктораiдорівнює:i1i2i3.
Однією з найважливіших величин в зубчастих передачах є модуль зачеплення m. Модулем зачеплення називається довжина в мм, що припадає на один зуб шестірні по діаметру початкового кола, чисельно дорівнює відношенню діаметра цього кола та числу зубів. Тільки шестерні з однаковим модулем забезпечують нормальне зачеплення та можуть бути використані у редукторі.
Таким чином, при підборі готових шестерень спочатку слід визначити їх модулі. Якщо вони однакові, то працюватимуть у парі. Для визначення модуля циліндричної шестерні можна скористатися наступною залежністю:
деd- Зовнішній діаметр шестерні;
Z- число зубів шестерні.
При виготовленні редукторів треба прагнути використовувати дрібномодульні шестірні, тобто шестірні, що мають більше зубів при однаковому діаметрі. Застосування дрібномодульних шестерень зменшує втрати на тертя, шум у редукторі та покращує плавність роботи. Величини модуля зачеплення стандартизовані. Для виготовлення редукторів до моделей кораблів найбільше підходять шестерні з модулем зачеплень 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,25 та 1,5 мм. Чим більша потужність двигуна, тим з більшим модулем зачеплення беруться шестерні для редуктора. Так, шестерні з модулем зачеплення 1,25 та 1,5 можна рекомендувати для виготовлення редуктора лише під двигуни внутрішнього згоряння (рис. 109).
Мал. 109. Двигун внутрішнього згоряння з редуктором.
Редуктори, виготовлені з такими шестернями, під електродвигун будуть дуже грубими і мати великі втрати. Для них краще застосовувати шестірні із модулями зачеплення: 0,6; 0,7 та 0,8. Зменшенняшуму редуктора та поліпшення плавності його роботи сприяє також застосування шестерень з різних металів, наприклад сталевих та латунних. Ще меншими будуть втрати в редукторі і зменшений шум його роботи, якщо його помістити в коробку, залиту машинним маслом, причому цілком достатньо, якщо одна з шестерень редуктора зануриться в нього всього на 3-4 мм.
Мал. 110. Схеми редукторів.
Редуктори конструюють за різними схемами залежно від призначення. Деякі схеми показано на рис. 110. На них цифрою 1 позначені провідні шестірні, цифрою 2 — ведені та цифрою 3 — шестерні, які називаються паразитними. Паразитні шестерні не впливають на кількість оборотів, а лише на напрямок обертання ведених шестерень. Потрібно пам'ятати, що при зачепленні однієї пари шестерень вони будуть обертатися в протилежні сторони.
Мал.111. Розмітка бічної пластини редуктора.
Виготовлення редуктора починають із виготовлення бічних пластин. Вирізають їх із листової латуні або сталі 1,5-2 мм. Пластини треба добре випрямити на рівній металевій плиті дерев'яним молотком, потім скласти разом, затиснути струбциною або в ручних лещатах і просвердлити в 4 кутах отвору 3-4 мм, залежно від того, якими болтами вони з'єднуватимуться. Далі обидві пластини треба з'єднати двома болтами (протилежними кутами) і обробити напилком по викресленому контуру.
Тепер зробити точну розмітку місць розташування всіх шестерень на одній із бічних пластин редуктора. Припустимо, що виготовлятиметься редуктор зменшення кількості обертів із роботою на два гвинта. Тоді треба провести металевою рисою дві взаємно перпендикулярні лінії — горизонтальну (А1 A2) на рівні, залежно від діаметра шестерні, та вертикальну лінію (Б1 Б2) посерединіпластини (рис. 111). З точки перетину цих ліній (О) треба відкласти в сторони горизонтальної лінії центри ведених шестерень - 001 і 002. Відстань між цими точками О1О2 повинна дорівнювати відстані між центрами гребних валів даної моделі.
Мал. 112. Встановлення ковзних підшипників.
Заміряючи діаметр (по колу западин зубів) ведених шестерень, треба провести кола навколо точок В, Г, рівні заміряного діаметру. Вимірявши діаметри по колу виступів зубів паразитної і ведучої шестерень, провести два кола, відповідні зазначеним діаметрам на відстані, що розділяє всі кола один від одного на 0,2-0,3 мм, залежно від величини модуля зачеплення. Чим більший модуль, тим більше береться зазор. Ця величина буде необхідним зазором між зубами шестерень редуктора.
Мал. 113. Втулки для шарикопідшипників.
Накернивши центри всіх кіл, просвердлити відразу в обох пластинах отвори під підшипники ковзання або під кулькові. Потім пластини роз'єднують і їх отвори впресовують підшипники ковзання, виточені з бронзи на токарному верстаті (рис. 112), або встановлюють кулькові підшипники в спеціальних втулках або вкладишах (рис. 113). Найкращим матеріалом для втулок є алюміній або латунь.
Кріпляться вони до бічних пластин редуктора за допомогою трьох гвинтів (рис. 114). При виточуванні втулок (вкладишів) для кулькових підшипників необхідно, щоб діаметр А точно відповідав діаметру зовнішньої обойми шарикопідшипника, обойма повинна туго входити на своє місце. Розмір «Б» повинен дорівнювати висоті обоймишарикопідшипника, товщина стінок втулки 2,0-2,5 мм, а основи - 3,0-3,5 мм.
Мал. 114. Кріплення шестерень на осі.
