Автомобильный двигатель на катере - Мухин Ю.Н., Синильщиков Б.Е.

Автор: Мухин Ю.Н. Синильщиков Б.Е.
Теги: двигатели двигатель автомобиля водный транспорт морские судна
Год: 1980
Похожие
Автомобильный двигатель на катере
Автомобильный двигатель ЗИЛ-130
Автомобильные двигатели
Расчет автомобильных и тракторных двигателей
Текст
                    
оптимального решения имеют катера» оборудованные
автомобильными двигателями. Это касается преиму-
щественно способов конвертирования двигателей, а
также компоновки катера в целом.
Разработка машинной установки для катера и а
базе автомобильного двигателя регламентируется ря-
дом нормативных документов, не рассматриваемых в
данной работе. Однако все рекомендации, предлагае-
мые авторами, учитывают требования, предъявляемые
к конверсии автомобильных двигателей в судовые.
В работе не рассматриваются вопросы, касающиеся
общих принципов устройства и работы двигателей
внутреннего сгорания, не приводятся известные тех-
нические сведения, опубликованные в заводских ин-
струкциях п литературе, посвященной ремонту и об-
служиванию двигателей. Основное внимание уделено
разработке конструкций элементов конверсии и спо-
собам ремонта двигателя, работающего в специфи-
ческих условиях машинного отделения. Кроме того, в
работе содержится ряд данных, не встречающихся в
литературе, касающихся зависимости моторесурса
двигателей от режима их работы, а также рекоменда-
ции по ремонту/ и изготовлению элементов конверсии
в условиях единичного производства.
Критические отзывы и пожелания по содержанию
кннгп просим направлять по адресу: 191065, Ленин-
град, ул. Гоголя, 8, издательство «Судостроение».
Глава 1
ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ
И РЕЖИМА ЕГО РАБОТЫ
§ 1.	Основные характеристики
автомобильных двигателей
Использование автомобильного двигате-
ля на катере связано с рядом специфических особен-
ностей, которые необходимо учитывать при выборе и
установке двигателя. Во-первых, режим работы дви-
гателя на автомобиле характеризуется частыми из-
менениями частоты вращения п момента. При этом
резко изменяются нагрузки, действующие на поршне-
вую группу и кривошипно-шатунный механизм. Частые
разгоны и торможения приводят к тому, что двига-
тель, работая на переходных режимах, интенсивно
изнашивается. Вместе с тем, поскольку двигатель па
автомобиле развивает лишь ’А—]/г своей максималь-
ной мощности, срок его службы сохраняется доста-
точно большим.
Работа двигателя на катере характеризуется по-
стоянством частоты вращения и момента, а также
почти полным отсутствием переходных режимов. Это
способствует быстрой приработке двигателя и увели-
чению срока службы. Кроме того, автомобильные дви-
гатели, приспособленные к работе на катере, являют-
ся более удобными и в большинстве случаев более
дешевыми, чем подвесные моторы соответствующей
мощности. Хотя установка автомобильного двигателя
на катере требует проведения большого объема ра-
бот, это обычно окутается тем, что катерные установ-
ки со стационарными двигателями экономичнее и
долговечнее подвесных моторов. Так, при установке
автомобильного двигателя на водоизмеща тощем катере
expert22 для http://rutracker.org
5
(D ~ 2 т) расход топлива будет в 3—5 раз меньше,
тем при установке подвесного мотора, а ресурс двига-
теля до капитального ремонта в 4—10 раз больше.
При установке автомобильного двигателя на глисси-
рующем катере расход топлива сокращается в 1,5—2
раза, а ресурс возрастает в 2—3 раза.
Рис. 1- Схемы винтомоторных установок.
Однако выбор типа двигателя (стационарного пли
подвесного) обусловлен не только расходом топлива
или ресурсом, но и такими факторами, как удобство
обслуживания, компоновка, защищенность от воздей-
ствия волны и брызг и г. д. Этн показатели во мно-
гом зависят от схемы примененной винтомоторной
установки (рис. 1).
На рис. 1,о—г даны схемы установки двигателя,
реверс редуктора, гребного вала и винта по одной ли-
нии. Это наиболее простая схема, однако движитель-
пая установка занимает в ней много места, поэтому
6
данную схему целесообразно применять на катерах,
имеющих большие размеры. На рис. 1,о>, е, даны
V-образные схемы установки с применением углового
реверсредуктора или редуктора с параллельными
ралами и изломом в двойном карданном шарнире.
Установка такого типа занимает меньше места, чем
предыдущие, и применяется на катерах, предназна-
ченных для движения в переходном режиме, и па
глиссирующих катерах.
Установка с откидной колонкой (рис. 1, eve) имеет
неоспоримые преимущества перед винтомоторными
установками Других типов с точки зрения как удобст-
ва компоновки, так и защищенности. Еще большей
защищенностью характеризуется схема с водометным
движителем (рис. 1,з), однако в этом случае расход
топлива повышается на 30—50%; кроме того, с точки
зрения компоновки эта схема проигрывает схемам на
рис. 1, г—ж.
В каждой из рассмотренных схем может быть ис-
пользован любой автомобильный двигатель. Следует
отметить, что в паспорте двигателя указывается мак-
симальная мощность при максимальной частоте вра-
щения. Однако в условиях обычной эксплуатации на
автомобиле двигатель в режиме максимальной мощ-
ности работает ограниченное время; это учитывается
прн проектировании и отработке двигателя на заводе.
Поэтому длительная работа двигателя на максималь-
ной мощности существенно снижает его надежность и
моторесурс.
Для обеспечения длительной работы двигателя
приходится заведомо снижать его мощность, чтобы
получить приемлемые значения надежности и мото-
ресурса. Такая мощность называется номинальной;
эксплуатационная мощность обычно принимается еще
меньшей. Обычно номинальная мощность двигателя
составляет NKCM — 0,754-0,80 Л%ах- Отметим, что мак-
симальная помощь Ntnax, указанная в паспортах на
тракторные двигатели, допустима н при длительной
работе, т. е. /VHOM=/Vmax.
Зависимость развиваемой мощности и момента от
частоты вращения при постоянном угле открытия дрос-
сельной заслонки называется скоростной характерис-
тикой двигателя. Различные углы открытия дросселя
7
дают семейство характеристик. При максимальной
подаче топлива получаем характеристику с макси-
мальными значениями параметров, которая называет-
ся внешней.
Работа двигателя на винт постоянного шага при
различных углах открытия дросселя определяется
винтовой характеристикой. Для водоизмещающих су-
дов потребляемая винтом мощность пропорциональна
кубу частоты вращения, т. е. N = АНОм(«/Пиом)3.
Для глиссирующих судов из-за сложного характе-
ра изменения сопротивления с ростом скорости пока-
затель степени ие является постоянным, и в этом слу-
чае характеристика называется .катерной.
Немаловажным фактором является удельный рас-
ход топлива, измеряемый в граммах на 1л. с. за 1ч
работы. Удельный расход топлива характеризует сте-
пень совершенства конструкции двигателя и зависит
в основном от режима его работы.
На рис. 2 представлены графики удельного расхо-
да топлива двигателей ГАЗ-21 и УМЗ-412. На рис*
2, а, б нанесены изолинии удельного расхода топлива,
а на рис. 2 в, г— нзолииии частоты вращения. Видно,
что область наименьшего удельного расхода (заштри-
хованная часть графиков на рис. 2, а, б) расположена
ниже внешней характеристики. При постоянной час-
тоте вращения мощность, соответствующая наимень-
шему удельному расходу топлива, составляет 70—
80% мощности по внешней-характеристике. Минималь-
ный удельный расход соответствует частоте враще-
ния и мощности, составляющим 0,4—0,6 максима пь-
ных, и увеличивается как при их возрастании, так и
при уменьшении.
Эти соотношения достаточно справедливы и для
других автомобильных и тракторных двигателей. Уве-
личение удельного расхода топлива при пониженных
мощностях и частоте вращения связано с относитель-
ным увеличением тепловых потерь и ухудшением сме-
сеобразования; при пониженных мощностях и боль-
шой частоте вращения это объясняется возрастанием
доли потерь на трение, т. е. уменьшением механичес-
кого КПД.
На режимах, соответствующих внешней характе-
ристике или близких к ней, удельный расход топлива,
8
9
10
Рис. 2, д, е. Характеристики автомобильных двигателей.
11
возрастает в связи с тем, что в работу вступает эконо-
майзер, обеспечивающий обогащение смеси для полу-
чения максимальной мощности. Наиболее выгодным
с точки зрения экономичности и срока службы двига-
теля является режим, при котором дроссельная за-
слонка открыта на такой угол, что шток привода кла-
пана экономайзера касается клапана, ио еще не от-
крывает его. Для двухкамерных карбюраторов это
соответствует положению начала открытия второй
камеры и включению в работу эконостата.
На выбор типа двигателя оказывает влияние так-
же объем работ, связанных с конверсией. Так, исполь-
зование двигателя воздушного охлаждения на ком-
фортабельном мореходном катере с закрытым машин-
ным отделением вызывает необходимость проведения
значительного объема работ по обеспечению вентиля-
ции машинного отделения и заглушению шума двига-
теля. На речном хозяйственном катере открытая ус-
тановка этого двигателя окажется более простой и
технологичной по сравнению с двигателем водяного
охлаждения.
После определения типа двигателя необходимо вы-
брать режим его работы в зависимости от назначения
и условий эксплуатации, так как срок службы двига-
теля существенно зависит от соотношения частоты
вращения и снимаемого с двигателя момента»
12
§ 2.	Влияние режима работы
на моторесурс и экономичность
двигателя
Моторесурс катерного двигателя зависит
от соблюдения определенных -параметров. Так» темпе-
ратура охлаждающей жидкости должна поддержи-
ваться штатным термостатом в установленных заво-
дом пределах (см. § 5). Температура масла в картере
двигателя также должна быть в пределах 70—90°C,
причем для изношенного двигателя желательно придер-
живаться нижнего предела, а для нового двигателя-—
Верхнего. Давление масла должно лежать в пределах
2,5—4 кгс/см2 на эксплуатационных режимах и не
снижаться менее 0,5—0,8 кгс/см2 на холостом ходу
(при горячем масле).
Однако для получения большого срока службы
двигателя соблюдения этих условий недостаточно. Не-
правильно выбранное соотношение между частотой
вращения н моментом при заданной мощности может
привести к сокращению службы двигателя в 3—5 раз.
Прогнозировать ожидаемый моторесурс двигателя
'И зависимости от снимаемой мощности и частоты вра-
щения весьма сложно; он в большой степени опреде-
ляется еще н качеством сборки. Исследования пока-
зали, что нз 100 двигателей заводской сборки, эксплуа-
тируемых в одинаковых условиях, примерно 10 имеют
Моторесурс, равный 50% среднего, а другие 10—
-Моторесурс, в 1,5 раза превышающий средний. Значи-
тельно больший разброс получается при ремонте и
сборке двигателей в незаводских условиях. Оценка
ожидаемого моторесурса двигателя на катере затруд-
нена также тем, что большая часть опытных данных
'получена при эксплуатация его на автомобиле.
На рис. 2, д, е приведены обобщенные данные, по-
лученные при эксплуатации двигателей заводской
сборки ГАЗ-21 и УМЗ-412 в различных условиях (на
серийных н спортивных автомашинах и катерах) и
показывающие изменение моторесурса в зависимости
'от снимаемой мощности и частоты вращения.
Несмотря на то, что графики имеют ориентировоч-
ный характер, они позволяют сравнить моторесурсы
двигателей на различных режимах работы и выбрать
13
оптимальный. Следует учитывать также, что моторе-
сурс двигателя после капитального ремонта в среднем
уменьшается на 20—40%. Снижается моторесурс при
работе двигателя с переохлаждением (см. § 5), при
несвоевременной смене масла, а также при использо-
вании неподходящих сортов бензина или после дли-
тельного и неправильного его хранения.
Из графиков видно, что моторесурс двигателей,
постоянно работающих на режиме максимальной мощ-
ности, мал и соизмерим с ресурсом двухтактных дви-
гателей подвесных моторов. Это объясняется тем, что
двигатель, установленный на легковой автомашине,
на режимах максимальной мощности и частоты вра-
щения работает очень непродолжительное время. На-
грузочные кривые А (рис. 2, д,е), соответствующие
равномерному движению автомобиля по ровному шос-
се, показывают, что мощность, необходимая для дви-
жения на эксплуатационных скоростях (60—90 км/ч),
составляет всего 20—35 л. с., т. е. 25—45% макси-
мальной.
Одним из основных параметров, характеризующих
моторесурс, является относительная средняя скорость
поршня (средняя скорость поршня, деленная на диа-
метр цилиндра), максимальные значения которой для
подвесных моторов и четырехтактных двигателей име-
ют одни порядок.
У двигателей, работающих на частичных нагруз-
ках, также можно выделить область максимального
значения моторесурса (на рис. 2 она заштрихована).
По мере уменьшения мощности моторесурс двигателя
вначале резко, а по достижении определенной часто-
ты вращения более плавко возрастает. Уменьшение
моторесурса при работе двигателя в районе внешней
характеристики на небольшой частоте вращения объ-
ясняется влиянием обогащенной смеси и больших на-
грузок в сочетании с относительно небольшой скоро-
стью поршня, когда ухудшаются условия образования
масляной пленки между поршнем и цилиндром. Одна-
ко повышать частоту вращения при постоянной мощ-
ности целесообразно только до определенного преде-
ла, при котором устанавливаются оптимальные усло-
вия смазки. При дальнейшем повышении моторесурс
уменьшается, так как инерциальные нагрузки увели-
14
чиваются быстрее, чем уменьшаются нагрузки, дейст-
вующие на поршень при сгорании топлива; к тому же
увеличивается путь трення поршня, т. е. путь, прохо-
димый поршнем за единицу времени.
,,j>Характер износа деталей двигателя зависит от на-
грузки и частоты вращения. Так, у двигателей, рабо-
тающих на автомобиле, необходимость в ремонте ци-
линдров и шеек коленчатого вала обычно возникает
одновременно. Нагрузка двигателя на глиссирующем
катере максимальна, а частота вращения близка к
максимальной; температурные условия работы вкла-
дышей при этом также очень тяжелые, а сочетания
высокой температуры и максимальных давлений при-
водят к увеличению их усталостного износа. Малая
толщина .масляного слоя препятствует вымыванию из
зазора продуктов износа, которые вдавливаются в по-
верхность вкладышей. Такие вкладыши, имеющие
иногда незначительный собственный износ, способны
вызвать в дальнейшем ускоренный износ шеек колен-
чатого вала.
Сочетание высоких давлений и максимальных тем-
ператур на таких режимах ухудшает условия работы
поршней и колец. Компрессионные кольца работают
преимущественно в условиях полусухого и даже сухо-
го трения, что приводит к их интенсивному радиально-
му износу. Кроме того, кольца изнашиваются по вы-
соте. Это объясняется тем, что под действием знако-
переменных нагрузок, действующих на поршень при
изменении направления его движения, кольца попере-
менно поджимаются то к верхней, то к нижней плос-
кости канавки поршня. Это вызывает усталостный
износ как самих колец, так и канавок поршня (при-
чем, как правило, в большей степени). Такому износу
подвержены высокооборотные двигатели, имеющие
большую степень сжатия (например, УМЗ-412).
В еще более тяжелых условиях работают клапаны,
особенно выпускные. Температура тарелки такого
клапана может достигать 900 °C, причем существенно
повышается температура стержня клапана. Ухудшает-
ся его смазка и, следовательно, увеличивается износ
как стержня клапана, так и направляющей втулки.
В результате через 350-—600 ч работы на глиссирую-
щем катере возникает необходимость проведения
15
текущего ремонта двигателя (большие цифры относят-
ся к двигателям большей мощности и заводской сбор-
ки). При ремонте приходится заменять кольца чаще
всего из-за их износа по высоте, поршни — из-за износа
канавок под кольца, коренные и шатунные вклады-
ши—из-аа усталостных взносов и наличия вдавлен-
ных в поверхность инородных включений; выпускные
клапаны и их втулки — из-за износа в сопряжениях.
Для глиссирующих катеров, где требуется боль-
шая мощность, можно рекомендовать режим работы,
соответствующий переходу на графике по заштрихо-
ванной области в направлении увеличения частоты
вращения: для двигателя ГАЗ-21 —до 3100—3400, для
двигателя УМ.3-412—до. 4500 об/мин, что соответст-
вует изолинии расхода 230 г/(л.с.ч) при мощности
55—60 л.с.; при этом срок службы до капитального ре-
монта составит 600—1000 ч. Текущий ремонт необхо-
димо выполнять через 400—600 ч работы на этом ре-
жиме, что позволит заметно увеличить срок службы
двигателя до капитального ремонта.
На водоизмещающих судах, как правило, удается
добиться эксплуатации двигателя в оптимальном ре-
жиме, при этом происходит относительно равномерный
износ большинства узлов двигателя. На таком катере
часто выгоднее применять заведомо тяжелые гребные
винты, что приводит к увеличению экономичности и
моторесурса.
Сказанное можно пояснить примером эксплуатации
двигателя ГАЗ-21. При винте, рассчитанном на дости-
жение максимальной скорости 20 км/ч, с двигателя
будет сниматься мощность 55 л.с. при 3200 об/мнн
(рис. 2, ж, сплошная линия). При этом расход топли-
ва G будет равен 0,89 кг/км, пробег до капитального
ремонта составит /7=19 000 км, а до текущего ремон-
та 19000-0,55 ж 10 000 км. Характер изменения кри-
вых путевого расхода и моторесурса показывает, что
при уменьшении скорости до 12—16 км/ч расход топ-
лива снижается в 1,5—2 раза, а моторесурс увеличи-
вается более чем в 2 раза. Если же этот катер экс-
плуатировать с гребным винтом, рассчитанным на
крейсерскую скорость около 16 км/ч (диаметр такого
винта будет на 20—30% больше диаметра винта, рас-
считан иого иа максимальную скорость),то расход топ-
16
лива и моторесурс за счет изменения режима работы
оптимизируется. Так, при скорости 14 км/ч (рнс. 2, ж,
пунктирные линии), снимаемой мощности 20 л. с. и ча-
стоте вращения 1500 об/мин расход топлива будет ра-
-ван 0,42 против 0,48 кг/км, а пробег составит 60 тыс. км
против 40 тыс. км. Учитывая, что КПД крейсерского
винта будет на 10—15% выше, реальная экономия бен-
зина составит 25—30% (максимальная скорость кате-
ра с «крейсерским» винтом, правда, уменьшится на
2—2,5 км/ч).
У двигателей автомобилей «Москвич-408» и «Жи-
гули» ВАЗ-2103 удельный расход топлива приблизи-
тельно такой же, как у двигателей УМЗ-412. Его мож-
но оценить по данным рис. 2, б, считая, что одинако-
вые удельные расходы топлива соответствуют
одинаковым значениям относительной .мощности дви-
гателей» Однако моторесурс этих двигателей будет
меньше ресурсов двигателя УМЗ-412 на 15—25% (при
одинаковых относительных мощностях). Широкому
использованию этих двигателей (как, впрочем, и дви-
гателя УМЗ-412) на катерах препятствует высокая
степень сжатия, что обусловливает необходимость ис-
пользовать дефецитный бензин АИ-93. Поэтому перед
установкой на катер такой двигатель целесообразно
дефорсировать по степени сжатия (довести ее до 7,0—
7,3), чтобы можно было работать на бензине А-76.
Для этого под головку блока нужно установить две
фирменные прокладки с промежуточной медиой или
латунной самодельной прокладкой толщиной 1,5 мм.
Есть и другой, более сложный путь: учитывая, что
при уменьшении степени сжатия нагрузки на головку
поршня уменьшаются, можно ее подрезать. Для пере-
вода двигателя УМЗ-412 на бензин А-76 можно под-
резать головку поршня по сфере в центре на глубину
3 мм и по краям на 1 мм [28].
При дефорсировании двигателей высокооктановый
бензин с большим содержанием тетраэтилсвинца бу-
дет заменен более дешевым и распространенным низ-
кооктановым бензином, содержащим гораздо меньше
свинца или совсем не содержащим его; кроме того, в
продуктах сгорания уменьшится содержание окислов
азота. С этой точки зрения применение дефорсирован-
ных двигателей следует признать целесообразным.
17
Глава II
КОНВЕРТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
§ 3.	Виды конверсии
По объему проводимых работ принято
различать три вида конверсии. Полная конверсия
практически означает создание нового двигателя с ис-
пользованием основных деталей и узлов базового мо-
тора. Средняя конверсия предусматривает создание
всех необходимых дополнительных узлов и деталей,
позволяющих использовать автомобильный двигатель
на катере в таких условиях, которые обеспечивают
ему максимальный срок службы. При этом достига-
лся максимальные значения таких характеристик,
как экономичность установки (с учетом КПД вало-
провода и винта), надежность, удобство компоновки,
управления, обслуживания и ремонта и, кроме того,
минимальная удельная масса установки.
Такая конверсия выполняется обычно в условиях
массового производства. При средней конверсии су-
щественной переделке подвергается система охлаж-
дения за счет установки водо-водяного н водомаслfl-
uoro холодильников, насоса забортной воды и полно-
стью охлаждаемого выпускного коллектора. Вместо
сцепления и коробки передач устанавливают реверс-
редуктор для переключения ходов с помощью одной
рукоятки, понижающий редуктор которого позволяет
получить оптимальный КПД.
В случае, когда невозможно выполнить все меро-
приятия, характерные для средней конверсии, осуще-
ствляют малую конверсию. Способы проведения малой
конверсии можно разделить на две группы. К первой
группе относятся способы, при которых моторесурс,
экономичность и надежность установки получаются
такие, как при средней конверсии, но ухудшаются
удельная масса установки, удобство размещения, уп-
равления и обслуживания. При такой конверсии сох-
раняется двухконтурная система охлаждения, но насос
забортной воды может быть несамовсасывающим, что
усложнит обслуживание двигателя.
18
В качестве реверсредуктора используется редуктор,
переделанный из коробки передач. Он обеспечивает
передаточное отношение, близкое к требуемому для
повышения КПД винта, и имеет достаточный ресурс,
но большую массу н габариты, а также менее удобен
с точки зрения монтажа и управления, поскольку при
переключении ходов необходимо выключать сцепление.
Ко второй группе можно отнести такие упрошен-
ные способы малой конверсии, которые приводят к
ухудшению большинства характеристик, прежде всего
моторесурса, надежности и экономичности. Примером
может служить охлаждение двигателя забортной во-
дой, что снижает его экономичность п моторесурс, или
применение в качестве реверсредуктора штатной ко-
робки передач без переделок, что при прямой передаче
ухудшает экономичность установки вследствие низко-
го КПД гребного винта, а при понижающей передаче
ухудшает надежность работы, так как штатная короб-
ка не может длительное время работать на понижаю-
щих передачах.
Ниже будут рассмотрены способы п конструктив-
ные решения отдельных элементов конверсии, которые
могут быть отнесены к первой группе способов малой
конверсии. Заметим, что малая конверсия , как пра-
вило, нецелесообразна, так как объем работ, прово-
димых при этом, все равно достаточно велик, а ос-
новные характеристики двигательной установки по-
лучаются невысокие.
§ 4.	Схемы водйног© охлаждения
двигателей
Получить в реальных условиях экс-
плуатации конвертированного двигателя высокую
экономичность, долговечность п надежность, т. е. ка-
чества, характерные для автомобильных двигателей,
можно только при правильном выборе температурного
режима эксплуатации двигателя. В процессе проекти-
рования и доводки автомобильного двигателя зазоры
в сопряжениях, толщину деталей, материалы и др. вы-
бирают исходя из нормальной температуры охлаж-
дающей воды (80—90°), при этом разность темпера-
тур входящей и выходящей из двигателя воды не
19
должна превышать 10°. Такой температурный режим
следует поддерживать и для конвертированного дни-1
гателя» установленного на катере. Особенно нежела-
тельна работа двигателя с пониженной температурой
охлаждающей воды.' при этом увеличивается износ
детален цилиндро-поршневой группы, вследствие смы-
вания смазки со стенок цилиндров при плохом испа-
рении топлива, а также резкого увеличения коррози-
онного износа. Последнее объясняется тем, что при
температуре охлаждающей воды менее 60—70° тем-
пература стенок цилиндров может оказаться равной
80—90й, т. е. ниже точки росы; это приведет к конден-
сации паров воды, содержащихся в продуктах сгора-
ния. Растворение сернистых газов, также содержа-
щихся в этом конденсате, вызовет образование пленки
электролита, способствующей интенсивному корро-
зионному износу.
Попадание конденсата в масло резко увеличивает
образование липких отложений (шлама), которые за-
бивают масляные фильтры н каналы. Это в свою оче-
редь приводит к уменьшению или даже полному прек-
ращению подачи масла к отдельным узлам.
Неполное сгорание топлива, а также увеличение
затрат мощности па преодоление енл трения, связан-
ного как со смыванием смазки, так и с увеличением
вязкости масла, снижает мощность и экономичность
двигателя. Так, при температуре охлаждающей воды
50—55° интенсивность износа увеличивается в 2 раза
п удельный расход топлива увеличивается на 5—
10%, а при температуре охлаждающей воды 25—20°
интенсивность износа увеличивается уже в 6 раз. В
этом случае моторесурс автомобильного двигателя
оказывается ниже, чем у подвесных моторов, хотя ус-
ловия охлаждения (температура воды па входе п вы-
ходе) у них практически одинаковы.
Такой, казалось бы, парадоксальный результат
объясняется тем, что разность температур стенки ци-
линдра и охлаждающей жидкости у подвесных мото-
ров значительно больше, чем у стационарного двига-
теля. Это связано с большими литровыми мощностями
и, следовательно, с большим количеством теплоты,
отводимой системой охлаждения с единицы площади
камеры сгорания. Поэтому при одинаковых условиях
20
охлаждения разность температур у более форсирован-
ных двигателей (при одинаковых материалах н тол-
щине стенки) будет больше. Если у нефорснровапных
автомобильных двигателей эта разность составляет
от 65 до 15° (большие значения относятся к верхней
части цилиндра), то у подвесных моторов она 80—•
160°, т. е. температура поверхности цилиндра, как
правило, выше точки росы п, следовательно, коррози-
онный износ отсутствует. Особенно заметно падают
экономичность и мощность с понижением температуры
у двигателей, имеющих подогреваемый водой впуск-
ной коллектор («Москвич-407», -412). Поэтому кон-
вертированные двигатели, в отличне от подвесных мо-
торов, плохо переносят охлаждение забортной водой.
Если попытаться повысить температуру охлаждаю-
щей воды за счет уменьшения ее расхода, это приве-
дет к получению большой разности температур воды
па входе в двигатель и выходе из него; она может до-
стигать 60° против 5—10° при эксплуатации двигате-
ля на автомобиле. При этом из-за низкой температу-
ры воды на входе отдельные участки двигателя будут
оставаться переохлажденными. С другой стороны,
большая разность температур охлаждающей воды
приводит к деформациям деталей двигателя, к их
взаимному перекосу, а потому к повышенному износу,
В результате нагрева охлаждающей воды раство-
ренные в ней соли выпадают в осадок, причем часть
их прочно пристает к стенкам блока Наиболее интен-
сивная накипь образуется в местах, где температура
охлаждающей воды максимальна, что еще более уве-
личивает температурные деформации, а следователь-
но, и износ двигателя.
В несколько лучших условиях будет работать дви-
гатель, охлаждаемый забортной водой, при наличии
у пего термостата, перепускного канала (малого кру-
га) и штатной водяной помпы. При прогреве двигате-
ля, когда термостат закрыт, вода циркулирует по ма-
лому кругу, пока не нагревается до требуемой темпе-
ратуры. После нагрева часть воды через приоткрыв-
шийся термостат будет слита за борт, а ее место зай-
мет холодная вода, которая и понизит температуру
циркулирующей воды. В этом случае тепловой режим
двигателя в начальный период эксплуатации будет
21
близок к оптимальному. Однако интенсивное н нерав-
номерное образование накипи в конце концов, как и
в предыдущем случае, приведет к тепловым деформа-
циям деталей и, следовательно, к повышенному изно-
су двигателя.
По мере дальнейшего увеличения толщины слоя
накипи, которая имеет очень низкую теплопровод-
ность, двигатель начнет перегреваться. Вначале это
будет незаметно, так как температура охлаждающей
воды будет по-прежнему в норме (в данном случае
она определяется характеристиками термостата).
Объясняется это тем, что при увеличении толщины
слоя накипи на стенках цилиндров до 1,5—2,5 мм раз-
ность температур стенок камеры сгорания и охлаж-
дающей воды увеличится настолько, что температура
внутренних стенок цилиндров в верхней части повы-
сится от 150 до 250—300°, т. е. достигнет предельно
допустимых значений. При этом износ двигателя уси-
ливается вследствие разжижения масла и усиления
газовой коррозии, одновременно увеличивается веро-
ятность его поломки (заклинивание и обрыв порш-
ней, задиры зеркала цилиндра, поломка колец и т. д.).
Установить такой перегрев двигателя на катере
можно по следующим косвенным признакам. Во вре-
мя движения катера малым ходом при резком откры-
тии дроссельной заслонки детонационные «позванива-
ния» двигателя, который до этого несколько десятков
минут работал на полной мощности, проявляются
значительно сильнее, чем у двигателя, прогретого на
малых нагрузках. При выключении зажигания пере-
гретый двигатель в течение некоторого времени про-
должает неустойчиво работать за счет самовоспламе-
нения рабочей смеси в отдельных цилиндрах от пере-
гретых поверхностей поршня и головки цилиндра
(аналогичные явления могут иметь место также при
чрезмерном отложении нагара, но у двигателей, дли-
тельно работающих с перегревом, нагарообразование
невелико). Частота вращения двигателя, работающе-
го с постоянной нагрузкой, несколько уменьшается по
мере перегрева; одновременно звук становится более
глухим. Если в этот момент резко скинуть газ до хо-
лостых оборотов, двигатель, имеющий нормальные
зазоры между цилиндром и поршнем, как правило,
22
глохнет. При этом вследствие того, что перегретые
стенки цилиндров будут отдавать свою теплоту воде,
находящейся в блоке, температура воды в течение 1—
2 мин после остановки будет повышаться и может
достичь температуры кипения. При нормальном же
тепловом режиме такое повышение температуры, как
правило, незаметно. Естественно, что это справедливо
только для таких схем охлаждения, где охлаждаю-
щая вода остается в двигателе после его остановки.
Наконец, у двигателей, работающих с перегревом,
чаще пригорают кольца. Поэтому если двигатель ох-
лаждается забортной водой, схему с термостатом
можно применять для водопзмещающих катеров, дви-
гатель которых работает на частичных нагрузках; при
этом целесообразно оставить штатный насос для цир-
кулирования воды по малому кругу. У двигателей
глиссирующих судов, которые работают на более на-
пряженных режимах, термостат вынимается, а темпера-
тура охлаждающей воды (/=60°) поддерживается при
помощи регулирующего крана. Во всех случаях воду
необходимо подогревать перед входом в двигатель,
пропуская ее последовательно через охлаждаемый
глушитель, коллектор, водомасляиый холодильник и
только после этого — на вход в штатный водяной насос.
При одноконтурной схеме охлаждения необходимо
тщательно следить за толщиной слоя накипи на стен-
ках головки и цилиндров, удаляя ее по мере необхо-
димости в соответствии с инструкцией. На интенсив-
ность образования накипи влияет жесткость заборт-
ной воды. Расчеты показывают, что при средней жест-
кости воды и температуре 90° слой накипи толщи-
ной 1,5 мм может образоваться за 100—200 ч работы
двигателя, в то время как в соленой воде это может
произойти в несколько раз быстрее.
Несмотря на то что одноконтурные системы все
еще находят применение при недостаточно квалифи-
цированном конвертировании двигателей, их исполь-
зование не может быть рекомендовано, поскольку они
не позволяют реализовать основные преимущества
стационарного двигателя. В отличие от этих систем,
в замкнутой системе охлаждения пресная вода цир-
кулирует так же, как в автомобильном двигателе, что
легко позволяет обеспечить оптимальный тепловой
23
Рис. 3. Принципиальные схемы замкнутых систем охлаждения
шой производительности и малого напора; в — с забортным холо-
водо-масляного холодильника; г — с забортным холодильником и
/—отвод воды за борт пли для хозяйственных целей: 2—впрыск воды в вы-
степець охлаждения масла: 5—водомасляный холодильник; 6— водо-водяной
центробежных насосов); 9—фильтр; 10—крап заливки насоса; //•—ручной
сое внутреннего контура; 14— расширительный бачок. 15—термостат; 16—дви-
19—забортный холодильник;
expert22 для http: //retracker, orq
24
а —с насосом пресной воды; б —с центробежным насосом боль-
дяльником; с использованием скоростного напора для охлаждения
самовсасывающим насосом малой производительности.
гускную трубу: 3—охлаждение рсвсрсоедуктора; 4—край, регулирующий
холодильник; 7— насос забортной воды; 8— обратный клапан (только для
или электрический насос; 12—отвод воды для хозяйственных целей, 13—на-
гатель; 17—охлаждаемый коллектор; 18— трубка полного напора за винтом;
20—дренажная трубка.
25
режим. Охлаждение воды внутреннего контура в этом
случае происходит в специальном теплообменнике—•
водо-водяном холодильнике.
На рис. 3 представлены принципиальные схемы
замкнутых систем охлаждения, различающиеся в за-
висимости от типа водо-водяного холодильника, за-
бортного насоса, режима движения п т. д. Общее для
этих схем — наличие двух контуров охлаждения: зам-
кнутого внутреннего и разомкнутого внешнего (за-
бортной воды). Все системы охлаждения должны от-
вечать следующим основным требованиям: разность
температур на входе и выходе должна составлять 5—
10° при температуре охлаждающей воды 80—90°; по-
тери давления охлаждающей жидкости между рас-
ширительным бачком и входом в насос пресной воды
не должны превышать 1—2 м вод. ст. При больших
потерях давления (4—5 м вод. ст.) давление перед
входом в насос будет .меньше атмосферного и кипение
воды начнется при i « 85°, т. е. при температуре ох-
лаждающей жидкости. Естественно, что насос внут-
реннего контура при этом работать не будет. Однако
даже при меньших потерях, когда разница между
температурой кипения и температурой охлаждающей
воды составляет менее 10°, производительность насо-
са из-за кавитационных явлений будет меньше тре-
буемой. В связи с этим при разработке элементов
схе.м охлаждения следует не только определять пло-
щади теплообменников, необходимых для нормально-
го охлаждения тех или иных узлов, но и подбирать
такие гидравлические сопротивления, которые обес-
печивали бы требуемые режимы работы насосов как
внутреннего, так и внешнего контура. Более подробно
отдельные элементы схем (см. рис. 3) будут рассмот-
рены ниже.
§ 5.	Ведо-водяные холодильники
Водо-водяные холодильники по конструк-
тивному исполнению могут быть разделены на две
группы: внутренние, размещенные внутри корпуса, и
забортные, расположенные снаружи, ниже ватерлп-
ппи. На рис. 4 представлен конструктивный пример
внутреннего холодильника для двигателя мощностью
70—80 л. с. При использовании трубок с внутренним
26
диаметром 4—5 мм поверхность теплообмена выби-
рается из расчета 45—55 см2 внутренней поверхности
трубок на 1 л. с. мощности двигателя.
Корпус холодильника изготовляется из доступных
листовых материалов (сталь, медь, латунь, AM Г)
сваркой, пайкой твердым припоем ПМЦ или даже
легкоплавким припоем ПОС (ПОССу). Естественно,
что корпус может быть выполнен и с помощью литья;
трубчатая секция собирается при помощи пайки при-
поем ПОС. Учитывая, что отверстия и трубки перед
сборкой необходимо олудить, диаметр сверления под
трубки целесообразно увеличить на 0,1—0,2 мм. В
случае изменения числа трубок их следует распола-
гать так, чтобы суммарный боковой зазор В у всех
рядов был по возможности одинаковым. Увеличение
этого зазора уменьшит скорость протекания воды по
внутреннему контуру, что приведет к ухудшению теп-
лообмена. Уменьшение же зазора повлечет за собой
увеличение гидравлического сопротивления, что, как
уже говорилось, недопустимо. Из этих же соображе-
ний минимальный диаметр трубопровода внутреннего
контура не следует выбирать меньшее/ = 0,35д/Д . а
при длине трубопровода более 0,5 м — меньше d =
0,4д/?/, (здесь N — мощность, л. с.). Поперечное сече-
ние канала холодильника В, см2, пресной воды можно
определить по формуле
D (0.2-г 0,3) W (z + 1)
В =---------L-------'
где Z— число дефлекторных ребер; L — длина трубок
холодильника, см.
