Реверсивні пристрої ДВЗ
На всіх головних суднових та транспортних двигунах має бути передбачена можливість обертання колінчастого валу у зворотний бік.
Для суднових установок це досягається одним із наступних способів: 1) установкою реверсивних двигунів; 2) використанням реверсивної муфти або реверс-редуктора; 3) використанням гвинта регульованого кроку.
Найбільшого поширення набули двигуни, обладнані реверсивними пристроями, які забезпечують зміну напрямку обертання колінчастого валу, та двигуни, забезпечені реверсивно-роз'єднувальними муфтами. Гвинти регульованого кроку (ст. ш.) дотепер застосовувалися лише на окремих судах.
На рис. 1 наведено схему реверсивного пристрою з ручним приводом. Рух маховичка, який обертається від руки, передається черв'ячним зачепленням до вертикального валика. Від нього через конічні зубчасті шестерні рух передається горизонтальному валу. При обертанні валу кривошипа тяга 20 переміщає клапанний штовхач, внаслідок чого ролик віджимається від кулачної шайби. Після цього кулачки, що є на вертикальному валу, впливаючи на важелі рамки, що сидить на осі і з'єднаної шарніром з розподільним валом, переміщують розподільний вал вздовж його осі так, що під ролики штовхачів будуть підведені шайби зворотного ходу. Далі обертанням кривошипа ролик штовхача знову наближається до шайби, але вже зворотного ходу.
Так як реверсування можливе лише після зупинки двигуна, а реверсивний механізм пов'язаний з паливною апаратурою, вертикальний валик обертається лише при вимкнених паливних насосах. Це досягається за допомогою наступного пристрою. Горизонтальний валик має кулачок, що щільно входить виступом у проріз шайби, що сидить на вертикальному валику. Поворотгоризонтального валика виводить кулачок із прорізу шайби та звільняє валик. Одночасно з поворотом валика інший кулачок, впливаючи через тягу на паливний насос, вимикає його. Пуск двигуна виконується пусковою рукояткою. Нижнє плече важеля рукоятки при натисканні на шток головного маневрового клапана відкриває його, і стиснене повітря надходить до пускових клапанів циліндрів; одночасно з поворотом пускової рукоятки тяга повертає механізм валика, вимикаючи паливні насоси. Після пуску двигуна в хід відведення пускового важеля в початкове положення повітря з пускової магістралі випускається за допомогою качалки, що піднімається тягою. Маховичок служить регулювання кількості обертів валика двигуна шляхом на регулюючий валик черв'ячної передачею 9—17, кулачком і тягами. Поворот регулюючого валика викликає зміну кількості палива, що подається паливними насосами, завдяки чому і досягається регулювання швидкості обертання валу двигуна.
Схема реверсивного механізму з пристроєм переміщення розподільного валу представлена на рис. 2.
При відкритті головного пускового клапана повітря з балона через редукційний клапан надходить до розподільника повітря і клапанної коробки поста управління. Від повітророзподільника відповідно до порядку роботи циліндрів дизеля стиснене повітря на початку такту розширення надходить через автоматичні пускові клапани в циліндри і, діючи на поршні, обертає колінчастий вал. Кулачковий вал розподільника повітря приводиться в обертання від колінчастого валу двигуна через шестерну передачу.
Пуск та реверсування здійснюються наступним чином. Реверсивно-пускова рукоятка встановлюється в положення, що відповідає необхідному напрямку обертанняколінчастого валу (вперед чи назад). При цьому відкривається клапан повітряного циліндра підйому клапанних важелів. Штанги клапанів і штовхачів піднімаються вгору, розподільний вал пересувається у пускове положення, і кулачкові вали паливних насосів через ексцентрик та важіль встановлюються на необхідну подачу палива. Після цього рукоятка встановлюється нормально. При цьому повітря з повітряного циліндра клапанних важелів випускається, приводи клапанів опускаються, і ролики вступають у зіткнення з кулачками, що знаходяться під ними.
