Стационарный двигатель на катере (полная версия второй части статьи) Б.Е. Синильщиков, В.Б. Синильщиков

Первая часть статьи в предыдущем номере http://katera.ru/earticle/248
Отечественные реверс-редукторы.

Вернемся судовым системам. Начнем с реверс-редукторов (РР). В настоящее время на многих катерах используются отечественные РР типа РРП, которые крепятся непосредственно к двигателю (они продолжают выпускаться) и угловые РР типа УРРП, устанавливаемые отдельно (не выпускаются). Редукторы РРП-15 используется с дизелями 4Ч мощностью до 30 л.с. Редукторы РРП-20, помимо судовых дизелей, использовались совместно с бензиновыми двигателями ГАЗ-51. Редукторы РРП-25 используется с шестицилиндровыми дизелями 6Ч (любители устанавливают его на тракторные дизели Д-50, Д-240). По современным критериям эти РР имеют завышенную массу и габариты, а также значительное усилие на рукоятке переключения (16 кг). К недостаткам редуктора также следует отнести отсутствие упругих муфт во фрикционных дисках (по типу пружинных гасителей крутильных колебаний в дисках сцепления автомобилей). Для форкамерных дизелей 4Ч и 6Ч, имеющих малую неравномерность крутящего момента в сочетании с маховиками повышенной массы, этот недостаток практически не сказывается. Однако при использовании современных тракторных дизелей наподобие Д-240 со значительной неравномерностью крутящего момента и с маховиком уменьшенной массы (при установке РР масса навешиваемых дисков меньше, чем масса снимаемых), этот недостаток существенно снижает надежность и ресурс этого редуктора. От усталостных напряжений отваливаются платики крепления рычагов кулачков, изнашиваются отверстия в рычагах и т.д. При установке двухцилиндрового тракторного дизеля Д-21, имеющего еще большую неравномерность крутящего момента, из-за крутильных колебаний шлицы редуктора РРП-15, по которым перемещаются фрикционные диски, изнашиваются полностью вплоть до прокручивания дисков (износ шлицов происходит существенно быстрее, чем подшипников). Вместе с тем данные РР позволяют достаточно уверенно и мягко включать ход, и опытный судоводитель сможет остановить катер, с переднего хода, буквально в паре сантиметров от вертикальной стенки.

Далее рассмотрим угловые РР типа УРРП-20 и УРРП-25. Угловой редуктор УРРП-20 по некоторым данным является копией РР, который устанавливался на разъездные катера кораблей, поставляемых по ленд-лизу. В этом редукторе валы пересекаются под углом 18º. Особенностью таких редукторов является боковое проскальзывание зубьев шестерен, как в гипоидных передачах. Шестерни в этом случае быстро и хорошо прирабатываются, но требуют специальных смазочных масел. Однако в СССР такие масла не производились, и по инструкции в редуктор заливалось масло для двигателя, что приводило к ускоренному износу шестерен. Поэтому вместо этого редуктора был выпушен редуктор УРРП-25 с параллельными валами, но с дополнительной парой конических шестерен, которая позволила выдержать такой же угол между валами – 18º. Надежность, габариты и масса этого РР ухудшились, и именно в это время промышленность освоила производство гипоидных масел. У автора на катере «Снарк» был установлен редуктор УРРП-20, и за 10 лет интенсивной эксплуатации с гипоидным маслом заметного износа шестерен обнаружено не было.