Для улучшения теплоотдачи трубки следует рас-
полагать в шахматном порядке. Отверстия под труб-
ки во фланцах и в дефлекторных ребрах сверлятся
совместно, верхний и нижний фланцы, а также концы
трубок олуживают припоем ПОС. В качестве флю-
са служит травленная цинком соляная кислота. При
пайке целесообразно пользоваться электрическими
паяльниками мощностью 250 Вт. Служенные трубки
вставляют в дефлекторные ребра и фланцы; получен-
ную трубчатую секцию помещают в корпус без про-
кладки и выравнивают положение ни'жнего фланца,
27

5*8-40
который должен выступать на (6 -р
+ 1) мм (6 — толщина прокладки).
Далее производят пайку трубок при-
поем ПОС. Учитывая высокую тепло-
проводность трубок, место пайки до-
полнительно прогревают пламенем па-
яльной лампы или газовой горелки.
Место пайки для получения более
чистого шва эпизодически смачивают
травленой кислотой, удаляя образую-
щуюся темно-коричневую соль. При-
паивают фланцы, вынимают трубча-
тую секцию и припаивают к трубкам
в трех-четырех местах дефлекторные
ребра. Затем устанавливают проклад-
ку, крышку и соединяют все болтами.
После этого производится подгонка
буртика под размер 0,5 мм с притуп-
лением острых кромок, чтобы обе-
спечивалась надежная герметизация
нижнего соединения.
В случаях, когда размеры холо-
дильников изменяются пли когда ис-
пользуются готовые теплообменники
(авиационные, от автомобильных ото-
пителей). при определении требуемой
площади охлаждения необходимо
иметь в виду, что основное значение
для интенсивности теплообмена имеет
скорость течения жидкости. Так, если
размер В увеличить в два раза (при
тех же диаметрах и числе трубок), то
интенсивность теплообмена уменьшит-
ся на 30%. Если одновременно увели-
чить в два раза диаметр трубок, ухуд-
шится теплоотдача и со стороны за-
бортной воды. В этом случае суммар-
ный эффект ухудшения теплообмена
будет таков, что придется увеличить
в два раза поверхность теплообмена.
Как уже говорилось, уменьшать раз-
мер В нельзя. Во избежание увеличе-
ния сопротивления внешнего контура
29
нельзя уменьшать и суммарное сечение трубок для
прохода воды в одну сторону. Для трубок с внут-
ренним диаметром 4—6 мм F = (0,05-4 0,12) N см2,
для трубок диаметром 2—3 мм F = (0,084-0,15) N см2.
Конструкция забортного холодильника имеет свои
особенности. С точки зрения технологичности, эффек-
тивности работы, неуязвимости, удобства обслужива*
Рис. 5. Транцевые плиты-холодильники для двигателя ,У = 70-ь
4- 80 л. с.
1—петли заделки* 2—регулируемый раскос* 3—соединительный шланг;
4~дренажная пробка; 5—верхний лист (6=0.5^ 1.5 мм). 6~ разделительное
ребро (длина 530 мм); 7—штуцер; 8—нижний лист (<5= 1.5-5-2 мм): Р—под-
водящий шланг; 10—дренажная пробка. 1!—отводящий шланг.
ния и ремонта можно дать следующие рекомендации
по установке холодильников.
1. На глиссирующих катерах забортные холодиль-
ники целесообразно выполнять в виде транцевых
плит (рис. 5), способствующих улучшению выхода
на глиссирование, особенно с удельной нагрузкой
25—35 кг/(л. с.).
2, На водопзмещающих катерах забортный холо-
дильник целесообразно выполнять конструктивно сов-
мещенным с пером руля (рис. 6), имеющим, как
правило, достаточно большую площадь. Поскольку
30
Рис. 6. Руль — забортный холодильник двигателя Л'>=70 л. с.
/ — передняя обечайка (6= 1.0-:-2,0 мм): 2—ребро (6=1.0); 3—верхняя шайба
(б= |,о-5-2,6); в—подводящий шланг, 5—баллер руля; 6 — отводящий шланг*.
7—штуцер; 8— ребро (4 шт.: 6—3); S'—задняя обечайка (6= 1,0 j-2,0 мм);
/0— ребро (6=1,0); // — нижняя шайба (6=2.0); /2—полка лонжерона (6=3);
J3—лонжерон (6=2.0).
31
скорость воды в струе от винта больше скорости кате-
ра, холодильник обеспечивает надежное охлаждение
даже при таких режимах, как буксировка пли швар-
товный.
3. На относительно тихоходных катерах с водомет-
ными движителями большого диаметра (280—320мм)
забортный холодильник целесообразно совместить с
корпусом спрямляющего аппарата путем наварки нт
него дополнительной обечайки (рис. 7). Холодильник,
установленный на корпусе водомета глиссирующего
катера, будет иметь недостаточную поверхность в
связи с малым диаметром ротора.
Траниевые плиты — забортные холодильники, по-
казанные па рис. 5, предназначены для двигателей
мощностью 70—80 л. с. Для улучшения охлаждения
в плитах сделаны продольные перегородки. С учетом
изменения формы холодильников или мощности дви-
гателя площадь транцевых плит-холодильников выби-
рают из расчета 45—50 см2 на 1 л. с. (55—65 см2
при коллекторе, охлаждаемом пресной водой). Тол-
щина плит 10—15 мм; перегородки в плитах распо-
лагают таким образом, чтобы площадь поперечного
сечения полученных каналов удовлетворяла соотно-
шению F = 0,2 N см2-
Транцевые плиты изготовляют из некоррозионных
материалов толщиной 0,5—1,5 мм (нержавеющей ста-
ли, меди, латуни, алюминиевых сплавов АМГ, АД4Ц).
Соединение отдельных деталей можно выполнять с
помощью сварки, панки припоями ПМЦ, ПОС или
даже па заклепках; в последнем случае для обеспе-
чения герметичности плиту можно оклеить одним-
двумя слоями тонкой стеклоткани на эпоксидной смо-
ле: тонкий (0,5 мм) слой пластика не оказывает за-
метного влияния на теплоотдачу.
Обтекаемый руль-холодильник, показанный па
рис. 6, предназначен для двигателей мощностью 70—
80 л. с. При расчете площади руля необходимо учи-
тывать, что обе его поверхности участвуют в тепло-
обмене. Руль собирают из силового лонжерона, двух
обечаек, внутрь которых предварительно вваривают
или впаивают ребра н верхнюю и нижнюю шайбы.
Площадь холодильника спрямляющего аппарата под-
считывается так же, как для транцевых плит.
32
Рис. 7. Спрямляющий аппарат-холодильник.
2—шгсцер. 2—корпус спрямляющего аппарата; 3 —лопастная система;
4—Kupnje .ппдишивйка грсбчого в.ьт.1: 5—кожух рубашки охлаждения;
6—слнвиая пробка, 7—перегородка.
2 kX Н Мухин, Б. Е. Синчлыцпаои	33
§ 6. Водяные насосы и неисправности
системы охлаждения
Для прокачки забортной воды применя-
ются насосы различных конструкций. Их производи-
тельность для схем с водо-водяным холодильником
(см. рис. 3, а, б) должна быть не менее 40—50 л/ч, а
для схем с забортным холодильником (см. рис. 3, г) —
не менее 8—12 л/ч на I л. с. при напоре до 20 м вод. ст.
Наиболее целесообразно применять в условиях еди-
Угс-вечь жидкость
Рис. 8. Вихревой насос забортной воды.
/—подводящие магистрали: 2—крышка насоса: 3—наружное кольцо; 4—кор-
пус, 5—крыльчатка: б—подшипник 203. 7— вал; 8—шкив.
Ни41]ого производства вихревой самовсасывающий
насос (рис. 8). В корпусе имеется один или два бо-
ковых канала /(, которые начинаются над входным
окном и заканчиваются над напорным. В нижней ча-
сти между окнами площадь канала постоянна. Рабо-
чее колесо 5 представляет собой диск постоянной тол-»
щины с длинными радиальными лопастями.
Основные размеры определяют в такой последова-
тельности.
1.	Находят радиус боковых каналов R, см. При
двух боковых каналах Rs = 0,035	ПРи одном
Rt = 0,05 /\Jгде Q — расход воды, л/ч; Гг ~у- —
34
отношение номинальной частоты вращения к частоте
вращения холостого хода. Формула получена пз ус-
ловия нормального охлаждения двигателя на холо-
стом ходу (напор не менее I м вод. ст.). Окружная
скорость колеса при этом должна составлять около
2,5 м/с.
2.	Наружный диаметр колеса Рн, см (не менее):
£)„= 10,5/?2; Ри = 8/?,.
3.	Частота вращения насоса при работе двигателя
_ ,	.	,	5000
на холостом ходу, оо/мин (не менее) п ==—— .
Из отношения частоты вращения насоса к частоте
вращения двигателя находят передаточное отношение
от двигателя к насосу.
4.	Площади входного и выходного каналов F, см2,
должны быть не менее F = ^f; F = 4,5Дг
5.	Число лопастей
_ лОн .
'2Ri '
/?2	‘
z =
Существенное достоинство вихревого иасоса со-
стоит в том, что он является самовсасывающим. Если
перед запуском двигателя внутреннюю полость насо-
са заполнить водой, то при вращении рабочего колеса
в насосе образуется вращающееся водяное кольцо, ко-
торое смещается к центру в районе перемычки. За
.счет этого происходит откачивание воздуха пз прием-
ного отверстия. После остановки двигателя вода из
трубопроводов начнет сливаться за борт до тех пор,
пока пузырьки воздуха из напорного отверстия не по-
падут во всасывающее. Поэтому для увеличения вы-
соты всасывания при последующем запуске двигателя
необходимо, чтобы после остановки объем оставшейся
воды был максимален. Для этого целесообразно при-
менять насосы с двумя каналами, располагать прием-
ное н выпускное отверстие как можно выше и прини-
мать диаметр рабочего колеса больше расчетного.
В новых и хорошо выполненных насосах высота вса-
сывания может достигать 2 м, у изношенного же насо-
са с одним боковым каналом она уменьшается до
0,15—0,20 м.
Корпус насоса и рабочее колесо изготовляют из
материалов, стойких против коррозии; для уменьшения
2*	35
износа желательно, чтобы твердость колеса суще'
ственно отличалась от твердости корпуса. Например,
удачными можно считать такие сочетания, как латун-
ное колесо и текстолитовый корпус или колесо нз кап-
рона и корпус из латуни. В целях упрощения техноло-
гии можно первоначально проточить канавку по всей
окружности, затем изготовить кольцо по форме канав-
ки, вырезать из него ножовкой сегмент с входным и
выходным участками и укрепить его на винте п клею
в канавке в районе перемычки.
Иногда для прокачки забортной воды применяют
центробежные насосы автомобильных двигателей. Не-
которые насосы при этом практически не потребуют
переделок (МЗМА-401, ВАЗ, ГАЗ-21), в других при-
дется установить заднюю стенку с приварным нагне-
тательным патрубком.
Производительность автомобильных насосов, как
правило, превышает требуемую, а их напор невелик,
поэтому рекомендуется понижать гидравлическое со-
противление внешнего контура; для этого на схеме
рис. 3, б водо-водяной и водомасляиый холодильники
подключены параллельно. По этой же причине реко-
мендуется применять насосы от двигателей меньшей
мощности. Особенностью центробежных насосов яв-
ляется резкое падение напора с уменьшением частоты
вращения. Чтобы обеспечить нормальную работу си-
стемы на холостом ходу, частоту вращения насоса п,
об/мии, можно определить по формуле
6000 -7- 8000
----р----,
где D— диаметр крыльчатки насоса, см. Отношение
минимальной частоты вращения насоса к минимальной
частоте вращения холостого хода данного двигателя и
представляет собой передаточное отношение от двига-
теля к насосу. Для прокачки забортной воды можно
воспользоваться деталями центробежных насосов, при-
меняемых в станкостроении, хозяйственных насосов
пт.д. На рис. 9 показан насос, изготовленный на базе
деталей садово-огородного насоса «Кама». Насос имеет
относительно небольшой расход в сочетании с доста-
точным напором, поэтому при его установке водо-во-
дяной н водомасляный холодильники подключены по-
36
следовательно (рис. 3, схема а). В тех случаях, когда
производительность центробежного насоса неизвестна,
можно подобрать насос по диаметрам его патрубков:
они должны быть того же порядка, что_указанные иа
схемах.
Центробежный насос следует устанавливать так,
чтобы он был расположен ниже ватерлинии и, следо-
вательно, всегда был залит водой. Если это нсвозмож-
Рис. 9. Центробежный насос забортной воды.
1—всасывающий трубопровод 3 4" с кронштейном; 2—корпус насоса «Камз»;
3—кронштейн крепления; 4—уплотнение> 5—подшипник 201; 6 — корпус под-
шипников. 7—пресс-масленка; 6—стопор подшипников; 9—шкив; 10—гай-
ка М8; // — шплинт; 12—валик; 13 — крыльчатка; 14—гайка Мб.
но, между насосом и фильтром устанавливают обрат-
ный клапан. В этом случае достаточно залить насос
только перед первым запуском, так как после останов-
ки обратный клапан удерживает необходимое количе-
ство воды.
В качестве обратных можно применять резиновые
лепестковые клапаны (по типу клапанов, применяе-
мых в переносных ручных насосах или в электронасо-
се «Кама»), грузовые тарельчатые клапаны (приме-
няемые в насосах БКФ) и грузовые шариковые кла-
паны (см. рис. II), которые являются наиболее
37
падежными. Шарик изготовляют из пластмассы (тек-
столита) с удельной массой 1,3—1,5 г/см2 пли из ме-
талла (пустотелый). Однако, как бы надежно нн ра-
ботал обратный клапан, всегда возможна утечка во-
ды из насоса, особенно при больших промежутках
между запусками двигателя. Чтобы каждый раз при
этом не заливать через штуцер воду, в схеме охлаж-
дения рекомендуется предусмотреть ручной или элект-
Рис. 10. Насос забортной воды на базе крыльчаток подвесных
моторов типов «Вихрь» и «Нептун».
/ — штуцер: 2—корпус: 3— крыльчатка; 4— прокладка; 5 —лист; б—корпус;
7—пресс-масленка: 8.13 — манжеты; S—шкив, !0—подшипник203. 11— кольцо;
12 — валик.
рический насос (схема б рис. 3). У центробежных на-
сосов при случайном попадании воды может произой-
ти срыв потока, и нормальная работа восстановится
только после остановки двигателя и заливки воды в
полость насоса. Для подачи воды в насосы быстро-
ходных катеров можно использовать скоростной напор
струи от винта, укрепив водозаборную трубу сразу за
винтом Это особенно целесообразно для мореходных
быстроходных катеров, которые на волнении могут
полностью вылетать из воды.
В отличие от центробежных, шестеренные насосы —
самовсасывающие и надежно обеспечивают подъем
воды в двигатель на самой малой частоте вращения.
38
Поэтому передаточное отношение для шестеренных
насосов выбирают исходя из обеспечения залаиного
расхода па режиме максимальной мощности.
Производительность насоса Q, л/ч, можно опреде-
лить по формуле
ОД9ВлО®
~ Z
где D — наружный диаметр шестерни, см; В — ширина
шестерни, см; z—число зубьев; п—частота враще-
ния, об/мин.
Установка шестеренного насоса большей произво-
дительности приводит к увеличению давления в под-
водящих .магистралях, что может повлечь за собой
разрыв шлангов; кроме того, мощность, потребляемая
насосом, будет излишне велика.
К недостаткам шестеренных насосов следует отне-
сти их быстрый износ при работе в илистой воде и
коррозию шестерен, если они выполнены нз обычной
стали (ведущую шестерню целесообразно выполнять
из латуни, а ведомую — из пластмассы или резины).
На рис. 10 показан иасос с резиновым ротором
(крыльчаткой) от подвесных моторов («Вихрь» и др.).
Такие насосы являются самовсасывающими, обеспечи-
вают стабильную подачу воды на малой частоте вра-
щения, а в случае, если корпус выполнен из нержа-
веющей стали, обладают большим ресурсом. Однако
производительность их невелика (600 л/ч при
5000 об/мин), и использовать их можно лишь в схе-
мах с забортными холодильниками. Прн условии ка-
чественного изготовления ротора большего диаметра
(лучший материал для него — неопреновая резина
твердостью 60—70 по ТМ-2) такой насос, по-видимо-
му, будет наклучшпм для подач» воды внешнего кон-
тура.
Производительность насоса Q, л/ч, можно опреде-
лить по формуле
Q = 0,lBkDnt
где D — внутренний диаметр корпуса насоса, см; В —
ширина крыльчатки, см; А—смещение оси вала отно-
сительно оси корпуса, см (обычно А=0,02—0,025 D);
п — частота вращения, об/мин.
39
В некоторых случаях можно обойтись без насоса
забортной воды. При схеме с забортным холодильни-
ком на быстроходном катере (скорость не менее
30 км/ч) можно для охлаждения масляного холодиль-
ника использовать скоростной напор струи от винта
(рис. 3, схема в). По этой схеме выпускной коллектор
охлаждается водой внутреннего контура. Охлаждение
масла в холодильнике н реверсредукторе производит-
ся начиная со средних ходов катера; на малых ходах,
Рис- 11. Схема установки фильтра и обратного клапана.
1—насос внешнего контура; 2—корпус клапана; 3—резиновое кольцо; 4—ша-
рик; 5—ребро; 6—фильтр; 7—сетка фильтра; 8 —всасывающий трубопровод;
9—отверстия, выполняющие функции фильтра; 10—защитное ребро; 11—об-
текатель, препятствующий аэрации.
как правило, нет необходимости в охлаждении.
У быстроходных водометных катеров для подачи воды
можно использовать повышение давления за ротором
насоса. В этом случае приемную трубку устанавливают
за ротором, причем для увеличения напора ее ввари-
вают под углом.
Важным элементом системы охлаждения является
фильтр забортной воды. Размер ячейки латунной сет-
ки 1 X I ~ 2 X 2; при меньшем шаге сетка будет
40
быстро забиваться мелкими водорослями. Площадь
сетки - не менее 20 площадей проходного трубопро-
вода.
При выборе схемы водозаборника необходимо
предусмотреть возможность очистки на плаву как
фильтра, так и участка трубопровода от заборного
отверстия до фильтра. Для очистки фильтра и внеш-
него участка трубопровода, показанных на рис. 11,
корпус фильтра, выполненный из корпуса фильтра
тонкой очистки масла, поднимают на 20—30 см, что-
бы он оказался выше ватерлинии, после чего раз б и*
рают фильтр, вынимают сетку и длинной проволокой
прочищают внешний участок трубопровода. Наличие
на этом участке трубопровода запорного крана-кииг*
стона облегчило бы прочистку фильтра, но сделало бы
практически невозможным прочистку участка трубо-
провода от кингстона до приемного отверстия. Здесь
же показано другое конструктивное решение этого узе
ла. В тех случаях, когда заборная трубка укреплена
за винтом, ее целесообразно крепить с внешней части
транца, чтобы можно было прочищать как трубку,
так и подводящий дюритовый шлаиг. Подводная
часть заборной трубы должна иметь обтекаемое се-
чение.
Трубопроводы, особенно внутреннего контура, еле»
дует располагать таким образом, чтобы исключалось
образование воздушных мешков. Если это невозможно,
то в наиболее высоких точках трубопроводов устанав-
ливают дренажные трубки или пробки, которые необ-
ходимо открывать для выпуска воздуха при заливке
воды.
При разработке схемы охлаждения следует преду-
смотреть возможность полного слива воды перед зим-
ним сезоном путем установки в нижних местах спуско-
вых пробок или легкоразъемных соединений.
Обязательным элементом замкнутых систем являет-
ся расширительный бачок, который размещают выше
самой высокой точки внутреннего контура; сюда же
выводятся все дренажные трубки. Емкость бачка со-
ставляет 15—20% емкости системы; материалы могут
быть самые разнообразные. Возможно применение в
качестве расширительного бачка полиэтиленовой бан-
ки емкостью 2—3 л.
41
Основные неисправности системы охлаждения —
перегрев двигателя и кипение воды в системе.
Признаки перегрева двигателя при нормальной
температуре охлаждающей жидкости приведены ниже.
Причиной перегрева может быть не только толстый
слой накипи, но и засорение отверстий в водораспре-
делительной трубке двигателя, в результате чего ох-
лаждение отдельных цилиндров будет нарушено.
В этих случаях кроме удаления накипи и промывки
блока необходимо при помощи специального крючка
вынуть водораспределительную трубку для осмотра и
чистки.
Кипение воды во внутреннем контуре может вызы-
ваться рядом причин. Так, при недостаточной произ-
водительности насоса забортной воды температура за-
бортной воды на выходе из водо-водяного холодиль-
ника будет превышать температуру воды в водоеме
более чем иа 40—30°. Увеличить расход воды во
внешнем контуре можно изменением передаточного от-
ношения привода насоса (изготовив новый шкив) пли
увеличением диаметров трубопроводов с целью умень-
шения гидравлических сопротивлений. Производи-
тельность насоса может уменьшиться вследствие его
износа.
Другой причиной кипения воды является кавита-
ция насоса внутреннего контура из-за повышенного
сопротивления линии всасывания (от расширительно-
го бачка до насоса) или из-за подсоса воздуха в насос
через самоуплотняющнй салы-шк насоса (при этом
может и не наблюдаться подтекания воды из насоса).
При износе (в пределах допустимого) упорной тексто-
литовой шайбы уменьшается сила поджатия шайбы
за счет увеличения длины пружины. При работе насо-
са перед его входом возникает разрежение, тем боль-
шее, чем больше сопротивление линии всасывания.
Вследствие этого шайба сжимает пружину и отходит
от торца, открыв доступ в насос воздуху. При попада-
нии воздуха производительность насоса резко падает,
что приводит к закипанию воды. Характерным след-
ствием подсоса воздуха в насос является выброс во-
ды из горловины расширительного бачка на холодном
двигателе. (Аналогичное явление наблюдается при по-
вреждении прокладки блока.) Эти обстоятельства ог-
42
рдиичивают возможность форсирования охлаждения
за счет увеличения частоты вращения насоса внутрен-
него контура.
Чтобы уменьшить сопротивление всасывающей це-
пи, коллектор целесообразно охлаждать забортной
водой, а также увеличивать диаметр и уменьшать
длину шлангов. Если же коллектор охлаждается прес-
ной водой, то лучше подключить его после насоса (см.
рис. 3, в). В этом случае штатный термостат двигателя
удаляется, а для регулирования температуры исполь-
зуется отдельно установленный термостат; в частно-
сти, это может быть термостат двигателя ВАЗ. По-
скольку при данной схеме образуется новый малый
круг охлаждения, перепускной канал в двигателе не-
обходимо заглушить. Еще одним достоинством схемы
является то, что при прогреве двигателя коллектор не
выключается из циркуляции; это ускоряет прогрев
двигателя и предотвращает возможность закипания
воды в коллекторе.
Предотвратить кавитацию насоса можно установ-
кой автомобильной крышки от горловины радиатора,
имеющей паровые клапаны, благодаря чему темпера-
тура кипения воды повышается до 109—110°. Другой
вариант — подключение расширительного бачка к вхо-
ду насоса (см. рис. 4, г). В этом случае допускаются
потери напора в холодильнике до 4—5 м вод. ст., одна-
ко эффективность такой схемы снижается за счет уте-
чек воды по дренажной трубке.
Кипение жидкости может также происходить из-за
неправильного выбора площади холодильника или
установки слишком тяжелого винта, когда частота
вращения двигателя оказывается значительно меньше
расчетной, а также из-за причин, характерных для ав-
томобильных двигателей: пробуксовки ремней привода
насосов, поломки термостата, тугой сборки двигателя
и др.
В двигателях воздушного охлаждения воздух за-
сасывается вентилятором, нагнетается в межреберное
пространство и выбрасывается в атмосферу; темпера-
тура выходящего воздуха достигает 70—90°, поэтому
его нельзя выпускать непосредственно в двигательный
отсек. Выбрасывается горячий воздух через несколько
отверстий. Приходится сооружать систему воздухо-
expert22 для http://rutracker.org
43
проводов да я выпуска воздуха за пределы отсека.
Площадь этих воздухопроводов, а также площадь
отверстия для забора холодного воздуха должна быть
в-3—4 раза больше площади для прохода воздуха в
штатном вентиляторе. Заборное отверстие следует рас-
полагать так, чтобы исключить по возможности по-
падание в него выбрасываемого горячего воздуха. Че-
рез заборное отверстие холодный воздух попадает в
моторное отделение, а затем засасывается вентилято-
ром двигателя. Во всех случаях для повышения на-
дежности двигателей масло желательно охлаждать в
водомасляном холодильнике.
§ 7. Впускная и выпускная системы
Поскольку двигатель иа катере разме-
щают обычно в слабовентилируемом отсеке, обеспе-
чить интенсивный обдув коллектора воздухом не
представляется возможным. Поэтому коллектор нуж-
дается в дополнительном водяном охлаждении. Это
особенно относится к двигателям глиссирующих су-
дов, работающим на повышенных мощностях. Наи-
более благоприятные условия охлаждения обеспечи-
вают специально изготовленные литые или сварные
коллекторы, имеющие развитые каналы охлаждения.
Порядок изготовления такого коллектора описан в
литературе [13, 22].
Можно рекомендовать дополнительный отжиг кол-
лектора перед механической обработкой. Цель отжи-
га—• устранение внутренних напряжений, приводящих
в дальнейшем к короблению коллектора и появлению
утечки выпускных газов в машинное отделение.
Во всех схемах во избежание ухудшения эконо-
мичности необходимо предусмотреть подогрев впуск-
ного трубопровода, как на базовом двигателе (исклю-
чение составляют двигатели МЗМА-408, УМЗ-412 и
ГАЗ-53, где такой подогрев -отсутствует).
Более простая конструкция охлаждения коллек-
тора получается при напайке к штатному коллекто-
ру одного или нескольких кожухов, внутри которых
циркулирует охлаждающая вода. Наиболее просто
эта задача решена в конструкциях двигателей
«Москвич-407», Л08, -412, где всасывающий и вы-
44
пускной коллекторы расположены с разных сторон
и где можно обойтись одним кожухом. У двигателей,
где всасывающие и выпускной трубопроводы распо-
ложены с одной стороны, приходится припаивать
несколько кожухов.
При выборе размеров кожухов необходимо учиты-
вать следующие рекомендации. Минимальная пло-
щадь коллектора, соприкасающаяся с охлаждающей
водой, составляет 3—4 см2 на 1 л. с.; максимальное
расстояние между кожухом и блоком двигателя 6—
8 см. Если коллектор охлаждается водой внутрен-
него контура, то площадь поперечного сечения кожу-
ха должна быть F (0,154-0,2) N см2. В случаях,
когда это трудно выдержать, отдельные кожухи под-
ключают параллельно, чтобы их суммарная площадь
соответствовала требуемой.
Для коллектора, охлаждаемого забортной водой,
минимальный диаметр подводящих трубок указан на
рис. 3.
Кожухи целесообразно изготовлять из меди и
паять твердым припоем ПМЦ-42 или латунью. Перед
пайкой следует нагреть коллектор до 400—600° во
избежание появления термических трещин. Нужно
иметь в виду, что при пайке происходит выгорание
углерода, содержащегося в чугуне, что создает по-
ристость шва, а следовательно, н подтекание воды.
Устранить это явление можно лишь путем увеличения
катета шва.
После пайки коллектор следует нагреть до 600—
650°, выдержать в течение 10—15 мин, после чего
медленно охладить, проверить на краске прилегание
фланцев коллектора к плоскости блока (предвари-
тельно удалив прокладку) и прн необходимости при-
шабрить.
Другой способ охлаждения выпускного коллектора
состоит в припайке к нему (припоем ПМЦ или
ПОС) медных отожженных трубок. Целесообразно
применять для этих целей трубки внутренним диа-
метром 10—15 мм. Поскольку основной тепловой по-
ток передается к трубкам по шву, для обеспечения
Удовлетворительного охлаждения суммарная пло-
щадь швов должна быть не менее 2—3 см2 на 1 л. с.
При необходимости трубки соединяют параллельно,
45
чтобы обеспечить необходимую суммарную площадь
сечения (рис. 12). У коллекторов, пмеющпх простую
форму («Москвич-407», -412), трубки, предваритель-
Рис. 12. Охлаждаемый коллектор двигателя ГАЗ-21; а-охлаждае-'
мая поверхность образована кожухом; б — охлаждаемая поверх-
ность образована трубками.
1—соединительный шланг (^ви>14): 3—штуцер: 3, 5—медные кожухи
(6=2); 4— коллектор; 6— медная трубка (016X1. трубку расплющить).
но залитые свинцом для устранения смятия, целесо-
образно обматывать вокруг отдельных колен; у кол-
лекторов, имеющих сложную форму, располагать их
следует в несколько рядов вдоль коллектора.
46
Воду в выпускную трубу рекомендуется впрыски-
вать на расстоянии не менее 200—300 мм от коллек-
тора. В целях термоизоляции этот участок выпуск-
ной трубы необходимо обмотать асбестом. Нет необ-
ходимости сверлить большое число мелких отверстий
для улучшения испарения воды, так как одновремен-
ное испарение большого количества воды может уве-
личить противодавление на выходе, что приведет к
снижению максимальной мощности. По этой причине
диаметр выпускной трубы, особенно в районе впрыс-
ка, целесообразно увеличивать на 20% по сравнению
с диаметром выпускной трубы на автомобиле. Труб-
ку для впрыска воды следует вваривать под углом
30° к выпускной трубе. Если вваривать трубку под
прямым углом, брызги, возникающие при взаимодей-
ствии струи воды с противоположной стенкой трубки,
могут на малых оборотах двигателя попадать на
выпускной клапан и вызывать его коррозию.
Для уменьшения шума (это прежде всего отно-
сится к глиссирующим катерам) систему выпуска
целесообразно дополнить глушителем, диаметр кото-
рого равен двум-трем диаметрам выпускной трубы.
В глушителе устанавливают несколько перфорирован-
ных перегородок, общая площадь отверстий которых
должна быть больше площади выпускной трубы. Для
компенсации тепловых и вибрационных перемещений
выпускного трубопровода в месте перехода трубы
через борт или транец необходимо установить ком-
пенсационное звено, использовав для этого дюрито-
вое соединение. Однако в случаях, когда возможны
перебои в поступлении охлаждающей воды (напри-
мер, в схеме на рис. 3, в, где для подачи забортной
воды используется скоростной напор), целесообразно
использовать сальник с асбестовой набивкой.
Для существенного снижения шума необходимо
установить глушитель большого размера или преду-
смотреть подводный выпуск. При этом выпускную
трубу желательно вывести через транец выше ватер-
линии, а затем опустить на 5—8 см ниже уровня
днища. Подводную часть выпускной трубы нужно
сделать обтекаемой, с выбросом газов назад. Для
устранения аэрации на обтекателе на 2—3 см
ниже днища следует установить защитную плиту,
47
аналогичную ангикавйтаиконным плитам подвесных
моторов.
Для глушения шума впуска целесообразно исполь-
зовать штатный воздухоочиститель или воздухоочи-
ститель от любого другого автомобиля близкой мощ-
ности.
 Вентиляция машинного отделения может осущест-
вляться за счет воздуха, потребляемого двигателем,
что составляет "2—-3 м3/мин. Отверстие для впуска
воздуха должно иметь площадь ие менее 50—100 см2,
в противном случае возникает неприятный шум, вы-
зываемый засасываемым воздухом. Этот воздух щит-
ками следует направить на наиболее нагревающиеся
части двигателя. В некоторых случаях для. устране-
ния застойных зон целесообразно сохранить штатный
вентилятор уменьшенных размеров.
§ 8. Система смазки
Для обеспечения нормальной работы
двигателя и увеличения срока его службы необходи-
мо поддерживать температуру масля п установлен-
ных заводом-изготовителем пределах. На автомобиле
масло охлаждается в специальном радиаторе или
путем обдува масляного картера, зачастую имеющего
развитое оребрение, встречным потоком воздуха.
В катерных условиях масло следует охлаждать при-
нудительно.
Иногда охлаждение масла в маломощных двига-
телях производится путем напайки рубашки охлаж-
дения на наружную поверхность картера двигателя.
Однако такая схема обеспечивает очень низкую ста-
бильность охлаждения. Дело в том, что около охлаж-
даемых стеиок картера образуется слой холодного
вязкого масла, затрудняющий теплообмен. Особенно
заметно проявляется это явление при плавании иа
спокойной воде, так как на волнении за счет пере-
мешивания масла этот слой частично размывается.
Несколько лучший результат получается при разме-
щении змеевика из медной трубки с внутренним диа-
метром ие менее 10 мм в районе заборной сетки
масляного насоса. В результате течения масла к на-
сосу создается более стабильный теплообмен, однако
48
*й Сйязй с малой скоростью течения необходимая на-
ружная площадь трубок оказывается довольно боль-
шой—не меиее 50—60 см2 на 1 л. с. Поэтому более
целесообразно устанавливать отдельный водомасля-
-йый холодильник. В таких холодильниках масло про-
текает внутри длинной трубки с достаточно большой
скоростью, поэтому внутренняя площадь трубок мо-
жет быть значительно меньше.
В некоторых автомобильных двигателях применя-
ется параллельное подключение масляного радиато-
ра, который охлаждает лишь часть всего масла.
В этом случае при охлаждении масла забортной во-
дой его вязкость возрастает и соответственно резко
уменьшается поступление охлажденного масла в кар-
тер двигателя. С другой стороны, иа-за отсутствия
обдува двигателя воздухом увеличивается количество
теплоты, отводимой маслом, в связи с чем произво-
дительность всех систем с параллельным подключе-
нием холодильника масла оказывается недостаточной.
Поэтому масляный холодильник включается последо-
вательно с полиопроточиым фильтром.
Однако условия работы такой схемы зависят от
места расположения перепускного редукционного
клапана масляной системы. Если клапан установлен
До фильтра, а следовательно, и до холодильника
(двигатели ВАЗ, УМЗ), то за счет перепуска масла
для неизиошенных двигателей его расход, а значит,
и скорость движения в трубке уменьшается в 2—
2,5 раза. По мере износа двигателя расход через хо-
лодильник будет увеличиваться, возрастет и эффек-
тивность работы холодильника. Если клапан распо-
ложен после фильтра (двигатели ГАЗ-21, 24), то
условия охлаждения масла будут лучше, так как не-
зависимо от износа двигателя все масло циркулирует
через холодильник. Однако при запуске двигателя
йз-за повышенного сопротивления холодильника дав-
ление масла после насоса может повыситься до 8—
10 кгс/см2, что приведет к перегрузке детален насо-
са и повреждению датчика давления. В этом случае
перепускной клапан фильтра необходимо перенести
в проставку, чтобы при запуске масло от насоса
проходило прямо через перепускной клапан, минуя
фильтр и холодильник. Достоинством этой схемы
49
является также ускоренный прогрев масла, в связи с
чем ее целесообразно использовать и для двигателей
ВАЗ и «Москвич-412».
Охлаждение масла в холодильнике может осу-
ществляться как водой внутреннего контура с темпе-
ратурой 70—90 °C, так и водой внешнего контура с
температурой 15—40 °C. Первый способ обеспечивает
быстрый прогрев масла, но для надежного его ох-
лаждения требуется увеличение площади теплообме-
на в 4—10 раз, что влечет за собой неоправданное
увеличение габаритов.
Компактный водомасляный холодильник для дви-
гателя мощностью 70—100 л. с., охлаждаемый за-
бортной водой, показан иа рис. 13. Он достаточно
прост в изготовлении и смонтирован в корпусе фильт-
ра тонкой очистки двигателя М-21 (ГАЗ-51, М-20).
Масло прокачивается по змеевику, выполненному из
медной трубки с внутренним диаметром 10—12 мм.
Для облегчения гибки трубку нужно отжечь, нагрев
до температуры красного каления н погрузив затем
в воду. Давление масла на непрогретом двигателе
может достигать 4—5 кгс/см2, поэтому пайку трубок
следует производить только твердым припоем ПМЦ.
Удобнее всего подсоединять масляный холодильник,
развальцевав трубкн на ниппелях с коническими шту-
церами, так как у припаянных штуцеров из-за виб-
рации часто возникают усталостные трещины.
