Рис. 12.44. Компоновка поршневой ГРМ: 1 - механический упор, 2 - румпель, 3 - сферический подшипник, 4 - шток, 5 - цилиндр, 6 - подшипник, 7 - фундаментная опора, 8 - блок клапанов, 9 - фильтр, 10 - бак рабочей жидкости, 11 - насос.
На рис. 12.44 представлена компоновка поршневой ГРМ. Ее особенностью являются стандартные цилиндры 5 двойного действия, которые позволяют увеличить крутящий момент машины в 2 раза при тех же размерах. В случае необходимости число цилиндров может быть увеличено и они могут располагаться в два ряда. Это обеспечивает увеличение крутящего момента. Он может достигать 3500 кН• м. Номинальное давление рабочей жидкости 160 МПа, используются насосы регулируемой и постоянной подачи.
Достоинством поршневых ГРМ является их компактность. Они могут размещаться в малых помещениях, поэтому широко применяются на речных, военных судах, а также на морских судах малого и среднего водоизмещения.
Конструктивные особенности этих машин обуславливают наряду с достоинствами также их эксплуатационные недостатки. В частности, сферический подшипник 3 работает в тяжелых условиях. Он обеспечивает относительное вращательное движение румпеля 2 со штоком 4 и вертикальные перемещения румпеля (баллера) при волнении моря. Поэтому подшипник 3 интенсивно изнашивается.
При перекладках руля (поворотах румпеля 2) цилиндры 5 совершают качательные движения в подшипниках 6, поэтому применяются гибкие шланги. Они недостаточно надежны в эксплуатации.
Соединение штока с поршнем также недостаточно надежно, возникают обрывы.
На рис. 12.45 показана конструкция стандартного цилиндра поршневой ГРМ (в сборе).
Цилиндровая втулка 8 изготавливается из бесшовной трубы. Передняя крышка 6 и задняя 12 соединяются с цилиндровой втулкой с помощью резьбы.
Принцип действия гидроцилиндра понятен из рисунка и дополнительных пояснений не требуется.
Рис. 12.45. Цилиндр поршневой ГРМ (в сборе): 1 - головка поршневого штока, 2 - сферический подшипник, 3 - поршневой шток, 4 - грязесъемное кольцо, 5 - уплотнительная манжета из маслостойкого материала, 6 - передняя крышка, 7 - на¬правляющая втулка, 8 - цилиндровая втулка, 9 - уплотнительная манжета из маслостойкого материала, 10 - поршень, 11 - контргайка, 12 - задняя крышка, А и Б- подача рабочей жидкости.
Рис. 12.46. Компоновка поршневого рулевого привода (второй вариант): 1 - румпель, 2 - подшипник, 3 - шток, 4 - цилиндр.
На рис. 12.46 показан другой вариант компоновки поршневого рулевого привода (фирма Stork Maritime, Нидерланды). Его конструктивной особенностью являются неподвижные цилиндры 4. Благодаря этому гибкие шланги не требуются, но возникает необходимость в применении более сложного подвижного соединения штока 3 с поршнем. Подшипник 2 должен быть сферическим. Эксплуатационные недостатки остаются аналогичными описанному выше варианту.
Ниже приведены характеристики поршневых ГРМ названной фирмы.
На рис. 12.47 показана гидравлическая система поршневой ГРМ (фирма Stork, Нидерланды). Позиции означают следующие узлы: 1 - румпель, 2 - шток, 3 - цилиндр, 4 - предохранительный клапан, 5 - невозвратный клапан, 6 - золотник с электроуправлением, 7 - бак рабочей жидкости, 8 - невозвратный клапан, 9 - фильтр, 10 - насос постоянной подачи.