Данные редукторы не имеют муфт трения, и момент передается при помощи кулачковых муфт. Для выравнивания оборотов при включении используется синхронизатор оригинальной конструкции – автомобильный синхронизатор, даже от КАМАЗа, не сможет уравнять угловые скорости, когда на валу установлен тяжелый винт диаметром более 400 мм. При включении хода сначала входит в зацепление коническая муфта, за счет чего и происходит раскручивание гребного вала. По мере увеличения усилия, прикладываемого к рычагу переключения, увеличивается и момент, который может передать коническая муфта. Далее при определенном предельном усилии срабатывают подпружиненные конические фиксаторы, в результате чего сила, воздействующая на коническую муфту, исчезает, сопротивление на рычаге переключения уменьшается, и кулачковая муфта быстро входит в зацепление. Отметим, что кулачковую муфту после преодоления предельного усилия необходимо вводить в зацепление именно быстро, поскольку как только коническая муфта перестает передавать усилие, разность числа оборотов валов начинает быстро увеличиваться. Инструкция рекомендует при включении хода сначала прикладывать усилие меньше предельного в течение 1-3 с, пока обороты валов не выровняются, а потом резко увеличить усилие и довести рычаг до упора (ввести кулачковую муфту в зацепление). Учитывая, что правильно выбрать усилие «несколько меньше предельного» непросто, и что по мере износа фиксаторов предельная сила, передаваемая конической муфтой, уменьшается (в инструкции нет указаний на способ регулировки этого узла), у большинства судоводителей кулачковая муфта включаются без должного выравнивания оборотов. А так как в этих РР используется муфта с большим числом кулачков, то даже при самом энергичном включении кулачки успевают углубиться друг в друга только на 2-3 мм, что приводит к быстрому скруглению их вершин. В конце концов, кулачки изнашиваются настолько, что при увеличении оборотов происходит самопроизвольное выключение хода. Износу кулачков способствует также отсутствие упругих муфт: между редуктором и двигателем устанавливается либо автомобильный кардан, либо кардан с кольцами, вырезанными из транспортерной ленты, а на выходе ставится фланцевая муфта. Авторы в течение многих лет эксплуатировали малогабаритный РР с синхронизаторами подобного типа («КиЯ» №110). За счет того, что переключение передач производилось при помощи тяги, проходящей внутри вторичного вала, длина редуктора была уменьшена практически в два раза. Кулачковая муфта была выполнена по типу муфт ПМ: 6 зубьев, угол рабочей поверхности зуба –5º (отрицательный), задний 25º-30º. Промежуточный вал и гребной вал соединялся с редуктором упругими муфтами. Редуктор проработал примерно 4500 ч, причем заметного скругления вершин зубьев не было, хотя включение ходов и сопровождалось не очень приятным звуком. Нестабильность работы синхронизатора не позволит на катере с такой муфтой вплотную подойти к вертикальной стенке, как и в предыдущем случае.

Заметим, что известны варианты переделки углового редуктора УРРП-25 в обычный несоосный РР, при которой коническая передача не используется, а входной фланец устанавливается на ведущий вал с противоположной стороны. Интересно сравнить работу рассмотренных выше редукторов в типичной аварийной ситуации, когда под винт что-то попадает, и он прекращает вращаться. В РРП вместе с винтом остановятся вал, шестерни редуктора и две ведомые муфты. При этом муфты начнут проскальзывать (максимальный момент, который может передать фрикционная муфта, обычно не превышает в 2-2.5 раза расчетный момент) и через несколько оборотов дизель заглохнет. Если вал спроектирован с достаточным запасом прочности, то на этом все и ограничится. Если такое произойдет с РР типа УРРП, то проскальзывать там нечему, а помимо вала и шестерен необходимо еще мгновенно остановить двигатель с маховиком, приведенный момент инерции которых на порядок выше. Такой случай наверняка закончится серьезной поломкой. Поэтому в передачах с такими редукторами целесообразно использовать предохранительный срезной элемент.

При самостоятельной конверсии автомобильных двигателей наиболее работоспособными оказываются конструкции самодельных редукторов с использованием готовых шестерен от коробок передач тракторов и автомобилей. Задний ход обычно передается при помощи двухрядной моторной цепи. Однако использование автомобильных или тракторных синхронизаторов позволяет уверенно включать хода только при использовании облегченных алюминиевых винтов. При установке тяжелых винтов приходится использовать штатное сцепление. Конечно, включать ход одновременно и рукой и ногой не всегда удобно, но с такой передачей можно спокойно остановить катер в нужном положении, а если что-то и попадет под винт, то сцепление сработает как предохранительный элемент. К дополнительным достоинствам сцепления следует отнести наличие упругой муфты (демпфера крутильных колебаний) в диске сцепления.

Современные реверс-редукторы
Современные РР выпускаются на специализированных производствах, которые производят широкую номенклатуру редукторов и коробок передач. В этих условиях используется самые современные технологии, что гарантирует надежность и высокое качество выпускаемой продукции. Выпускаемые редукторы имеют минимальную массу и требуют минимального усилия для включения хода, что позволяет использовать для дистанционного управления гибкий трос «тяни-толкай». Все типы современных РР условно можно разделить на три группы: с самозатягивающимися коническими муфтами, с самозатягивающимися многодисковыми муфтами, с многодисковыми муфтами, имеющими гидравлическое управление.