Внутреннюю площадь трубки выбирают из расче-
та 8-—12 см2 на 1 л.с. для двигателей, у которых
все масло проходит через холодильник, и 16—20 см2
на 1 л. с. для двигателей с перепускным клапаном,
расположенным до холодильника. У двигателя
ГАЗ-53 имеется специальная секция масляного насо-
са для охлаждения, к выходу которой подключается
ХОЛОДИЛЬНИК.
Температура охлаждаемого масла регулируется
изменением расхода охлаждающей воды, проходящей
через холодильник. Поскольку сливная пробка кар-
тера двигателя обычно расположена в непосредствен-
ной близости от днища катера, смена масла сопря-
жена с определенными трудностями. Зачастую для
слива масла применяют широкие и низкне. металличе”
50
61
ские поддоны, размещаемые под двигателем. Слив-
шееся в поддон масло удаляется оттуда с помощью
простейшего ручного насоса, например, применяемого
для. откачки воды из корпуса катера.
Глава III
РЕВЕРСРЕДУКТОРНЫЕ
УСТРОЙСТВА
§ 9. Общие сведения
о реверсредукторах
Реверсредуктор предназначен, во-пер-
вых, для согласования частоты вращения н момента,
развиваемых двигателем, с частотой вращения и мо-
ментом, необходимыми для работы движителя, с
целью получения максимально возможного пропуль-
сивного КПД установки. Во-вторых, с помощью ре-
версредуктора осуществляются задний ход и тормо-
жение катера.
В настоящее время разработано большое количе-
ство самых разнообразных конструкций редукторов и
реверсивно-разобщительных устройств, которые под-
робно описаны в литературе [12, 13, 15].*. Боль-
шинство из ннх представляет собой дифференциаль-
ные и планетарные механизмы с шестернями постоян-
ного зацепления. Управление ими осуществляется с
помощью тормозных н фрикционных муфт.
На рис. 14 даны схемы наиболее распространен-
ных реверсредукторов. На рис. 14, а показано устрой-
ство конического планетарного реверсивного меха-
низма с передаточным отношением на переднем и
заднем ходу, равным единице. Механизм работает
следующим образом. При включении фрикционной
муфты 5 происходит замыкание всей системы, и блок
* Материалы по конвертированию автомобильных двигателей
публикуются в сборнике «Катера и яхты». См. также: Каза-
ров Ю. С„ Соколова Н. Ф. Путешествие по «Катерам и яхтами
Л_, Судостроение, 1977.
52
Шестерен 4 вместе е •корпусом сателлитов 3 вра-
щается как одно целое. При выключении фрикциона
5 и включении тормоза 2 корпус сателлитов останав-
ливается, придем вращение ведомого вала изме-
няется на -обратное. Управление тормозом и фрик-
ционом производится с помощью системы рычагов 1.
Нейтральное положение получается в том случае,
Рис- 14. Схемы редукторов.
когда тормоз и фрикцион отпущены одновременно.
При этом корпус сателлитов вращается свободно, а
ведомый вал остается неподвижным из-за тормозя-
щего действия сил трения в сальниках, опоре винта
и подшипниках гребиого вала.
На схеме рис, 14, б приведено устройство механиз-
ма реверса с цилиндрической планетарной передачей.
Работа механизма протекает аналогично схеме на
рис. <14, а, за исключением того, что и а заднем ходу
передаточное отношение отличается от единицы.
63
На схеме рис. 14, в, изображен двухдисковый ре-
версредуктор, имеющий на переднем и заднем ходу
передаточные отношения, необходимые для получения
максимального КПД установки. Такой механизм на-
иболее полно удовлетворяет требованиям, предъявля-
емым к катерным реверсредукторам. Кроме того, ре-
дуктор понижает высоту линии вала, что благоприят-
но сказывается на компоновке катера. Однако такие
редукторы имеют н ряд серьезных недостатков. Во-
первых, устройство их сложно; они состоят из боль-
шого количества деталей, требуют тщательного мон-
тажа и регулировки дисков в корпусе. (На
рис. 14, в:1 — блок шестерен; 2 — рычаг управления;
<?—фрикцион переключения.) Кроме того, они тяже-
лы и имеют большие габариты. В последнее время
получил распространение угловой реверсредуктор
УРРП-22-1,5 (рис. 14, г), разработанный взамен ре-
дуктора со скрещивающимися валами УРР-20 и отли-
чающийся большими надежностью и сроком службы.
Реверсирование осуществляется каретками с торце-
выми зубьями. Для уравнивания частоты вращения
валов используются синхронизаторы (7 — блок ше-
стерен, 2 —• муфта переключения, 3 — коническая
передача).
В последующих параграфах рассмотрены конст-
рукции реверсредукторов, пригодных для единичного
производства, простых и надежных в работе. Недо-
статок их в том, что переключение с переднего хода
на задний возможно лишь иа малой частоте враще-
ния двигателя с использованием штатного сцепления.
§ 10» Использование коробки передач
в качестве реверсредуктора
Наиболее простым конструктивным ре-
шением, позволяющим осуществить передний и зад-
ний ход на катере, оснащенном конвертированным
автомобильным двигателем, является использование
в качестве реверсредуктора штатного сцепления н ко-
робки передач. При этом передний ход обеспечи-
вается работой на прямой нли и а одной из понижа-
ющих передач, а задний —• включением заднего хода.
54
Однако такое решение имеет ряд существенных недо-
статков.
Так, при работе на прямой передаче (если не при-
меняется дополнительный редуктор) частота враще-
ния гребного винта, как правило, значительно выше
оптимальной, что приводит к уменьшению КПД внн-
Рлс. 15. Характеристики штатных коробок передач.
---коробка передач TA3-S1;----коробка передач УМЗ-412.
та и скорости катера. Оценить потери мощности на
таком винте по сравнению с винтом, работающим в
области оптимальной частоты вращения, для двига-
телей ГАЗ-21 и УМЗ-412 можно по графикам
(рис. 15, а, б). На них представлены отношения упо-
ра Р винта, работающего через коробку передач, к
упору винта Азпт, работающего с оптимальной часто-
той вращения. Кривые построены для трех значений
снимаемой мощности: 60, 40 и 20 л.с., для двух вин-
тов — нормального Н н тяжелого Т с шагом, на 15—
55
20%’ превышающим нормальный, при работе двига-
теля на прямой П и второй В передачах. Предпола-
гается, что при полностью открытом дросселе двига-
теля с нормальным винтом развивают: УМЗ-4Г2—
4800 об/мии (72 л.с.), ГАЗ-21 — 3700 об/мии
(73 л.с.), а при частично прикрытой дроссельной за-
слонке — соответственно 60 л.с. при 4500 об/мии н
3400 об/мии, т. е. именно те мощности, которые ре-
комендованы как эксплуатационные при конвертиро-
вании данных двигателей. С тяжелым винтом прн
полностью открытой дроссельной заслонке двигатели
развивают 60 л.с. при 3900 об/мии (УМЗ-412) и
2700 об/мии (ГАЗ-21). Естественно, что максималь-
ная скорость при установке тяжелого винта будет
меиыпе, однако для водоизмещающих катеров, дви-
гатели которых эксплуатируются преимущественно на
частичных нагрузках, применение тяжелого виита по-
зволяет уменьшить часовой расход топлива (см.
§ 2).
Несмотря на то, что на больших скоростях потери
на тяжелом винте не очень велики, катера очень пло-
хо выходят на глиссирование, так как на скоростях
выхода (18—22 км/ч) потери на таком винте оста-
ются весьма значительными. Поэтому применение
прямой передачи на катере, глиссирующем со ско-
ростью 35—45 км/ч, заставит судоводителя умень-
шить водоизмещение судна на 30—40% по сравнению
с тем, каким оно могло бы быть прн нормальном
винте, работающем на оптимальной частоте вра-
щения.
Увеличить КПД виита можно путем применения
понижающих передач штатной коробки — как прави-
ло, второй (см. рис. 15, а, б). Однако нужно учиты-
вать, что понижающие передачи, особенно у коро-
бок легковых автомобилей, не предназначены для
длительной работы на режиме максимальной мощ-
ности.
На графиках рис. 15, в даны расчетные значения
ресурса работы шестерен в зависимости от снимаемой
мощности (режимы работы двигателя аналогичны по-
казанным на рнс. 15, а, б). Отметим, что длительная
работа на второй передаче допустима только при
принудительном охлаждении коробки.
66
Изменение направления вращения гребного ввита
за счет включения шестерен заднего хода также не
«лишено недостатков. Отсутствие синхронизаторов у
шестерен приводит к появлению треска при включе-
нии заднего хода даже с отжатым сцеплением при
движении катера вперед по инерции. Это объясняется
тем, что после выключения переднего хода винт под
действием набегающего потока воды продолжает
вращаться в прежнем направлении. Диск сцепления
с промежуточным блоком шестерен медленно повора-
чивается также в направлении переднего хода. При
включении заднего хода этот диск (поскольку его мо-
мент инерции меньше, чем у винта) почти мгновенно
должен изменить направление вращения, что сопро-
вождается ударом зубьев шестерен. Другим недостат-
ком является то, что из-за большого передаточного
отношения шестерен заднего хода частота вращения
винта на заднем ходу значительно меньше, чем на
переднем. Так как упор винта пропорционален квад-
рату частоты вращения, скорость катера на заднем
ходу оказывается слишком малой. На рис. 15, г да-
ны ориентировочные значения максимальной скоро-
сти иа заднем ходу в зависимости от максимальной
скорости переднего хода (.обозначения те же, что иа
рис. 15, а, б). Поскольку различие между частотой вра-
щения заднего и переднего хода при использовании
на переднем ходу второй передачи меньше, то н ско-
рость на задаем ходу в этом случае выше.
Винт при использовании заднего хода, коробки
является «легким», поэтому при полностью открытой
дроссельной заслонке частота вращения двигателя
может быть больше максимально допустимой. В
этом случае нужно или контролировать частоту
вращения двигателя по тахометру, или предусмот-
реть упор для тяги дроссельной заслонки, сблокиро-
-ваиный с рычагом включения заднего хода. Чтобы
добиться достаточной маневренности катера и а зад-
нем ходу, следует обеспечить скорость заднего хода
не менее 1—8 км/ч. При использовании иа водоизме-
щающем катере для движения вперед прямой пере-
дачи, а для движения назад—заднего хода переда-
точное отношение коробки получается недостаточ-
ным.
й?
Установка цепной передачи * позволяет получить
приемлемые передаточные отношения на заднем
ходу, а наличие синхронизаторов обеспечивает мяг-
кое включение как переднего, так и заднего хода.
Так, в коробке двигателя ГАЗ-21 срезают зубья
шестерен первой и второй передач иа блоке проме-
жуточных шестерен и вместо шестерни второй пере-
дачи иа уступ, проточенный на шестерне второй пере-
Ёариант А
Рис. 16. Реверсредуктор из коробки УМЗ-412 с цепной переда-
чей заднего хода.
1—распорная шайба; 2—зубчатое колесо; 3—шестерня второй передачи
(зубья удалены); 4—синхронизатор в сборе; 5—шестерня первой передачи
(зубья удалены); 6—звездочка: 7—корпус подшипника; Я—подшипник 210;
S—медная трубка охлаждения (8x1, два-три витка, паять ПМЦ, ПОС-40):
10—крышка сальника; 11-— фланец: 12—стопорная гайка; 13— втулка;
14—вторичный вял (обрезан); 15—сальник (от коленчатого вала дрнгателеИ
ВАЗ «Урал» М-62); 16, 10, 23—распорная втулка;/7—звездочка; 18—цепь
2ПВ-9. 525; 20—шестерня; (21—промежуточный вал; 22—болт МГО (прива-
ривается ко вторичному валу коробки); 24—втулка (приваривается к вилке
кардана): 25— гайка М10К.
дачи выходного вала, устанавливают ведущую звез-
дочку. При этом сохраняются синхронизаторы, и пере-
ключение производится одним рычагом. Такая пере-
делка возможна у коробок передач двигателей
УМЗ-412, ВАЗ, ЗМЗ-24 при использовании иа пря-
мой и иа второй передачах (рис. 16).
Переделка коробки ГАЗ-21 при работе на второй
передаче меиее целесообразна из-за отсутствия сии-
* «Катера и яхты», 1973 г., № 41/1.
Б8
^хроиизатора иа первой передаче и необходимости
переключения хода двумя рычагами.
Для изготовления цепной передачи лучше исполь-
зовать двухрядные моторные цепи от мотоцикла
J-PK-Ю или приводы кулачкового вала двигателей
УМЗ-412 и ВАЗ с шагом 9,525 мм. В случае приме-
нения для коробок передач двигателя ГАЗ-21 или
УМЗ-412 одинаковых звездочек с нечетным числом
зубьев иа цепь нужно устанавливать натяжное уст-
ройство. Более простым вариантом для двигателя
ТАЗ-21, не требующим натяжного устройства, будет
установка иа промежуточном валу звездочки с
26 зубьями, а иа вторичном — с 18 (можно исполь-
зовать ведущую звездочку УМЗ-412).
Другим мероприятием, увеличивающим ресурс
промежуточных шестерен, является повышение их
износоустойчивости. С этой целью применяют шес-
терни с цементированным зубом, имеющим твердость
HRC 57—65, вместо циаиированных шестерен дви-
гателя ГАЗ-21 с твердостью HRC 48—56.
Известны рекомендации по увеличению ширины
зубчатых колес для повышения их нагрузочной способ-
ности. Расчеты показывают, что увеличение ширины
колес з 2 раза приводит к повышению их долговеч-
ности при малых нагрузках в 5—10 раз, а при боль-
ших нагрузках в 3-—5 раз. Однако такое увеличение
достижимо лишь при идеальном соблюдении как
углов наклона зубьев, так и параллельности валов.
В действительности же всегда имеется перекос зубь-
ев, связанный как с погрешностью обработки шесте-
рен, так и с прогибом валов под нагрузкой, причем
эти погрешности тем больше, чем шире зубчатые
колеса. В результате при увеличении ширины шес-
терен и малой точности изготовления (а также ма-
лой жесткости валов, что характерно для коробок
передач) ресурс может даже уменьшиться. Если
есть уверенность в качественном изготовлении новых
шестерен, можно наиболее просто решить задачу
путем переделки только второй, наиболее нагружен-
ной пары шестерен (эскиз такой переделки см. иа
рис. 16).
Коробка, взятая от более мощного двигателя, поз-
воляет увеличить ресурс при работе иа промежуточ-
ен
них передачах. Например, можно установить на дви-
гатель УМЗ-412 коробку от ГАЗ-21 или, что еще
лучше, от ЗМЗ-24. В этом случае, помимо изготовле-
Рис. 17. Редерсрсдуктор на базе коробки ГАЗ-53 с цепной пере-
дачей заднего хода.
J—входной вал; 2—втулка подшипника; 3—подшипник 5020SK; 4—бронзовая
втулка; 5—шестерня первичного вала; б—муфта переключения 3-й и 4-й пе-
редач с деталями синхронизатора; 7—крышка коробки передач с механиз-
мом переключения; 8—-втулка (из шестерен 3-й передачи); 9—звездочка
с цепью; 10—втулка (осевой зазор ОЛ мм); И—подшипник SflTK; 12—крышка
подшипника; 1S—подшипник 42207К; 14—шестерня промежуточного блока
(ведомая); 18—втулка шестерян; /8—звездочка; 17—выходной вал; К—рас-
порная втулка; 10—подшипник 50307К; 20—выходной фланец; 21—сальник
ГАЗ-53; 22—крышка подшипника-
ния переходной проставки, необходимо провести до-
работку первичного вала под подшипник, запрессо-
ванный в коленчатый вал, и шлицев ведомого вала
60
едеплеиия. Поскольку первичный вал термообрабо-
проще изготовить новую ступицу ведомого дис-
ка сцепления под увеличенные шлицы; материал
ступицы — сталь 40Х или 45, термообработка до
НВ 160—240. Такая замена повысит ресурс пере-
дачи в 2—3 раза по сравнению с использованием
Штатной коробки двигателя.
Весьма надежный реверсредуктор можно изгото*
вить, использовав коробки передач грузовых автомо-
билей ГАЗ-53 или ЗИЛ-130, шестерни которых име-
ют синхронизаторы (рис. 17).
Переделка коробки сводится к следующему. На
Отрезном круге отрезают шестерню от первичного
Вала. На виутришлифовальиом станке растачивают
посадочное отверстие в шестерне (его диаметр дол-
жен быть больше внутреннего диаметра под ролики
подшипника); допустимое радиальное и торцевое
биение наружного диаметра зубьев при расточке—
не более 0,02 мм. На оправке шлифуют торец шес-
терни (в месте отрезки) и запрессовывают в нее
втулку из бронзы- Бр. ОФ, ОЦС (6 на рис. 4). С шес-
терни третьей передачи срезают зубья и протачива-
ет ее под посадку звездочки 9. Шестерню с проме-
жуточного вала, срезают при помощи- кислородно-
ацетиленовой резки (зубья при этом обматывают
акжрыми тряпками) и растачивают ее для приварки
к переходной втулке 15-
Валы 1, 17 изготовляют из сталей 35Х, 40Х, 45.
Термообработка вала 1 в районе шлицев и шеек под
бронзовые втулки — закалка до HRC 48—55. Форма
первичного вала зависит от места расположения ре-
верередуктора: если он расположен на месте короб-
ки передач, то конфигурация свободного конца пер-
вичного вала должна повторять, форму вала штат-
ной коробки передач двигателя. Наличие мощных
синхронизаторов позволяет производить переключе-
ние с заднего йа передний ход на холостых оборотах
двигателя без использования сцепления. Упор винта
передается на шариковый подшипник 19.
- Недостаток коробок грузовых автомобилей —♦
большие габариты и большая масса корпуса. Их
можно значительно уменьшить, если изготовить кор-
пус сварным (рис. 18). При передаче упора иа
61
штатный подшипник коробки передан ресурс под-
шипника будет ограничен (см. § 12). Увеличение ре-
Рис. 18. Реверсредуктор в сварном корпусе с использованием
готовых шестерен коробки ГАЗ-53.
I—корончатая гайка; 2—фланец выходного нала; 3—входной нал; •?—крышка
подшипника; 5—корпус подшипника 50209К; 6—шестерня первичного вала;
7— муфта переключения с деталями синхронизатора; 8—«механизм переклю'
чения; [9—втулка (шестерни 3-Й передачи); 20—звездочка; I/—крышка ко-
робки; /2—рычаг реверса-. 13—вариант с первичным валом под стандартную
коробку; 14—выходной фланец редуктора.- 25—крышка подшипника с саль-
ником ГАЗ-53; 26—-подшипник 3G9; 17—выходной вал; 28—шестерня проме-
жуточного блока; 20—втулка шестерни,- 20— втулка звездочки; 22—распор-
ная втулка; 22—подшипник. 5Q307K (Г A3-53); 23— корпус редуктора; 24— крышка
подшипника; 25—вариант е выходом на «прямую сторону».
сурса этого узла достигается установкой дополни-
тельного упорного подшипника н применением охла-
ждения путем подачи воды в припаянный к крышке
expert22 для http: //njtracker.org
62
змеевик (рис. 19). Выходной вал коробкн передач
Двигателя ГАЗ-21 имеет большую длину, так как
£а нем установлен корпус ручного тормоза. Умень-
шить габариты можно, установив в коробку выход-
ные валы от двигателей ГАЗ-69 илн М-20, более
короткие н вместе с тем взаимозаменяемые.
• Как показывает опыт эксплуатации, охлаждения
Только крышки достаточно для нормальной работы
коробки даже на второй передаче. Однако при экс-
Рис. 19. Усиление подшипникового узла выходного вала коробки
ГАЗ-21.
j^-лодшипняк 306: 2—упорный подшипник 8206; 3~трубка охлаждения (8Х1>
faaHTb ПМЦ. ПОС 40); 4— корпус: 5—распорная втулка; б—сальник ГАЗ-21;
S^-фланеи кзрадана; 8~стяжной болт М10; 9—шайба; 10~полумуфта;
—предохранительный болт МЮ (латунь. диаметр проточки 7-8 мм): /2—ко-
мическая полу муфта: /3—пакет пружинных шайб; И—полумуфта; 15—греб'
ной вал.
Йлуатацин коробки на понижающих передачах целе-
сообразно размещать змеевнк в нижней части, чтобы
Площадь его, омываемая маслом, составляла не ме-
нее 40—50 см2.
В коробке передач двигателя УМЗ-412 упор на
рггатный подшипник можно передать при условии,
|елй зафиксировать скользящую вилку кардана на
ведомом валу. На рнс. 16, б показан простейший спо-
соб крепления, при котором к торцу вала привари-
вается резьбовая бобышка, а в отверстие вилки —
кольцо. Более сложная переделка (рис. 16, а)—
63
обрезка вторичного вала, изготовление'нового корпуса
под более мощный подшипник и приварка к концу
вала втулки 13 со шлицами или шпонкой.
§ 11. Валопровод
Валопровод служит для передачи кру-
тящего момента от двигателя к винту. В элементах
валопровода помимо постоянных напряжений, возни-
кающих от передачи крутящего момента двигателя,
возникают знакопеременные напряжения, связанные
с неравномерностью работы двигателя, неравномер-
ностью крутящего момента, поглощаемого винтом, и
т. д. (см. § 20). Весьма опасными являются резонанс-
ные режимы, которые возникают при крутильных ре-
зонансных колебаниях. Если гребной винт установ-
лен в соответствии с рекомендациями (§21) и на
рабочих режимах отсутствуют резонансные крутиль-
ные колебания, знакопеременные напряжения будут
значительно меньше напряжений от крутящего мо-
мента. В этом Случае диаметр вала определяют по
напряжениям от крутящего момента; все остальные
факторы учитываются введением коэффициента за-
паса К = 2,5 4- 3,0. Для сталей, нз которых наи-
более часто изготовляют гребные валы (2X13, 40Х,
50), минимальный диаметр вала dR, см, можно опре-
делить по формуле
3 ____ 8 /-ту—-
й„ = 0,18	0,2 VMKp или d. = 7,5-i-8,3
где МКр — крутящий момент, передаваемый валом
(для гребного вала с учетом передаточного отноше-
ния реверсредуктора), кгс/см; — номинальная
мощность двигателя, л. с.; п — частота вращения
вала, об/мнн.
Диаметры шеек валов, где имеются шпоночные
пазы, желательно увеличить на 5—10%. Переходы
от шейки вала к промежуточному участку выпол-
няются по достаточно большому радиусу (R — 0,3-—
W- 0,5dB).
При механической обработке малую шерохова-
тость поверхности (1,25—0,63) необходимо обеспе-
чить не только для шеек, но и для промежуточного
64
.участка вала. Это уменьшает вероятность появления
усталостных трещин и повышает коррозионную стой-
кость (особенно для сталей 2X13 в морской воде).
Длина вала обычно ограничивается опасностью воз-
никновения резонансных нагибных колебаний. В этом
случае чрезмерная вибрация вала, даже если н не
приводит к его поломке, нарушает работу уплотня-
ющих устройств и вызывает сильную вибрацию ка-
тера.
Критическая частота вращения пКр, об/мин, опре-
деляется по формуле пкр= 12 • 10e-j|-, где dR—
диаметр вала, см; / — расстояние от муфты редукто-
ра до опорного подшипника, см, илн, прн известном
значении максимальной частоты вращения н диамет-
ра вала определяется значение см
Ux = 3500a/^-.
V «НОМ
Следует иметь в виду, что даже прн меньшей на
10—20% частоте вращения или меньшей на 5—10%
длине вала под действием таких возмущающих фак-
торов, как массовая н гидродинамическая неуравно-
вешенность винта, неравномерность распределения
нагрузки в упругих муфтах, небольшой изгиб вала
и т. д., при работе возникает заметная вибрация
вала. Это также приводит к увеличению вибрации
катера и нарушает нормальную работу сальникового
устройства.
В связи с указанными обстоятельствами длина
вала (т. е. расстояние от фланца редуктора до спор-
ного подшипника) для валов, имеющих фланцевое
крепление к реверсредуктору, должна быть I
^0,95—l,0imax или I 60dB. Для валов, кре-
пление которых к реверсредуктору осуществляется
посредством упругой муфты плн карданного шарни-
ра, I 0,8/етах, но ие более 50dB-
При возникновении крутильных колебаний знаке-*
переменные нагрузки могут превысить предел вынос-
ливости металла, и в вале будут появляться уста-
лостные трещины, которые приведут к его поломке.
Рассмотрим простейшую схему валопровода, ког-
да гребной вал непосредственно крепится к маховику
3 ю. Н. Мухин, Б. Е. Синильщиков	65
двигателя. Если на неработающем двигателе прило-
жить к маховику и винту противоположно направлен-
ные крутящие моменты, за счет которых произойдет
некоторое скручивание гребного вала, а затем резко
убрать их, то элементы валопровода начнут ко-
лебаться с определенной частотой — собственной
частотой крутильных колебаний.
Более сложная картина колебаний возникает
при установке отдельного редуктора. В этом случае
помимо выше рассмотренных, так называемых одио-
узловых, колебаний могут возникнуть двухузловые
колебания, имеющие более высокую частоту. За-
жмем маховик двигателя и винт, а к фланцу редук-
тора приложим крутящий момент, который скрутит
как гребной, так н промежуточный вал. Затем резко
отпустим фланец редуктора, двигатель нвннт. Вэтом
случае винт с махов id ком будет колебаться в одну
сторону, а шестерни редуктора — в другую, причем
как на промежуточном, так и на гребном валу мож-
но выделить по неподвижному сечению (узлу), отно-
сительно которого происходят колебания (отсюда
двухузловые колебания).
При резонансе амплитуда знакопеременных на-
пряжений возрастает в зависимости от способности
конструкции демпфировать крутильные колебания
(за счет сопротивления трения). Наибольшей демп-
фирующей способностью обладает валопровод, име-
ющий упругие муфты с резиновыми элементами или
штатными гасителями колебаний, которые исполь-
зуются в сцеплениях автомобильных двигателей.
Гребной вннт, поскольку он вращается в вязкой
жидкости, также является демпфером колебаний.
В случае применения демпфирующих муфт в со-
четании с гребным винтом увеличение амплитуды
напряжений при резонансе будет небольшим (в 3—
6 раз), в то время как для участков валопровода,
где отсутствуют демпфирующие элементы (например,
для промежуточного вала), увеличение напряжений
может быть значительным (в десять н более раз).
Уменьшить возмущающие моменты за счет нерав-
номерности работы двигателя прн эксплуатации его
на номинальной мощности без переделки двигателя,
естественно, невозможно. Однако если уменьшить
66
.частоту вращения двигателя (при винте постоянного
шага), то уменьшится передаваемая мощность и ва-
лопровод будет работать с большим коэффициентом
запаса прочности. Одновременно уменьшатся и воз-
мущающие. нагрузки, а следовательно, если возникнет
резонанс, то напряжения в валах будут меньше.
Поэтому для любого валопровода можно найти час-
тоту вращения п<уг11Ом, при которой резонансные
режимы ие будут представлять опасности. Естествен-
но, что если амплитуда возмущающего момента зна-
чительна (например, такого же порядка, как крутя-
щий момент двигателя), то безопасная частота вра-
щения будет значительно меньше /Юж». При
малых значениях возмущающего момента безопасным
может оказаться даже резонанс при п = /гно.м.
В гл. IV будет показано, что для четырехцп-
лнндровото двигателя в спектре возмущающих мо-
ментов находятся четные гармоники — 2, 4, 6, 8-я
и т. д. (т. е. частоты возмущающих моментов, в 2,
4, 6 и т. д. раз превышающие частогу вращения дви-
гателя). Прн этом резонанс от восьмой гармоники
оказывается безопасным вследствие того, что ампли-
туда ее невелика и демпфирование высокочастотных
колебаний более интенсивно, чем демпфирование
низкочастотных. В отличие от этого, вторая гармо-
ника имеет значительную амплитуду, поэтому неже-
лательно, чтобы резонанс от нее происходил на час-
тоте вращения, превышающей 50% nHOM при жест-
ком соединении двигателя с винтом п 65%—при
наличии демпфирующей муфты. Для 4-й и 6-й гар-
моник эти цифры будут соответственно 60, 80 и 70,
90%.
Прн рациональной форме вннторулевого комплек-
са (см. § 21) возмущающие моменты от винта, как
правило, невелики и нх можно не учитывать. Если
это не соблюдается, то нежелательно, чтобы 3-я и
6-я винтовые гармоники (для трехлопастного вннта)
попадали в диапазон оборотов 0,8ппом < п < «ном.
Эти весьма ориентировочные рекомендации справед-
ливы для одноузловых колебаний. Для двухузловых
колебаний весьма неудачным оказывается вариант
без применения демпфирующих муфт, так как демп-
фирующее свойство вннта для таких колебаний
3*
67
проявляется слабо. В этом случае частота вращения
двигателя при резонансе от 2, 4 и 6-й гармоник не
должна превышать соответственно 40, 50 н 70%'
«ном- В случае установки демпфирующих муфт мак-
симальную частоту вращения при резонансе можно
повысить до 60, 75, 90% Whom соответственно. Более
точные данные могут быть получены по рекоменда-
циям работ [I, 19, 21, 32].
Прн установке гребного вала, диаметр которого
выбран большим, чем требуется для передачи кру-
тящего момента двигателя, безопасные значения
частоты вращения можно увеличить. Однако в этом
случае работа валопровода в условиях крутильных
колебаний при п ~ пном будет сопровождаться уси-
ленным износом шпоночных шлицевых или зубчатых
соединений н вызывать значительный нагрев- упру-
гих муфт, что может привести к их разрушению.
Заметим также, что резкое увеличение шума в шли-
цевых п зубчатых соединениях на определенных час-
тотах- вращения может служить косвенным признаком
возникновения резонансных крутильных колебаний.
Частоту собственных колебаний Д ко л/мин, одноуз-
ловой формы прн прямом соединения гребного вала
с двигателем можно определить по формуле
f = 9,5 А/
V	» дв-' в
где Jga~ момент инерции двигателя, кг-см-с2;
/в — момент инерции вннта, кг-см-с2; Св — жесткость
гребного вала соответственно, кгс-см.
Поскольку в современных автомобильных двига-
телях момент инерции маховика составляет 85—
90% момента инерции всего двигателя, достаточно
определить момент инерции маховика. Если махо-
вик имеет форму диска постоянной ширины, момент,
инерции 7Д, кг-см-с2, определяют по формуле
, mD2 - ___________ уВ£>4	,
'«“'8000’ НЛН J}L~ 10 200 000 ’
здесь т — масса диска, кг; О—наружный д наметЦ
см; у— плотность материала маховика, г/см3 (д|1
чугуна и стали у = 7,8 г/см3); В — ширина диска, ей
Однако маховик имеет, как правило, более
68
ную форму. В этом случае момент инерции можно
найти путем разбивки сечения маховика на простые
элементы — днскн н кольца. Момент инерцнн кольца
4, кг-см/с2, определится по формуле
няи,
8000	Л 10 200 000
где Da — наружный диаметр кольца, см; DBli —• внут-
ренний диаметр кольца, см.
Момент инерции двигателя 4в, кг-см-с2, опреде-
ляется суммированием
4в = 1,1^1,15(44-44-...).
Момент инерции винта 4, кг-см-с2, можно опре-
делить по следующей приближенной формуле:
7	 mCTDCT
23000	8000 ’
где тл — масса лопастей винта, кг; DB — наружный
диаметр винта, см; DCr — средний диаметр ступнцы,
см; Шет — масса ступицы винта, кг.
Жесткость стального вала Се, кгс-см, определя-
ется по формуле
80 000 di
С —_______в_
св— z
где dB — диаметр вала, см; / — длина вала, см (за
длину вала необходимо принимать расстояние от
полумуфты до ступицы винта).
Жесткость демпфирующей муфты в связи с не-
стабильностью свойств резиновых элементов лучше
определять экспериментально. Для этого одну поло-
вину полумуфты закрепляют неподвижно, а ко вто-
рой половине прикладывается крутящий момент,
равный- сначала 0,7-—0,8, а затем 1,2—1,3 от расчет-
ного крутящего момента, передаваемого муфтой.
Воспроизвести необходимый крутящий момент проще
всего, подвешивая грузы к длинному рычагу I т
т 100 см, прикрепленному ко второй полумуфте.
При этом измеряется разность а, рад., углов пово-
рота второй полумуфты между положениями боль-
шей и меньшей нагрузок. Тогда жесткость муфты
69
См» кгс-см, определится как
г —	—
В этом случае суммарная жесткость валопровода
Сев определится следующим образом:
Р ___ СцСм
С2в— св4-см •
В случае установки отдельного редуктора необхо-
димо учитывать собственные частоты как одноузло-
вых, так н двухузловых колебаний. Частоты соб-
ственных колебаний при этом определяются по сле-
дующей формуле:
f = 9,5
— 4Ж ,
где
®ДВ
А =-----
CSnp CSb
7дв f-Грб Н Js-) Н (^Рб Н Л» + АшЛз
п = —..................... ..-4-  ------—------------:
С2пр	Сев
гг.___ г ( т 1	/рт Ч I .	С _____ £’М-пр£'в.пР»
А 	“ДВ I •’рб I	,-2 I I Л »	t-'Snp	_1_ г>	»
\	1	/	1	СМ-ПР “Г Ьв,пр
где /Рб — момент инерции первичного (быстроход-
ного) вала реверсредуктора'—определяется суммиро-
ванием моментов инерции входной муфты, самого
вала и шестерни. Моменты инерции определяются
так же, как для маховика; /рт — момент ннерцни
вторичного (тихоходного) вала редуктора, опреде-
ляется так же, как для быстроходного вала; I—•
передаточное отношение редуктора; Св.пр — жест-
кость промежуточного вала, кгс-см; См.пр —жест-
кость упругой муфты, установленной на промежу-
точном валу.
Жесткости определяются таким же образом, как
для гребного вала. В том случае, если промежуточ-
ный вал выполнен из трубы, его жесткость С^лр,
кгс-см, определяется по формуле
80000(4-4,)
С-Е.Пр	~’
70
где dK, dBH — соответственно наружный н внутренний
диаметр трубы.
При складывании членов под корнем получается
частота двухузловых колебаний, а при вычитании —
частота одноузловых колебаний.
Рассмотрим пример определения частоты резо-
нансных колебаний для валопровода с редуктором.
Исходные данные. Момент инерции двигателя
(ГАЗ-21) 2,8 кг-см-с2. Промежуточный вал = 25 мм, I =
= 400 мм. На первичном валу редуктора (по типу УРР-20)
насажены две шестерни D = 90 мм, I = 40 мм; фланец с муф-
той D = 120 мм, I ~ 20 мм; размеры вала: dB = 40 мм, I =
= 450 мм. Заметим, что вторая шестерня — шестерня заднего
хода —хотя и не участвует в передаче крутящего момента, но
вращается вместе с валом и, следовательно, увеличивает его мо-
мент инерции. Вторичный вал имеет размеры dB — 45 мм,
I = 450 мм; на нем вращаются две шестерни: D = 150 мм,
I •= 50 мм; каретка синхронизатора, которую можно условно
представить в виде кольца, De = 140 мм, £>Вн — НО мм, I =
= 150 мм и в виде диска D = ПО мм, I = 20 мм. Там же
имеется фланцевая муфта D = 120 мм и I — 20 мм. Передаточ-
ное отношение редуктора i = 1,6. Гребной вал при диаметре
30 мм имеет длину 1500 мм. Винт массой 5,5 кг и диаметром
380 мм имеет ступицу Dcr = 65 мм, I = 100 мм.
Определим моменты инерции:
7рб ° 10200000 (2’4,0'9-0’ + 2’°' 124 + 45’4,) = °’08 КГ ’СМ 'С2;
Jp’“-iM0-'45-4-54 + 2-5-,S4 +
Масса ступицы
4- 15(144 — 114) 4- 2-124] = 0,7 кг-см-с2.
я -6,52-10-7,8
4 -1000
= 2,6 кг.
Тогда масса лопастей винта
гпл = 5,5 — 2,6 — 2,9 кг.
Момент инерции винта
г	2,6-38й , 2,9 • 6,52	nV7O ,
/а	23 000 + 8 000	0.178 кг-см-с.
Жесткости валов:
Св.пр = 80 °°°о 2,5 = 78 000 кгс-см;
С„ = -80 ООО'3'- = 43 000 кгс  см.
lou
71
Далее определим коэффициенты А, В, К:
2.8 (0.08 + -^-) 0,178
А =	78 000-43 200	= 6,2 • 1<Г
г ^ + >)+^.