Потім натискається пускова кнопка переднього або заднього ходу, повітря з клапанної коробки поста управління подається до відповідного повітряного циліндра розподільника повітря, кулачковий валик переміщається в осьовому напрямку, піднімаючи своїми кулаками клапани розподільника повітря, завдяки чому повітря надходить в робочі. Пускову кнопку треба тримати натиснутою доти, доки двигун не почне працювати на паливі. Після цього кнопку відпускають, у результаті повітря видаляється з циліндра і кулачковий вал повітророзподільника під дією пружини повертається в нейтральне положення.
У пусковому положенні кількість обертів двигуна має становити 400-500 об/хв. Через одну-дві хвилини після пуску двигуна реверсивно-пускову рукоятку переводять у робоче положення. При цьому відбувається подальше осьове переміщення розподільного валу, і під ролики штовхачів клапанів, що всмоктують, встановлюються кулачки шайб, після чого двигун починає працювати при нормальному газорозподілі. Якщо потрібно змінити напрям обертання двигуна або швидко зупинити його, паливну рукоятку необхідно пересунути в положення нульової подачі.
Реверсивно-роз'єднувальні муфти, що встановлюютьсяна двигунах з одностороннім напрямом обертання валу, повинні забезпечувати надійне та плавне зчеплення колінчастого валу двигуна з приводним валом. Це може бути здійснено за допомогою гідравлічних або фрикційних муфт.
Гідравлічні муфти знаходять застосування у ряді спеціальних установок, у яких до одного приводного валу приєднують кілька двигунів. Однак у аналізованому діапазоні потужностей, що передаються, вага, габарит і складність пристрою гідравлічних муфт ускладнюють їх застосування. Тому на судах, де питання економії ваги та зменшення розмірів механізмів мають першорядне значення, переважно використовуються фрикційні муфти, а гідравлічні мають обмежене застосування.
Для надійного з'єднання валів за допомогою фрикційної муфти необхідно, щоб площі поверхонь тертя мали покриття з відповідного фрикційного матеріалу, а сили, з якими ці поверхні притиснуті один до одного, були досить великими і могли надмірно забезпечити передачу максимального крутного моменту двигуна. Плавне включення фрикційної муфти досягається відповідним підбором поверхонь тертя та швидкості наростання сили їх зчеплення.
У фрикційних муфтах переднього ходу швидкохідних двигунів поверхні тертя зазвичай являють собою набір сталевих і латунних дисків або конуси, покриті спеціальним фрикційним матеріалом і важелями, що переміщуються. Поверхнями тертя в муфтах заднього ходу зазвичай є сталеві стрічки, фанеровані фрикційним матеріалом.
З метою спрощення управління фрикційні муфти і реверсивний механізм об'єднують у загальний агрегат, керований одним важелем. Планетарні механізми, що складаються зазвичай із циліндричних або конічних шестерень, дуже зручні для використання в реверсивних муфтах.Одним із позитивних властивостей планетарних механізмів заднього ходу є те, що при включенні муфти на передній хід реверсивний механізм обертається як одне ціле, у зв'язку з чим шестерні на передньому ході не працюють і не зношуються.
На рис. 3 показана конструкція реверсивної багатодискової муфти з циліндричними шестернями, яка призначена для зміни напрямку обертання валу гребного гвинта при незмінному напрямку обертання колінчастого валу, для роз'єднання валу гребного гвинта і колінчастого валу, а також для зчеплення цих валів.
Реверсивна муфта складається з наступних основних деталей: корпусу, кришки корпусу з ущільнювальним пристроєм і упорно-опорними підшипниками, вала з'єднання муфти з двигуном, вала з'єднання її з валом гребного гвинта, барабана з сателітів!, мі шестернями, барабана з дисками тертя, ня та бугеля. У разі необхідності знизити кількість обертів гвинта, редуктор можна встановити після реверсивної муфти. Найчастіше роз'єднувальна муфта, реверсивний механізм і редуктор об'єднуються в одному корпусі.