Рис. 1

Четыре модели РР с самозатягивающимися коническими муфтами выпускает известная фирма Twin Disk. К ним относятся ТМС 40 (допускаемая мощность 35 л.с., масса 9 кг); ТМС 60 (допускаемая мощность 63 л.с., масса 14 кг); ТМС 60А (допускаемая мощность 56 л.с. масса 14 кг; выходной вал у этого редуктора наклонен на угол 8º); ТМС 260 (допускаемая мощность 109 л.с., масса 18 кг – рис. 1). Допустимая мощность указана для передаточного отношения 2.0 при числе оборотов двигателя 3000 об/мин, выпускаются РР в которых передаточное отношение находится в диапазоне 1.54–2.88. При увеличении передаточного отношения или уменьшении числа оборотов двигателя допускаемая мощность уменьшается. Данные мощности определены при условии, что на полной мощности редуктор работает не более 10% от полного времени работы.

Рис. 2

Схема редуктора ТМС 60 показана на рис. 2. Конусная полумуфта 24 посредством обычной вилки перемещается по винтовым шлицам вторичного вала 12 и прижимается к одной из шестерен 25, или 26, имеющих соответствующий внутренний конус. Направление винтовых шлицев выбрано таким образом, чтобы момент, возникающий от сил трения, дополнительно закручивал полумуфту по винтовым шлицам, и еще сильнее прижимал полумуфту к шестерне, и сила трения смогла передать момент, развиваемый двигателем. Понятно, что чем меньше угол конусности муфт, тем легче передать необходимый момент, но тем труднее разъединить муфты после сброса нагрузки. Легкое разъединение муфты обеспечивается за счет тщательного выбора углов конусов и винтовых шлицов, материалов полумуфт, их термообработки, а также за счет подбора марки масла. Для данных редукторов используется масло ATF (масло для автоматических коробок передач). Это синтетическое масло имеет низкую вязкость и внешне похоже на гидротормозную жидкость, но обладает достаточно высокими противоизносными и антифрикционными свойствами. Тем не менее, надежное выключение хода гарантируется только на холостом ходу. Соединение муфт не сопровождается ударными нагрузками, однако и мягким его не назовешь. На заключительной стадии соединения, когда нарушается масляная пленка между полумуфтами, они почти мгновенно сцепляются и возникает заброс (резкое повышение) крутящего момента, так как винт должен практически мгновенно набрать обороты двигателя. На конусной поверхности полумуфты 24 нарезается специальная резьбовая канавка и масло, попавшее в эту канавку, при соединении муфт позволяет несколько уменьшить этот заброс. Тем не менее, по косвенным оценкам авторов заброс крутящего момента при включении такой муфты может превосходить не только заброс при включении хода в редукторе УРРП с синхронизаторами (хотя в редукторе ТМС ход включается почти бесшумно, а в УРРП со скрежетом), но и номинальный крутящий момент при работе дизеля, даже несмотря на то, что включение происходит на холостых оборотах. Однако если валопровод выполнен с необходимым запасом прочности, этот заброс не опасен.

Если по аналогии с предыдущими РР рассмотреть случай мгновенной остановки винта, то самозатягивающаяся муфта при этом затянется еще сильнее, что закончится серьезной поломкой. В передачах с такими редукторами также целесообразно использовать предохранительный срезной элемент. Хода в таких редукторах включаются надежно, но люфт в тросе «тяни-толкай», некоторая неопределенная задержка момента включения муфты (зависящая, в том числе, и от температуры масла) не позволят судоводителю на катере с такой муфтой рискнуть остановить катер перед стенкой. Тем не менее, эти легкие РР имеют высокую надежность, которая достигается не только за счет использования современных материалов и технологий, но, что наверно не менее важно, и за счет жесткого соблюдения технологического процесса, чего явно не хватает китайским производителям.

В редукторах используются конические роликовые подшипники, которые отличаются высокой работоспособностью и способностью воспринимать упор винта, но при условии, что осевой люфт не превышает 0.1 (здесь и ниже все размеры в мм). При сборке осевой люфт 0.05±0.02 обеспечивается за счет подбора шлифованных прокладок (колец) 5 – см. рис. 2, – которые позволяют подбирать необходимый размер с шагом 0.05. Фирмы рекомендуют периодически проверять люфт при помощи индикатора, воздействуя на вал рычагом. Для обеспечения хорошей смазки конических муфт они размещены на ведомом валу (нижнем), хотя он передает больший момент, чем ведущий.