78000	+
0,178 Го,08 4-	-J- 2.8 - 0,178
+	43 200	= 2,81.1O“CJ
К = 2,8 4-(о,О8+^) +4^=3.22-
Наконец, частоты собственных колебаний
f = g 6 . /2,81.10~5 ± У2,81.10~6 — 4  6,2  10"11  8,22 =
V	2-6,2-Ю-”
= [а — 6820КОЛ/ми;., fa = 3860кол/мик.
Если максимальная- частота вращения 3500 об/мин, то прн
одноузловых колебаниях в опасный диапазон попадают резонан-
сы от второй (3860/2 > 0,5-3500) гармоники, а при двухузло-
вых— от второй (5820/2 > 0,5-3500) гармоники двигателя и
-	08-3500Л
третьей I 5.820/3 > •	—I гармоники винта.
Попытаемся вывести резонансные колебания нз
опасных зон только за счет изменения моментов
инерции и жесткости элементов валопровода. Для
этого повысим жесткость промежуточного вала, вы-
полнив его из трубы 0 70Х 3,5, а жесткость
гребного вала понизим, уменьшим его диаметр до
28 мм. Увеличив массу и диаметр винта (до 400 мм),
увеличим его момент инерции до 0,Зкг-см-с2. При-
этом собственная частота одноузловых колебаний
уменьшится до 2900 кол/мин, а двужуз левых, наобо-
рот, возрастет до 22 000 кол/мин. В этом случае
резонансы возникают уже в безопасном диапазоне
частоты вращения.
Если установить демпфирующую муфту- между
редуктором и гребным валом (жесткость упрунгх
муфт 10—40 тыс. кгс’см), то частота двухузяфэйх
колебаний практически не изменится, а частота однр-
узловых колебаний уменьшится до 1800 кол/мин^
72
т. е. выйдет далеко за пределы опасного диапазона.
Установка же муфты между двигателем и редукто-
ром понизит частоту двухузловых колебаний до
3800—4200 кол/мин, т. е. приблизит их к диапазону
(4200	\
—— «0,6-3500 I. Очевидно, что установка
упругой муфты между двигателем и редуктором це-
лесообразна или в случае, когда момент инерции
редуктора достаточно велик и частота двухузловых
колебаний получается низкой, или в случае, когда
момент инерции редуктора будет небольшим и за
счет высокой жесткости гребного вала частота двух-
узловых колебаний достаточно велика.
Исключить влияние резонансных колебаний для
шестнцилиндрового двигателя значительно легче,
чем для четырехцнлиндрового, так как необходимо
учитывать только 3 н 6-ю гармоники. Особенно бла-
гоприятными с этой точки зрения являются V-образ-
ные восьмицилиндровые двигатели, в спектре возму-
щающих гармоник которых необходимо учитывать
только 4-ю гармонику. Следует еще раз подчеркнуть,
что приведенные ограничения по частоте вращения
являются ориентировочными [1, 32].
Один из простых способов, повышающих надеж-
ность работы валопровода как при крутильных коле-
баниях, так и при ударе впнта о подводное препят-
ствие,—-применение предохранительных срезных
элементов (рис. 19, 20). Такие элементы выполняют-
ся с меньшим коэффициентом запаса прочности, чем
гребной вал (К 1-,5—2), и при ударе срезаются,
предохраняя тем самым валопровод от поломок.
Если в валопроводе одновременно возникнут значи-
тельные знакопеременные напряжения, то сначала
разрушится предохранительный элемент, как бы сиг-
нализируя о грозящей валопроводу опасности. Такое
разрушение, как правило, происходит неожиданно,
в обычных условиях эксплуатации. Если рассмотреть
получившееся место среза, оно оказывается состоя-
щим из двух зон: более светлой, имеющей продоль-
ные риски,— это собственно зона среза, н более тем-
ной, имеющей характерную кристаллическую струк-
туру,— это остаток усталостной трещины. Если та-
кие поломки происходят регулярно, через несколько
73
Рис. 20. Валопровод с эластичной муфтой и дейдвудным сальником.
1—киль; 2—гребной вал; 3—дейдвудная труба; 4—крепление резинотканевой трубы; 5, 6— втулка (нержавеющая сталь); 7—корт-
ЛУЦ сальника 'дакстолит).; 8—штуцер подвода воды для смазки.- 9—манжеты; /0—защитная шайба; //—стопорное кольцо; 72т—npei.
дйхран»тельиыйХ!Олт МЮ (латунь); /3—центрирующая втулка (капрон, резина); 74—резиновый амортизатор; 15—пелумхййа^
/б—резиновое кольцо; 77—стальное кольцо; 18—шайба; 19—шплинт; 20—корончатая гайка; 21—крестовика кардана; 22—ПИГОнЙа;-
23—.корпус предохранительной муфты; 24—полумуфта; 25—гайка М8; 25—обечайка муфты; 27—болт М8; 28, 37—ёйЛКИ кардана;
29—стопорное кольцо; 30—болт М1ОХ35; 82—выходной вал редуктора; 33—вилка кардана, отрезанная ет’трубы.
десятков часов эксплуатации, это говорит о больших
знакопеременных напряжениях, возникающих в кон-
струкциях валопровода, а следовательно, о малой его
надежности. Заметим, что усталостные разрушения
валов, как правило, также происходят без видимых
причин, а поверхность излома обычно располагается
под углом 45° к оси вала и также состоит из двух
зон, причем темная зона начинается в районе шпо-
ночного паза или других мест резкого изменения раз-
меров вала. Обычно срезной элемент вводят в кон-
струкцию муфты, соединяющей вал с редуктором;
в угловых колонках с его помощью крепят винт.
Диаметр проточки d, см, срезного элемента, выпол-
ненною из латуни (его обычно располагают парал-
лельно оси вала), определяют по формуле
й = 0,033х^/Л.,
где М — максимальный момент на гребном валу,
кгс-см, a jR—'расстояние от оси срезного элемента
до оси вала, см.
Диаметр шеек срезного элемента выбирают на
2—'3 мм больше. Несмотря на то что замена срезного
элемента занимает ие .более 2—3 мии, катер в это
время теряет ход, что также может повлечь за собой
новые осложнения. За счет некоторого усложнения
конструкции муфты можно сделать так, что после
срезания предохранительного элемента катер будет
иметь возможность продолжать движение малым
ходом. Крутящий момент в этом случае передается
небольшой конической муфтой (см. рис. 19). При
прямом соединении гребного вала со сцеплением дви-
гателя роль предохранительной муфты в какой-то
мере выполняет сцепление. В тех случаях, когда
имеется реверсредуктор, сцепление уже ие может
играть роль предохранительной муфты в связи с
большими динамическими воздействиями на гребной
вал шестерен реверсредуктора (имеющих большой
момент инерции) в момент удара о подводное пре-
пятствие.
В большинстве случаев гребной вал подсоеди-
няется к реверсредуктору прн помощи жесткой флан-
цевой муфты (см. рис. 19). Обычно диаметр муфты
75
равен трем-четырем диаметрам вала.
стягивающих полумуфты, определяется по^№»Уле
п "150^?' ’ где М —крутящий момент, n$pWBa“’
емый муфтой, кгс-см; d —диаметр болтов*. Жз>
расстояние от оси вала до оси болтов, см. Преиму-
щество таких муфт состоит в их простоте, наД^но-
сти, в возможности применять гребной вал макси-
мальной длины. Основной недостаток — жесткие тре-
бования к точности монтажа и невозможность рабо-
ты при установке двигателя на мягкне амортизаторы.
В случае, если возникнет перекос между осями
вала и редуктора, вал изогнется и в нем возникнут
изгибающие напряжения. Чтобы эти напряжения не
стали опасными для вала, отклонение оси опорного
подшипника от осн реверсредуктора Д, см, не долж-
но превышать A=CZ720 000d, где / — расстояние от
фланца реверсредуктора до опорного подшипника,
см; d—-диаметр вала, см. Угол перекоса не должен
превышать = 57 Д//.
Правильность монтажа реверсредуктора относи-
тельно опорного подшипника можно проверить, если
вставить полумуфты одну в другую, не стягивая их
болтами, и измерить при помощи щупа максималь-
ную разность зазоров между полумуфтами. Эта
разность Дф, см, не должна превышатьДф = &D/1,
где D—диаметр фланца муфты, см.
Следует иметь в виду, что в реальных условиях
монтажа точность установки опорного подшипника
составляет 0,5—1 мм; кроме того, необходимо учи-
тывать прогиб корпуса катера на волнении, изгиб
кронштейна гребного вннта на циркуляции и т. -д.
В связи с этим значение Д не следует выбирать
меньше 1,0—2 мм.
Длина вала при фланцевом креплении ае может
быть меньше определенного значения. Пр этой же
причине такие муфты для промежуточных валрв ие
применяются. Однако не во всех случаях удается
использовать фланцевые муфты и для Фф&щения
гребного вала к редуктору. Для некоторая -схем
валопровода угол наклона гребного вала (Особенно
в случае применения соосных рсверсре^цуйрорцв)
оказывается больше допустимого для двигателя. За-
76
метим, что угол наклона верхнеклапанных двигате-
лей относительно КВЛ не должен превышать 10—
12° (с учетом ходового дифферента 3—5°). Для
нижнеклапанных двигателей он должен быть еще
меньше (не более 8—10°); в этом случае возможны
два конструктивных решения. Первое—'Применение
автономного упорного подшипника и установка меж-
ду ним и двигателем укороченного карданного вала,
имеющего два шарнира, (напомним, что вилки кар-
данного вала должны располагаться параллельно
одна другой). В случае применения автономного
упорного подшипника необходимо учитывать требо-
вания по точности его установки. Так, радиально-
упорные и упорные подшипники допускают очень не-
большие перекосы внутреннего и наружного колец
(угол перекоса ие более 3—5'). Поскольку при мон-
таже, а тем более в условиях реальной эксплуатации
трудно обеспечить такую точность, указанные типы
подшипников применять не рекомендуется. Одноряд-
ные шариковые подшипники нормально работают
при действии осевой нагрузки и допускают угол пере-
коса внутреннего кольца по отношению к наружному
до 15'. В этом случае отклонение осн опорного под-
шипника относительно осн упорного Д, см, не долж-
но превышать Д = .
Номер подшипника выбирают по упору винта Р,
кгс, который можно определить по формулеР=
— 270 -уК где N — эксплуатационная мощность дви-
гателя, л. с.; а —скорость, км/ч; ^ — коэффициент
полезного действия винта. В первом приближении
можно принять ц— 0,5 — для водонзмещающих и
= 0,6 — для глиссирующих катеров. Ниже приве-
дена зависимость номера подшипника ступора винта:
Упор вивта, кгс 100	150	200	250	300	350	400
Номера одноряд-
ных подшипников 204.303 206.305 207,306 208.307 210,307 211,308 211,30
Упорный подшипник смазывают густой тугоплав-
кой смазкой. Для предотвращения вытекания смазки
с обеих сторон устанавливают резиновые манжеты.
В тех случаях, когда угол перекоса валов меньше
77
8—9°, можно ограничиться установкой то лько-г^тГого
шарнира (без автономного упорного подшиннйМ)-
На рис. 20 показано соединение гребной) аала
с реверсредуктором прн использовании одного кар-
данного шарипра, передающего упор на реверсредук-
тор. Следует иметь в виду, что дополнительное уси-
лие от упора винта, действующее на внлку кардана,
даже в худшем случае не превышает 15—25% усилий,
связанных с передачей крутящего момента. Однако
по возможности лучше установить карданный шарнир
от двигателя большей мощности, так как штатный
шарнир рассчитан на длительную работу с крутя-
щим моментом, составляющим 50% максималь-
ного.
Как известно, работа карданного шарнира с пере-
косом приводит к появлению переменной составля-
ющей частоты вращения, которая дважды за один
оборот изменяет свой знак. Максимальная величина
этой дополнительной скорости увеличивается пропор-
ционально квадрату угла перекоса валов. Наличие
этой скорости вызывает появление знакопеременных
нагрузок в деталях реверса и валопровода. При
углах перекоса до 4° дополнительные напряжения,
как правило, невелики. При большем угле перекоса
знакопеременные напряжения резко увеличиваются.
Это может привести к поломке деталей валопровода
из-за усталостных напряжений, особенно прн возник-
новении резонансных крутильных колебаний гребного
вала. Поэтому при угле перекоса одиночного кардан-
ного шарнира больше 3—4° необходимо ставить упру-
гие муфты и подбирать схему валопровода, чтобы
резонанс от 2-й гармоники происходил на частоте
п С 0,5 «ном Демпфирование переменного крутящего
момента в муфте (см. рис. 20) осуществляется за счет
секторов 14, вырезанных .из листовой резины.
К фланцам полумуфт /5, 24 приварено по три ребра
толщиной 10-—15 мм. Обе полумуфты стянуты через
резиновые кольца 16 и стальные кольца 17 бол-
тами 27; диаметр отверстий под болты во фланцах
должен быть на 2—3 мм больше для компенсации
угловых перемещений полумуфт. Для предотвраще-
ния выпадания секторов 14 служит кольцо 26, прива-
ренное к одной из полумуфт.
78
При работе с карданным шарниром полумуфты
нее время проворачиваются относительно друг друга
на 20—30х. Чтобы исключить износ цилиндрического
сопряжения деталей 15 и 24, применяется втулка 18,
вырезанная на токарном станке из листовой резины.
(В другом варианте вместо резиновой втулки на
деталь 24 насаживают капроновую втулку, но при
этом сопрягающаяся с ней поверхность отверстия
детали 15 должна быть термообработана с HRC^45.)
Полумуфта 24 соединена с валом при помощи латун-
ного срезного болта. Так как болт срезается по
проточке, обломки его легко удаляются из полумуфт.
Упор на переднем ходу передается от вала на дета-
ли 23, 24, 14, 15, 28, а на заднем — на детали 18, 24,
16, 27, 15, 28.
Усилие затяжки гаек и болтов 27— 0,5 кге-м;
после затяжки необходимо проверить параллельность
фланцев полумуфт 15, 24 (допустимая непараллель-
иость—ие более 0,1 мм), после чего гайки зашплин-
товывают. В случаях, когда размеры отдельных
резиновых секторов 14 несколько различаются, даже
при тщательной регулировке непараллельиости под
действием упора винта за счет неодинакового сжатия
возникает перекос муфты. Поэтому втулку 13 целе-
сообразно изготовлять из стали термообработанной до
HRC50 и предусматривать во втулке или на шейке
полумуфты 24 несколько канавок для смазки,
а перед сборкой покрывать поверхности слоем густой
смазки. Наружный диаметр муфты d, см, можно
определить по формуле (при твердости резиновых
элементов 50—60 по ТМ-2)
з__
d= 1,3 VAI.
где М — крутящий момент, кгс-см.
Ширина резинового амортизатора приблизи-
тельно 0,2d.
Наиболее целесообразно применять кардан,
состоящий из двух вилок с фланцами. Возможен
также другой вариант (см. рис. 20,) с использова-
нием шарнира заднего конца карданного вала без
разборки крестовины. Для этого вначале ножовкой
отпиливают вилку кардана с приваренным куском
79
трубы длиной 4—5 см. За эту трубу кардан зажи-
мают в токарном станке и на малых оборотах про-
тачивают каиавку по сварочному шву, соединяющему
трубу с вилкой; диаметр канавки на 2 мм меньше
внутреннего диаметра трубы. Затем ножовкой пропи-
ливают продольный паз в трубе и отделяют ее от
вилки. Отверстие в полумуфте 15 растачивают по
тугой посадке относительно внлки (для ГАЗ-21 —
71,2 П); вилку 33 запрессовывают в полумуфту до
Вариант!
Рис. 21. Упругий карданный шарнир.
1—выходной вал: 2—полумуфта; 3— шайба (0=32); 4—кордная резина
/транспортерная тканевая лента прорезиненная, обитая толщина 12—18 мм>
5—полумуфта; б—болт чистый М12; 7—прорезная гайка MI2 (ГОСТ Б933—62);
момент затяжки 0.3 кге-м; В— шплинт 2,5X26:9—промежуточный вал; 10—под,
щнаник 1203 или шаровой шарнир ШС-17; 11—внутреннее кольцо В К или ВЭ.
упора. Перед приваркой целесообразно полностью
собрать муфту с валом и укрепить шарнир на фланце
редуктора, а конец вала положить на призму. Биение
вала в районе муфты не должно превышать 0,2 мм.
Причиной повышенного биения может быть не только
неравномерная деформация резины, но и неправиль-
ная сборка самого кардана (разная глубина запрес-
совки (фышек крестовин или перекос при запрес-
совке). Окончательную приварку можно производить
без разборки кардана, накладывая попеременно
короткие швы и охлаждая вилку так, чтобы темпера-
тура ее в районе крестовин не превышала 100—120°.
В качестве промежуточного вала чаще всего
используютси укороченные кардаииые валы. Однако
80
в связи с тем, что выполнить не только динами-
ческую, но и статическую балансировку такого вала
не удается, уровни вибраций на катере, особенно на
большой частоте вращения двигателя, будут повы-
шенными. В случае, когда ось двигателя параллельна
оси первичного вала реверсредуктора, можно при-
менять упругие карданы. Такой карданный вал имеет
иа концах упругие муфты типа изображенных на
рис. 20 или типа применяемых на двигателе ВАЗ.
Можно пспользонать две муфты с кольцами,
вырезанными из прорезиненной транспортерной ленты
(рис. 21). При суммарной толщине ленты 12—18 мм
диаметр окружности болтов D, см, определяется по
формуле Z) = (0,006 — 0,007) М. При уменьшении
числа болтов до двух диаметр увеличивают иа
40%.
Промежуточный вал центрируется по сфери-
ческим поверхностям, образованным в корпусе полу-
муфт, либо с помощью сферических шариковых под-
шипников или шаровых шарниров (типа ШС). При
штатном сцеплении в качестве первой муфты про-
межуточного вала можно использовать зубчатую
муфту, причем роль внутренней полумуфты будет
играть фланец зубьев синхронизатора первичного
вала коробки передач. Установка первичного вала
показана иа рнс. 22. Напомним также, что на выбор
конструкции промежуточного вала существенное
влияние оказывают опасность возникновения резо-
нансных крутильных колебаний.
На рис. 20 показано эластичное крепление дейд-
вудного сальника, позволяющее снять радиальные
нагрузки на манжеты. Такое крепление уменьшает
передачу вибрации от гребного вала иа корпус, облег-
чает центровку валопровода и повышает надежность
уплотнения. Корпус сальника изготовлен из тексто-
лита, и при смазке водой он очень износостоек. С уче-
том набухания текстолита необходимо предусмотреть
зазор между втулкой вала и корпусом ие ме-
нее 0,30 мм. В корпусе должно быть выполнено не-
сколько продольных грязеулавлнвающих канавок,
предназначенных для отвода смазывающей воды
(см. рис. 20, а). Чтобы уменьшить износ сопряжения,
рекомендуется смазывать его отфильтрованной водой,
81
подводя ее из системы охлаждения двигателя по
трубке 8.
В некоторых случаях у катеров, эксплуатируемых
на быстрых реках (с большим содержанием песчи-
нок в воде), посадочное отверстие в корпусе распо-
лагают после сальников и смазывают густой смаз-
кой через колпачковую масленку. Для удержания
смазки на противоположном конце устанавливают
дополнительный сальник.
Резинометаллический подшипник, на который
обычно опирается задний конец вала, в большинстве
Рис. 22. Крепление вяла к двигателю со снятой коробкой пере-
дач ГАЗ-21.
Z—первичный вал коробки передач с подшипниками; 2—муфта с выжим-
ным подшипником (штатная); 3—крышка подшипника первичного вала;
4—передний сальник 0 32; 5—специальная крышка; 6— пресс масленка J-AJ;
7—сальник 0 45; 8—пружинное кольцо ВЭ-80; Р—фланец, сталь 35 (прива-
рить к валу 3, зубья синхронизатора срезать перед приваркой и нагреть
кднец вала до 300°); 10—-вилка кардана; 11—шпилька крепления коробки
передач.
случаев изготовляют методом вулканизации [22]. Од-
нако не всегда удается осуществить качественную
вулканизацию резины; кроме того, разброс диамет-
ров отверстий получается недопустимо большой. Из-
готовить такой подшипник можно другим способом.
В бронзовую втулку подшипника на эпоксидном клее
вставляют необходимое число колец нз листовой ре-
зины, наружный диаметр которых на 0,5—1,0 мм
expert22 для http://rutracker.orq
больше внутреннего диаметра втулки, а внутрен-
ний — меньше диаметра вала. После полимеризации
клея внутренний размер отверстия растачивают до
необходимого (зазор между валом и резиновой втул-
кой должен быть 0,2 мм) иа внутришлпфовальном
станке. Расточку можно произвести и на обычном
токарном станке, если закрепить в суппорт высоко-
оборотную сверлилку с насаженным на оправку аб-
разивным кругом диаметром 25—20 мм. После рас-
точки необходимо ножом прорезать четыре—шесть тре-
угольных винтовых канавок глубиной не менее 2 мм.
На гребной вал в районе дсйдвудного сальника
и резинометаллического под шинника устанавливают-
ся втулки из нержавеющей стали (3X13, термообра-
ботанная до HRC 30 или хромированная). Срок
работы таких втулок значительно выше, чем бронзо-
вых. Втулки укрепляют на эпоксидной смоле по по-
садкам Аз/Сз. При необходимости замены на втулке
отрезным кругом нли ножовкой прорезают продоль-
ный паз, после чего втулка легко отделяется.
§ 12. Компоновочные схемы
угловых передач
Для катеров, рассчитанных иа движение
в режиме глиссирования или на переходном режиме,
схема прямого валопровода с расположением двига-
теля в центре судна оказывается весьма неудачной
с точки зрения как центровки, так и обитаемости.
Поэтому на таких катерах нашли широкое примене-
ние более компактные и обеспечивающие кормовую
центровку угловые V-образные передачи. Они вклю-
чают в себя либо два карданных шарнира в сочета-
нии с цилиндрическим редуктором, либо специаль-
ный угловой редуктор с коническими или винтовыми
зубчатыми колесами.
Для винтовой передачи используются обычные ци-
линдрические косозубые колеса, поэтому такие редук-
торы более просты в изготовлении, чем редукторы с
конической передачей, для изготовления которой тре-
буется специализированное оборудование.
На рис. 23 представлены типичные компоновочные
схемы V-образных передач для наиболее распростра-
83
Рис. 23. Комполовочныс схемы V-обрязцых передач с дшггато
дем УМЗ-412 {слева) п ГАЗ-21 (справа) и УМЗ-112;
й — вариант с самодельным цилиндрите ;пм редукторам; и — ва
84
ИЮОнй
риаит с самодельным угловым редуктором; б — вариант с исполь-
зованием цилиндрического реверсредуктора, изготовленного на
базе деталей коробок передач грузовых автомобилей.
85
пенных двигателей ГЛЗ-21 и УМЗ-214. На рис. 23, а
показаны варианты, при которых реверсирование
осуществляется штатной коробкой передач (жела-
тельно, чтобы она была подвергнута доработке, о ко-
торой говорилось выше), причем применен отдельно
закрепленный самодельный цилиндрический редук-
тор, связанный с выходным валом коробки передач
с помощью двойного карданного шарнира. Эта пере-
дача имеет большие габариты и повышенную шум-
ность, но наиболее проста в изготовлении
На рис. 23,6 даны варианты наиболее компакт-
ных передач, в которых вместо цилиндрического ре-
дуктора использован редуктор с винтовой передачей.
Это наименее шумная передача, так как в ней нет
карданных шарниров, а шестерни хорошо прираба-
тываются.
На рис. 23, в Представлены варианты с исполь-
зованием отдельно закрепленного цилиндрического
реверс редуктор а (см. рис. 17 и 18), в который входят
детали коробок скоростей грузовых автомобилей.
Преимущество этой передачи — надежность реверс-
редуктора, что улучшает эксплуатационные возмож-
ности катера, недостатки ее — относительно большая
длина гребного вала, а также повышенная шумность.
Габаритные и компоновочные размеры даны для вин-
та диаметром 380 мм при расстоянии от транца до
двигателя 400 мм. Это расстояние нужно выдержи-
вать, если по обеим сторонам двигателя имеется про-
ход примерно такого же размера; в этом случае за-
пуск двигателя рукояткой осуществляется непосред-
ственно из моторного отделения Если по каким-либо
компоновочным причинам ширина боковых проходов
менее 400—450, нет необходимости выдерживать рас-
стояние до транца, так как заводить двигатель руко-
яткой будет практически невозможно. В этом случае
расстояние от транца можно уменьшить до 150—•
200 мм, установив на шкив коленчатого вала пуско-
вой диск (см. § 24).
Излом вала на каждом карданном шарнире
(рис. 23,о) выбран максимально допустимым
(9—10°). Чтобы обеспечивалось постоянство частоты
вращения первичного вала редуктора, вилки кардан-
ного вала должны лежать в одной плоскости, а углы
86
излома вала на всех шарнирах должны быть одина-
ковые. В случаях, когда эго трудно соблюсти (на-
пример, для схемы на рис 23, в), разность углов из-
лома во избежание появления чрезмерных динамиче-
ских нагрузок не должна превышать 3°.
Для повышения жесткости крепление гребного ва-
ла в вариантах рис. 23, а и в лучше выполнять с по-
мощью фланцевых муфт. Несколько уменьшить (па
200—250 мм) габариты установки двигателя
УМЗ-412 в варианте рис. 23, а можно путем укороче-
ния удлинителя коробки передач (укороченная ко-
робка показана на рис 23,6)
Для схемы на рис. 23,6 возможны два варианта
соединения коробки передач с редуктором. Первый —
соединение при помощи упругой муфты (см. рис. 20),
но без центрирующей втулки 13, а также без дета-
лей 16, 17, или при помощи эластичной муфты от
двигателей ВАЗ (также без установки центрирую-
щей втулки). В этом варианте двигатель и редуктор
должны крепиться жестко к фундаментным брусьям,
илц редуктор необходимо навешивать на коробку пе-
редач (рис. 24). Тогда двигатель вместе с редукто-
ром устанавливается на амортизаторы, а соединение
гребного вала с редуктором производится при помо-
щи упругой муфты (как показано на рис. 20, но без
карданного шарнира). Применение упругой муфты
приводит к ограничению длины вала, но одновремен-
но уменьшается уровень шума п вибрации катера
(см."§ 12).
Второй вариант предусматривает соединение дви-
гателя с редуктором При помоши короткого (около
100—200 мм) упругого карданного вала. Такой кар-
данный вал должен иметь на концах упругие муфты,
аналогичные изображенным на рис. 20 и 21, пли
муфты, применяемые на двигателях СМ или катере
«Амур». Можно использовать также две эластичные
муфты от двигателя ВАЗ, причем двигатель в этом
случае укрепить па амортизаторах, а редуктор —-
жестко.
На рис. 23, в представлен вариант с использова-
нием реверсредуктора в корпусе коробки передач
грузового автомобиля (см. рис. 17). Как видно, уста-
новка первого карданного шарнира на маховике уве-
87
личи-вает длину передачи. Уменьшить ее можно, ис-
пользовав дополнительный вал (см. рис. 22). Этот
вал, так же как первичный вал коробки передач,
опирается на два подшипника: один, запрессованный
в проточку коленчатого вала, и другой, запрессован-
ный в специальную крышку 5, которая крепится к
картеру сцепления вместо коробки передач. Крутя-
щий момент от маховика двигателя передается через
штатный диск сцепления. Дополнительный вал мож-
но изготовить из штатного первичного вала коробки
передач, срезав у него зубья шестерни и отшлифо-
вав на их месте шейку под сальник (от переднего
конца коленчатого вала или переднего колеса «Мос-
квич-412»). Фланец 9 под карданный вал приварива-
ют к зубьям синхронизатора. Чтобы уменьшить воз-
можность вытекания консистентной смазки, 20—30 г
которой необходимо заложить в полость подшипника,
для двигателей ГАЗ и ЗМЗ можно изготовить новую
крышку подшипника первичного вала 3 с канавкой
под сальник 4.
Обычно в угловых редукторах, например в угло-
вом редукторе УРР-20, ось двигателя лежит в плос-
кости, параллельной ДП, и смещена к правому борту
88
на расстояние А — 112,5 мм. Недостатком такой ком-
поновки является малое расстояние между поддоном
двигателя и килем катера. В какой-то мере избежать
этого недостатка можно, если повернуть редуктор во-
круг гребного вала на угол р = 18—25° (рнс. 25).
При этом ось двигателя окажется под некоторым уг-
лом к диаметральной плоскости катера, а центр тя-
жести двигателя переместится в направлении ДП.
Рис. 25. Компоновка V-образной передачи с угловым редукто-
ром при обычном (пунктирные линии) и развернутым на угол р
редукторе.
Положение двигателя под углом к ДП несколько не-
обычно, однако это позволяет получить ряд преиму-
ществ по сравнению с общепринятой компоновкой, в
частности увеличить зазор между поддоном и килем
катера. Зная значения углов ос2 (между валами ре-
дуктора) и р (наклона редуктора), можно опреде-
лить углы cci (между валами в вертикальной плоско-
сти) и у (между валами в горизонтальной плоскости),
89
7®^
Рис. 26. Угловой редуктор.
1—зал1вная горловина: В— маслоизмерительный стержень: 3—крышка кор-
пуса; 4—проставка (для крепления к коробке передач); 5—входной вал; 6—
стопорное кольцо с сальником; 7—верхняя плата; 8 зубчатое колесо, 9 ре-
бро жесткости (6=3); W-шестерня; //—шпонка; «—корпус подшипника;
ео
Вид С
на окружности 080
(для ГАЗ-21)
Вид В
•]3—крышка корпуса; 14—боковая плата (6=3); 15—кожух охлаждения;
/6 —подшипник 208; 17—подшипник 20/; /8—установочная бобышка;
19—установочный илатик; 20— выходной вал; 21 —боковой лист (о —3);
22—упорный фланец с сальником.
91
по следующим зависимостям:
tgat = tg аг cos
tg у = tg a2 sin ₽.
При этом входной вал приподнимается над выходным
па величину с, измеряемую в вертикальной плоско-
сти, проходящей через центры шестерен:
с = A sin ₽.
Технология изготовления редуктора с пересекаю-
щимися валами (рис. 26) почти не отличается от
технологии изготовления простейшего редуктора с
одной парой цилиндрических зубчатых колес, за
исключением того, что у колеса и шестерни наклон
зубьев разный, а при расточке посадочных мест под
подшипники редуктор следует развернуть иа угол cq.
Корпус редуктора состоит из двух плат 14, соеди-
ненных на сварке по периметру прямоугольными пла-
стинами; в отверстия щек вварены корпуса подшип-
ников. Для увеличения жесткости конструкции пре-
дусмотрены ребра. В верхней крышке редуктора сде-
лай лючок для удобства осмотра, обслуживания в
монтажа.
Охлаждение редуктора осуществляется подачей
воды в кожух охлаждения 15, приваренный к нижней
части корпуса редуктора.
Уплотнить выходные концы валов можно с по-
мощью стандартных уплотнительных манжет. Веду-
щий вал редуктора, в частности, можно уплотнить
манжетами от передних колес мотоцикла М1М или
автомобиля «Жигули», либо манжетой с переднего
конца коленчатого вала двигателя ВАЗ. Для уплот-
нения выходного вала редуктора можно применить
манжету от переднего конца коленчатого вала или
ступицы переднего колеса автомобиля «Москвич-412».
При сварке коробки редуктора в щеки вставляют
заготовки корпусов подшипников с припусками на
внутренние диаметры для дальнейшей расточки после
сварки. Внутрь заготовок вставляют центрирующие
оправки и вваривают корпуса подшипников, контро-
лируя угол между валами. Затем приваривают цент-
ровую бобышку 18 и ребра жесткости к корпусам
подшипников и щекам, а также технологические
92
пл атаки 19 для создания базы при расточке. После
сварки корпус редуктора необходимо отпустить (под-
вергнуть низкотемпературному отжигу) для снятия
внутренних напряжений, остающихся после сварки.
Наружные поверхности платиков 19 опиливают
так, чтобы они находились в одной плоскости. Редук-
тор при расточке поворачивался относительно бо-
бышки 18. Отклонение оси шипа относительно осей
валов не должно превышать 0,3—0,4 мм. Угол раз-
ворота редуктора после расточки первой пары отвер-
стий (точнее I tg сс) устанавливают с помощью боль-
шого рычага (I 500 мм) прикрепленного к корпусу
редуктора, делая замеры по рычагу. Можно задавать
угол поворота н по шаблону, который упирается в
предварительно обработанные боковые поверхности
платиков 19. Если полученный после расточки угол
перекоса валов будет отличаться от расчетного боль-
ше чем иа ± 10', необходимо внести коррекцию в углы
наклона зубьев шестерни.
Изготовление зубчатых колес имеет ряд особен-
ностей, связанных с необходимостью подбора процес-
са закалки для получения минимальных деформаций.
Для уменьшения коробления колеса при закалке це-
лесообразно изготовлять его с минимальными выбор-
ками, которые делают для снижения массы. Следует
учесть, что при закалке, как правило, происходит не-
которое увеличение диаметров колес и уменьшение
угла наклона зубьев. Поэтому их нужно делать с
несколько заниженными размерами (коэффициент
коррекции £ — —(0,024-0,03). По той же причине
окончательную обработку шеек валов под зубчатые
колеса необходимо производить с учетом изменения
их размеров после термообработки.
Наиболее доступные марки сталей для изготовле-
ния зубчатых колес — 40Х и 45. После механической
обработки зубчатые колеса, выполненные из этих
сталей, подвергают объемной закалке до твердости
HRC 37—41 для колеса и HRC 40-—45 — для шестер-
ни. Следует иметь в виду, что шестерни, подвергну-
тые объемной закалке, плохо выдерживают ударные
нагрузки, поэтому применение в этом случае срезных
болтов и упругих муфт обязательно. Большей стой-
костью против ударных нагрузок обладают шестерни,
93
выполненные из сталей, подвергаемых поверхностной
закалке (ТВЧ плн газопламенной); при этом также
меньше деформация зубчатых колес.
На и лучшей износостойкостью в сочетании с высо-
кой стойкостью к ударным нагрузкам обладают це-
ментированные зубчатые колеса из сталей с малым
содержанием углерода, таких как 20Х, 12ХНЗА,
18ХГТ и др.
В связи с тем, что размеры шестерни при закалке
изменяются меньше, чем размеры колеса, шестерню
целесообразно изготовлять в последнюю очередь.
Предварительно рекомендуется измерить истинные
размеры колеса, межцентровое расстояние и угол пе-
рекоса валов редуктора (межцентровое расстояние
лучше измерять, вставив валы без колес, а прн из-
мерении угла между валами использовать шаблон,
точный уровень или квадрант). Прн необходимости
изменяют угол наклона зубьев и коэффициент кор-
рекции шестерни, чтобы обеспечить зазор в зацеп-
лении в пределах 0,1—0,15 мм.
Учитывая боковое скольжение зубьев шестерен во
время работы, редуктор следует заправлять только
маслом для гипоидных передач. Время обкаткв ре-
дуктора зависит в основном от точности изготовле-
ния. Первые 3—4 ч обкатка производится на холо-
стом ходу, затем нагрузка увеличивается, причем это
увеличение зависит от площади пятна контакта
зубьев (не рекомендуется увеличивать нагрузку бо-
лее чем на 50% максимальной, если длина пятна кон-
такта меньше 30—40% ширины зуба). Обкатку мож-
но считать законченной, когда длина пятна контакта
достигнет 60% ширины зуба, а высота — 40% его вы-
соты. Шумность редуктора по мере обкатки будег
уменьшаться, однако она все же может остаться по-
вышенной. Эго объясняется относительно большими
размерами шестерен, а также погрешностями, неиз-
бежными в условиях единичного производства. Для
уменьшения шума следует прикрепить редуктор непо-
средственно к двигателю и тщательно изолировать
моторное отделение.
В случае, если даже через 10—15 ч работы пятно
контакта будет смещено к торцу шестерни н длина
его не будет превышать 30% длины зуба, необходима
94
более интенсивная приработка зубьев абразивным
порошком зернистостью 230—270. Порошок смеши-
вают с гипоидным маслом и периодически наносят
на вращающиеся с небольшой нагрузкой шестерни.
