Валопровод служит для передачи мощности от коленчатого вала главного двигателя к гребному винту. Валопровод состоит из упорного, промежуточных и гребного валов, соединенных между собой. Валы изготавливают из углеродистой стали, а для небольших судов — из легированной стали. Валопровод с расположением главного двигателя в кормовой части судна показан на рис. 97.
Упорный вал присоединяется непосредственно к коленчатому валу двигателя и служит для передачи упора гребного винта через упорный подшипник и его фундамент на корпус судна.
Промежуточные валы предназначены для соединения упорного вала с гребным. Если главный двигатель размещен в средней части судна, применяют несколько промежуточных валов, которые располагаются в туннеле валопровода. При расположении главного двигателя в кормовой части судна длина валопровода существенно сокращается. В этом случае может быть всего один промежуточный вал. Промежуточные валы имеют шейки, которыми опираются на опорные подшипники. При необходимости застопорить валопровод используют тормоз, который обычно устанавливается на первом промежуточном валу после упорного вала.
Гребной вал находится в подшипниках дейдвудного устройства и имеет на конце конус и резьбу для насадки и крепления гребного винта. В случае применения шпоночного соединения гребного винта с валом шпоночный паз на конусе гребного вала делают ложкообразной формы. Это снижает местные напряжения в теле вала у шпоночного паза. Если дейдвудный подшипник смазывается водой, то на шейки гребного вала напрессовывают бронзовые облицовки, предохраняющие вал от соприкосновения с водой. Поверхность вала между облицовками также имеет предохранительное покрытие. Для этой цели вал обычно обертывают стеклотканью и покрывают эпоксидной смолой. При смазке дейдвудного устройства маслом бронзовые облицовки не применяют. В местах расположения подшипников гребной вал имеет шейки увеличенного диаметра. Для уменьшения влияния электрохимической коррозии, разрушающей облицовки гребного вала и гребной винт, на участке гребного вала, выходящего из дейдвудного устройства внутрь судна, в последние годы стали устанавливать токосъемное устройство. Валы судового валопровода показаны на рис. 98.
Соединяют валы чаще всего фланцами, откованными заодно с валами, при помощи призонных болтов, плотно входящих в отверстия фланцев.
Для соединения сплошных валов небольшого диаметра применяют фланцевые муфты. Конструкция фланцевой конической муфты представлена на рис. 99. Обе конические полумуфты сидят на конусах валов на шпонках и затянуты гайками. Соединяют полумуфты коническими болтами, устанавливаемыми во фланцы полумуфт.
В последнее время все большее распространение получает бесшпоночное соединение валов. На рис. 100 показано такое соединение, собираемое гидропрессовым способом. В этой конструкции на концы валов 1, тщательно обработанные под строго определенный диаметр, надевается гильза 2. Гильза имеет внутреннюю цилиндрическую и наружную коническую поверхности. На гильзу надевается муфта 3 с внутренней конической поверхностью. Через специальные отверстия 4 в зазор между поверхностями гильзы и муфты нагнетают масло насосом высокого давления (до 1600 бар) и продвигают муфту по конусу гильзы с помощью гидравлических домкратов. Операцию заканчивают после получения необходимого натяга и силы трения, достаточной для передачи крутящего момента на гребной винт. Подобное соединение позволяет без особых трудностей применять в качестве подшипников валопровода подшипники качения.
Опорные подшипники служат для поддержания упорного и промежуточного валов. Количество подшипников зависит от длины валопровода и его массы. Опорные подшипники устанавливают на фундаменты, которые прикрепляются к набору судна.
На судах применяются опорные подшипники качения и скольжения (последние бывают с фитильной и с дисковой смазкой).
При фитильной смазке на крышке подшипника располагается масленка, состоящая обычно из двух масляных ванн. В отверстиях каждой из ванн установлены трубки, в которые вставляют фитили, скрученные из шерсти. Стекающее с фитилей масло по сверлению в корпусе и вкладыше подшипника поступает на шейку вала. На рабочей поверхности верхнего вкладыша подшипника имеются канавки, распределяющие масло по всей рабочей поверхности подшипника. Подшипник с дисковой смазкой (рис. 101) имеет масляную ванну 12, уровень масла в которой контролируют щупом (на рисунке не показан). Диск 11, жестко закрепленный на валу, при вращении вала захватывает масло из масляной ванны и подает его наверх, где оно снимается маслосъемником. Отсюда по каналу 6 масло поступает в масляную канавку и холодильники верхнего 2 и нижнего 1 вкладышей, равномерно распределяясь по рабочей поверхности подшипника. Отработавшее масло стекает в масляную ванну и, охладившись, снова поступает на смазку. Для охлаждения масла в ванне установлены змеевики 13, по которым прокачивается охлаждающая вода. В целях предотвращения выброса масла из подшипника предусмотрены маслоотражатели 4 и 10 и сальниковые манжеты 5 и 9. Маслоотражатель 4 закреплен на валу. Вытекающее из подшипника по поверхности вала масло отбрасывается маслоотражателем на стенки маслоулавливающей камеры и стекает в масляную ванну. Масло в подшипник заливают при открытой крышке 7 в горловину 8 через предохранительную сетку 3. Дисковая смазка по сравнению с фитильной обеспечивает более надежную и интенсивную смазку. За счет охлаждения и повторного использования стекающего в ванну масла его расход значительно сокращается.