Рис. 3

Фланцы полумуфты 28 для крепления гребного вала имеют стандартные размеры. У РР для маломощных двигателей (до 80-90 л.с.) это четырехдюймовый стандарт: диаметр 102; 4 отверстия под болты М10 на диаметре 82.55; центрирующая внутренняя проточка 63.5Н8. На входном валу редукторов нарезаны шлицы – их размер зависит от передаваемого момента. Редуктор комплектуется переходным диском, который и одевается на эти шлицы. Внешне диск похож на диск автомобильного сцепления: имеется упругая муфта–гаситель крутильных колебаний, но без фрикционных накладок. Диск при помощи дополнительных резьбовых отверстий, нарезаемых в маховике конвертируемого двигателя, крепится к маховику. Совместно с РР можно заказать переходной фланец (рис.3). Во фланце этого диска имеется специальное отверстие, которое центрирует его по крышке подшипника входного вала редуктора и шесть отверстий, при помощи которых фланец крепится к этой крышке. Фланец крепится к кожуху–переходнику, который крепится к дизелю. В некоторых случаях фирмы, занимающиеся конверсией (например Vetus), изготавливают единый кожух, к которому непосредственно крепится РР. Единый кожух упрощает центрирование, но усложняет снятие редуктора. К кожуху маховика, как правило, крепятся задние опоры двигателя, поэтому если РР крепится к переходному фланцу, то достаточно отвинтить болты крепления этого фланца и вместе с ним снять РР. Если же редуктор крепится к единому кожуху, то при съеме редуктора необходимо будет вывесить заднюю часть двигателя, отсоединить задние опоры (а в некоторых моделях и стартер) и только после этого снимать редуктор вместе с более громоздким единым кожухом.

Высокий КПД в сочетании с малой вязкостью заливаемого в редуктор масла позволяет при передаваемой мощности до 50-55 л.с. использовать редуктор без дополнительного охлаждения. При большей мощности или при использовании заднего хода в качестве переднего (такое допускается при установке левого винта) через два нижних отверстия в корпусе РР (в левом нижнем углу редуктора на рис. 2) пропускается труба, по которой проходит забортная вода. На рис.1 это отверстие заглушено фланцами.

Рис. 4

Широкое распространение получили РР с самозатягивающимися многодисковыми муфтами марки ZF, кстати, коробки передач этой фирмы для автомобилей «КАМАЗ» считаются наилучшими. Ряд таких редукторов для двигателей малой мощности включает 10 моделей. Самый маломощный редуктор на 20 л.с. весит 8 кг; самый мощный, на 97 л.с. при 3000 об/мин весит 25 кг. РР средней мощности (53-61 л.с. при 3000 об/мин) выпускаются с параллельными валами, с наклонным (под углом 8º) выходным валом и в угловом исполнении. На рис. 4 приведена схема углового редуктора ZF 15 MIV, а на рис.3 показан редуктор с параллельными валами ZF 12 M.

Как видно из рис. 4, угловой редуктор имеет три вала, причем выходной вал имеет сквозное отверстие, через которое с зазором проходит гребной вал 5 так, что его конец со шпонкой выступает из редуктора. На этот конец надевается муфта гребного вала 8, которая прикрепляется к фланцу редуктора 7 (посадочные размеры фланца – стандартные). При использовании такого редуктора гребной вал окажется длиннее на длину выходного вала редуктора и длину муфты. Однако при использовании современных упругих муфт, имеющих большие размеры, такая схема углового редуктора упрощает монтаж муфты и ее обслуживание. В отличие от схемы с использованием УРРП, двигатель располагается на минимальном расстоянии от днища, размеры моторного отсека тоже оказываются минимальными. Отметим, что схемные решения первичного и вторичного валов у редукторов ZF 15M – с параллельными валами и ZF 15MA с выходным валом, наклоненным на угол 8º, практически такие же, как и у показанного на рис. 4 редуктора ZF 15 MIV. Различие состоит в том, что на редукторе ZF 15M шестерни цилиндрические, а на ZV 15MA – конические. Фланец муфты выходного вала в этих редукторах располагается на месте конической шестерни 11.