При такой приработке можно уменьшить толщину
зуба почти на 0,05 мм. Это позволит выправить по-
грешности изготовления при условии, что разность
углов наклона зубьев шестерни и колеса не более
чем на 12—15' отличается от угла действительного
перекоса валов. Возможно, что подшипники после
такой приработки придется заменить, если не при-
нять мер для их защиты. Большие погрешности изго-
товления редуктора не удается исправить приработ-
кой с абразивом, так как при этом существенно
искажается профиль зубьев и увеличивается зазор в
зацеплении (> 0,25—0,3 мм).
Цилиндрические зубчатые передачи прирабаты-
ваются значительно хуже, чем винтовые, так как в
них отсутствует продольное скольжение зубьев, а
профильное скольжение невелико. Поэтому в таких
передачах, как правило, не удается приработкой ис-
править существенные погрешности изготовления.
Вместе с тем применение абразивного порошка мо-
жет ускорить приработку. С другой стороны, нагру-
зочная способность у цилиндрических передач выше,
чем у винтовых, что позволяет при одинаковой на-
грузке применять зубчатые колеса, имеющие мень-
шую твердость.
Может быть принят и другой порядок изготовле-
ния колес. Производят черновую обработку зубьев,
затем колесо закаливают до твердости HRC 32—35
с последующей чистовой обработкой зубьев (такая
твердость позволяет выполнять обработку обычным
зубонарезным инструментом). Закалку шестерни
целесообразно вести ТВЧ до твердости HRC 38—42,
без последующей механической обработки. Редуктор,
как указывалось выше, следует крепить к коробке
передач (см. рис. 24). Если по каким-либо причинам
это не удается, в платиках сверлят отверстия для
крепления к, сварному кронштейну. Такие же плати-
ки приваривают с противоположной стороны для
крепления второго кронштейна.
95
Шестерни можно также подобрать от коробок
передач грузовых авто-мобилей или тракторов (меж-
центровое расстояние 90—120 мм). В некоторых слу-
чаях можно использовать практически готовый ре-
дуктор. Так, раздаточная коробка автомобилей
ГАЗ-63, 66, 69 или УАЗ-469 с передаточным отноше-
нием на понижающей передаче 1,97 может исполь-
зоваться в качестве цилиндрического редуктора без
переделок, однако масса и габариты такого редукто-
ра будут больше, чем у специально изготовленного
(см. таблицу).
Таблица 1
Характеристики шестерен и колес углового редуктора
(см. рис. 26)
Показатели	Шестерня 10		Колесо в	
	ГАЗ-12	УМЗ-412	ГАЗ-12	УМЗ-412
Число зубьев Ширина зубьев, мм Угол наклона зубьев, ° Модуль нормальный Модуль торцевой Диаметр делительной окружности, мм Диаметр окружности выступов, мм Межцентровое расстоя- ние, мм	17 45 10 4,5 4,569 77,673 86,673 116,776	17 4.5 10 4,0 4,062 69,049 77,049 122,235	30 40 30 4,5 5,106 155,880 164.580	38 40 30 4,0 4,619 175,522 183,522
§ 13. Угловые колонки
Угловая колонка является наиболее со-
вершенным типом пропульсивной установки- Хорошая
защита гребного винте, возможность значительного
уменьшения осадки катера .при подъеме колонки,
возможность осмотра п смены гребного винта иа
плаву, малый объем, занимаемый двигателем, осна-
щенным колонкой, хорошая управляемость и доста-
точно высокий общий пропульсивный коэффициент,—
все это способствует росту популярности угловых
колонок. Основным же недостатком их является
сложность изготовления и высокая 'стоимость.
«5
В настоящее время, особенно для двигателей рас-
сматриваемой мощности, широкое распространение
получил тип колонки с передачей крутящего момен-
та через двойной карданный шарнир двумя парами
конических передач, причем в одной из них —как
правило, в верхней -— расположена реверсивная ку-
лачковая или фрикционная муфта. Поворот колонки
осуществляется при помощи румпеля.
По-видимому, основным препятствием для каче-
ственного изготовления угловой колонки в условиях
единичного производства является сложность произ-
водства высококачественных конических зубчатых
колес. Большие мощности, передаваемые колонкой,
в сочетании с требованием максимального уменьше-
ния габаритов подводной части вынуждают приме-
нять шестерни, работающие с очень высокой нагруз-
кой. Такие шестерни должны изготовляться с высо-
кой точностью из высокопрочных сталей и проходить
качественную термическую обработку. В угловых
колонках используют шестерни с прямыми и круго-
выми зубьями. Существенным достоинством шестерен
с круговыми зубьями н углом наклона зуба ₽ Ф
является то, что при работе пятно контакта
перемещается вдоль поверхности зуба и в зацепле-
нии одновременно находится большое число зубьев.
В результате этого чувствительность таких передач
к изменениям взаимного расположения шестерни н
колеса (например, вследствие деформации под на-
грузкой, износа подшипников, погрешностей монта-
жа и т. д.) значительно меньше, чем у прямозубых
колес. Прямозубые высоконагруженные зубчатые ко-
леса изготовляются, как правило, с бочкообразными
зубьями: это предупреждает концентрацию всей на-
грузки у краев зуба и повышает надежность пере-
дачи.
В промышленности находят применение также
конические колеса с круговыми зубьями, у которых
средний угол наклона зуба ₽ = 0 (тип Зерол). Одна-
ко у этих колес, как и у прямозубых, в зацеплении
одновременно находится меньше пар зубьев, чем у
круговых с ₽	0, поэтому при одинаковых размерах
они могут передавать мощность, на 30% меньшую.
Уровень шума круговых колес е ₽=И=.О иа 6—10 дБ
4 Ю. И, Мухин, Б. В, Свннлыциков	97
меньше, чем у прямозубых. В качестве материала
для изготовления шестерен применяются цементируе-
мые стали типов 12Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 25ХГНТА
и Др.
Ориентировочно для условий индивидуального
производства определить наружный диаметр зубча-
той конической шестерни <з, см, изготовленной из
этих сталей, можно по формуле
d=0,7^/4,
где М— крутящий момент на шестерне, кгс* см;
i—передаточное отношение пары. Так, для двигате-
ля ГАЗ-21 при расчетном крутящем моменте
1500 кгс-см и передаточном отношений верхнего и
нижнего редукторов г = 1,25 диаметр нижней шес-
терни будет равен
. п _ 3/l500-1,25 о п
d — 0,7 а7 —- = 8,0 см.
Диаметр нижнего зубчатого колеса равен 8-1,25 =
= 10 см; таким образом, диаметр гондолы составит
115—120 мм.
Формула получена при расчетном времени работы
передачи 1000 ч. Если ограничиться расчетным вре-
менем 300 ч и соответственно меньшей надежностью,
размеры шестерен можно уменьшить на 15%.
Для прямозубых передач диаметры шестерен це-
лесообразно увеличить на 10%. В связи с тем что
при единичном изготовлении шестерен, как правило,
не удается, выполнить шлифование после термообра-
ботки (точность соответствует 8-му классу), то не-
обходимо производить тщательную обкатку с контро-
лем по пятну контакта (см. § 13) [28],
Пропульсивный КПД колонки можно повысить
не только за счет уменьшения размеров шестерен,
но и за счет улучшения профилирования подводной
части. Так, отношение толщины б к ширине В стой-
ки в районе ватерлинии должно составлять не менее
0,2, причем форма сечения должна быть сегментная.
Нижернеположенные сечения стойки могут иметь
авиационный профиль у = 0,1б-ь- 0,25. Отношение
98
диаметра гондолы к длине (включая ступицу и обте-
катель винта) должно составлять 0,30—0,2, а расстоя-
ние от входной кромки винта до стойки — ие менее
1,0—2,0 толщин стойки. Ширина антикавитационной
пластины над винтом составляет 0,4—0,3 диаметра
винта, зазор между винтом и пластиной — примерно
0,1 диаметра винта, расстояние от антикавитациоп-
ной пластины до днища-—около 0,1 диаметра винта.
Немного выше линии днища располагается брызго-
отбойный козырек (он выступает впереди, стойки на
20—30 мм). Во всех случаях расстояние от верхней
кромки винта до КВ Л должно быть не менее 250 мм.
Это предотвращает аэрацию винта (особенно при
повороте колонки и на волнении), характерную для
судов, имеющих подъем днища к транцу.
Для тяжелых мореходных катеров при плавании
в условиях волнения управляющие силы, которые
может развить колонка традиционной формы, могут
оказаться недостаточными для предотвращения рыс-
кания катера на попутном волнении. При увеличении
угла поворота колонки начинается аэрация стойки,
а затем н аэрация винта. Поэтому для таких кате-
ров целесообразно увеличивать ширину стойки, осо-
бенно нижней ее части, расположенной глубоко под
поверхностью воды. За счет этого увеличится подъем-
ная- сила стойки, а следовательно, для пол учения оди-
наковой поперечной силы колонку можно будет по-
вернуть на меньший угол.
При выборе расстояния между осями гребного
вала и верхнего горизонтального валика, помимо рас-
стояния от нижней точки двигателя до оси коленча-
того вала, следует учитывать осадку кормовой части
катера. Это связано с тем, что в случае большой
осадки транца ось двигателя будет ниже КВ Л. В ре-
зультате практически вся колонка и карданные шар-
ниры окажутся при стоянке под водой. Это значи-
тельно усложнит обслуживание, потребует установ-
ки герметичного гибкого ограждения карданных
шарниров и т. д.
В связи с этим для колонок единичного произ-
водства двигатель целесообразно размещать так,
чтобы его ось была на 100—150 мм выше КВ Л. Ось
поворота колонки, так же, как ось откидывания,
4*	99
должна проходить через центр двойного карданного
шарнира. Чтобы уменьшить усилие, требуемое для
поворота колонки, ось поворота выполняют наклон-
ной — под углом а (см. рис. 27), разделяя боковую
площадь подводной части колонки на две неравные
части — переднюю, площадь которой составляет 15—•
20%, и заднюю, площадью 75—80% (по аналогии
Рис. 27. Схемы подвески колонки: а — с V-образным коромыслом
1—коромысло; 2—подшипник поворота: 3—упорный элемент. 4—подшипник
откидывания: 5—рычаг; 6—силовой механизм; 7—скользящая втулка;
8—1И»ронэн опора;	телескопический румпель.
б — с карданным кольцом
1—подшипник откидывания; 2—р^'мпель; 3—подшипник поворота: 4—кар-
данное кольцо; 5—гидроцилиндр.
в, г — с ломающимся румпелем и с сектором, укрепленным на
колонке.
с балансирным рулем). Для компенсации реактив-
ного момента применяют небольшой килек-триммер,
изменяя угол поворота которого, можно уменьшить
увод катера с прямого курса.
В настоящее время получили распространение
две схемы подвески колонки (рис. 27). Основу схе-
мы иа рнс. 27, а составляет V-образное коромысло.
100
©но состоит из трубы, иа концах которой располо-
жены. шейки подшипников поворота колонки и рыча-
гов коромысла; иа их концах находятся проушины
подшипников откидывания. В нижней части трубы
расположен упорный элемент, передающий упор
впита на транец катера. Как правило, высота упор-
ного элемента регулируется, за счет чего можно из-
менять угол наклона колонки. Поворот колонки
обычно осуществляется с помощью трубчатого теле-
скопического румпеля 6, проходящего через транец
и закрепленного на ием шаровой опорой.
По схеме на рис. 27, б основу конструкции соста-
вляет карданное кольцо. В верхней и нижней частях
кольца имеются цапфы поворота колонки, а в сред-
ней части — цапфы, относительно которых откиды-
вается колонка. Так как положение кольца при от-
кидывании колонки не изменяется, для управления
поворотом достаточно прикрепить к кольцу обычный
секторный румпель. Поворот колонок может осу-
ществляться при помощи ломающегося румпеля
(рис. 27, в) или обычного сектора, укрепленного иа
колонке (рис. 27, а). В последнем случае сектор дол-
жен лежать в плоскости, перпендикулярной оси пово-
рота и проходящей через точку пересечения осей по-
ворота и откидывания. Чтобы при откидывании не
изменялось натяжение тросов, точки схода тросов
е блоков (иа рисунке обозначены, стрелками) долж-
ны лежать на оси откидывания. На элементы под-
вески действуют значительные продольные и попе-
речные нагрузки от упора винта, особенно при пово-
роте колонки. Поэтому их следует выполнять доста-
точно- прочными и жесткими.
Все современные колонки имеют устройство для
принудительного откидывания (как правило, на угол
65°). Это устройство обеспечивает катеру важное
эксплуатационное преимущество: приподняв колон-
ку так, чтобы концы лопастей винта немного высту-
пали над поверхностью воды, можно осуществлять
движение на малом ходу (до 8'—10 км/ч); при этом
осадка колонки практически не будет превышать
осадку катера.
Колонку с подвеской по типу рис. 27, а можно
^набднть дополнительным рычагом 5, в который упи-
101
рается силовой механизм 6. Силовым механизмом
служит винтовой шток, приводимый в движение че-
рез червячную передачу электродвигателем мощно-
стью не менее 100 Вт (например, маломощным стар-
тером или 27-вольтовым двигателем мощностью
200—250 Вт), Можно воспользоваться шариковни-
товыми механизмами, развивающими упор ие менее
300 кгс при ходе более 100 мм.
В качестве силовых элементов используют
также силовые гидроцилиндры, работающие от спе-
циальных гидронасосов. При подвеске по типу
рис. 27,6 откидывание производится при помощи
двух гидроцилиндров 5. Существенным преимуще-
ством гидроцилиндров является то, что они одновре-
менно являются амортизаторами и смягчают удары
колонки до и после откидывания. Для этого в конст-
рукции цилиндра должны быть предусмотрены спе-
циальные перепускные клапаны. Если к тому же
в гидравлической цепи управления гидроцилиидрамй
установить край, сблокированный с включением зад-
него хода, то отпадет необходимость в установке не
всегда надежных механических стопоров, препят-
ствующих откидыванию колонки на заднем ходу. На
переднем ходу также необходимо удерживать колон-
ку от самопроизвольного откидывания (например,
в случае резкого сбрасывания оборотов двигателя).
В механических устройствах это достигается пружин-
ной защелкой, а в гидравлических — клапаном типа
предохранительного- Учитывая, что сопротивление
колонки с застопоренным винтом достигает 100 кгс,
можно отказаться от дополнительного стопора зад-
него хода (по аналогии со случаем, рассмотренным
в §22).
В качестве материала для корпуса колонки при-
меняются сплавы типа АЛ-8. Корпус можно отливать
из сплавов АЛ-9, АЛ-2, а также сваривать из стали
или алюминиевых сплавов типа АМГ. При равной
массе стальной корпус будет более жестким (что
благоприятно для работы зубчатых передач) и более
прочным, чем корпус из сплава АЛ-2. Дополнитель-
ным достоинством сварных корпусов является их вы-
сокая стойкость к ударным нагрузкам, а также до-
ступность ремонта. Толщину Стенок стойки выбирают
Ю2	ex pert 22 для http://rutracker.org
таким образом, чтобы при обсыхании катера с опу-
щенной колонкой стойка не сломалась.
При разработке кинематической схемы колонки
необходимо обеспечить удобство сборки и регулиров-
ки, технологичность и высокую жесткость установки
зубчатых колес. Различия в технологии единичного
и массового производств накладывают определенный
отпечаток и на конструкцию колонки. Так, если в ко-
лонках массового производства целесообразно умень-
шать число разъемов за счет усложнения корпусных
деталей, то в колонках единичного производства ра-
ционально увеличивать число разъемов в целях упро-
щения технологии. Чтобы можно было растачивать
корпус на токарном станке, колонка должна состоять
из трех узлов: верхнего и нижнего редукторов и про-
ставки. Однако в этом случае установка среднего
подшипника вертикального вала в районе антикавн-
тационной плиты потребует дополнительного разъема
проставки. На рис. 28 показаны два варианта компо-
новки нижнего редуктора. По варианту рис. 28, о для
повышения жесткости консольной шестерни 32 при-
менен игольчатый подшипник, расположенный как.
можно ближе к зубьям, причем для уменьшения га-
баритов внутренним кольцом подшипника служит
шейка шестерни. Участок вала между подшипника-
ми имеет повышенную жесткость (увеличен диаметр).
Поскольку при использовании шестерен с круговыми
зубьями и углом наклона на шестерню дей-
ствует значительная осевая нагрузка, в средней
опоре приходится размещать, помимо опорного, еще
упорный подшипник (конический, радиально-упорный
или упорный).
При выборе места расположения упорного под-
шипника следует учитывать направление наклона
зубьев и направление вращения вала. Осевая сила
Может быть направлена как к центру зацепления, так
и в обратную сторону [12]. В зависимости от направ-
ления осевой силы резко изменится и радиальная
нагрузка. При определении нагрузок на подшипники
гребного вала необходимо учесть упор гребного вии-
та. Обычно оптимальным оказывается вариант, когда
осевые нагрузки в зацеплении и от упора винта на-
правлены в разные стороны. Точная регулировка
юз
Рис. 28. Откидная колонка
1—крышка с каналом для смазки: 2—маслощуп;^—трубка подвода масла;
4 —кулачковая муфта: 5—рычаг переключения; б—монтажная крышка;
I 7—вторичный валик; 5—бронзовая втулка; 9—втулка (под сварку);
70—упорная шайба (резьба для выпрессовкя подшипника); 11— конический
подшипник; 12—регулировочные прокладки; 13—распорная втулка; 14—шли-
цевая гойка; 15—манжеты;/6—крыльчатка; 17—килёк-триммер: 18—напор-
I ное отверстие масляного насоса; 19—прижимное кольцо; 20—стакан;
21—сменная втулка под сальник; 22— винт; 23—предохранительный штифт;
24—полу муфты, 25—обтекатель; 26—труба (под сварку); 27—подшипник;
28—регулировочные прокладки; 29—килек; 30—зубчатое колесо; 31—греб-
। 104
уложения шестерни 32 осуществляется при помощи
йакета прокладок 41. Передний подшипник 33 греб-
ного вала воспринимает только радиальную нагруз-
ку,, а задний двухрядный раднальио-упорный под-
шипник 27 — как осевую, так и радиальную. Вместо
одного двухрядного можно применить два более рас-
Йростраиеииых конических или шариковых одноряд-
цых радиально-упорных подшипников 11. Кониче-
ские подшипники обеспечивают более жесткую фик-
еадию шестерни и имеют больший коэффициент ра-
ботоспособности, чем шариковые, поэтому их приме-
нение предпочтительно. Люфт при установке двух
подшипников регулируется при помощи гайки 14,
@ точное положение зубчатого колеса обеспечивается
Прокладками 12 и 28.
Подшипники закреплены в стакане 20, что значи-
тельно облегчает сборку и регулировку зацепления.
{Цва-три автомобильных сальника, работающие со
©доенной втулкой 21, защищают колонку от проникно-
вения воды. Срезная предохранительная полумуфта
2# входит в конструкцию винта. Гайка-обтекатель 25
^ё только удерживает винт на заднем ходу, ио
W предотвращает выпадение срезных штифтов 23.
По варианту рис. 28,6 оба подшипника вертикаль-
Г го валика расположены в корпусе редуктора,
этом случае снижаются требования к жесткости
проставки и отпадает необходимость в установке
ййдшипиика в проставке, что позволяет отказаться
ipT fee разъема.
Для повышения жесткости установки зубчатого
Колеса 30 диаметр гребного вала в районе колеса
увеличен. Жесткость подшипников увеличена с по-
5йощью распорной втулки 13, длина которой прнмер-
Й* на 0,05 мм больше расстояния между торцами
подшипников в свободном состоянии. После затяжки
-•Зной вал; 32—шестерня: 33—передний подшипник; 34—стопорное внутреннее
Ъюлвдо; 35—технологическая бобышка; 36—обтекатель (под свзрку);
ЛЧ-роликовый подшипник; 38—фланец (под сварку): 39—втулка (под сварку);
40— проставка! 41— регулировочные прокладки; 42—вертикальный валик;
45—коромысло; 44—подшипник поворота (скольжения); 45—регулировочные
прокладки; 46—грязезащитное кольцо (маслостойкая резина): 47—защелка
заднего кода; 48—карданный шарнир; 49—первичный валик; 50—шлицевая
.Гайка; 5!—стакан; 52—шестерни переднего и заднего хода; S3—шариковый
двухрядный подшипник; 54—бронзовая втулка.
105
подшипников момент проворачивания шестерни дол-
жен составлять 0,05—0,15 кгс*м; если момент больше,
высоту втулки необходимо уменьшить. Длина гои-
долы в этом варианте получается несколько больше,
чем в предыдущем, однако, как правило, это умень-
шает сопротивление колонки. Для повышения надеж-
ности установки подшипников и зубчатых шестерен
все шейки на валах целесообразно закалить.
Рассмотрим систему смазки редукторов. При раз-
дельной смазке верхнего редуктора из-за малой ем-
кости его масляной ванны и малой площади охлаж-
дения температура масла бывает весьма неоднород-
ной. Поэтому масло в районе шестерен оказывается
перегретым и, поскольку количество его мало, быстро
теряет свои смазывающие свойства. При нарушении
же герметичности нижней манжеты масло вытекает
в нижний редуктор. При единой системе смазки мас-
ло хорошо охлаждается в иижией полости. В верх-
нюю полость оно подаетси центробежным насосом,
причем возможны два варианта. В первом случае
практически вся колонка заливается маслом, уровень
его располагается чуть ниже первичного валика. От
насоса через систему внутренних каналов более хо-
лодное масло подается к верхнему редуктору, а бо-
лее горячее подсасывается вниз к насосу. Подвод
масла в верхний редуктор происходит через нижний
подшипник, а заборное отверстие отводной трубки
расположено иа уровне зубьев нижней шестерив.
Во втором случае уровень масла в колонке находит-
ся выше нижних шестерен (ве мевее чем иа 20—
30 см), а сливное отверстие в верхнем редукторе
расположено чуть ниже первичного валика. Вер-
тикальный вал верхнего редуктора уплотнен манже-
той. В результате после остановки двигателя в по-
лости верхнего редуктора остается необходимое ко-
личество масла для последующего запуска и прогре-
ва двигатели-
Достоинство обеих схем — простота, надежность,
хорошие условия смазки, малаи вероятность попада-
ния воды в масло (давление воды на сальник греб-
ного вала практически полностью уравновешено дав-
лением столба масла в колонке). Недостаток—
большие потери на перемешивание (шестерни ииж-
106
него редуктора полностью находятся в масле), кото-
рые могут достигать 2% передаваемой мощности.
Кроме того, вторая схема не обеспечивает диркуля-
•цию масла на малом ходу, так как насос создает
&_ченъ маленький напор (0,25 м при 700 об/мин греб-
ного вала).
Крыльчатка центробежного насоса 16 (шириной
• 10—15 мм) расположена на гребном валу. Масло
засасывается из полости подшипников и через от-
верстие 18 (диаметром около 10 мм), расположенное
напротив крыльчатки, попадает в напорную магист-
граль (внутренний диаметр ее не меиее 14 мм). На-
ёос работает как на переднем, так и на заднем ходу.
Максимальный расход 2—4 л/мии. Поскольку тем-
пература масла при работе благодари охлаждению
-,йе превышает 40—50°, для смазки колонок целесооб-
-ра-З’йо применять зимние трансмиссионные масла
(ТАД-10).
Для верхнего редуктора большое значение имеет
'г®го передаточное отношение и тип смазки. Если пере-
’.даточное отношение существенно отличается от еди-
4мцы, то шестерни реверса целесообразно распола-
гать на вертикальной оси, так как они имеют боль-
Ший диаметр и легче компонуются с кулачковой муф-
той. Однако при этом верхние подшипники 53 и осо-
бенно бронзовую втулку 54 следует смазывать прину-
"^ительио. Если смазка достаточно надежная, пред-
почтительно, чтобы шестерня заднего хода была
Шрхней. В этом случае кулачковая муфта будет
Одерживаться в зацеплении иа переднем ходу не
зЪлько с помощью механизма переключения, но и под
действием веса, что уменьшит износ вилки переклю-
чения. Если шестерни заднего хода — нижния, ее
фризовая втулка 8 будет все время находиться в
Меле, а верхняя втулка 54 будет вращаться относи-
тельно вертикального валика только при включении
Заднего хода, т. е. сравнительно редко. В этом слу-
чае требования к смазке не будут столь жесткими.
В схеме с горизонтальным расположением шестерен
'йе требуют дополнительных смазочных устройств, но
Компоновка ее сложнее.
При передаваемой мощности 60 л. с. и скорости
Катера 25 км/ч оптимальная частота вращения винта
107
в первом приближении п = 1800 об/мии, диаметр
£) = 410 мм, общий пропульсивный коэффициент
т] = 58%; при скорости 35 км/ч п = 2100 об/мии,
Z) = 350 мм, i] = 63%; при скорости 45 км/ч
п = 2500 об/мин, D = 320 мм, т] = 64%. При
распределении общего передаточного отношения меж-
ду редукторами для удобства размещения кулачко-
вой муфты основное снижение частоты вращения вы-
годно осуществлять в верхнем редукторе. При этом
несколько меньшим получится и диаметр зубчатого
колеса на гребном валу, но увеличатся размеры ниж-
ней шестерни. В целом же габариты редуктора
уменьшатся.
Для колонок единичного производства в целях
упрощения изготовления и ремонта можно принять
одинаковые передаточные отношения для верхнего
и нижнего редукторов, а следовательно, одинаковые
шестерни. С целью уменьшения габаритов передачи
конические колеса заднего и переднего хода 52 уста-
новлены в двухрядных- раднально-упорных шарико-
вых подшипниках 53. Эти подшипники воспринима-
ют осевые и радиальные нагрузки, действующие иа
шестерню. Вылет шестерни, а также направление
наклона зубьев выбираются такими, чтобы макси-
мально уменьшился момент относительно подшипника.
На рис. 28 показан вариант установки шестерен
52 на более распространенных конических подшип-
никах. Люфт в подшипниках регулируется при по-
мощи гайки 14, а точное положение шестерни — при
помощи прокладок 45. Зубья кулачковой муфты тех-
нологически трудно выполнить заодно с нарезкой
аубьев, потому этот узел делают разъемным. При
этом муфта может соединяться с шестерней на
шпонке (нижний узел) н на резьбе (верхний узел)-
Чтобы облегчить зацепление кулачков, их число це-
лесообразно уменьшить до четырех, а заднюю часть
кулачка выполнить под пологим углом. Рабочую по-
верхность кулачков выполняют с поднутрением на
3—5°, что исключает самопроизвольное выключение
муфты. Кулачковые муфты желательно изготовлять
из тех же материалов с такой же термообработкой,
что и шестерни. Управление кулачковой муфтой
обычно осуществляется при помощи качающейся
108
teo, соединенной валиком с наружным рычагом,
^ану которого целесообразно увеличить до 150 мм.
рычагу подсоединены гибкие тросы управления;
йодожение рычага фиксируется пружинным фиксато-
рам. Если в кинематической схеме колонки имеется
упругая муфта (в винте или сцеплении) и иа ией
^ановлен алюминиевый гребиой винт, то включать
задний и передний ход иа холостых оборотах двига-
ТОЛЯ и на малом ходу катера можно без выключения
©ЙТления. Прн более тяжелом латунном винте в мо-
мент включения часто будут срезаться срезные эле-
менты. Если же включить задний ход на полной
скорости катера (т. е. не дожидаясь его остановки),
валах возникают опасные динамические нагрузки,
коатому во всех случаях целесообразно вывести в
Жет управления педаль сцепления. На зарубежных
^Шонках «Вольво Пента» вместо кулачковых муфт
£^именеиа запатентованная формой конусная муфта,
.йЬичем усилие поджима конусов создается за счет
&дозатягивания средней конусной полу муфты, koto-
ws перемещается по винтовым шлицам. Эта конст*
Шкция требует точного выбора углов конуса и на-
Йлрна шлицев, а также материалов, поэтому для
зЕйвнок единичного производства она не может быть
^^омендована. Для уменьшения габаритов машин-*
|й|й установки целесообразно размещать шлицевое
рждинение в цепи карданного вала внутри первично-
Ш°вала 49; в этом случае выходной вал сцепления
^-доделывается так же, как показано па рис. 22.
Существуют две схемы крепления колонки. Прп
₽8ргеткоы креплении колонку крепят к усиленному
Цйаду, а двигатель устанавливают на амортизато-
Цж. Во втором случае колонку подвешивают к двти
Цетелю и весь агрегат устанавливают на амортизато-
ра (см. гл. IV). На рис. 29 показан вариант
кВетления колонки к двигателю. К картеру сцепле-
на вместо коробки передач крепится проставка,
верхней части которой имеются проушины для кре-
®Йення рычагов коромысла, а в нижней части кре-
ёйтся амортизаторы. Проставка заканчивается флан-
расположенным вровень с транцем. Зазор гер-
метизируют листовой резиной. Чтобы вода не по-
падала внутрь катера, карданный вал вращается
109
внутри трубы, соединяющей флаиды. Для повышения
жесткости и прочности установки предусмотрены
угольники, которые крепятся к фланцу 2 и к нижне-
му люку картера сцепления (вместо штампованной
крышки). При серийном производстве в корпусе ко-
лонки выполняются каналы для забора охлажда-
ющей воды и выпуска газов под воду; в колонках
единичного производства выполнить эти каналы
сложно.
Технология изготовления колонки сводится к сле-
дующему. Сварной нижний корпус (см. рис. 28) со-
Рис. 29 Подвеска колонки к двигателю.
1—-угольник: 2—фланец; 3—транец; 4—труба; S—резина листовая; с—оси
откидывания; 7—колоака; S—фланец; S— коромысло; 10-^ амортизатор.
стоит из горизонтальной трубы 26, в которой расто-
чены отверстия под втулки 39 и 9 верхнего и ниж-
него подшипников, обтекателя 36 и верхнего фланца
38, вырезанного из листа толщиной 10 мм * После
сварки этих деталей изгибают из листов толщиной
3 мм передний, заднпй и нижний обтекатели, подго-
няют их по месту и приваривают. Сваренный корпус
отжигают (см. § 13) и растачивают под подшипники.
Следует иметь в виду, что нижний корпус трудно
установить на станке. Так, если устанавливать его на
угольнике, базируясь на горизонтальную трубу и,,
верхний фланец, то при зажиме деформируется от-
* Здесь и далее даны размеры для стали; для сплавов АМ.Г
в АМц толщину следует увеличить на 60—80%,
110
|^рстие под стакан. Поэтому целесообразно преду-
смотреть в районе обтекателя 36 специальную тех-
нологическую бобышку 35. Расточку выполняют на
обычном токарном стайке. В торце бобышки сверлят
центровое отверстие, зажимают корпус за отверстие
р©д стакан 20, поджимают центром и обрабатывают
IfogbiHiKy. Деталь зажимают в кулачки за' бобышку
и растачивают отверстие и торец под стакан 20.
Ватем корпус зажимают за обработанное отверстие,
йоджимают центром и срезают бобышку. На станок
устанавливают планшайбу с угольником; к угольни-
ку .крепится шип, диаметр и высота которого соот-
ветствуют размерам стакана. Допустимое смешение
шипа и оси шпинделя —- не более 0,05 мм. Сме-
{цение проверяется индикатором, укрепленным на
ЁИке в резцедержателе. Для этого шип устанавли-
в^йот строго горизонтально и, запомнив показания
^ндакатора, поворачивают шпиндель на 180°; затем
Е' " вь устанавливают шип горизонтально н опреде-
эф разницу показаний индикатора.
Корпус надевают на шип, прижимают к угольни-
ку при помощи двух шпилек н поперечины, обраба-
вйвают отверстия под подшипники и торцуют фла-
§Бц 38. Чтобы уменьшить вылет угольника, нижний
кЙЙ’ёк 29 целесообразно выполнять съемным. При
ЙЙаботке верхнего корпуса сначала зажимают его
^верхнее отверстие, поддерживая нижнее увеличен-
& центрши — «грибком» (желательно, чтобы при-
таШ- на расточку нижнего отверстия был не меиее
J мм). В этом положении обрабатывают нижний
шанец; при этом перед грибком остается небольшой
(2—Змм). Устанавливают планшайбу, к ней
Еомощн фланца через мерные прокладки крепят
с и растачивают сквозные вертикальные отвер-
удаляя при этОхМ и необработанный буртик.
Горизонтальное отверстие растачивают на уголь-
Ж так же, как корпус нижнего редуктора. Свар-
ная проставка 40 собирается из двух фланцев (см.
[5*ре. 28), вырезанных из листа (6 — 10), и боковых
^н©к (6 = 3). Чтобы уменьшить концентрацию на-
ряжений в месте приварки фланцев, целесообразно
увеличить поперечное сечение проставки в районе
фланцев.
111
Если длина проставки не превышает 250 см, ее
можно обрабатывать в такой последовательности.
Как и для верхнего редуктора, обрабатывают один
нз торцев, оставляя необработанный поясок. За об*
работанный фланец через мерные прокладки устана-
вливают проставку на планшайбу и начисто обраба-
тывают противоположный фланец и отверстие.
В центр шпинделя вставляют шип, диаметр которого
равен диаметру расточенного отверстия (можно ис-
пользовать центр с надетой на него втулкой). Про-
ставку надевают на шип, прижимают к планшайбе
и выполняют окончательную обработку первого флан-
ца и отверстия.
Если длина проставки больше 250 мм, то ее не-
достаточная жесткость не позволит получить необ-
ходимую чистоту поверхности и точность. В этом
случае обработку можно веста с применением допол-
нительных опор. Проставку за одно из отверстий
зажимают в патроне, другое отверстие поджимают
грибком и выполняют черновую обработку торца.
Затем, используя отверстия во фланцах под болты
для сборки колонки, к обработанному торцу при-
винчивают точеиый диск с отверстием (ширина
диска 30 мм, диаметр отверстия превышает диаметр
необработанного буртика). Задний конец проставки
вновь поджимают грибком н протачивают начисто
наружный диаметр диска, после чего диск устанав-
ливают в люнет. Отодвигают заднюю бабку и выпол-
няют черновую обработку отверстия (припуск около
1 мм), срезая н необработанный буртик. Проставку
переворачивают и выполняют аналогичные операции
для противоположного фланца, но отверстие раста-
чивают начисто. Затем проставку еще раз перевора-
чивают, но на этот раз начисто обработанное отвер-
стие зажимают в разжим проточенными кулачками
или устанавливают на проточенную шейку, зажатую
в кулачки. Противоположный конец поджимают гриб-
ком и вновь протачивают диск. Устанавливают его
в люнете, после чего начисто обрабатывают отвер-
стие и часть торца до диска. Затем диск снимают,
отверстие поджимают центром и обрабатывают
торец начисто.
112
Глава IV
МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ
ШУМА И ВИБРАЦИИ НА КАТЕРЕ
§ 14.	Борьба с воздушным шумом
Стационарный двигатель, как всякий
двигатель внутреннего сгорания, является источни-
-$ц>м значительного шума н вибрации. Шум и вибра-
ции взаимосвязаны. Так, за счет сильного шума воз-
никает вибрация обшивки, переборок, стекол и па*
®борот—-вибрация двигателя передается через кор*
гкус катера, вызывая вибрацию этих же элементов,
что приводит к появлению шума.
Уровень шума измеряют в децибелах (дБ), пред-
•сбавляющих собой логарифмическое отношение из*
^меряемого звукового давления р к звуковому давле*
-нию, соответствующему порогу слышимости pG;
ДБ=201^-
Согласно этой зависимости увеличение звукового
давления в два раза вызывает увеличение уровня
•шума на 6 дБ. Установка двух одинаковых двигате-
лей приводит к увеличению общего шума всего на
ЗдБ, так как для того чтобы увеличить давление
® два раза, надо увеличить энергию колебаний в че-
ттыре раза.
Наибольшее воздействие на организм человека
©называют высокочастотные шумы и вибрации. По-
-йтому современные шумомеры снабжены корректи-
рующими контурами, подключив которые, можно со-
гласовать показания прибора с ощущениями чело-
века. Уровни шума, измеренные с применением такой
коррекции, выражаются в единицах дБА. Изменение
громкости в два раза по субъективным ощущениям
«©ответствует увеличению уровня шума на 10 дБА.
.'Предельно допустимый уровень шума при длитель-
ном воздействии составляет 85дБА, при кратковре-
менном — 100 дБ А.
Уровни звукового давления автомобильных двига-
телей при работе на номинальном режиме довольно
ИЗ
высоки; в непосредственной близости к двигателю они
достигают 105—110 дБ А.