Характеристики поршневых ГРМ (фирма Stork)
Таблица 12.7
| Тип | Крутящий момент, кН• м | α | 2R | d1 | d2 | d3 | L1 | L2 |
| 2EZ.A | 32 | 35° | 460 | 150 | 310 | 50 | 285 | 1133 |
| 2EZ.B | 50 | 35° | 520 | 170 | 400 | 60 | 305 | 1283 |
| 2EZ.C | 80 | 35° | 660 | 200 | 450 | 70 | 360 | 1590 |
| 2EZ.D | 125 | 35° | 740 | 230 | 525 | 85 | 410 | 1744 |
| 2EZ.E | 200 | 35° | 860 | 270 | 615 | 100 | 475 | 2025 |
Гидравлическая система является сравнительно простой. В данном случае применяются насосы постоянной подачи, но могут быть и регулируемые.
Принцип действия кратко заключается в следующем. После включения машины в работу насос 10 работает постоянно. При отсутствии управляющего сигнала с мостика золотник 6 удерживается в среднем (нейтральном) положении своими пружинами и насос 10 работает в байпасном режиме («сам на себя»). Соединение нагнетательного и всасывающего трубопроводов обеспечивает золотник 6. При этом руль (румпель 1) заторможен в заданном положении невозвратными клапанами 5.
При поступлении управляющего сигнала на одну из соленоидных катушек золотник 6 будет передвинут из среднего положения, например, влево. Рабочая жидкость от насоса 10 будет поступать по левому трубопроводу в верхнюю полость левого цилиндра и нижнюю полость правого цилиндра 3. Румпель (руль) 1 будет поворачиваться против часовой стрелки. После прекращения управляющего воздействия золотник 6 будет возвращен в среднее положение своими пружинами. Насос переходит на режим байпасирования, а руль останавливается в требуемом положении.
При поступлении управляющего воздействия на другую соленоидную катушку золотник 6 переместится в другое, например, правое крайнее положение. При этом изменится направление потока рабочей жидкости и руль (румпель 1) будет поворачиваться по часовой стрелке.
Насосы могут работать раздельно или совместно при необходимости по решению судоводителя. Совместная работа насосов повышает скорость перекладки руля и улучшает таким образом маневренность судна в сложных навигационных условиях.
Клапаны 4 предохраняют гидросистему (насосы, поршневой привод) от перегрузки, что возможно, например, при навалах на руль тяжелых посторонних предметов. Клапаны срабатывают при максимальном давлении, равном 1,3-1,5 номинального давления.
Внешний вид поршневой ГРМ названной выше фирмы показан на рис. 12.48.
Позиции означают следующие узлы и детали: 1 - ось шарового подшипника. 2 - румпель, 3 - баллер, 4 - рукоятка местного (аварийного) управления, 5 - цилиндр, 6 - шток.
Поршневые ГРМ производятся многими фирмами Германии, Великобритании. Нидерландов, Польши и т. д.
На рис. 12.49 показана поршневая четырехцилиндровая ГРМ фирмы Clarke Chapman Marine. Стандартный ряд машин этой фирмы составляет (кН•м): двух-цилиндровые - 25, 40, 55, 65, 90, 130, 220, 330, 440 и четырехцилиндровые - 520. 660, 1050, 1300, 1800, 2200, 2750, 3500.
Рис. 12.49. Внешний вид поршневой ГРМ фирмы Clarke Chapman Marine: 1 - электродвигатель, 2 - аксиально-поршневой насос, 3 - цилиндр, 4 - шток, 5 - румпель.
Мощные машины этого ряда имеют двухконтурные гидросистемы с автоматизированным поиском неисправности согласно требованиям ИМО.
Поршневые ГРМ удобны для судов с двумя рулями. Фирма изготовляет такие машины двухярусными с восьмью цилиндрами и четырьмя насосами. Крутящий момент составляет 1700 кН•м. Такая машина показана на рис. 12.50. Она находится на испытательном стенде.
Рис. 12.50. Поршневая рулевая машина для двух рулей (8 цилиндров и 4 насоса): 1 - электродвигатель, 2 - насос, 3 - румпель, 4 - шаровой подшипник, 5 - шток, 6 - цилиндр.