Каждая из муфт сцепления 3 состоит из четырех металлокерамических дисков с внутренними шлицами и трех металлических дисков с наружными шлицами. Диски с внутренними шлицами насажены на шлицы шестерен переднего и заднего хода 10, которые могут свободно вращаться относительно вторичного вала 9 на роликовом подшипнике и бронзовой втулке. Диски 13 имеют направляющие пазы для дисков сцепления с наружными шлицами муфты 3 и имеют короткие внутренние шлицы, по которым насаживается на направляющую втулку 14. Кроме того, при помощи наружных кулачков на муфте 15 правый и левый диски 13 связаны друг с другом так, что могут поворачиваться на небольшой угол. При включении хода муфта переключения 15 при помощи вилки сдвигается в сторону шестерни выбранного хода и упирается в диск 13. Диск 13 упирается в диск сцепления с внутренними шлицами выходит из шлицов втулки 14 и за счет силы трения поворачивается на некоторый угол за счет зазоров в кулачках муфты 15. За счет поворота муфты 13 относительно втулки 14 три шарика 4, которые установлены между ними в винтовых пазах и приподнимаются из пазов, и начинают дополнительно сжимать диски. Увеличение передаваемого момента приводит к тому, что шарики еще сильнее сжимают диски 3. При выключении хода (после снятия нагрузки) муфта переключения отжимает диски 13 от дисков сцепления, осевое усилие исчезает, и ход выключается. Этому способствуют пружины специальной формы, защемленные во втулке 14 концы которых входят в соответствующие отверстия в дисках 13 (на рисунке не показаны).

Особенностью фрикционных муфт фирмы ZF является то, что диски при сжатии упираются в шестерню через пакет из двух предварительно поджатых тарельчатых пружин 2. Цепочка размеров в муфте подобрана таким образом, что осевая сила, развиваемая диском 13 при повороте на шариках 4, превышает силу предварительного поджатия тарельчатых пружин только перед самым упором шариков в конец канавки. После упора шариков в конец канавки сила сжатия дисков оказывается больше, чем сила предварительного сжатия пружин, пружины 2 сжимаются, поэтому передаваемый момент если и увеличивается, то незначительно. Таким образом, данная муфта, в отличие от ранее рассмотренных конических муфт, ограничивает передаваемый момент. В случае мгновенной остановки винта катера муфты начнут прокручиваться, и, при правильно спроектированном валопроводе, никаких поломок произойти не должно. Муфта срабатывает бесшумно, но отнюдь не мягко (как и предыдущая). Остановить катер с такой муфтой прямо перед стенкой также вряд ли возможно.

По мере износа дисков 3 и упорных шайб 12 передаваемый муфтой момент может уменьшаться. Износ при ремонте компенсируется за счет установки дополнительных регулировочных кольцевых прокладок (или кольца большей толщины) между втулкой 14 и бронзовой втулкой на которой вращаются шестерни 10. В редукторах используются конические роликовые подшипники; особенности их работы рассмотрены выше. Помимо осевого люфта при помощи прокладок регулируется и радиальный зазор в зацеплении конической пары 6–10. Места установки регулировочных прокладок на рис. 4 показаны стрелками.
Создать надежно работающую самозатягивающуюся дисковую муфту можно только если хода дисков 13 сделать небольшими, но при этом при полностью разведенных дисках расстояние между дисками составит доли миллиметра. При включении хода, диски неработающей муфты будут вращаться друг относительно друга с числом оборотов в два раза большим, чем число оборотов самого вала. Это приведет к тому, что обычное масло, попадающее между дисками, будет заметно тормозить вращение и, следовательно, нагреваться. Применение таких редукторов стало возможно после создания специальных масел – для автоматических коробок передач (ATF). Владельцам таких РР следует помнить, что при утечке масла из редуктора проскальзывающие диски быстро нагреваются докрасна со всеми вытекающими отсюда последствиями. Тем не менее с маслом ATF редукторы греются мало и, подобно редукторам TMC, не нуждаются в охлаждении при мощностях до 50 л.с. Для охлаждения редуктора к его обработанной плоскости расположенной на боковой стенке привинчивается коробочка–холодильник (см. рис.3), через который пропускается забортная вода.