Воздушный шум от двигателя можно условно раз-
делить на шум, связанный с пульсациями газовых
потоков во впускном и выпускном трубопроводах, и
шум, вызываемый механическими колебаниями на-
ружных поверхностей двигателя.
Шум впуска автомобильных двигателей, как пра-
вило, отличается невысокой интенсивностью, поэтому
ои достаточно хорошо глушится штатными воздухо-
фильтрами. С помощью глушителя удается снизить
шум выпуска на 15—20 дБ, в результате чего шум
в катере от системы выпуска становится меньше, чем
шум от колебания наружных поверхностей двигатели.
Однако если измерить шум иа некотором расстоя-
нии от движущегося катера, особеиио за его кормой,
то шум от выпускной системы может оказаться пре-
обладающим. Это связано с тем, что шум от самого
двигателя гасится стенками моторного отсека и рас-
пространяете во все стороны равномерно, в то вре-
мя как звук от выпускной системы имеет определен-
ную направленность—в корму (или иа один из
бортов). Поэтому в настоящее время все большее
распространение получает выпуск газов под воду, что
позволяет почти полностью исключить шум вы-
пуска.
Немалый вклад в общий шум вносит трансмиссия.
Поэтому в конструкции валопровода для соединения
двигателя с реверсредуктором или винтом следует
использовать упругие муфты с резиновыми элемен-
тами или фланцевые муфты, так как карданные
шарниры, шлицевые, кулачковые и зубчатые муфты
при работе создают значительный уровень шума
(до 106 дБ).
Наиболее эффективный способ снижения воздуш-
ного шума — установка над двигателем звукоизоли-
рующего капота или расположение двигателя в за-
крытом отсеке. Однако за счет отражения звуковых
волн от стенок уровень шума около такого двигате-
ли будет на 8—10 дБ больше, чем около открытого
двигателя. Чтобы уменьшить шум в подкапотном
объеме или в машинном отделении, необходимо по-
гасить звуковые волны. Это достигается покрытием
114
внутренних стенок капота пористыми материалами —
плитами нз стекловолокна толщиной 25—40 мм типа
ДТИМСС или (что хуже в противопожарном отно-
шении) листами поролона или пенопласта толщиной
2Q—40 мм. Заметное уменьшение уровня шума
удается получить при облицовке практически всех
поверхностей моторного отсека, причем только в том
случае, если поверхность стеиок отсека значительно
больше поверхности самого двигателя. Поэтому при
установке над двигателем капота уменьшение шума,
получаемое за счет покрытий незначительно (2—
4 дБ), и применение их целесообразно только при
условии, если они выполниют дополнительные функ-
ции (огнезащитные, теплоизолирующие н др.).
. Более значительное снижение шума достигается
при прохождении звуковых колебаний через стенки.
Щри этом чем тяжелее стейка, тем меньше проиика-
через иее шум. То же можно сказать о частоте
колебаний: чем она выше, тем труднее звуковым
волнам «раскачать» стенку, тем меньше звукопрони-
цаемость стенки. Так, звукоизолирующая способность
^миллиметровой фанерной стенки на частоте 1000 Гц
доставляет 20 дБ; при увеличении массы стенки пли
частоты колебаний в два раза звукоизолирующая
способность увеличивается соответственно на 5 и
4 дБ. Такой же изолирующей способностью обладает
утенка из алюминия толщиной 1 мм или из стали
.шлщиной 0,4 мм, поскольку они имеют такую же
Массу. Однако всегда можно найти частоты, на кото-
рых эти соотношения несправедливы. Дело в том,
Ш-Q любая стенка опираетси на ребра жесткости,
Шпангоуты, стрингеры и т. д. и совершает относи-
тельно них колебания с определенной частотой, на-
зываемой собственной частотой. Шум от двигателя
’Йредставлиет собой сумму колебаний практически
на всех частотах слышимого спектра. Поэтому воз-
никает резонанс, амплитуда колебаний панели резко
уведичиваетси, а звукоизоляция резко ухудшается.
Амплитуду колебаний можно значительно уменьшить,
если покрыть резонирующую перегородку слоем ве-
щества, имеющего большое внутреннее треине. К, та-
ким веществам относится резинобитумные мастики,
применяемые в автостроении, мастика типа «Нева»,
115
применяемая в судостроении, различные высокомоле-
кулярные пластмассы, а также все пластичные веще-
ства. Будучи нанесены на металлические панели, они
улучшают звукоизоляцию на резонансных частотах.
Отметим также, что фанерные и стеклопластиковые
переборки имеют достаточно большое внутреннее
тренн^ поэтому на них вибродемпфирующие покры-
тия, как правило, не наносят.
Звукоизоляция может быть существенно улучше-
на путем создания двойных стенок на расстоянии не
менее 75 мм друг от друга. Стенки не должны иметь
жестких связей между собой. Поэтому одну из сте-
нок желательно крепить к набору на слое микропо-
ристой резины (или поролона). Это исключит меха-
ническую передачу колебаний от одной стенки к дру-
гой. Чтобы предотвратить резонансные эффекты в
слое воздуха, между стенками следует установить
лист пенопласта, поролона нли стекловолокнистую
плиту.
Для прохода тяг дистанционного управления и
для вентиляция моторного отсека в стенках проре-
зают отверстия, роль которых в обеспечении звукоизо-
ляции значительна. Суммарная площадь отверстий
и щелей не должна превышать 0,008—0,005 пло-
щади кожуха (илн 0,0001 площади кожуха, имеющего
двойные стенки). Вписать в эти площади вентиля-
ционные отверстия не удается, поэтому их приходится
располагать в траице. За счет экранирующего дей-
ствия транца звук будет достигать кокпнта уже зна-
чительно ослабленным.
Еще более эффективным будет специальный канал
(с выходом в транец) прямоугольного сечеиия дли-
ной 300 мм, стенкн которого необходимо обить слоем
пористого материала толщиной около 40 мм, чтобы
сечение канала в свету составляло не менее
35 X 120 мм. Узкие прямоугольные каналы с точки
зрения шумопоглощения значительно эффективнее
круглых или квадратных.
Сложности возникают при глушении шума двига-
телей воздушного охлаждения. В этом случае сече-
ния воздухопроводов достигают больших размеров
(100X400 мм), и для эффективного глушения
шума приходится увеличить их длину до 1 м.
116
Оценим ориентировочную эффективность мер по
ЕЦцжеыию шума двигателя, имеющего уровень шума
^воздухе 110 дБА<
Предположим, что мы имеем однослойный кожух
/файера, б—4мм) с отверстиями для вентиляции
верхней крышке. Уровень шума под кожухом по-
©Ьсится до 118дБА, кожух снизит шум на 15дБА;
Ведается 103 дБА, что значительно превышает норму,
|*сли при этом на катере установлена рубка, откры-
вая сзади, то уровень шума (по аналогии с мотор-
цдцм отсеком) может повыситься еще на 2—ЗдБ.
Йе медицинским нормам продолжительность воздей-
Едаия такого шума на человека не должна превы-
|рЕь нескольких минут. В случае установки двой-
його кожуха и применения шумоглушения канала
в^тиляцни уровень шума снизится до 80дБА, что
цоответствует уровню шума в помещениях речных
Кадааев, электричек и т. д.
.Если катер оборудован полностью закрытой руб-
1й^ то шум в рубке теоретически должен составлять
дВА, т. е. соответствовать интенсивности разговора
дахой комнате. В действительности же уровень
раа будет значительно больше в связи с тем, что
учитывается шум, возникающий нз-за передачи
брании от двигателя к панелям, расположенным
рубке. Такой шум называется структурным, и
йовной метод борьбы с ним — уменьшение уровня
Грации.
§ 15.	Вибрация двигателя и способы
уменьшения вибрации катера
Можно выделить три основные причины,
Омывающие вибрацию двигателя. Первая причина —
^уравновешенность возвратно-поступательных двн-
ЖЙцихся масс двигателя — поршней, пальцев и от-
нр|(ЗРИ шатуна — приводящая к появлению знакопере-
Йенных инерциальных нагрузок, действующих на дви-
Вторая причина — неравномерность крутящего
^©мента за счет непостоянства сил давления г-азов
йа-поршень. Неравномерность крутящего момента, а
.^кже инерциальных нагрузок принято представлять
117
в виде тригонометрической суммы периодических
функций — гармоник. В связи с тем что в четырех-
тактных двигателях рабочий ход происходит одни раз
за дна оборота, эта сумма начинается с половинной
гармоники, т. е. с члена, частота которого в дна раза
меньше частоты вращения двигателя. Прн увеличе-
нии числа цилиндров суммарные нагрузки определя-
ются суммированием, с учетом того, что гармоники
от каждого цилиндра сдвинуты относительно преды-
дущего на угол между рабочими ходами.
У четырехцнлиндрового рядного двигателя сумма
гармоник начинается со второй, далее идут четвертая
и другие четные гармоники более высоких порядков
(впрочем, последние не оказывают существенного
влияния ввиду их малости). Крутящий момент шести-
цилиидрового двигателя отличается большей равно-
мерностью, причем основной вклад в него вносит бо-
лее высокочастотная третья гармоника.
Расчетная уравновешенность двигателя может
быть получена только в том случае, если массы воз-
вратно-поступательно движущихся деталей строго
постоянны, все вращающиеся детали не имеют дис-
баланса, а давление газов в разных цилиндрах из-
меняется одинаково. Поскольку достичь этого прак-
тически невозможно, действительная неуравновешен-
ность двигателя будет ниже теоретической. При этом
в спектре колебаний многоцилиндровых двигателей
могут появиться гармоники низких порядков—'Пер-
вая н даже половинная; это и является третьей при-
чиной, вызывающей вибрацию двигателя.
Еще один, часто недооцениваемый источник коле-
баний связан с динамической и статической неурав-
новешенностью гребного или промежуточного вала,
подсоединенного к двигателю. Обычно повышенная
вибрация по этой причине появляется при использо-
вании карданных валов, если они не подверглись ста-
тической и динамической балансировке. В случае
применения упругих муфт (см. рис. 20, 21) без цен-
трирующих элементов ось вала под действием крутя-
щего момента будет смещаться относительно оси дви-
гателя, вследствие неравномерной деформации нли
неравномерного износа резиновых элементов, что
приведет к появлению значительного дисбаланса.
118
Особенно большое смещение вала может произойти
при поломке одного из болтов 6 (см. рис. 21). При
наличии центрирующих элементов на них действуют
реакции, пропорциональные крутящему моменту и за-
висящие от неравномерной деформации резины.
В том случае, если резина и центрирующий элемент
расположены в разных поперечных плоскостях, силы,
действующие на центрирующий элемент и резину, об-
разуют пару сил, изгибающих как вал двигателя, так
g подсоединенный к нему промежуточный или гребной
Вал. В связи с этим на двигатель будут действовать
знакопеременные моменты в вертикальной л горизон-
тальной плоскостях с частотой первой гармоники.
Если двигатель соединен непосредственно с греб"
ным валом, на пего будет действовать упор винта,
который, как и крутящий момент, поглощаемый вин-
там в течение одного оборота, неравномерен. Более
подробно о вибрациях, связанных с работой винто-
нулевого корпуса, будет сказано ниже.
Если двигатель крепится жестко к корпусу, воз-
мущающие силы вызывают вибрацию не только дви-
гателя, но и всего катера. Если же двигатель укреп-
лен на мягких амортизаторах, амплитуда вибраций
^амого двигателя увеличится, так как возмущающие
рйлы будут действовать уже только иа двигатель,
Однако вибрация корпуса катера резко уменьшится.
В этом случае, как и при защите от воздушного шу-
О, существенное осложнение вызывают явления ре-
зонанса. При установке на амортизаторы двигатель
Г дет иметь шесть частот собственных колебаний,
случае совпадения частоты собственных колебаний
£ одной из возмущающих гармоник, действующих в
зюм .же направлении, возникает явление резонанса;
^ри этом амплитуда вибрации самого двигателя воз-
растает, что приводит к росту уровня вибрации кор-
пуса катера.
В связи с тем что неравномерность крутящего мо-
мента даже на холостом ходу значительна, амортиза-
торы автомобильных двигателей проектируются
„обычно таким образом, чтобы собственная частота
колебаний была в 1,8—2,5 раза ниже частоты основ-
. "пой возмущающей гармоники на холостом ходу,
.S’. е. первой — для двухцилиндровых, второй — для
119
четырех- и третьей-—для шестицилиндровых двигате-
лей. Так, для четырехнилиндровых двигателей соб-
ственные частоты колебаний f находятся в диапазоне
8—12 Гц.
Из теории колебаний можно привести простую
зависимость! связывающую частоту собственных ко-
лебаний со статическим прогибом Дст, т. е. со сжатием
амортизаторов под действием веса двигателя. Если
выразить прогиб в сантиметрах, то частоту f, Гц,
можно определить по формуле
V Дет
Таким образом, статический прогиб двигателей на
амортизаторах составляет 2—4 мм. В этом случае
при работе двигателя на максимальной частоте вра-
щения амплитуда знакопеременных нагрузок, переда-
ваемая через амортизаторы на раму, будет в 30—
100 раз меньше, чем при жестком креплении. Более
мягкая подвеска, хотя и обеспечит лучшую вибронзо-
ляцию, но приведет к большим перемещениям двига-
теля при плавании катера на волнении. Предположим,
что быстроходный катер испытывает в условиях вол-
нения перегрузки 5g. Это значит, что инерциальные
нагрузки, действующие иа любой элемент катера
(в том числе иа двигатель), в 5 раз больше его веса.
Следовательно, в этом случае перемещение двига-
теля на амортизаторах может достичь 20 мм. Боль-
шие перемещения двигателя могут возникнуть при
резонансном воздействии перегрузок вследствие вол-
нения. Такие перемещения опасны для прочности
амортизатора, а также усложняют подсоединение ва-
лопровода, выпускной трубы н т. д. Таким образом,
для быстроходных глиссирующих катеров необходимо
ограничить перемещение двигателя на амортизаторах.
Это может быть достигнуто установкой дополнитель-
ных резиновых ограничителей хода, подобных ограни-
чителям хода подвески в автомобилях. При обычных
нагрузках работает Штатный амортизатор, и жест-
кость подвески невелика; при значительных смеще-
ниях вступают в работу ограничители, которые
уменьшают перемещение двигателя и разгружают
штатные амортизаторы.
Приведенные рассуждения справедливы для слу-
чая, когда двигатель установлен на абсолютно жест-
120
фундаменте, масса которого по крайней мере в
L4* "раза больше массы двигателя. Если фундамент
Од двигатель спроектирован правильно, он может
Сдаться абсолютно жестким, так как его жесткость
гёлштельно больше жесткости амортизаторов. В этом
Ечае катер совершает колебание, как жесткое тело»
Укгаеса фундамента — т. е. масса катера — значн-
r.fSHo больше массы двигателя. Если теперь умень-
г-’оъ Жесткость фундамента, то в силовых конструк-
V-?- будут возникать все большие деформации,
бепятствующие развитию колебаний катера как
Каткого тела. Таким образом, при уменьшении жест-
кие фундамента масса фундамента как бы умень-
Ьмх-я. Это приведет к тому, что уровень вибрации в
Ьтере увеличится, хотя н будет оставаться значитедь-
Ежаже, чем при жестком креплении двигателя.
(/Уровень вибрации в помещениях катера при рабо-
Пйвигателя зависит от уровня вибрации в районе
дй^оторной рамы. Однако зависимость эта ие одно-
Ь>чна, так как на передачу вибрации большое влия-
б .оказывают частота вибрации и материал, из ко-
Sh>o выполнены силовые конструкции катера. Здесь
Б^ет место явление резонанса, возникающего, как
ю'ийло, вследствие резонансных изгиб них колеба-
jf, элементов набора. Улучшить виброизоляцию
Емко не только за счет повышения жесткости сило-
® элементов набора и подмоторного фундамента,
рг путем использования дерева и стеклопластика,
ме. материалов, обладающих большим внутренним
Еидем.
(^Жесткость подмоторного фундамента катера в
Мт»{калькой плоскости должна иметь тот же поря-
Ж что и у автомобиля соответствующей марки. Так,
ИЙГ»ость рамы легкового автомобиля составляет
чййо W ООО кгс/см, в то время как жесткость всех
жртизаторов составляет 400—800 кгс/см. Пример
рёрной рамы, удовлетворяющей таким требованиям,
на рис. 30. Рама имеет двутавровую форму; ниж-
п полки ее не перерезаны шпангоутами и соеднне-
₽ с днищем. Чтобы двигатель был расположен как
Йкно ниже, шпангоуты в районе двигателя, как
завило, имеют небольшую высоту, а следовательно,
^большую жесткость; поэтому рама с обеих сторон
121
должна опираться на жесткие переборки или транец.
Для повышения жесткости рамы в горизонтальной
плоскости ее крепят к шпангоутам кницами 14. В ме-
стах установки поперечин 4 верхняя полка усилена.
Следует отметить, что рама, выполненная из одной
доски, поставленной иа ребро, как правило, не обла-
дает необходимой изгибной жесткостью. Расстояние
между балками желательно принимать минималь-
ным, однако для удобства обслуживания оно должно
Рис. 30. Фундамент под двигатель
1—задний амортизатор: 2—передний амортизатор: 3—стойка амортизатора
(стальной лист 6=4: или АМГ 6=10); 4—поперечина сварная (сталь, Доли
6=3 или АМГ, лист 6=8); 5—полка подмоторвой рамы (сосна 120X40, дуб
120X30); 6—опора (6=23-?• 25); 7—полка (40X 30); 3—стрингер (30X50).
9—шпилька М8 (латунь). 10—ребро (бакелитовая фанера, 6=8); 11—уго-
лок S0X5 (Д16): 12—ребро 6=4 +• 5 (Д16); 13—стрингер-уголок 30X5 (Д16.
АМГ); 14—кница, 6=3 (Д16. АМГ); 15—платик 200хЮ4хб. Д16 (устана-
вливается я районе крепления поперечин).
быть ие меньше 500 мм. В некоторых случаях, напри-
мер для удобства смены полно проточно го фильтра,
балки целесообразно размещать на разном расстоя-
нии от ДП. Амортизаторы крепятся не непосредст-
венно к раме, а к двум поперечинам 4, жесткость ко-
торых также должна быть достаточно высокой. Что-
бы переборка или транец полностью передавали уси-
лия с рамы на такие жесткие элементы катера, как
борта и палубу, они также должны быть достаточно
жесткими. Переборка же, зашитая тонким листом
фанеры или металла, не обладает необходимой жест-
костью и под действием сжимающих напряжений мо-
122
expert22 для http://rutracker.org
рёт потерять устойчивость, поэтому переборку усили*
Шдлт ребрами жесткости (при толщине переборки,
Кйша больше 10 мм ребра можно не устанавли-
вать) -
На максимальной частоте вращения в самом двп-
чЬтёле могут возникнуть резонансные изгибные коле-
^ния, т. е. колебания двигателя относительно опор
|ибкой балки, частотой 80 Гц и выше; при этом
гельно увеличиваются шум и вибрация катера.
>водка автомобильных двигателей включает ком-
мероприятий по выводу двигателей из опасной
частот колебаний. В частности, современные вы-
5оротные автомобильные двигатели марок
!4, УМЗ-412, ВАЗ снабжены тоннельными Кар-
H. В случае, если при конверсии вместо штат-
оробки передач устанавливают более длинный
:елый реверсредуктор или угловой редуктор (пе-
рвом удлинителя), частоты изгибных колебаний
попасть в опасный диапазон. Это не только
дет к усилению шумов и вибрации, но может
жить причиной усталостных поломок картерных
ей. Косвенным признаком этого может служить
янное ослабление резьбовых соединений, крепя-
сартер сцепления и реверсредуктор. В этом слу-
еобходимо установить дополнительные раскосы,
лающие жесткость агрегата.
§16.	Расчет системы амортизации
двигателя
В случаях, когда автомобильный двига-
!а> устанавливается на катер в сборе с коробкой
гёдач, целесообразно поместить его на штатные
рртизаторы. Выбор рациональных параметров под-
оки двигателя, как правило, связан с большим объ-~
тм расчетных и опытио-коиструкторских работ. По-
)му упрощенные разработки, характерные для
1иичиого производства, обычно бывают менее удач-
ми. В то же время такие изменения, как установка
иателя без коробки передач, применение вместо
We более тяжелого редуктора или передача упора
Жита на двигатель, а тем более применение иавешеи-
&ой на двигатель угловой колонки делают установку
123
штатных амортизаторов невозможной или неэффек-
тивной.
В некоторых случаях приходится заново разраба-
тывать схему амортизации ввиду того, что амортиза-
ция исходного двигателя (чаще всего тракторного)
не выполнена вообще или выполнена излишне жест-
кой и- не может снизить вибрацию до требуемого
уровня при установке двигателя иа катер.
Как было сказано, основная задача при выборе
амортизаторов состоит в том, чтобы собственные ча-
стоты колебаний были в 1,8'—2,5 раза меньше часто-
ты основной возмущающей силы. Каждый из аморти-
заторов характеризуется жесткостью.
где Р —• сила, действующая на амортизатор, кгс; Д —
перемещение амортизаторов под действием этой
силы, см.
Жесткость каждого амортизатора в различных на-
правлениях, как правило, различная. Зная жесткость
амортизаторов (определение ее рассмотрим ниже) и
массу двигателя т, кг, можно определить частоты
собственных колебаний в вертикальном, поперечном
и продольном направлениях: f, Гц:
f=sV^- (tv-2)
где Кг — сумма жесткостей всех амортизаторов в со-
ответствующем направлении; тъ— суммарная масса
агрегата, установленного на амортизаторах, кг.
Частота собственных угловых колебаний fK, Гц,
определяется по аналогичной формуле.
^к==5 д/т1
где / — момент инерции; s — угловая жесткость под-
вески.
Прежде чем перейти к определению fK, s и /,
необходамо учесть возможность появления связанных
р
;аний. Приведенные формулы будут справедлив
[елько в случае, если колебания будут несвязан-
и, т. е. если тело имеет возможность совершать
*Йные колебания вдоль всех осей.
’ак, если мы расположим опоры ниже центра тя-
и, то при выводе двигателя из равновесия воз-
ут два колебательных движения с разными час-
ии. Во-первых, двигатель будет совершать коле-
Льные движения относительно продольной оси,
вложенной ниже центра тяжести. Второе колеба-
ное движение будет происходить относительно
Проходящей выше центра тяжести. Колебания в
случае будут угловыми. Главное же, что часто-
тного нз колебаний обязательно будет выше, чем
Ъльшая частота несвязанных колебаний, а часто-
зДругого — ниже, причем частоты могут разли-
ея в несколько раз.
эким образом, возникновение связанных колеба-
крайие затрудняет задачу виброизоляции двига-
. Имеется несколько способов исключить (хотя
: достаточной для практики точностью) связаи-
U колебаний. Один из t способов — установка
тизаторов не в горизонтальной плоскости, а в
кости, проходящей через ось наименьшего момен-
^ерции н перпендикулярной диаметральной пл ос-
s. Обозначим эту плоскость К, а ось минималь-
момеита инерции — М. Заметим, что для боль-
йвва агрегатов * ось М (оиа всегда проходит
з ЦТ агрегата) наклоиеиа в корму иа угол
;20°, а при угловых колонках — на 20—25°. В свя-
этим будем определять угловые колебания fKM
еительио оси М, относительно поперечной осн fKa
Косительио третьей оси, расположенной под углом
i двум предыдущим, и таким образом, наклонен-
к вертикальнонй оси иа угол 16—20° (20—25°).
наших расчетов можно с достаточной точностью
:ать размеры не вдоль этой оси, а вдоль вертикаль-
оси В (угловые колебания относительно этой
— /кв); заметим также, что размеры в иаправле-
оси М можно снимать вдоль осн коленчатого вала,
1 Под агрегатом будем подразумевать двигатель в сборе со
•ением и коробкой передач, редуктором и т. д.
125
Тогда
f«=sV^;
/к„=5д/-^-	<IV-3)
Ориентировочно момент инерции агрегата /м,
кг-см2, можно определить так:
4 = Дда + (тдвх1да) + 4.СЧ + (“сц^.сц) +
+ ]«.т + kXJ;
4 = }м, + (“Л,) + Дщ + (me4.Xl«) +
+ Дкп + («.^,ВП); (IV. 4)
Jn AS JB.
Момент инерции двигателя, коробки, редуктора
можно определить по формулам:
7	_____ тДВ^В.ДВ
•’м.дв |2
•^М-СЦ' 
Аькп
Т ______ "‘двчи.дв
•’в-да 12
(ГУ. б)
А.сц
т _______ "чогм.кп
JB.Kn	J2
Здесь гаДв, тсц, тКп-~ масса двигателя, сцепления,
коробки передач (или реверсредуктора и колонки,
если они крепятся к двигателю), кг; I*. дВ, U- сц, /в- кп —
126
ЕЫота двигателя, сцепления, коробки передач, см *;
JEffi, 1м. сч, 1ы. кп — длина двигателя, картера сцеп-
Кия, коробки передач (редуктора или колонки);
Квв» ^в. сн, Хв. кп — высота от ЦТ двигателя, см, сцеп-
ВШия, редуктора до плоскости К; ^М, дв, ^М. СЦ, ^М. КП ~~
Жестояние от центра тяжести агрегата до центра тя-
|Вети двигателя, сцепления, коробки передач (редук-
Цра или колонки) в направлении оси М, см.
' ^Жесткость находят по формуле
$м (^п Ч~~ ДгДв) вперед Ч~~ (ДвЙп Ч~~ ^-nhn^Z за,ди»
е, она определяется суммированием по всем амор-
^цаторам:
Дв== (^См^п 4“ Кп&м) вперед 4“ (Дм^п 4“ АлДм) 2задн»
Sn г== (^Св^м Ч~ Дм^в) вперед Ч~ (Дв^м Ч~ Км^в) ^задн.
(IV. 6)
£ Лв—высота установки амортизатора относптель-
плоскости Д, см; hM — расстояние от амортизато-
। до плоскости, проходящей через центр тяжести
фгата и параллельной плоскости шпангоутов, см;
расстояние от амортизатора до диаметральной
^скости (при установке двигателя в ДП), см;
дед, 2задн —число передних и задних амортиза-
юв.
Для уменьшения связанности колебаний расстоя-
£ от амортизаторов до ДП обычно принимают оди-
ковыми; другие расстояния от амортизаторов дол-
:ы удовлетворять следующим соотношениям:
(Д п^м) вперед — (Дп^м) ^задн»
(IV. 7)
(ДВЙМ) вперед — (Кв ДЗ ^задн*
Следует иметь в виду, что установить амортизато-
Вв расчетные точки ие всегда удобно. В автомоби-
троеиии нашел применение способ, с помощью
Измеряется не максимальная высота, а только высота той
Ваети, где размещены тяжелые детали, т. е. от плоскости, лежа-
на 5—10 см ниже оси коленчатого вала, до плоскости креп-
щения клапанной крышки — для верхнеклапанных двигателей и
Дружной плоскости головки — для яижиеклапанных.
127
которого можно, ие ухудшая связанность колебаний,
понизить точку крепления амортизатора, что позво.
лит уменьшить высоту рамы. Этот способ будет рас.
смотрен ниже (с. 131).	•
§ 17. Конструкция амортизаторов
и особенности их расчета
Известно, что при любых изменениях
формы резниы объем ее практически не изменяется.
Так, резиновый кубик при сжатии, приобретая бочко-
образную форму, будет достаточно податливым, в го
время как прокладка листовой резины при сжатии'
будет очень жесткой. Для учета этого явления вво-
дится фактор формы Ф, причем:
для цилиндрического амортизатора
для цилиндрического амортизатора с отверстиеь
ф =	.
4Л(О„+ »».)
для прямоугольного амортизатора
, _________________ аВ
Р — М (с + В) ’
(VI. 8)
где D„— наружный диаметр, см; Dm— внутренний
диаметр, см; ft—-высота, см; а, b—-стороны прямо-
угольного основания, см.
Обычно Ф = 0,34-0,7. Жесткость амортизаторов
при работе на сжатие Лсж и сдвиг Кела, кгс/см, опре-
деляются следующим образом (рис. 31, a) i
Асж А .
K«.=-V’ ₽=1 + Фг, (IV.!))
где F — нагруженная площадь амортизатора, см2;
Е — модуль упругости Е — 6G; G — модуль сдвига,
кг/см\ Значение 6 принимаю! исходя из твердости
128
Рис. 31. Конструкция амортизаторов.
члапа двигателя; 2—распорная втулка; 3—верхний рабочий амортиза-
i; 4— центрирующие втулки; 5— нижний удерживающий амортизатор;
6— фундамент; 7—защитная крышка.
Б Ю. Н. Мухин, Б. Е. Сияильщиков
129
резины: для мягких сортов резины 35—50 по ТМ-2
G = 4 -г- 6 кгс/см2, для твердых 65—75 по ТМ-2
G— 10-5-16 кгс/см2. Эти цифры справедливы при ма-
лых скоростях деформации, т. е. при статическом на-
гружении; при динамическом нагружении, когда оп-
ределяются частоты собственных колебаний, эти циф-
ры следует увеличить иа 30—50%. Из приведенных
формул видно, что жесткость амортизаторов на сжа-
тие в 6—10 раз больше, чем жесткость иа сдвиг.
В связи с этим амортизаторы обычно устанавливают
с наклоном, или конструкцию амортизатора выбира-
ют таким образом, чтобы резина работала одновре-
менно иа сжатие и на сдвиг (рис. 31,6). Тогда:
К.в = -Г (Е₽ Sin21) + G cos2 Tj);
Кпн = "~ (Efl COS2!) + G sin2 ц) (IV. 10)
или
Кип = Ксж Sin211 +	cos2 ц;
Кв» = Ксж cos2 ц + Ксм sin21].
где 1) — угол наклона амортизатора или элемента ре-
зины в нем (рис. 31,а); обычно т; = 30 4-50°. У дви-
гателей ГАЗ-24 и ВАЗ 1] = 50°, у двигателя УМЗ
= 66°. Таким образом, чтобы соблюдалось Д'в = Ап,
угол наклона амортизатора должен быть равен 45°.
Площадь амортизатора F выбирают исходя из допу-
стимых напряжений от веса двигателя. Вначале опре-
деляют долю веса, воспринимаемую каждым аморти-
затором. Так, нагрузка иа передние и задние аморти-
заторы определится по формулам:
д.	^г^м.задн
перед	гперед (Лм.перед 4“ Лм.задн) ’
д. йг2) переягперед
3аДП ~ '
Напряжение в амортизаторе под действием веса
двигателя иа каждый амортизатор не должно превы-
шать допустимых значений
a=-^-SIn4<|a],	(IV. 11)
130
здесь Лв — статическая жесткость; | о I — для мяг-
кой» средней и твердой резины соответственно состав-
ляют | о I = 9, 12, 15 кгс/см2. Если амортизатор уста-
новлен без наклона (?] = 90°), то напряжения опре-
деляются по более простой формуле:
<’еж = 2><1<’1;	(IV. 12)
__ Ncjw I I
тсдв р *'' 3 '
Б тех случаях, когда на двигатель, установленный
иа амортизаторы, действуют другие постоянные силы
(например, упор випта) или моменты сил (например,
момент от веса двигателя при крене катера), необхо-
димо проверять дополнительно прочность амортиза-
торов па эти нагрузки.
Рассмотрим особенности работы двух наклонных
амортизаторов. При смещении двигателя в попереч-
ном направлении (рис. 31, а) за счет того, что силы,
возникающие при сжатии резины, значительно боль-
ше сил, возникающих при ее работе иа сдвиг, реак-
ция левого амортизатора направлена вправо и вверх,
а реакция правого — вправо и вниз. В результате
этого суммарная реакция двух амортизаторов оказы-
вается приложенной к двигателю не в плоскости
установки амортизаторов, а выше на расстояние а.
Для угла наклона амортизатора т) = 60° отношение
= 1,0; для 11 = 50° -£-=0,8; л.чя ц = 45°	0,71.
«п	"л	“П
При такой установке жесткость подвески при по-
вороте относительно оси М следует определять не по
зависимости (IV. 4), а по следующей формуле:
sin3Tj + cos2 Tj
‘'СНВ
(IV. 13)
где z— число наклонных амортизаторов.
Таким образом, чтобы получить разделение коле-
баний в поперечном направлении, наклонные аморти-
заторы следует устанавливать ниже оси наименьшего
момента инерции на расстояние а (рис. 31,а); тем
самым уменьшается необходимая высота рамы. Одна-
ко если передние и задние амортизаторы — наклонные,
5*	131
разделить колебания вдоль продольной и вокруг по-
перечной осей, как правило, ие удается. В этом
случае' для разделения колебаний коэффициенты
жесткости амортизаторов Кмн -целесообразно выбрать
невысокие, а к двигателю выше центра тяжести
крепить реактивные тяги (рис. 32) так, чтобы выдер-
живалось соотношение (применение реактивных тяг
Рис. 32. Установка тяги.
амортизатор; 2—лампа двигателя: 5—шайба; 4—резиновая шайба;
5—шпилька М12; 7—кронштейн; 7—подмоторная рама.
особенно целесообразно, когда на двигатель действу-
ет упор винта):
(Аын^в'Юперед “I- (А'мн^1Д)задп ' (^См^в^)тягэ
_ ?м"г2 .
Л2м gg ,
== ^Смв^перед “I” ^мв-'-задн _Ь Км^тяг" (IV. 14)
Если задний амортизатор—одиночный и точка
крепления его расположена вблизи оси наименьшего
момента инерции, а продольная жесткость передних
амортизаторов значительно меньше продольной же-
сткости заднего амортизатора, то связанность коле-
баний также будет небольшой.
Из всего многообразия конструкций амортизато-
ров можно выделить два основных типа.
1. Амортизаторы, в которых соответствие коэффи-
циентов жесткости по разным направлениям достига-
ется специальными конструктивными приемами.
В этих амортизаторах резина одновременно работает
иа сжатие и иа сдвиг. Типичный пример такого амор-
тизатора— задний амортизатор двигателя ГАЗ-53
132
(рис. 31, в). Заметим, что резиновый элемент
такого амортизатора может быть вырезан иа токар-
ном станке из толстой листовой резины (см.
рис. 31,6), что значительно облегчает изготовление
амортизаторов при индивидуальном производстве.
Ориентировочные значения коэффициентов жесткости
можно найти по зависимостям для наклонных амор-
тизаторов, если площадь амортизатора определить и а
середине его высоты. Аналогичную схему имеют и
судовые амортизаторы типа АКССМ, однако они об-
ладают неудовлетворительной виброизоляцией. Не-
сколько лучшими характеристиками обладают амор-
тизаторы АКССИ.
2. Амортизаторы, имеющие простую конструкцию,
для которых соответствие коэффициентов жесткости
по разным направлениям достигается за счет их уста-
новки под углом. Амортизатор, представленный и а
рис. 31, а, применяется в передних амортизаторах
двигателей ГАЗ М-21, 24, МЗМА, 402, 403, 407, 408,
УМЗ-412. Статическая жесткость такого амортизато-
ра при работе на сжатие и сдвиг соответственно 350
и 65 кгс/см (для амортизатора УМЗ-412 —265 и
60 кгс/см). Простота конструкции во многом опреде-
ляется тем, что резина надежно привулкаиизирована
к накладкам. На двигателях ВАЗ передние аморти-
заторы также наклонные, но они имеют цилиндриче-
скую форму, причем внутри расположены ограничи-
тель перемещений и пружина. Статическая жесткость
такого амортизатора на сжатие 130 кгс/см, на
сдвиг —60 кгс/см.
Если желательно ограничить перемещение двига-
теля иа амортизаторах, не имеющих ограничителей,
ставят дополнительные ограничители. Их устанавли-
вают в случаях, когда за счет динамических нагрузок
при плавании иа волнении деформации амортизато-
ров превышают допустимые (Ата*» 10 мм), т. е.ста-
новятся опасными для их прочности (сжатие аморти-
затора не должно превышать 0,2, а сдвиг — 0,5 его
высоты). Если к двигателю крепится откидная колон-
ка, при ее повороте возникает большой крутящий
момент, а при посадке на мель — значительные вер-
тикальные силы. В этом случае также возникнет
необходимость установки ограничителей. Момент
133
включения ограничителя Двк необходимо выбирать
при перемещениях двигателя меньше Дтах>
Лвк = Агаах~ (2-^4) мм.