Осі дляшестерень виточують із сталі на токарному верстаті. Вони повинні туго входити до центральних отворів шестерень. Якщо шестірні мають циліндричні виступи, то кріплення їх до осей можна здійснити за допомогою шпильки (рис. 114 А). Якщо виступів на шестірні немає, осі виточують із заплечиком (фланцем) і шестерні кріпляться до нього за допомогою гвинтів або заклепок (рис. 114, Б). При виготовленні осей необхідно, щоб розмір Н був у всіх осей однаковим, а шестерні розташовувалися симетрично по відношенню до них.
На рис. 115 показаний редуктор у зібраному вигляді. Бічні стінки його можна скріпити шпильками із заплечиками та різьбленням на кінцях або простими болтами, але з розпірними трубками, одягненими на болти.
Мал. 115. Редуктор у зібраному вигляді.
На моделях кораблів двигуни внутрішнього згоряння встановлюються на основи (фундаменти) з дерева, металу або у поєднанні того й іншого (рис. 116).
Електродвигуни зазвичай кріплять на дерев'яних основах (подушках) або привертають до посиленого перебирання корпусу моделі. Іноді прямо до редуктора, а останній до основи, вклеєної в корпус моделі (рис. 117).
Мал. 116. Фундаменти під двигуни внутрішнього згоряння.
Гребні вали виготовляють із пруткової сталі діаметром 3-6 мм, залежно від діаметра гребного гвинта та потужності двигуна. На одному кінці валу на різьбленні встановлюється гребний гвинт з обтічником, а на іншому пристосування для з'єднання валу з двигуном або редуктором. Дуже часто для виготовлення валів гребних використовують велосипедні спиці або спиці коліс мотоцикла.
Мал. 117. Встановлення електродвигунів.
Гребний вал вставляється в дейдвудну трубу яка являє собою металеву трубку з внутрішнімдіаметром 4 - 8 мм, по кінцях якої впресовані латунні (бронзові, фторопластові) втулки (підшипники) з внутрішнім діаметром, що відповідає діаметру гребного валу (рис. 118, А). З метою зменшення тертя дуже часто в дейдвуди вставляють і шарикопідшипники, які запресовуються в спеціальну втулку, туго насаджену на дейдвудну трубу та пропаяну оловом (рис. 118, Б).
Мал. 118. Дейдвудні труби: А - з латунними другопластовими втулками; Б - з шарикопідшипниками; В — із сальниковим набиванням для моделей підводних човнів.
Для набивання дейдвудів тавотом на одному його кінці (розташованому в корпусі моделі) припаюється короткий (30-40 мм) шматочок трубки з гвинтом для підтискання тавота в міру його витрачання. Для моделей підводних човнів дейдвуди робляться зовсім непроникними. З цією метою бронзову (латунну) втулку (підшипник) поглиблюють у дейдвудну трубу на 8-12 мм і припаюють через спеціально для цього просвердлений отвір у дейдвуді. Частину вільного простору між валом та дейдвудом заповнюють шпагатом або суворими нитками, просоченими тавотом. Це заповнення обтискують другою втулкою і пропаюють (рис. 118, В).
Мал. 119. З'єднання двигунів з гребними валами.
Дейдвуди встановлюють моделі так, щоб вони по можливості розташовувалися паралельно діаметральної площини і конструктивної ватерлінії моделі і забезпечували зазор між гребним гвинтом і корпусом моделі не менше 0,12-0,28 діаметра гребного гвинта.
Якщо діаметр гребного гвинта не дозволяє виконати ці умови, то дейдвуди доводиться ставити під невеликим кутом по відношенню до ДП та з нахилом до площини ватерлінії, а на швидкісних керованих моделях це неминуче. Потрібно пам'ятати, що як розчин валів, так інахил їх на величину більше 12 ° сильно зменшують к. п. д. гребного гвинта. Тому на швидкісних кордових та радіокерованих моделях застосовують кронштейни з карданом, що забезпечують горизонтальність гребного валу.
Мал. 120. Шарнірні з'єднання валів.
З'єднання двигунів з гребними валами та редукторами може бути різноманітним. Найпростіше з'єднання двигуна з гребним валом здійснюється за допомогою пружини, гумової трубки, загнутих гачків на самих валах, скоб і найпростіших муфт зчеплення (рис. 119). Таке з'єднання зазвичай роблять на маленьких моделях з малопотужними електродвигунами (порядку 5-10 5т) та гумомоторами.
Мал. 121. З'єднання редукторів з двигуном: А - шарнірне, валиком; Б - шарнірне, гнучким валиком.
Найбільш поширеним та надійним з'єднанням двигунів будь-якої потужності з редукторами та з гребними валами є шарнірне з'єднання (рис. 120). Ця конструкція допускає великі навантаження на вал, а також не вимагає особливого центрування двигуна або редуктора з гребним валом.
Проміжні вали між редуктором і електродвигуном можна виготовити зі сталевого прутка діаметром 4-6 мм (рис. 121, А) або з гнучкого валу, наприклад, від спідометра автомашини. Такий валик можна виготовити і самим. Для цього з дроту ОВС завтовшки 1-1,5 мм намотують впритул до витка.
На токарному верстаті зі сталі виточують кульові наконечники, вставляють їх із двох сторін у пружину (рис. 121, Б) і пропаюють оловом.