Рис. 5 и Рис.6

Во всех современных РР, передающих мощность более 100 л.с., и даже в некоторых менее мощных используются многодисковые муфты с гидравлическим управлением. Конструкция широко распространенного реверс-редуктора ТМ 345А (Twin Disk) показана на рис. 5 (см. также рис. 6). Похожие РР, в том числе и угловые, выпускает та же фирма ZF. На первичном валу 58 жестко насажена блок-шестерня 50, на цилиндрической части которой нарезаны внутренние шлицы. На валу 58 свободно вращается шестерня 15, на которой имеются наружные шлицы. На эти шлицы насажан пакет дисков 9, 10 с соответствующими шлицами. Внутри шестерни 50 имеется полость гидроцилиндра, в которой при подаче масла под давлением перемещается поршень 8 с уплотнительным кольцом. При вращении вал 58 посредством квадрата на своем конце 30 приводит во вращение небольшой шестеренный масляный насос 29. Сзади роликового подшипника 20 на вал насажена специальная втулка 21 с внутренней кольцевой канавкой. При включении хода масло под давлением (примерно 20 кг/см2) подводится к радиальному сверлению в этой втулке и заполняет эту канавку. Напротив канавки в вале 58 имеется радиальное сверление, по которому масло попадает в осевое сверление (на рисунке верхнее), проходящее почти через весь вал и далее через короткое радиальное сверление попадает в полость гидроцилиндра, выдвигая поршень 8 и сжимая диски 9, 10. Для уменьшения утечек масла по валу используются радиальные уплотнения 21.

Под действием силы давления, перемещающей поршень 8, диски 9, 10 сжимаются, упираясь в упорную шайбу 13, которая удерживается пружинным кольцом 14. При стравливании давления поршень 8 возвращается в исходное положение под действием пружины 51. Пружина упирается в шестерню 15, которая в свою очередь упирается в упорное кольцо 19. Между пружиной и торцом шестерни 15, а также между шестерней 15 и упорным кольцом 19 установлены роликовые упорные подшипники с сепаратором 12, 18. Шестерня 15 зацепляется с зубчатым колесом 39, приводящим во вращение выходной вал.

При выключении переднего хода масло перестает подаваться в полость гидроцилиндра и начинает поступать в торцевую полость вала 58 около масляного насоса. По длинному осевому сверлению в вале 58 (на рис.3 – нижнее) масло подводится к радиальным отверстиям, смазывая подшипники, а также обильно поливает проскальзывающие диски 9, 10. Обильная смазка дисков, а также возможность увеличить расстояние между дисками при выключенном ходе – в данном случае в отличие от редукторов с ручным управлением ход поршня 8 можно выбрать достаточно большим – позволили установить муфту на первичном валу, где момент меньше, а также использовать более вязкое моторное масло 20W40. При выключенном ходе шестерня 15 вращается прямо по валу 58 без использования роликовых подшипников. Это допустимо, так как на шестерню не действуют радиальные нагрузки, а через среднее радиальное сверление в зазор подводится смазка. Тем не менее, в других аналогичных редукторах ZF в таком же узле используются роликовые подшипники и масло ATF.
Сбоку от вала 58 располагается вал заднего хода (на рис. 5 не попал в разрез). Его конструкция практически аналогична: имеется блок-шестерня аналогичная шестерне 50 – эти шестерни находятся в постоянном зацеплении, пакет дисков и шестерня аналогичная шестерне 15, которая находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 39, закрепленным на выходном валу. Отличия заключаются в отсутствии наружных шлицов и подключения масляного насоса. Таким образом, подавая давление (при помощи гидравлического крана) к той или иной муфте, мы включаем передний или задний ход; если давление не подводится, то обе муфты проскальзывают, обеспечивая нейтральное положение. Как и в рассмотренных ранее редукторах, в данном редукторе используются радиально-упорные роликовые подшипники. Фланец для крепления гребного вала 35 имеет диаметр 127.0; 4 отверстия под болты М10 на диаметре 108.0; центрирующая внутренняя проточка 63.5Н8 (стандарт 5″).

Наличие масляного насоса позволило выполнить сам редуктор по более простой схеме и улучшить смазку узлов. Однако никакой полезной работы сжатое в насосе масло не производит и вся работа, подводимая к насосу, переходит в тепло. Это снижает КПД редуктора. Такой редуктор требует более интенсивного охлаждения. По этой причине во всех редукторах с гидравлическим управлением масло охлаждается во внешнем водомасляном холодильнике, а в системе смазки имеется фильтр. Повысить КПД практически можно только уменьшением производительность насоса. Однако это приведет к увеличению времени включения хода, а по мере износа утечки начнут быстро превышать расход, и муфта начнет проскальзывать. Уменьшить время включения можно, уменьшив расстояние между дисками в разведенном состоянии, но это приведет к увеличению трения между дисками и к уменьшению КПД. Таким образом, определение производительности насоса – это поиск компромисса между скоростью включения, КПД и надежностью редуктора. Заметим, что время включения одного и того же РР с гидравлическим управлением для судоводителя быстроходного катера с облегченным винтом малого диаметра покажется большим, в то время как судоводителю тихоходного катера с тяжелым винтом большого диаметра – малым, так как ход в этом случае включается достаточно жестко.