Задавшись значением максимальной силы //max,
действующей на двигатель, илн максимального коэф-
фициента перегрузки (для быстроходных катеров
п>5), можно определить суммарную жесткость ог-
раничителей по следующей зависимости:
К ______ Nптах К Атах
Логр~ Дтах-Авк ’
ПЛИ
Когр="1:д~*<-- (IV. 15)
Нщах — &вк
Простейшую проверку системы амортизации про-
изводят прн работе двигателя с одним отключенным
цилиндром; в этом случае возмущающий момент бу-
дет изменяться с частотой половинной гармоники.
Частоту вращения двигателя плавно увеличивают,
начиная с минимальной устойчивой. При этом коле-
бания верхней части двигателя в поперечном направ-
лении сначала увеличиваются, достигая 10 мм и бо-
лее, а затем уменьшаются. Частота собственных ко-
лебаний связана с числом оборотов п, при котором
вибрация максимальна, отношением /км =-ту-Опреде-
лить деформацию амортизаторов прн плавании в ус-
ловиях волнения можно, установив под двигатель или
раму бруски из пластилина с небольшим зазором
(1—3 мм). Чтобы при перемещении двигателя иа
амортизаторах пластилин не прилип к двигателю, в
месте контакта на двигатель следует нанести слой
любого масла.
Рассмотрим пример расчета амортизации двигате-
ля с навешенной на него колонкой. Исходные дан-
ные приведены иа рис. 33. Двигатель четырехцилкад-
ровый, масса его 170 кг. Момент инерции двигателя
7м = 54 000 кг*см2; 7в = 7п“95 000 кг*см2; масса
сцепления с новым кожухом-переходником — 30 кг.
Масса колонки — 50 кг. Упор виит-а — 300 кгс.
Первоначально определим положение центра
тяжести агрегата. Суммарная масса агрегата
134
ms = 170 -J- 30 4- 50 — 250 кг. Расстояние от центра
тяжести двигателя до центра тяжести агрегата:
/,    ,(,?7^м)си 4“ (^Лм)кп
“ “	'«X	=
30(37 + 15) 4-50(37 + 30 + 20)	-
—	250	— СМ,
t __ (,?г^в)си ~г (от/?в)кр
в »/2 =
30-10 + 50 (10++)
=----------«й--------— =8,5 см.
Предположим теперь, что ось наименьшего момен-
та инерции наклонена в корму на угол 20°. Тогда по
Рис 33. Данные для расчета амортизации двигателя.
формуле (IV. 4)
4 = 4лв + ("“Эм + Дщ + (тх»)сп + 4 кп + (тхв)к|г-
Здесь хв — расстояние от центра тяжести соответ-
ствующего элемента до оси наименьшего момента —•
определяется или графически, или из геометрических
соотношений (индекс «кп» относится к колонке);
/_ = ^ = ^ = 4000 КГ-СМ2;
/м„ш=(ф=^=20400 кг.см2;
135
Й.кп выбираем на 150 мм больше, чем межосевое
расстояние; Л, = 54 000 + 170 • 0 + 4000 + 30 • 8,82 +
+ 20 400 + 50 • 62 = 82 500 кг - см2.
Аналогичные расчеты показывают, что при а=22,5°
JM —82 200 кг-см2; при а = 25° /м = 83 600 кг-см2.
Таким образом, можно считать, что ось минималь-
ного момента инерции наклонена под углом 22,5° а
/м = 82 200 кг-см2.
Момент инерции /в (IV- 4)
4 = 4.лв + (т^)лв + 4.щ + (т4)от + 4.„„ + (т4,)кп;
4.СЦ = 3Qjf° = 2 250 кг • см2;
,	50-30й	s
Л.кп = —12— = 3750 кг • см2;
/„ = 95 000 + (170 • 23,52) + 2250 + (30 • 28,52) + 3750 +
+ (50 • 63,52) = 420 000 кг • см2.
Суммарная жесткость амортизаторов в вертикаль-
ном направлении К&е при fn = 10 Гц
100-250
ABs =	= - 2б  = 1000 кгс/см.
Применим схему с двумя наклонными передними
амортизаторами и одним задним, причем жесткость
Кв двух передних амортизаторов равна жесткости
заднего. В качестве переднего возьмем амортизатор
от ГАЗ-24, установив амортизаторы под углом t] =
= 45°. Их статическая жесткость Ксж ~ 350 кгс/см,
Асдв = 65 кгс/см, динамическая Кож = 350(1,5—•
1,3) & 490 кгс/см, /Ссдв = 65(1,3—1,5) ~ 90 кгс/см.
Статическая жесткость = Кп одного амортиза-
тора
Ав — Ап — Асжsin245° + Асдв соз245° = 207 кгс/см,
а динамическая Ав = Ап = 207(1,3—1,5)
290 кгс/см, т. е. близка к требуемой. Действитель-
ное значение fB = 10,7 Гц.
Расположим амортизаторы на равном расстоянии
от центра тяжести агрегата. Расстояние опреде-
ляем по формуле (1V.6); при расчете учитываем, что
члены Ам^-в в 20—30 раз меньше членов Авй, н нмн
136
можно в первом приближении пренебречь. Тогда, за-*
давшись fKn =10 Гц,
— 2 (/Св^-м)перед Т“ (-КвЛы)звдй — КвЕ^м»
получим
sa=^=^A
,/f^n	/ IO2-420 000
V 25/Чз2 V 25-1160
= 38 см.
При этом задний амортизатор крепится в районе
переходника от сцепления к колонке, а передние —
в районе штатных амортизаторов (см. рис. 33).
На холостом ходу наибольшее влияние на вибра-
цию двигателя оказывает неуравновешенность крутя-
щего момента, поэтому fKM целесообразно задавать
меньше fKn- Расстояние между передними амортиза-
торами Лп при fKM = 9 Гц определим ио формулам
(IV.3), (IV.13):
г»   F цмЛг	Г>
~ 25 ; м
Тогда
Ом (sin2 п +	c°s“ ч)
____V_______Лсдв_____J __
2&Лсж~
V92 • 82 200 Г sin2 46° 4- -^2- cos2 45”')
-------Чб^оЧ2------------1 = 30 =м-
*сжАпг
sin2 7) 4- ^сж  cos2 т)
Ладв
Задний узел конструктивно выполним из двух та-
ких же амортизаторов, также наклоненных под углом
45°, ио максимально придвинутых друг к другу. По-
скольку К, в == Кп>	= Зп,’ /в == /п, ТО fn fa
= 10,7 Гц; fKn = fKB = 10 Гц.
Однако при такой схеме суммарная жесткость в
продольном направлении будет явно недостаточной
(Лме =4X90 = 360 кгс/см). Учитывая, что в про-
дольном направлении действует упор винта 7/внят/
137
жесткость подвески Лмг целесообразно выбрать мак-
симальной (/м=11 Гц):
II2-250
/<мх = -пц— = —— =1210 кгс/с м.
Таким образом, динамическая жесткость дополни-
тельных реактивных тяг должна быть 1210—490 =
= 850 кгс/см, а статическая жесткость 610 кгс/см.
Поскольку перемещение под нагрузкой амортиза-
торов и реактивных тяг одинаково, можно опреде-
лить долю продольной нагрузки, воспринимаемую
тягой:
№ ВИНТ   	№ тяг ,
^М.ТЯГ^ТЯГ
300-850	1П_
^тяг 2-1210	1^5 КГС,
тогда минимальная площадь одного резинового эле-
мента тяги F, см2 (см. рис. 32) при |о| = 12 кгс/см2
^тяг ___ Ю5 ____q
1и| " 12 —У
СМ".
Если принять диаметр отверстия Д = 14 мм, то
наружный диаметр элемента
Принимаем Рн — 4 см, F — 11 см2.
Задаемся в первом приближении ₽ = 1,35, а для
резины средней жесткости Е = 60 кгс/см2; тогда по
формулам (IV. 9) h, см
. EFfi ,	60-11-1,35 оп
h =	’ h =-------Rtn = 2’9 см-
Л тяг	610
2
При сжатии деформируется как резиновый эле-
мент и а двигателе, таТ< и элемент и а фундаменте, по-
138
этому высота каждого элемента будет в два раза
меньше, т. е. 1,45 см. Для такого элемента фактор
формы Ф и значение [3 определяются по форму-
лам (IV.8):
& — D1	42 — 1,42
ф = . н_____ вя =__________'	= о т.
4-1,45(4+М) и’О/О>
₽ = (1 _|_ ф2) = 1 + 0,5732 = 1,33,
т. е. высоту оставляем без изменения.
Реактивную тягу расположим несколько выше оси
наименьшего момента инерции. Высоту /гв-тяг опреде-
ляем по формуле (IV. 14), считая, что h& передних
амортизаторов при г] = 45°
вперед == ha  0,71 = 30 - 0,71 = 21 см,
а высоту задних находим по чертежу (см. рис.
Лв-з = 5 см.
Тогда
(^м^в^Оперед + (Км^в^)з8дн
'^в.тяг ==
(Км^)тяг
90 • 21 - 2 + 90 • 5 • 2 _ е £
850	“
33)
СМ.
Учитывая, что момент от упора винта создает до-
полнительную нагрузку иа амортизаторы, проверим
напряжения в амортизаторах. Дополнительную на-
грузку на передние амортизаторы иайдем из уравне-
ния моментов относительно заднего амортизатора:
^нинт^в вперед (^м.перед “Ь ^.м-задн) ^перед»
где /гв—высота оси винта до заднего амортизатора
ha = 33 см (см. рис. 33):
ЛГ	300 • 33
вперед — 2(41+41) КГС-
Поскольку амортизаторы расположены на равном
расстоянии от центра тяжести, нагрузка от веса дви-
гателя N, кгс, иа иих одинакова:
250
7У = -^ = —= 62,5 кгс.
139
о =
Суммарная нагрузка на каждый из передних
амортизаторов определится как разность нагрузок:
IVперед = 62,5 — 60 = 2,5 кгс, а нагрузка на каждый
задний — как сумма нагрузок: Л^задн = 62,5 + 60 =
~ 122,5 кг.
Определим напряжение в заднем амортизаторе
(IV. II):
A'.ojBfp sin -П р = 1 Д Б = 40 кгс/см2; й = 2,8 см;
KBh ’ 1	’	'
122,5-40-1,1 sin 45° с г . «
° = -----2ЙМ-8-------= 6-5 КГС/СМ 
т. е. меньше [а].
Проверим кратковременные максимальные пере-
мещения амортизаторов. Для колонки, установленной
и а амортизаторах, опасные перемещения могут воз-
никнуть за счет поперечной силы от упора винта при
повороте колонки иа максимальный угол. Однако еще
большие нагрузки возникают, когда за счет паде-
ния уровня воды катер с колонкой ложится иа дно
с креном, тангенс угла которого определяется как от-
ношение высоты от нижней точки колонки до скулы
05
к полушироте катера. Пусть tga—0,45; <х = 24°.
Предположим далее, что вес катера (2000 кгс) рав-
номерно распределен между килем (в носовой час-
ти), скулой и колонкой. В этом случае к нижией ча-
сти колонки будет приложена вертикальная сила
яг___2000 сса
IV ==--д— ~ 666 КГС.
Эту силу разложим по двум направлениям: вдоль
колонки, т. е. /VB, и поперек, т. е. Мя:
Л'в = IV cos 24° = 600 кгс;
IVn = IV sin 24° = 270 кгс.
Если не будет ограничителей, то перемещение
заднего амортизатора под действием силы IVb соста-
вит
a = -A- = ^-=1,44 см,
Лв.зади 414
что превышает норму.
140
Зададимся Дтах — 10 мм, ДвН = 6мм; тогда /(огр
определится по формуле (IV.15):
iz ___ ^в“^вЛтах ___ 600— 414-1,0 _
/<отр “ Лтах-Двк-------1,0^6	' = 465 КГС/СМ’
Л’о-р = Когр (Ат« — двк) = 465 • 0,4 = 186 кгс.
Площадь ограничителя (IV. 12), изготовленного из
твердой резины,
„ М>гр 186 1О _	2 п л „
Л>гр = -|-^г--=-75-= !2,5 см2; Рогр = 4 см.
Высота ограничителя прн р = 1,15 (IV.9), (IV.8)
. EFK	80.12.5-1,15	о-
h =	=------xftg—— = 2,5 см.
Аогр	465
В качестве ограничителя можно использовать и
амортизатор от ГАЗ-24 однако нз-за его меньшей
жесткости Двк придется уменьшить до 0,5 см.
Проверим перемещение передних амортизаторов
под действием поперечной силы Na> которая создает
момент М, кгс-см, относительно продольной оси зад-
него амортизатора:
М = Nnh = 270 • 48 = 12 960 кгс - см,
где h —- расстояние от точки приложения силы Na
(т. е. грунта) до оси заднего амортизатора.
Этот момент уравновешивается за счет дополни-
тельных реакций, действующих на передние аморти-
ваторы. Тогда дополнительный прогиб передних
амортизаторов Д, см, определим следующим обра-
зом:
в 2Лц.иеред
Л_____	№	___ М _	12 960 __ . п
вперед 2(«в)перед — 2-30-207 — l’U СМ^
Это перемещение можно считать допустимым, учи-
тывая малую повторяемость таких нагрузок. Установ-
ка ограничителей для задней опоры в поперечном на-
правлении не требуется, так как ее перемещение так-
же находится в допустимых пределах:
д=^А-
Лп-задн
270
414
= 0,65 СМ.
141
Заметим, что в этом случае перемещение иижией
части колонки в поперечном направлении достигнет
2,1 см. Такая податливости агрегата незаметна при
обычной эксплуатации, ио она оказывается весьма
полезной в случае удара о подводные препятствия
(особенно при циркуляции катера), так как позволя-
ет уменьшить динамические нагрузки, действующие
На корпус колонки.
§ 18.	Шум реверсредукторов
Основным источником шума в реверсре-
дукторах является зубчатое зацепление. Биение зуб-
чатого веица, погрешности окружного шага, погреш-
ности формы зуба и другие ошибки зацепления
приводят к резкому изменению угловых скоростей, а
следовательно, к возникновению инерциальных нагру-
зок, действующих на шестерни. Этн нагрузки через
подшипники передаются иа корпус редуктора и далее
иа раму катера, вызывая колебания воздуха и ви-
брацию. Частота этих колебаний равна нли кратна
частоте основной зубчатой гармоники f = nz, где z —•
число зубьев.
Несмотря на то что общий уровень шума редук-
торов (до 100 дБ) меньше шума двигателя, их шум
весьма неприятен. Это связано с тем, что звуковые
колебания имеют строго постоянные частоты, причем
их значения лежат в диапазоне максимальной чувст-
вительности человека; кроме того, редуктор, х<ак пра-
вило, ближе расположен к водителю, чем двигатель.
Основные способы уменьшении шума зубчатого
зацепления:
—	 уменьшение скорости в зацеплении (уменьше-
ние скорости в два раза понижает уровень шума иа
6—-8 дБ);
—	 применение косозубых шестерен вместо прямо-
зубых (шум уменьшается на 8—10 дБ);
•	— притирка или шлифование зубьев (шум умень-
шается на 3—6 дБ);
•	— выбор правильного зазора в зацеплении (уве-
личение зазора может повысить уровень шума и а
5—10 дБ).
№	expert22 для http://rutracker.org
Таким образом, минимальный шум будут созда-
вать косозубые цементированные шестерни (вследст-
вие большей прочности их диаметр, а следовательно,
и окружная скорость будут минимальны), прошед-
шие притирку.
Мероприятия по борьбе с воздушным шумом зуб-
чатого зацепления осуществляются одновременно с
мероприятиями по борьбе с воздушным шумом дви-
гателя. В спектре вибрации редуктора помимо высо-
кочастотных составляющих от работы зубчатого за-
цепления имеются низкочастотные составляющие,
вызываемые статической и динамической неуравнове-
шенностью промежуточного и гребного валов, нерав-
номерностью крутящего момента двигателя и т. д.—-
причинами, которые были рассмотрены выше.
Если редуктор крепится к двигателю, то борьба
с вибрацией ведется за счет установки всего агрега-
та на амортизаторы. Если же редуктор не связан с
двигателем, то установка его на амортизаторы свя-
зана с серьезными затруднениями. С одной стороны,
это объясняется малой массой и малым моментом
инерции редуктора, с другой стороны, большими си-
лами, действующими иа амортизаторы, и низкой ча-
стотой возмущающей нагрузки, так как в большинст-
ве случаев основная возмущающая нагрузка изменя-
ется с изменением частоты врашення гребного вала.
Следует учесть особенность расположения опор
крепления к фундаменту для различных типов ре-
вер с редукторов. В некоторых случаях расстояние ме-
жду опорами в продольном направлении выбирается
весьма небольшое (для УРР-20, 26). За счет этого
достигается определенная податливость редуктора от-
носительно поперечной оси, что позволяет снизить
требования по точности центровки валопровода и
уменьшить дополнительные напряжения в валах при
деформации корпуса (например, на волнении). В этих
случаях жестко прикрепленный гребной вал выпол-
няет функцию дополнительной опоры. Частота собст-
венных колебаний такого редуктора без вала относи-
тельно поперечной оси, особенно прн креплении к до-
статочно податливому фундаменту, невысока и лежит
в области средних чисел оборотов. Если при этом
Применить карданный шарнир или упругую муфту,
143
при работе которой создается изгибающий момент,
могут возникнуть резонансные колебания, амплиту-
да которых значительно увеличится. В этом случае
необходимо или увеличить расстояние между опора-
ми, или ввести дополнительную опору, связывающую
-редуктор с килем.
§19. Вибрации винторулевого
комплекса
Основным источником вибрации винто-
рулевого комплекса является винт. Момент и а валу
и упор винта изменяются в момент пересечения ло-
пастью следа от кронштейна вала или дейдвуда, при-
чем имеет значение число лопастей. При винте с чет-
ным числом лопастей (2, 4) две лопасти одновременно
пересекают след от кронштейна, поэтому измене-
ние упора н крутящего момента будет значитель-
ным— оно может достигать 20% средних значений
упора н момента. При нечетном же числе лопастей
в каждый данный момент пересекает след только
одна лопасть, в связи с чем изменение упора и кру-
тящего момента будет меньше (до 7%). Однако в
момент пересечения следа возникает момент, кото-
рый изгибает гребной вал. Колебания изгибающего
момента у винтов с нечетным числом лопастей могут
достигать 100% среднего значения крутящего момен-
та, в то время как у винтов с четным числом лопас-
тей их значение невелико.
Если ось вала расположена под углом к ватер*
линии, а следовательно, к направлению скорости на-
бегающего потока, то упор каждой лопасти будет
изменяться в течение одного оборота. В результате
появятся дополнительные переменные составляющие
упора и момента и а валу. В условиях качки илн и а
циркуляции возникает также косое обтекание винта,
что также приводит к появлению переменных состав-
ляющих упора и момента на валу. Особенно сильные
вибрации возникают иа крутой циркуляции или силь-
ном рыскании катера иа волнении. В таких случаях
из-за больших углов атаки кронштейна обтекание
становится срывным и ширина следа за кронштей-
ном резко увеличивается. К вибрациям, связанным
144
с косым обтеканием винта, прибавляются интенсив-
ные вибрации, связанные с пересечением развитого
следа от кронштейна.
В момент, когда лопасти при движении проходят
близко от поверхности днища, там фиксируется
всплеск давления. Таким образом, работа винта вы-
зывает вибрацию днища. Работа винта в непосредст-
венной близости от поверхности воды может сопро-
вождаться периодическим подсасыванием воздуха,
что также вызывает нерегулярную низкочастотную
вибрацию.
Другой причиной вибрации является статическая
и гидродинамическая (за счет разношаговости) не-
уравновешенность винта. Наконец, система вихрей,
сходящих с лопастей винта, взаимодействуя с рулем,
вызывает его вибрацию. Основные пути снижения
вибрации винта — улучшение обтекаемости крон-
штейна и увеличение расстояний от вннта до крон-
штейна, от винта до днища, от винта до руля
(см. § 21).
Требования по статической и гидродинамической
неуравновешенности приведены в § 29. Важное зна-
чение с точки зрения передачи вибрации на корпус
от винта через гребной вал имеют тип упорного и
опорного подшипников гребного вала, а также тип
сальникового устройства. Отдельно установленные
упорные подшипники, опорные подшипники качения
и скольжения с бронзовыми или капроновыми втул-
ками н жесткие сальники практически полностью пе-
редают вибрации. Резинометаллические опорные под-
шипники с правильно выбранными зазорами
(0,2—0,4 мм) несколько уменьшают уровень вибра-
ции в катере, особенно при большой частоте враще-
ния винта. Такие подшипники являются по существу
своеобразными амортизаторами. Заметим, что канав-
ки для смазки такого подшипника в целях уменьше-
ния вибрации должны быть расположены по винто-
вой линии.
Увеличение числа лопастей, уменьшение диаметра
винта или увеличение его частоты вращения, как
правило, уменьшают уровень вибрации. Не рекомен-
дуется, чтобы у водометов число лопастей ротора
145
было равно или кратно шел у лопаток спрямляющего
аппарата.
Рассмотрим способы крепления кронштейна к на-
бору. Во многих проектах катеров кронштейн крепит-
ся к килю в промежутке между шпангоутами. Одна-
ко такое крепление не обеспечивает необходимой
прочности в процессе эксплуатации. Увеличить проч-
ность можно, например, за счет установки попереч-
ной балки, к которой через киль крепится кронштейн,
а концы балки крепятся к подмоторной раме. Одна-
ко такие переделки иногда приводят к увеличению
вибрации от работы винта. Это связано с тем, что
первоначально жесткость кронштейна была невысо-
кой н частоты собственных колебаний винта с крон-
штейном в поперечном и вертикальном направлениях
также невысокими, резоиаис возникал на средних
оборотах винта и вследствие небольших значений
возмущающих сил был незаметен. Увеличение жест-
кости сдвинуло резонанс в область больших оборо-
тов, в результате чего вибронзоляцня ухудшилась.
Резиновая втулка в винте по типу резиновых вту-
лок подвесных моторов «Москва-М» (если отсутству-
ет металлический контакт между винтом и валом)
не только будет демпфировать изменение крутящего
момента, но и может явиться своеобразным аморти-
затором от знакопеременных нагрузок, изгибающих
вал. Однако применение таких втулок с этой целью
возможно, если максимальная частота вращения вин-
та больше 2000 об/мин.
Установка винта в насадку уменьшает уровень
вибрации только в том случае, если зазор между ло-
пастью и насадкой постоянен; то же самое относится
к водометам.
Уменьшить вибрацию руля можно за счет увели-
чения расстояния от руля до винта. Однако при этом
ухудшается управляемость на малой и средней час-
тоте вращения и несколько уменьшается КПД тяже-
лонагруженных винтов. Следует помнить о недопу-
стимости 'люфтов в подшипниках баллера, так как
они приводят к усилению шума и вибрации. В неко-
торых случаях целесообразно установить подшипни-
ки баллера на втулки-амортизаторы но типу при-
меняемых для опорного подшипника гребного вала.
146
Известный способ уменьшения вибрации — умень-
шение передачи вибрации через трос. Установка двух
мягких резиновых шайб в разрыв троса в районе его
крепления к сектору не только уменьшит уровень ви-
браций, ио и создаст постоянное натяжение троса.
Откидная угловая колонка, если она навешена на
транец, объединяет в себе винт и руль, поэтому так-
же является источником вибрации.
Если откидная колонка установлена на быстро-
ходном катере, то во время эксплуатации углы скоса
потока относительно винта, как правило, будут не-
высокими. Поскольку частота вращения винта в та-
ких случаях достаточно высока, вибрация будет
небольшой (для уменьшения вибрации можно устано-
вить резиновую втулку в винте). Некоторое увеличе-
ние вибрации при плавании на волнении (когда угол
скоса потока будет увеличен) едва ли будет заметно
на фоне ударных нагрузок от волн, действующих на
корпус катера. Если колонка установлена на тяже-
лом катере (п < 2000 об/мин), то уровень вибраций
будет больше. Попытка же установить колонку на
амортизаторы, как это делается в подвесных мото-
рах, вызовет серьезные осложнения. Прн той же мас-
се, что н подвесной мотор, колонка передает в три-
четыре раза больший упор винта. Следовательно,
чтобы ограничить перемещение колонки под действи-
ем упора, жесткость амортизаторов придется увели-
чить; это приведет к увеличению частоты собствен-
ных колебаний.
В связи с тем, что центр тяжести колонки ока-
жется в районе ватерлинии, невозможно будет обес-
печить симметричное расположение амортизаторов.
Поэтому собственные колебания оказываются связан-
ными и, следовательно, их максимальная частота по-
вышается по сравнению с симметрично расположен-
ными амортизаторами. Все это приведет к тому, что
верхние частоты собственных колебаний будут дости-
гать 30—50 Гц, а нижние 8—15 Гц. Это значит, что
такая система амортизации будет обладать весьма
низкой виброизоляцией в сочетании с большими пе-
ремещениями под действием статических нагрузок.
Поэтому целесообразно крепить колонку к двигателю
и устанавливать весь агрегат на амортизаторы.
147
Таким образом,, чтобы катер со стационарным дви-
гателем отличался низким уровнем шума и вибрации,
необходим полный комплекс мероприятий по шумо-
глушению, амортизации и уменьшению уровня возму-
щающих нагрузок.
Глава V
КОНСТРУКЦИЯ
ВИНТОРУЛЕВОГО КОМПЛЕКСА
§ 20. Выбор элементов
и технология изготовления
вмнторулевого комплексе
Наиболее распространенными движите-
лями для малых катеров являются гребной винт и
водометный движитель. Выбор того или иного типа
движителя обычно производится при разработке
проекта катера. Однако следует иметь в виду, что
общий пропульсивный КПД винта (с учетом сопро-
тивления выступающих элементов валопровода) на
скоростях до 25 км/ч, как правило, будет в 1,7—
1,5 раза выше, чем у водомета. На больших скоро-
стях это различие будет несколько меньше: при
35 км/ч —на 35%, при 45 км/ч —на 25%. Таким об-
разом, установка водометного движителя в какой-то
мере лишает катер с конвертированным автомобиль-
ным двигателем основного преимущества — высокой
экономичности. Определение основных параметров
водометного движителя — задача трудоемкая, она
подробно описана в работе (17].
Определить оптимальные параметры винта можно
значительно быстрее. Наиболее совершенными явля-
ются винты серии В, у которых сечение лопасти до
радиуса Z? — О.ЗОДв (D* — диаметр вннта) имеет
авиационный профиль, т. е. максимальная толщина
профиля расположена на расстоянии (0,3—0,35) В от
передней кромки (В — ширина лопасти в данном се-
чении). Начиная с радиуса /? — 0,3DB, максимальная
148
толщина отходит от передней кромки, и на радиусе
R =0,45Z)B располагается уже иа середине профиля.
Нагнетающую сторону профиля для упрощения тех-
нологии выполняют по прямой линии. Максимальная
толщина профиля плавно изменяется от 0,04£)в у сту-
пицы до 0,01—0,008DB у наружных кромок. Радиус
закругления входящей кромки у ступицы составляет
0,26ст (бет — максимальная толщина профиля) н
плавно уменьшается до 1—1,5 мм на больших ради-
усах.
Выходящую кромку выполняют с постоянным ра-
диусом /?=1,0 1,5 мм. В случае применения алюми-
ниевых сплавов типа АЛ-2, АЛ-9 размеры сечений
рекомендуется увеличивать на 50%; естественно, что
КПД таких винтов будет ниже. Форма лопасти —
эллиптическая илн саблевидная, максимальная ши-
рина приходится на радиус 0,3DB и составляет 0,37—
0,4DB; ширина лопасти у ступицы равна 0,25DB
(дисковое отношение 0 = 0,5-т-0,55). Следует отме-
тить, что более высокое гидродинамическое качество
будет иметь ие более простой винт, имеющий посто-
янный кромочный шаг, а винт, у которого кромочный
шаг начиная с радиуса R = О,3-Ов уменьшается так,
что около ступицы шаг его будет на 20%
меньше.
Диаметр и шаг винта по заданной мощности и
скорости движения катера определяются следующим
образом.
1.	Рассчитывают скорость ов, м/с, в диске виита
vB = v (1 — со),
где v — скорость движения катера, м/с; со — коэффи-
циент попутного потока, который можно принимать:
со = 0,05 для глиссирующих катеров с обычной пере-
дачей на винт и катеров с колонками и со = 0,10 —
для катеров, имеющих длинный килек (стабилизатор
курса) н развитый кронштейн опорного подшипника;
со=О,25	0,3 — для водоизмещающих катеров, имею-
щих развитый дейдвуд или полутоннель; со = 0,4-+-
0,5 — для катеров с неудачными обводами кормы
.(коротким тоннелем, толстым, плохо обтекаемым
дейдвудом, неудачно расположенными элементами
ограждения винта и т. д.).
149
2.	Определяют коэффициент
л/п V Л'в
где п— частота вращения винта, об/с; N— мощ-
ность. подводимая к вннту, л. с.; NB = qM<WAe; —
КПД передачи — учитывает потери в редукторе, в
валопроводе, ва привод вспомогательных механизмов:
т]м= 0,95— при прямом соединении двигателя свин-
том, == 0,9 — при наличии реверсредуктора или ко-
лонки; на частичных нагрузках Г)м может падать до
Чм = 0,8.
3-	По диаграмме (рис. 34) определяют значения
*1® для оптимальных или уменьшенных винтов
(сплошная линия) или для винтов в насадке.
4.	Определяют оптимальный диаметр винта
JDB. опт, М
D = —
в-опт Хп •
Если на катере возможна установка вннта только
меньшего размера, рассчитывают, на сколько процен-
тов он меньше оптимального, и определяют парамет-
ру
ры 1] и -^-по этому значению.
5.	Находят шаг виита И, м- Я = £)в”,
6.	Определяют общий пропульсивный коэффи-
циент
Т) = ПмВДк,
где Т]к — коэффициент влияния корпуса. При правиль-
но спроектированных формах кронштейна и руля
(см. ниже) можно принимать г]к = 1,0-^0,95, при не-
удачной форме кормы г]« = 0,9 ~ 0,8.
7.	Находят тягу виита Р, кгс*.
8.	Проверяют винт на кавитацию
< 2500 кгс/лг.
150
Рис. 34. Диаграмма для выбора элементов
винтов и винтов в насадках.
151
Если Р/£>в > 2500, то целесообразно приме-
нить сегментную форму профиля и увеличить иа
15—20% ширину лопасти или диаметр виита; в про-
тивном случае при длительной эксплуатации возмож-
но появление кавитационных раковин на поверхности
Р
лопастей. В случае-^->3500 возникает вторая стадия
кавитации с потерей упора, увеличением частоты вра-
щения и т. д. В этом случае надо применять
специальные винты [3, 5, 33].
угол около
максималь-
Если ось гребного вала наклонена иа
10°, то следует уменьшить иа 1—2%, а
иое отношение ие должно превышать 2000 (при
угле наклона более 15° соответственно 2—3% и
1700). В отличие от изолированных винтов ширина
лопасти виита, работающего в насадке, начиная с
г = 0,3DB остается постоянной.
Из анализа диаграмм можно сделать вывод, что
применение виита в иасадке целесообразно при ма-
лых значениях коэффициента Кп- Порядок расчета
таких винтов аналогичен описанному (за исключе-
нием проверки иа кавитацию); для винтов в насад-
Р
ках'-^г<210. Применять насадки можно до скоро-
стей 30—34 км/ч, так как иа больших скоростях
происходит кавитационное обтекание самой на-
садки.
Чтобы уменьшить вибрации и повысить пропуль-
сивный коэффициент движителя, расстояние от вхо-
дящей кромки винта до кронштейна должно быть не
менее толщины кронштейна (лучше 2—3 толщины).
Если винт расположен за дейдвудом, то задняя кром-
ка дейдвуда должна иметь удобообтекаемую форму
(угол ватерлинии не более 12—15°) и отстоять от
виита не менее чем на 0,25 DB. Расстояние от наруж-
ной кромки винта до днища должно быть не менее
0,15 DB, а от выходящей кромки до руля — ие менее
0,18 DB. Если винт расположен за транцем или если
катер имеет вельботную корму, то для того чтобы
избежать аэрации виита, его ось должна быть за-
глублена относительно КВЛ на диаметр аинта.
152
Впиты изготовляются преимущественно литьем.
Качественный -стальной винт можно изготовить пу-
тем выбивки заготовки в горячем состоянии ручным
молотком на односторонних постелях-штампах.
Существует много способов изготовления модели
винта (см. [22]). Наиболее быстро изготовить мо-
дель можно из термопластичного материала. Сначала
Рис. 35. Схема изготовления винтов и насадок: а — горка для
изготовления лопастей; б — профиль насадки; в — наладка из
стеклопластика; & — сварная насадка
A S—конические обечайки (6=1.5); S—фланец (лист, 6=56); 4—цилиа-
дричеекая обечайка (6=2-i-3); 5—фланец (6=5-=-$; ff—цилиндрическая обе-
Чайка (6=8 4); 7—цилиндрическая обечайка, 6=1.5 -ь 2 (изгибается после
приварки к дет. 5); 8—кольцо (пруток).
вырезают из жести или алюминия пять шаблонов
(рис. 35); угол наклона а шаблона зависит от ра-
диуса установки /?(/? = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) Ов.
^а=2й!
153
(напомним, что шаг ио радиусу может быть пере-
менным). На листе толстой фанеры пли текстолита
вычерчивают указанные радиусы, по ним изгибают
и прочно закрепляют шаблоны. Пространство между
шаблонами заполняют цементом или брусочками де-
рева, смазанными клеем, и окончательно выравни-
вают эпоксидной шпаклевкой. Затем из листа орг-
стекла вырезают заготовку лопасти. При выборе при-
пусков на отливку следует иметь в виду, что для
винтов, работающих с конвертированными двигате-
лями (когда эксплуатационная мощность меньше
максимальной), некоторое отклонение как от задан-
ного профиля, так и от расчетного шага не приводит
к заметному изменению характеристик винта. Поэто-
му для упрощения изготовления толщину модели
выбирают с минимальным припуском (0,5—I мм),
необходимым только для получения гладкой поверх-
ности *. Таким образом, толщину листа из оргстек-
ла принимают 3—4 мм.
Заготовку нагревают до 120° (лучше в масляной
ванне), быстро накладывают иа винтовую горку и
плотно прижимают (для этих целей удобен мешочек
с песком). После застывания на засасывающую сто-
рону наносят слой эпоксидной шпаклевки так, чтобы
выдержать заданный профиль. Модели других ло-
пастей изготовляют либо аналогичным образом, либо
отливают по первой модели (из алюминия, цинка,
свинца и т. д.). На токарном станке изготовляют
ступицу, причем для последующей расточки винта
необходимо в модели предусмотреть цилиндрическое
удлинение ступицы в районе малого диаметра (см.
рис. 35). Материал может быть любой — текстолит,
плотный пенопласт, алюминий. Ступицу укрепляют
в центре приспособления, модель лопасти кладут на
горку, подвигают до упора к ступице, смазывают
эпоксидным клеем и в таком положении оставляют
до его полимеризации. После приклейки всех лопа-
* Исключение составляют случаи, когда винт работает в
диапазоне, где возможна кавитация и где требования по точно-
сти изготовления значительно выше. Для таких винтов модели
изготовляют со значительно большими припусками — до 4 мм
на сторону [25]. Здесь изготовление таких винтов не рассматри-
вается.
154
стей эпоксидной шпаклевкой наносят радиусы сопря-
жения лопасти со ступицей. Перед формовкой модель
обмеряют; допуски на модель такие же, как для впи-
та (см. § 29). Наилучшими материалами для изго-
товления винтов являются латуни ЛМнЖ 55-31,
ЛАЖМц 66-6-3-2, бронзы БрАЖ 9-4, нержавеющие
стали типа 1Х14НДЛ и алюминиевый сплав АЛ-8.
Б некоторых случаях винты отливают из сталей
25Л, однако при этом винт необходимо кадмпровать,
цинковать или, что хуже, хромировать. Следует иметь
в виду, что такие винты можно эксплуатировать
только в пресной воде, причем даже в этом случае
придется раз в 2—3 года обновлять покрытие. Вин-
ты из сплавов АЛ-2, АЛ-9 из-за значительного утол-
щения лопастей имеют худшие кавитационные свой-
ства, меньший КПД, а также низкую коррозионную
стойкость.