В качестве опорного подшипника качения обычно применяют роликовый сферический двухрядный подшипник (рис. 102). В нем роликовый подшипник 3 закреплен на валу с помощью конической втулки 1 и затянут гайкой 5. Подшипник в корпусе 6 установлен на скользящей посадке, чтобы обеспечить возможность его продольного перемещения при осевом перемещении валопровода (тепловое удлинение, перемена хода двигателя и т. п.). С торцов подшипник закрывается боковыми крышками 4 с сальниковым уплотнением. В верхней части корпуса установлена масленка 2 для подачи смазки. По сравнению с подшипниками скольжения роликовые сферические двухрядные подшипники обладают значительными преимуществами, а именно: малым коэффициентом трения, высокой надежностью, долговечностью и т. д.
Упорный подшипник служит для восприятия упора гребного винта и передачи его через фундамент на корпус судна. В качестве упорного подшипника применяют подшипники скольжения или качения. Однако последние встречаются редко.
Упорный подшипник может быть выполнен отдельно от двигателя или встроен в его фундаментную раму. Отдельно выполненный упорный подшипник имеет жесткий фундамент, прочно соединенный с набором судна.
Упорные подшипники скольжения конструктивно подразделяются на многогребенчатые (Пенна, Модcлея) и одногребенчатые (Митчеля). Первые, ввиду их ограниченной способности к восприятию осевого усилия, а также значительных габаритов и сложности обслуживания, в настоящее время практически не применяются. Одногребенчатые подшипники находят широкое применение на морских судах.
В одногребенчатом упорном подшипнике упор гребного винта передается через упорные подушки (сегменты), число которых может быть от шести до двенадцати. Упорную подушку (рис. 103) изготовляют из стали с рабочей поверхностью 2, залитой баббитом. С противоположной стороны в подушку вставляют закаленный сферический упор 3, центр которого смещен по отношению к оси симметрии подушки.
На рис. 104 показана схема работы упорных подушек на передний и на задний ход. При вращении упорного вала его гребень захватывает масло и непрерывно затягивает его под подушки. Одновременно за счет упора гребного винта гребень через слой масла давит на подушку соответствующего хода. Так как центр качения подушки смещен, она поворачивается, пытаясь прижаться к гребню тем концом, расстояние от которого до центра качения меньше. В результате этого давление масла в месте наименьшего зазора между гребнем и подушкой достигает нескольких десятков и более бар, т. е. создается и непрерывно поддерживается масляный клин. Это позволяет значительно повысить удельную нагрузку на рабочую поверхность трущихся пар. Воспринимаемые подушками усилия от упора гребного винта передаются через цилиндрические упоры и опорное кольцо на корпус судна. При изменении направления вращения гребного винта работают упорные подушки другого хода.
Упорный подшипник (рис. 105) состоит из корпуса 1, в котором находятся два опорных подшипника, состоящие из верхних и нижних вкладышей 4. На этих подшипниках лежит упорный вал 5 с откованным заодно гребнем 12. Упорный подшипник закрыт крышкой 6. В корпусе установлены опорные кольца 9 с закаленными цилиндрическими упорами 2. При вращении вала упор винта передается гребнем 12 через упорные подушки 7 и упоры 3 и 2 на опорное кольцо 9 соответствующего хода. Изменением толщины прокладок 10 регулируют масляный зазор (разбег) между упорным гребнем и упорными подушками переднего и заднего хода. Корпус подшипника залит маслом. Захватываемое гребнем масло снимается маслоулавливающей скобой 8 и направляется по каналам на смазку опорных вкладышей. Охлаждается масло водой прокачиваемой через змеевик 13. Разъемные торцевые крышки 11 с манжетами предотвращают утечки масла. Контроль уровня масла и температуры — по масломерному стеклу и термометру.