Переключение ходов производится путем поворота кранового распределителя (аналог «самоварного крана», см. рис. 6). Обычно для этих случаев используется трос «тяни–толкай». Имеются варианты РР, в которых переключение производится при помощи электромагнитов. Муфты с гидравлическим управлением более неприхотливы и надежны, чем самозатягивающиеся муфты, однако без особого дополнительного устройства судоводитель так же вряд ли рискнет остановить катер с такими муфтами непосредственно перед стенкой. Дополнительное устройство – троллинговый клапан, который в качестве опции устанавливается на большинстве таких редукторов. Этот клапан позволит уверенно выполнить и такой маневр. Тролинговый клапан – это редукционный клапан, который за счет сброса излишнего расхода масла после насоса обратно в масляную полость редуктора позволяет создавать пониженную силу сжатия дисков муфты. При достижении определенных оборотов винта муфта начинает проскальзывать. Минимальное число оборотов винта в этом случае может быть в несколько раз меньше числа оборотов винта на самом малом ходу без клапана. При маневрировании включение ходов производится штатным рычагом, а регулирование скорости катера (числа оборотов винта) производится не ручкой газа, а рычагом управления троллинговым клапаном. Для этого, как правило, используется электрическое управление, при котором небольшой рычажок на пульте водителя управляет работой двух электрических клапанов, установленных на самом троллинговом клапане. Управлять троллинговым клапаном в принципе можно и посредством гибкого троса. Использование режима с проскальзыванием муфт допустимо только до определенных чисел оборотов двигателя (примерно 1200 об/мин).

Несколько советов по стыковке редукторов с автомобильным или тракторным двигателем при его конверсии. На конструкцию кожуха-переходника влияет способ крепления кожуха сцепления конвертируемого двигателя. На тракторных двигателях к торцу двигателя крепится стальной переходной лист; для снятия этого листа необходимо снимать маховик. К этому листу крепится кожух сцепления или объединенный картер сцепления и коробки передач. В автомобильных двигателях кожух сцепления надевается сверху в зазор между блоком и маховиком и крепится с обеих сторон к блоку двигателя. В обоих узлах имеется посадочное отверстие под стартер; с блоком они центрируются посредством штифтов.

Для присоединения реверс-редуктора к двигателю необходимо изготовить кожух-переходник. При индивидуальном или мелкосерийном производстве сварной кожух-переходник для дизельного двигателя состоит из кольцевого фланца (его внутренний диаметр несколько больше диаметра зубчатого венца маховика), вырезанного из листа s8 с разрезом под стартер, который крепится болтами к штатному переходному листу двигателя; цилиндрической обечайки также с вырезом под стартер s3 и кольцевого фланца для крепления переходного фланца редуктора s10. При традиционной технологии узел предварительно сваривается из более толстых фланцев, после чего наружные поверхности фланцев обрабатываются и растачивается посадочное отверстие под редуктор. По упрощенной технологии фланцы со всеми отверстиями вырезаются на лазерных, плазменных или иных автоматах (практически без коробления) и растачивается только отверстие под переходной фланец редуктора. Далее первый фланец привинчивается к штатному переходному листу дизеля. К первому фланцу в трех точках прихватывается согнутая обечайка, ширина которой выдерживается с допуском ±0.1 мм. К ней при помощи струбцин, дополнительных шпилек с прижимными планками и т.п. прижимается второй фланец с расточенным отверстием под отечественный редуктор или переходной фланец (см. выше) для западных редукторов. Для рассматриваемых в данной статье двигателей под западный РР растачивается отверстие диаметром 209.55Н7 и нарезается шесть резьбовых отверстий М10 на диаметре 235.0. Посадочные размеры более мощных двигателей – больше. К маховику при помощи рычага крепится индикатор, который, вращая коленчатый вал, обкатывают по расточенному отверстию. Сдвигая фланец, добиваются того, чтобы биение, показываемое индикатором, не превышало ±0.05 мм. После этого, накладывая короткие швы в противоположных местах для уменьшения сварочных деформаций, обечайку приваривают к обоим фланцам. Далее снимаются струбцины, проверяется биение, при необходимости переходник смещается в зазорах болтов крепления – в крайнем случае можно подпилить отверстия под болты, и окончательно фиксируется относительно дизеля двумя новыми штифтами (отверстия под штифты разворачиваются).