Під час роботи на холостому ході важіль увімкнення знаходиться у вертикальному положенні. При цьому диск перемикання не притискає диски переднього та заднього ходу, внаслідок чого обидва вали залишаються роз'єднаними між собою. Для включення муфти на передній хід необхідно подати важіль вперед (від себе). При цьому натискний диск притиснеться до диска переднього ходу, передаючи крутний момент валу редуктора, який буде обертати вал гребного гвинта. При включенні муфти задній хід важіль переміщають до упору він.
Реверсивна муфта з конічними шестернями та багатодисковим фрикційним зчепленням показана на рис. 4. Ведуча конічна шестерня закріплена за допомогою шпонки напустотілом валу, який покладений на радіальний шарикопідшипник. Ведена конічна шестерня за допомогою шпонки посаджена на сполучному валу і спирається на дворядний роликовий підшипник. З'єднувальний вал переднім кінцем з'єднується з радіальним роликовим підшипником, зовнішня обойма якого запресована в кільцеву виточку фланця порожнистого валу. Барабан реверсивної муфти з бічними втулками вільно висить на маточях ведучої і провідної шестерень, спираючись на них через підшипники.
У корпусі встановлені три малі конічні шестірні, що з'єднують провідну та ведену шестірні. Малі шестерні вільно обертаються на пальцях, встановлених у підшипниках. На фланці у чаші зібраний фрикціон муфти, що складається з провідних, ведених та завзятих дисків. Важелем перемикання через систему важелів натискного механізму здійснюється включення та вимкнення дисків зчеплення. Під час руху вперед вал гребного гвинта з'єднується з колінчастим валом двигуна через фрикціон, пов'язаний з фланцем порожнистого валу. При цьому конічні шестерні обертаються без навантаження разом із барабаном. При задньому ході напрямок обертання валу гребного гвинта змінюється у зворотний бік через передачу конічних шестерень, причому напрямок обертання колінчастого валу залишається незмінним. Барабан при цьому утримується стрічковим гальмом, а останній - механізмом важеля. Диски муфти зчеплення та гальмівна стрічка мають антифрикційні накладки (ферродо).
В даний час великого поширення набули гідравлічно керовані муфти, причому в них як робоча рідина використовується мастило, що подається спеціальним насосом. Перевагою таких муфт є те, що вони керуються через золотниковий пристрій, за допомогою якого масло подається під тиском в одну із порожнин передньогочи заднього ходу. Управління золотником можна здійснити дистанційно за допомогою найпростішого дистанційного приводу. Тому муфти з гідравлічним керуванням надзвичайно легко пристосувати для керування з містка.
Реверс-редуктор поєднує одноступінчастий шестерний редуктор та реверсивний фрикційний механізм зчеплення.
Останній являє собою фрикційну суху непостійно замкнуту дискову муфту, що має два диски, що неодночасно включаються. Фрикційне облицювання ведених дисків виконано з азбобакелітової маси. Зміна напрямку обертання здійснюється поворотом важеля: на дизель передній хід, від дизеля задній хід. При вертикальному нейтральному положенні важеля вал реверс-редуктора роз'єднаний з колінчастим валом дизеля, і дизель працює вхолосту.
Основними деталями реверс-редуктора є: корпус, провідні шестірні переднього та заднього ходу, вали переднього та заднього ходу, ведені шестірні, паразитна шестерня та деталі фрикційної муфти. Корпус реверс-редуктора має фланець із центруючим буртиком для приєднання до кожуха дизельного маховика. Поперек внутрішнього простору корпусу розташовується перегородка, що відокремлює порожнину шестерних передач від механізму фрикційної муфти. Задня стінка корпусу подвійна. Порожнина між стінками служить для циркуляції води, що охолоджує.