Первое кольцо для бензинового двигателя имеет более сложную форму, чем для дизеля – разрезом внизу. Его целесообразно вырезать из более толстого листа s10, так как к нему с использованием двух резьбовых отверстий крепится стартер. Форма кольца должна повторять форму поверхности картера сцепления, контактирующую с блоком двигателя, и иметь отверстие под стартер. При конверсии двигателей УАЗ в нижней части кольца должны быть предусмотрены отверстия для крепления штатных усилителей крепления картера сцепления. Обечайка изгибается таким образом, чтобы корпус стартера с шестерней оказался внутри, и она не препятствовала установке и съему переходника сверху. Дальнейший порядок операций такой же, как и для дизеля.

Переходной диск с внутренними шлицами, устанавливаемый на первичном валу западных РР, крепится к маховику 8-ю болтами М6. В зависимости от типа редуктора болты устанавливаются на диаметре 111±0.1 мм (для менее мощных двигателей) и 140±0.1 мм (для более мощных). Диск центрируется на маховике по проточке диаметром 121.5Н8 или 151.5Н8 соответственно. При разметке резьбовых отверстий по диску и использовании болтов с классом точности «А» можно попытаться присоединить диск к маховику и без проточки. Цепочка допусков должна обеспечить несоосность в пределах ±0.1мм. Если этого не получится, можно использовать обычные болты, и после центровки зафиксировать диск двумя штифтами.

Более сложно стыковать двигатели, особенно бензиновые, с редуктором РРП-15. Для этого необходимо крепить к маховику барабан с кронштейнами рычагов нажимного устройства [2]. Поверхность барабана (к которой прижимается диск переднего хода) должна быть удалена от поверхности маховика, к которой будет прижиматься диск заднего хода, на расстояние, равное сумме толщин двух фрикционных дисков редуктора и среднего диска плюс 6.0 мм. Для этого необходимо изготовить промежуточное кольцо соответствующей толщины и укрепить его на маховике (допустимое биение ±0.1 мм). В свою очередь к этому кольцу крепится барабан редуктора, центрируясь по его внутреннему диаметру (315.0Н8). Если диаметр маховика (имеется ввиду диаметр цилиндрической части маховика, а не зубчатого венца) меньше 340 мм (как у двигателей типа ВАЗ 2103), то внутренний диаметр кольца должен быть ступенчатым. В месте крепления к маховику его диметр должен быть на 25 мм меньше диаметра маховика – для того чтобы прикрепить это кольцо 6-8 болтами М8 к маховику. В этом случае для размещения трех тяг, прижимающих средний диск редуктора, придется фрезеровать внутри кольца три паза. Перед креплением барабана необходимо замерить расстояние от торцевой поверхности этого кольца, к которой крепится барабан до торцевой поверхности переходника, к которой крепится РР: оно должно быть равно 28.0±0.3 мм. В маховике двигателей ВАЗ 2108 нет опорного шарикового подшипника, поэтому установка на них редуктора РРП-15 еще более сложна (для западных редукторов опорный подшипник в маховике не нужен).

Многие узлы западных двигателей выпускаются в соответствии со стандартами SAE. На некоторые автомобили «Зубренок» (МАЗ) с дизелем Д-245 устанавливается коробка передач фирмы ZF. На эти двигатели устанавливается маховик, отличающийся от стандартного маховика этого двигателя, а также другой картер сцепления, места крепления к которому соответствуют требованиям SAE. В [3] показано как, используя эти узлы, можно установить на дизели Д-240 и Д-243, китайский редуктор МА142 с использованием упругой муфты типа «VULKAN» (заказывается вместе с редуктором). Редуктор с гидравлическим управлением рассчитан на большую мощность (до 102 л.с.), но для китайской техники запас обязателен. Весит редуктор 130 кг. При установке на туристские или прогулочные катера с такими двигателями западных редукторов обычно используют редукторы с меньшим запасом по мощности типа ZF 25M или TM 345. Их масса 25 кг, но стоят они в 1.8 раз больше. Более мощный редуктор ZF 45A весит 28 кг.

Б.Е. Синильщиков, В.Б. Синильщиков

Литература
1. Мухин Ю.Н., Синильщиков Б.Е. Автомобильный двигатель на катере. – Л.: Судостроение, 1980.
2. Аливагабов М.М. Двигатели спасательных шлюпок и катеров. . – Л.: Судо-строение, 1980.
3. http://forum.katera.ru/index.php?/topic/33649-kak-porodnit-belarusskii-d...