В отливке винта вначале размечают центровые
отверстия, протачивают удлинение ступицы и, зажав
винт за проточку в трехкулачковом патроне, раста-
чивают отверстие и подрезают входящие кромки ло-
пастей на одни уровень. Затем размечают положение
шпоночного паза и место отрезки удлиненной части
Ступицы, где сверлят отверстие диаметром 1,5 шири-
ны шпоночного паза (для выхода долбяка при наре-
зании шпоночного паза на долбежном станке). Заме-
тим, что при отсутствии долбежного станка можно,
используя механизм продольного перемещения суп-
порта, нарезать шпоночный паз на токарном стайке,
прн этом винт также зажимают зз проточенное удли-
нение ступицы. Растачивают оправку под внутренний
диаметр винта, насаживают впит на оправку, подре-
зают выходящую кромку, отрезают удлинение ступи-
цы и нарезают резьбу под съемник. Конусное соеди-
нение (обычно 1:15) принимается при условии, если
на валу невозможно выполнить упорный буртик, в
остальных случаях целесообразно применять цилинд-
рическое соединение (ту)» так, как оно облегчает
съем вннта с вала.
После механической обработки винт обрабаты-
вают шарошками или грубыми шлифовальными
кругами до исчезновения следов литья, а затем
155
войлочными или резиновыми кругами с наклеенным
порошком (или шкуркой) средней зернистости. После
опиловки кромок напильником выполняют предвари-
тельную балансировку винта (см. § 29), затем произ-
водится шлифование, полирование (хотя бы участка
около входящей кромки) и окончательную баланси-
ровку.
Если изготовленный винт окажется «тяжелым»,
его можно облегчить за счет уменьшения диаметра.
Сделать винт более тяжелым значительно сложнее.
Поэтому при строительстве единичных катеров име-
ют преимущество впиты со съемными лопастями, шаг
которых можно изменять в определенных пределах.
Рис. 36. Винт со съемными лопастями.
К тому же трудоемкость изготовления такого винта
в условиях единичного производства, как правило,
меньше, чем обычного. Ступица винта (рис. 36) име-
ет поперечный разъем и состоит из двух деталей.
В три резьбовых отверстия, оси которых лежат в
плоскости разъема, вставляют комлевые части лопа-
стей, имеющие соответствующую резьбу. При нареза-
нии резьбы половинки ступнцы стягивают болтами и
между ними зажимают технологическую прокладку
(~1,0 мм). Отличительной особенностью данной кон-
струкции является наличие двух сквозных пазов око-
ло каждого резьбового отверстия. При. стягивании
полумуфт за счет упругой деформации перемычки
между пазом и резьбой происходит равномерное об-
156
жятие резьбы, что предотвращает поперечное разбал-
тывание, свойственное обычным разрезным зажимам-
Изготовление модели отдельной лопасти, ее литье
и обработка значительно проше, чем неразъемного
вннта. Поскольку все лопасти изготовляют по одной
модели и могут быть точно установлены по шаговому
угольнику или приспособлению (см. рис. 51), то по-
лученный вннт будет обладать незначительной гидро-
динамической неуравновешенностью (однако масса
винта и диаметр ступицы будут больше, чем у обыч-
ного винта). При изготовлении модели лопасти необ-
ходимо удлинить ее комель для удобства механиче-
ской обработки; диаметр удлинения должен быть
меньше, чем внутренний диаметр резьбы. При меха-
нической обработке иа удлиненную часть ко меля на-
девают резьбовой калибр, вместе с которым она за-
жимается в трехкулачковом патроне. Резьбу в сту-
пице нарезают иа токарном станке с установкой сту-
пицы на угольнике. Для получения сквозной пере-
мьгчки сначала сверлят отверстия диаметром 2,5—•
3,5 мм, а перемычку выпиливают надфилем.
Размеры направляющей насадки выбирают в за-
висимости от диаметра винта (см. рис. Зэ). Обычно
Фазор между насадкой и винтом составляет 0,005DB;
увеличение зазора до 0,01 DB уменьшает пропульсив-
ный коэффициент на 3—4%. В реальных условиях
Эксплуатации, особенно при плавании на волнении,
насадка подвергается действию значительных попе-
речных сил, и при недостаточно жестком (хотя и до-
статочно прочном) ее креплении возможно задевание
лопастями винта за насадку. Поэтому для успешной
эксплуатации катера с малым зазором в насадке не-
обходимо или жесткое крепление насадки и крон-
штейна опорного подшипника, или соединение ниж-
ней части кронштейна с насадкой. Чаще применяют
Неподвижные иасадки, а управление осуществляется
обычным рулем, укрепленным за насадкой; однако в
атом случае и а заднем ходу катер практически не-
управляем. Значительно лучше управляемость кате-
ра, оснащенного поворотной насадкой. Ось поворота
в такой насадке целесообразно размещать в районе
минимального внутреннего диаметра; для профиля
насадки; показанной иа рис. 35, ось поворота распо*
157
ложена на расстоянии 0,4—0,45 В от передней кром-
ки. Чтобы при повороте насадки зазор между вин-
том и насадкой оставался постоянным, концевые
кромки вннта протачивают не по диаметру, как для
неповоротных насадок, а по сфере, радиус которой
равен радиусу винта. Прн повороте насадки центр
давления гидродинамических сил располагается в нос
от оси баллера, поэтому на насадку, а следователь-
но, и на штурвал действует значительный момент,
стремящийся повернуть их в сторону большего угла
поворота. Чтобы исключить это явление, поворотные
насадки снабжают стабилизатором, т. е. обычным
рулем, который жестко крепится к насадке в районе
задней кромки. Площадь рули стабилизатора в пер-
вом приближении можно принимать равной 60%
площади боковой проекции насадки.
Недостаток поворотных насадок — худшая защи-
та винта от подводных препятствий.
Насадку можно изготовить из стеклопластика
литьем или сваркой (см. рис. 35). Сердцевину стекло-
пластиковой насадки вытачивают из плотного пено-
пласта и оклеивают полосами стеклоткани шириной
10 см и длиной несколько больше двойной длины на-
садки, располагая их вдоль осн. Пенопласт целесооб-
разно использовать также для изготовления модели
насадки. Основной недостаток литых насадок (даже
из алюминиевых сплавов)— большая масса. Лучшим
материалом для сварных насадок являются алюми-
ниевые сплавы типа АМг. Можно сварить насадку
из нержавеющей стали 1Х18Н9Т или даже из обыч-
ной стали, однако это сложнее, так как для умень-
шения массы толщину обечаек целесообразно прини-
мать не более 1,5—2 мм.
Окраска свинцовым суриком насадив из углеро-
дистой стали оказывается более практичной, чем
оклейка стеклопластиком: прн ударах насадки о
грунт в стеклопластике возникают мнкротрещнны,
вследствие чего под слоем стеклопластика начинается
процесс коррозии, который внешне незаметен.
Порядок изготовления сварной иасадкн следую-
щий (см. рис. 35). На токарном или карусельном
станке из листа вырезают фланцы 3, 5, между ни-
ми вставляют цилиндрическую обечайку 4 и прива-
158
:рпвают изнутри. К фланцу приваривают цилиндри-
ческую обечайку 6, а к ней кольцо 8, согнутое из
прутка. Затем к фланцу 5 приваривают обечайку 7,
которая первоначально имеет цилиндрическую форму.
После сварки обечайку ударами легкого молотка
подгибают до кольца н приваривают к нему. К флан-
цам 5, 3 приваривают наружную коническую обечай-
ку 1. Для удобства сварку выполняют из трех-четы-
рех листов, причем продольные швы сваривают после
поперечных. Последней приваривают внутреннюю ко-
ническую обечайку 2, причем для плавности сопря-
жения рекомендуется перед сваркой произвести вы-
колотку передней кромки по радиусу R.
Площадь руля, укрепленного за винтом, составля-
ет 4—-10% от произведения средней осадки катера
на его длину. Для быстроходных глиссирующих ка-
теров основное требование к рулевому комплексу —•
минимальное сопротивление на полной скорости.
Целесообразно применять сегментный профиль с отно-
шением максимальной толщины к ширине 8/В = 0,08.
Площадь рули, укрепленного на транце, составляет
6%, под днищем — 4%; угол поворота руля ±35°.
Для тяжелых мореходных катеров, рассчитанных как
на режим глиссирования, так и на переходный ре-
зким, основное требование к рулевому устройству —
возможность создания больших управляющих сил,
-препятствующих рысканию катера на волнении при
минимальных силах сопротивления. Площадь рулей
в этом случае 6—8%, профиль—авиацион-
ный; 6/2?—0,1 ±0,18 (большие значения относятся к
более тихоходным катерам}. Во избежании аэрации
•руля (особенно в условиях волнения) руль необхо-
димо размещать под днищем. Отношение высоты ру-
ля к его ширине должно быть1,3—1,8. В тех
случаях, когда из-за ограниченной осадки указанное
отношение получить не удается, целесообразно вместо
одного широкого руля применить два узких; угол по-
ворота рулей ±35 .
Основное требование для тяжелых речных кате-
ров— обеспечение минимального радиуса поворота
-иа среднем н малом ходу. Площадь руля у таких
судов 6—8%, профиль авиационный. Руль обязательно
159
балансирный, с большим углом поворота (±60°) и
малым отношением -у ^1,0. При повороте на боль-
шой угол руль перекрывает почти всю площадь вин-
та, при этом боковая сила на руле значительно увели-
чивается за счет реакции струи от винта.
Еще более эффективной и универсальной является
конструкция, состоящая из трех рулей, расположен-
ных за винтом (отношение — 2 -е- 3, угол пово-
рота ±60°). Во всех случаях площадь руля для
каютных катеров должна быть на 20—30% больше,
чем для открытых.
Как будет показано в § 2,4, работа перекладки ру-
ля не должна превышать 6—8 кгс-м. Оценить рабо-
ту А, кг-м, необходимую для поворота руля от диа-
метральной плоскости до угла а, можно по формуле
А = Q,Q3KiKiUzkB-ant	(V. 1)
где Ki выбирают в зависимости от скорости (при
v > 30 км/ч К\ — 1; при t' = 20—30 км/ч Ki — 1,5;
при v <_ 20 км/ч 2<i=2); Ks—l для балансирных ру-
лей и Ка=3 для небалансирных; и —скорость кате-
ра, м/с; h—высота руля, м; В — средняя ширина
руля, м; а —угол поворота руля,0; п —число рулей-
Для быстроходных катеров поворот руля на пол-
ный угол на полном ходу производится только в ава-
рийных случаях, поэтому работу поворота можно
увеличить до 10—12 кгс-м. Прн плавании мореход-
ных катеров иа волнении приходится постоянно пере-
кладывать руль с борта иа борт. Учитывая это, ра-
боту поворота целесообразно уменьшить до 4—
5 кг-м. Прн определении работы тяжелых речных
катеров в формулу подставляют не скорость полного
хода; а скорость маневрирования (обычно о 3—
4 м/с). Уменьшить работу поворота руля можно за
счет применения балансирных рулей, а также заме-
ны одиночного руля двойным пли тройным.
На катерах чаще всего тросы управления подсо-
единены к сектору, имеющему угол, равный двум уг-
лам поворота руля. Румпель со скользящей втулкой
применяют только прн углах, поворота руля не бо-
160
лее ±35°. Установка пластинчатых рулей особенно
нежелательна для катеров, рассчитанных на средние
скорости (до 30 км/ч), так как такие рули не толь-
ко ухудшают управляемость (площадь пластинчатого
руля должна быть на 30—40% больше площади
авиационного), но и понижают (до 10%) общий про-
пульсивный КПД движителя. Чаще всего применяют
сварные рули: к трубчатому баллеру приварены два
боковых листа, передняя кромка сформирована из
трубы диаметром, равным 0,3—0,4 максимальной
толщины руля. Следует помнить, однако, что расстоя-
ние от входной кромки до оси баллера для балансир-
ных рулей составляет (0,20—0,23)В, в то время как
максимальная толщина профиля расположена на вы-
соте (0,3—0,35) В.
Для консольно установленного руля диаметр
стальной трубы d, см, баллера определяют по фор-
муле
d = 1,2hv ,
где A, v, Ki, В — то же, что в формуле (V. 1);
fi — толщина стенок трубы, см.
§ 21. Повышение неуязвимости
винторулевого комплекса
Плохая защищенность винта — один из
.Основных эксплуатационных недостатков винтового
движителя. С этой точки зрения в лучших условиях
работает винт относительно тихоходных катеров,
имеющих развитой дейдвуд. Однако если препятст-
вие окажется сбоку от ДП, дейдвуд уже не защитит
Винт от удара. Поэтому целесообразно применять на-
ездку, которая не только защитит винт, но и повы-
бит его КПД. Насадка крепится в верхней части —
к килю, в нижней части — к пятке (продолжению
дейдвуда) и по бокам, прн помощи стальных полос
•«Длиной ие менее двух диаметров насадки, которые
Крепятся к килю впереди насадки.
Для катеров, имеющих транцевую корму с подъе-
мом линии киля к транцу, защитить винт удается,
6 Ю. Н. Мухин, Б. В. Синильщиков	16.1
если применить тоннельные образования кормы.
Обычно заглубление тоннеля * не превышает
0,5DB. При этом для катеров со скоростью до 22—
25 км/ч целесообразно использовать полунасадку,
охватывающую вннт снизу. Зазор между винтом н
корпусом в этом случае должен быть такой же, как
для винтов в насадках. Для изолированного вннта
зазор между впитом и стенками туннеля должен
быть не менее 0,15—0,2£>в. Верхняя точка туннеля
находится в плоскости диска винта и расположена в
районе КВЛ. Вннт необходимо сместить от транца
в нос на расстояние не менее его диаметра, а верх-
нюю точку туннеля в плоскости траица заглубить на
0,05—0,1£>в ниже КВЛ. Во избежание роста сопро-
тивления общая длина туннеля должна быть по
крайней мере в 5—6 раз больше его глубины. Крон-
штейн опорного подшипника должен быть прочно
закреплен к килю н шпангоуту, а его нижняя часть
соединена с кнлем длинным раскосом. Более надежен
вариант, при котором кронштейн является оконча-
нием килька — стабилизатора курса. Для глиссирую-
щих катеров единственно надежный способ защиты
винта —- применение устройств, обеспечивающих от-
кидывание винта при соударении с подводным пре-
пятствием. Такими устройствами являются угловые
колонки и откидные передачи с разобщительной муф-
той на гребном валу.
Откидная передача со шлицевой разобщительной
муфтой, расположенной под водой (рнс. 37), была
спроектирована одним нз авторов для мореходного
катера «Снарк» ** Длительный опыт эксплуатации
этого катера, а также других катеров с аналогичны-
ми передачами, построенных Позднее, показал высо-
кую надежность и неприхотливость передач в
эксплуатационных условиях. Передача обладает ос-
новными достоинствами угловых колонок, за исклю-
чением габаритной осадки при поднятом винте, ко-
торая на 150—200 мм больше, чем у угловых колонок.
Конструкция передачи значительно проще, чем
* См. также «Катера и яхты», 1974 г., Ks 49.
** «Катера и яхты», 1965, № 5, 1967 г., Кг 10; 1970 г.,
№ 28/6.
162	ex pert 2 2 для http; // rutra eke г, о rq
угловой колонки. В отличие от обычных, неоткидных
передач, вал состоит нз двух частей (4 н 12), причем
вал 12, на который насажен винт, вращается в под-
шипниках 11, 16, 17, запрессованных в корпус 13.
Корпус прн ударе о подводное препятствие может
откидываться, поворачиваясь относительно осн крон-
штейнов 2. При этом шлицевые полумуфты 6, 8 рас-
цепляются, а двигатель глушится водителем или ав-
томатически, благодаря срабатыванию концевого вы-
ключателя зажигания. Чтобы защитить выступающий
из дейдвуда вал 4, на глиссирующих катерах прихо-
дится устанавливать килек 3. Килек несколько уве-
личивает смоченную поверхность и осадку катера,
но одновременно улучшает устойчивость катера на
курсе (особенно на попутном волнении). Вал 4 кре-
пится к фланцу редуктора прн помощи фланцевой
муфты. Если вал короткий (длиной менее 35—40 диа-
метров), целесообразно применять упругие муфты
(см. рис. 20). Шлицевые полумуфты 6, 8 лучше
всего изготовить из стали типа 3X13 с закалкой по-
лумуфты 8 до HRC 45—'50, а полумуфты 6—-до
ИКС 40—45.
Полумуфты могут быть изготовлены нз корроди-
рующих сталей 45 или 40Х. В этом случае при
Эксплуатации рекомендуется 2—-3 раза в месяц под-
нимать передачу и наносить на полу муфту 8 н гай-
ку 7 слой смазки ЦИАТИМ-201 так, чтобы прн вво-
де в зацепление вся внутренняя полость полумуфты
сказалась заполненной смазкой. Для удобства ввода
в зацепление входные кромки шлицев необходимо
заострить. Для уменьшения попадания воды в муф-
ту служит упорное резиновое кольцо 9. Следует
иметь в виду, что шлицы корродируют главным обра-
аом после подъема катера на берег, если в муфте
'остались хотя бы следы воды; это относится также
"К подшипникам 11, 16, 17. Поэтому после подъема
катера рекомендуется снять корпус подшипников 13
е винтом и валом 12, выпрессовать муфту 8 и вал
12, слить воду из корпуса (если она имеется) и, не
собирая, оставить на зимнее хранение в сухом месте.
'Полумуфту 6, которая остается под днищем катера,
следует тщательно вытереть и обильно смазать
ЦИАТИМ ялн пушсалом.
6*	163
g
Рис. 37. Откидная передача.
/—ось 0 15; 2—кронштейн; 3—килек; 4—вал; 5—
гайка-обтекатель; б. 8—муфта шлицевая (16X52X60);
7—центрирующая гайка; S—грязезащитное кольцо
(резина); 10—сальник (Е>вн 35 мм); //—Подшип-
ник 206; 12—вал; 13—корпус подшипников; 14—
втулка (под сварку); /5—щеки (6=3); 16—подшип-
ник 8206; 17—подшипник 206; 18—труба •/«"’. 15—
опора руля (стаЛь, втулка из бронзы или тексто-
лита); 20—винт М10; 21—аитикавитационна.я плита
(6=2); 22—ребро (6=3-5-4); 23—брызгоотбойная
пластика (6=2); 24—верхняя опора руля (сборная);
25— руль; 26—штифт (D=6); 27—двухрычажный
румпель; 28—труба в/<"; 25—трос поворота руля;
30—упор оболочки троса; 81—рычаг защелки; 32—
пружина зашелки с вилкой; 33-—регулировочные
прокладки (дуб, фанера); 54—ребро (6=3); 35—фик-
сатор; 36—ось рычага защелки; 87—кронштейн
рычага защелки; 38—упорный зуб (приварить к ры-
чагу защелка); 39—упорный болт М12; 40—попе-
речное ребро (6=5, под болты 39 приварены гайки);
41—опорные пластины (латунь 6=5, лунки под
центры болтов сверлятся по месту); 42—упор (6=10,
приварен к корпусу передачи).

Угол перекоса валов 4, 12 не должен превы-
шать 40'; это достигается изменением толщины про-
кладок 33 и регулировкой упорных болтов.
Применение съемного корпуса подшипников не
только облегчает обслуживание передачи, но и ис-
ключает расточку сварного корпуса 1. Размеры
07ОА< во втулке 14 при токарной обработке рекомен-
дуется выдерживать на 0,2—0,3 мм меньше, так как
после сварки втулку «поведет». Доводить эти шейки
до окончательного размера можно прн помощи на-
пильника и шабера. Щеки 15 корпуса вырезают из
трехмнллнметрового стального листа. Для повыше-
ния прочности в районе приварки втулки 14 н труб
28 поперечное сечение корпуса нужно увеличить.
Для облегчения гибки в этом месте рекомендуется
пропилить 4—5 вертикальных резов, которые впо-
следствии завариваются. В нижней части корпуса
приваривают трубу 18 с нижней опорой руля 19, а
в верхней части — аитнкавнтацнонную 21 и брызго-
отбойную 23 пластины.
Упор винта передается на транец двумя упорны-
ми болтами 39, ввернутыми в поперечное ребро 40.
Применение двух болтов значительно уменьшает
вибрацию передачи на переднем ходу. Некоторое ее
увеличение заметно на заднем ходу, а также при
больших углах перекладки руля на переднем ходу,
когда один из болтов отходит от транца за счет
скручивания корпуса силой, возникающей на руле.
Откидывание передачи на заднем ходу предотвра-
щается рычагом 31, упирающимся в специальный
упор 42, приваренный к корпусу. Натяжение пружи-
ны 32 (можно использовать пружину от передней
вилкя мотоцикла) и соотношение плеч рычага 31
подбирают таким образом, чтобы передача откидыва-
лась под действием силы 300—400 кгс, приложенной
к нижней части корпуса. Целесообразно применить
блокировку, ограничивающую открытие дроссельной
заслонки (до 1/з от полного) прн включении
заднего хода. В этом случае натяжение пружи-
ны 32 можно уменьшить так, чтобы передача отки-
дывалась под действием силы 150—120 кгс. Заметим,
что такой упор на заднем ходу, как правило, более
166
чем достаточен для обычной эксплуатации катера
водоизмещением до 2 т.
Увеличивать поджатие пружины 32 сверх рекомен-
дованного нецелесообразно, так как прн этом воз-
растает вероятность повреждения лопастей внита при
столкновении с препятствиями. Усилие откидывания
Можно уменьшить до 50—40 кгс, но прн включении
заднего хода следует фиксировать передачу выдвиж-
ным упором 35, блокирующим рычаг 31. Упор фик-
сатора прн этом посредством гибкого троса нужно
связать с механизмом реверса. Аварийным срезаемым
звеном служит ось 36 диаметром 5 мм. Прн плава-
нии иа мелководье и прн подходе к берегу для
уменьшения вероятности повреждения лопастей вин-
та целесообразно выключать блокирующий рычаг 31
тросом с места водителя, подсоединив его к вилке 32.
Руль передачи — балансирный, с баллером 25, вы-
полненным из трубы. Обшивку руля можно сделать
из тонкой стали, стеклопластика или фанеры. Верх-
няя опора руля 24 — съемная. Привод его состоит из
поперечного рычага, к которому подсоединены два
гибких троса. Возможны варианты с сектором, укреп-
ленным внутри катера, и с передачей усилия на руль
посредством системы рычагов или карданного
Вала *. Возможен также вариант чисто тросовой
проводки с расположением двух блоков на транце в
районе осн откидывания передачи и двух блоков на
трубах 28 на уровне бобышек 30.
§ 22. Винты регулируемого шага
В винтах регулируемого шага (ВРШ),
В отличие от винтов со съемными лопастями, угол
поворота лопасти, а следовательно, и средний шаг
Вйнта можно изменять во время движения. Эта осо-
бенность придает ряд эксплуатационных преимуществ
Катеру, оборудованному ВРШ. Прежде всего такой
катер обладает лучшими маневренными свойствами,
в связи с тем, что реверсирование может осуществ-
ляться на средних оборотах двигателя. Реверсирова-
ние даже при помощи наиболее совершенных двух-
* См. также «Катера и яхты» 1965 г., № 5; 1970 г., № 28/6.
167
дисковых реверсредукторов, работающих с автомо-
бильными двигателями, в которых не использованы
веер ежи иные регуляторы, может происходить только
на холостом или, в крайнем случае, самом малом
ходу (в противном случае прн переходе через ней-
траль частота вращения двигателя возрастет до мак-
симальной). При наличии ВРШ этого не происходит,
поскольку в нейтральном положении он потребляет
достаточный момент, который не позволяет работать
двигателю «в разнос». Однако это же явление вызы-
вает потребность в установке разобщительной муфты
или сцепления, использование которых желательно
при запуске и прогреве холодного двигателя.
Другое важное преимущество ВРШ — возмож-
ность получения сколь угодно малой скорости движе-
ния катера, что особенно существенно для дизелей,
имеющих высокие обороты холостого хода. Наконец,
за счет изменения шага винта можно регулировать
нагрузку двигателя от минимальной до максималь-
ной при любых скоростях. Для глиссирующего кате-
ра это позволяет .снимать полную мощность двига-
теля независимо от нагрузки катера, для многоре-
жимного катера — выбирать оптимальную с точки
зрения экономичности или моторесурса частоту вра-
щения двигателя при изменении скорости.
К недостаткам ВРШ следует отнести увеличен-
ный диаметр ступицы, за счет чего КПД ВРШ иа
2—3% меньше, чем у обычного винта. Нейтраль у
ВРШ имеет место при таком положении лопастей,
когда упор отсутствует. Поскольку точно отрегули-
ровать это положение сложно, при прогреве двига-
теля иа повышенных оборотах, если не пользоваться
разобщительной муфтой, винт может развивать не-
большой упор. Наконец, применение ВРШ не осво-
бождает от необходимости установки понижающего
редуктора в целях повышения КПД виита. Основу
конструкции ВРШ, разработанной авторами (диаметр
винта—около 400 мм, мощность двигателя до 60—
80 л. с.) составляет неразъемная ступица 32, кото-
рая крепится к фланцу гребного вала 4 (рис. 38).
Гребной вал может иметь значительную длину,
поэтому фланец может быть приварен.
168
Внутри ступицы имеется треугольное отверстие,
•внутри которого расположен механизм поворота ло-
Рис. 38. Винт регулируемого шага.
ЛЦ—уплотнительное кольцо: 2—втулка; 3—манжеты; 4—гребной вал (2X13)5
i®=—обтекатель; 6-—конический подшипник7208; 7—наружная втулка (сталь 45,
жалить до HRC 40—50): 8—цилиндрический палец (сталь 45, калить до
ЕС 40—50); 5—ось (3X13) калить до HRC45); 10— рычаг; Я—корпус под-
цинка; 12. 18—тяги; /4—стопор: /5—сектор; 16—пазы для регулирования
тнеитрали; 17—палец; 18—болт М.10; 19—стакан; 20—подшипник 209;
Q—втулка с манжетами: 22—стопорный винт; 23—лопасть; 24—втулка
5SSK13, калить до HRC 48); 26—кривошип (3X13, калить до HRC 48); 26—штанга;
опорная заглушка; 28—втулка; 29— шпилька; 30—крышка; 31—обтека-
тель; -3'2—ступица (латунь); S3—ползун (3X13. калить до HRC 48); 34—уплат*
*Шние; 35—-сухарь (3X13, калить до HRC 48); 36—болт М8Х30 (3X13, калить
ДО HRC 48).
иастей. Для удобства изготовления, сборки н регу-
'.даровання подшипники заделки лопастей выполнены
в отдельных резьбовых втулках 24. Втулку 24 после
’Токарной и термической обработки ввинчивают до
169
упора в ступицу и затягивают специальным ключом
с двумя штифтами под отверстия, просверленные в
торце втулки. Ступицу вместе со втулками протачи-
вают по наружному диаметру, после чего втулки
становятся яевзаямозаменяемыми. К лопасти пятью
болтами 36 крепится кривошип 25. Болты следует
располагать так, чтобы прн повороте лопасти оии ие
задевали за механизм перемещения. Расположение
пальца кривошипа относительно лопасти должно
быть строго определенным, так как от его положе-
ния зависит шаг каждой лопасти; поэтому при свер-
лении отверстий необходимо пользоваться приспо-
соблением. Обработка лопастей производятся так же»
как для винта со сменными лопастями.
При установке лопастей сначала собирают ло-
пасть с подшипником; болты 36 контрят проволокой,
собранный узел вставляют, завинчивают в ступицу
до упора и фиксируют винтом 22. На пальцы криво-
шипа надеты сухари 35, которые перемещаются в па-
зах ползуна 33. Перемещение ползуна происходит за
счет штанги 26, связанной с механизмом изменения
шага. Внутреннюю полость ступицы наполняют кон-
систентной смазкой, закрывают крышкой 30 н обте-
кателем 31. Все детали целесообразно выполнять из
коррозионностойких материалов. Однако прн эксплуа-
тации в пресной воде н при герметизации стыков (на
краске) и лопастей (резиновыми уплотнительными
кольцами /) можно применять обычные стали.
Механизм изменения шага смонтирован в корпу-
се опорного подшипника. Естественно, что при корот-
ком гребном вале механизм изменения шага может
быть смонтирован между дейдвудньгм сальником и
редуктором.
В описываемой конструкция штанга 26 с помощью
пальца 17 связана с втулкой 2, в которой зажаты
два конических подшипника 6. Наружные кольца
подшипников запрессованы во втулку 7, имеющую
канавку, в которую входит цилиндрический палец 8,
укрепленный на рычаге 10. От проворота втулка 7
удерживается штифтом, запрессованным параллель-
но оси, в который упирается палец 8. Под действием
рычага наружная втулка 7 перемещается на величи-
ну хода ползуна 33. Поворот рычага происходит за
170
счет тяги 12, соединенной с рычагом ВРШ, располо-
женным около водителя. Положение рычага фикси-
руется стопором 14, входящим в пазы сектора 15.
Таким образом, имеется определенное число фик-
сированных положений шага винта, достаточное для
самых различных условий эксплуатации (одно —-
задний ход, одно — «нейтраль», тря — пять — «перед-
ний ход»). Помимо рычажного привода со стопором
применяются самотормозящие — винтовые или чер-
вячные приводы. В этом случае шаг винта можно за-
фиксировать в любом положении. Их недостаток—•
малый КПД, в результате чего время реверсирова-
ния увеличивается, достигая 10 с и более.
Управление стопором производится при помощи
небольшого рычажка, укрепленного на рычаге ВРШ,
который посредством боуденовского троса соединен
с тягой 13. Сектор может перемещаться в пазах 16
относительно рычага 10, за счет чего происходит ре-
гулировка нентралн. Гребной вал опирается на опор-
ный подшипник 20. В тех случаях, когда упорный
гцодшнпяяк расположен в редукторе с обеих сторон
Людшипяика 20, необходимо оставлять гарантийный
зазор на неточность монтажа. Внутренняя полость
кронштейна также заполнена густой смазкой я за-
щищена от попадания воды манжетами 3, 21 (см.
также рекомендации § 22).
Для удобства сборки и разборки подшипник за-
Йрессован в съемную втулку 19, а рычаг 10 имеет
1&з, позволяющий вынимать его вверх, не выпрессо-
вывая ось 9\ для этого достаточно снять стопор 14.
Кронштейн подшипника И может быть литым илн
ййариым.
При работе ВРШ на лопасть действуют центро-
бежная н гидродинамическая силы. Последняя рас-
кладывается на силу сопротивления и силу упора.
Шли точка приложения гидродинамической силы не
Совпадает с осью поворота лопасти, то появляется
йомент, стремящийся повернуть лопасть и, следова-
тельно, изменить шаг.
Как известно, положение центра давления на ло-
баста зависят от нагрузки винта и формы профиля
йопасти и может изменяться в довольно значитель-
ных пределах (до 0,4 ширины лопастя В). Кроме
171
гидродинамических моментов на лопасть действует
еще инерциальный момент. Если элемент лопасти рас-
положен сбоку от осн поворота, то, учитывая, что
направление центробежной силы, действующей на
него, проходит через ось вращения, и спроектировав
эту силу на плоскость, перпендикулярную оси пово-
рота, получим значение инерциального момента.
Если форма лопасти строго симметрична относитель-
но осн поворота, то суммарный инерциальный мо-
мент равен нулю.
Обычно ось поворота располагают таким обра-
зом, чтобы отношение площади до оси поворота к
площади всей лопасти составляло 0,35—0,5. При не-
обходимости это отношение более точно подбирают
в процессе испытаний, опиливая лопасти таким обра-
зом, чтобы усилие на рычаге ВРШ при перекладке
лопастей в сторону переднего или заднего хода
в различных условиях эксплуатации было приблизи-
тельно одинаковым. Если усилие при увеличении ша-
га значительно больше, чем при уменьшении, или
если прн отпущенном фиксаторе рычаг ВРШ с силой
стремится переместиться в сторону меньшего шага,
то необходимо подрезать лопасти по задней
кромке.
Прн повороте лопастей помимо перечисленных
выше моментов необходимо преодолеть момент от
сил трения в заделке лопасти, который может до-
стигать значения, равного сумме гидродинамического
и инерциального моментов. Поэтому при перекладке
лопастя на штангу 26 действуют весьма большие
силы, величина которых может превышать упор
винта; при неподвижных лопастях сила, действующая
иа штапгу, будет значительно меньше. Этн нагрузки
необходимо учитывать при проектировании механиз-
ма поворота подшипников 6 рычага 10, при распре-
делении соотношений тяг рычагов и т. д.
Положение лопасти, при котором шаг во всех се-
чениях будет постоянным (этот шаг называется кон-
структивным), определяют исходя из наиболее ве-
роятной скорости катера. Если это положение будет
соответствовать максимальному шагу, конструктив-
ный шаг целесообразно уменьшить на 10—15%.
В этом случае при повороте лопастей на угол, при
172
котором среднее значение шага соответствует задан-
ному, шаг у ступицы будет меньше, чем в концевых
сечениях, также на 10-—15%,— а это, как говорилось
выше, целесообразно с точки зрения повышения
КПД. Однако такое распределение целесообразно и
при реверсировании. При повороте лопастей в сто-
рону меньшего шага через положение нулевого шага
сначала проходят концевые сечения. При дальней-
шем повороте на концевых сечениях будет возникать
гидродинамическая сила в направлении заднего хода,
на корневых •— в направлении переднего хода.
Для создания достаточного упора на заднем ходу
необходимо, чтобы нулевой шаг располагался на от-
носительных радиусах < 0,25. При этом чем
Меньше конструктивный шаг, тем выше КПД вннта,
а следовательно, и упор на заднем ходу. Угол пово-
рота лопастей из положения максимального шага в
Положение заднего хода можно определить как
а„ = arctg 0,75 (.
V и /max
Код штанги должен быть не менее l — 2Rtg-^-,
яде R — радиус пальца кривошипа (для конструкции
Ш рис. 38 R — 2,8 см).
Б- Описанный винт целесообразно применять на во-
Щшзмещающнх и тяжелых глиссирующих катерах.
Глава VI
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
§ 23. Дистанционное управление
Основное требование, которое предъяв-
ляется к дистанционному управлению,— надежность
вЙредачи команд от водителя к органам управления
Двигателя, реверсредуктора и рулевого устройства в
рненне длительного времени. Усилие, прилагаемое
Зрдителем к рукояткам управления, не должно пре-
вышать 6—-12 кгс; эти ограничения связаны с тем,
£то мощность, длительно развиваемая человеком
173
средней физической силы, составляет приблизительно
7,5 кгс-м/с. При этом рабочий орган, приводимый
в движение руками человека, должен быть располо-
жен в удобном для водителя месте.
Штурвальное колесо приспособлено для удержа-
ния его в положении «прямо» в течение практически
неограниченного времени. Однако в условиях дви-
жения по извилистому форватеру или волнения
непрерывные манипуляция рулем требуют затраты
значительной работы, что приводит к усталости и по-
явлению погрешностей в управлении. В связи с этим
целесообразно уменьшить усилие Р на штурвале до
3—4 кгс, а мощность N, необходимую для поворота
колеса, ограничить значением 3—4 кгс-м/с.
Если среднее усилие на штурвале принять рав-
ным 3 кгс, то при диаметре штурвального колеса
360 мм путь за I оборот будет составлять 1,13 м.
Учитывая, что время поворота руля в крайнее поло-
жение для удобства маневрирования не должно пре-
вышать 2 с, получим, что число оборотов штурвала
для поворота руля из ДП на максимальный угол
определяется как
At 3-2	,
П~ Р1 ~~ 3-1,13 ~ 1>75’
а работа поворота Л ~ (З-т-4) кгс-м/сХ2==
= (6ч-8) кгс-м.
В случаях, если усилие на штурвале будет больше
4 кгс, необходимо либо принять меры к уменьшению
силы, либо увеличить число оборотов штурвала меж-
ду крайними положениями. Естественно, что увели-
чение числа оборотов штурвала ухудшает маневрен-
ность катера. Уменьшить силу, действующую на
штурвал, можно путем изменения формы руля (см.
§ 21) нлн повышения КПД передачи на руль. Такие
конструктивные мероприятия, как установка блоков,
баллера, оси штурвала на подшипниках качения,
уменьшение диаметра штуртроса (до 4—5 мм), спо-
собствуют повышению КПД передачи.
Усилия от штурвала к тросу передаются при по-
мощи барабана с винтовой канавкой (диаметр кото-
рого, как и диаметры блоков, должен быть не менее
20-кратного диаметра троса) либо при помощи мото-
174
циклетной или велосипедной цепи н звездочки. Уси-
лия от троса к румпелю могут передаваться непо-
средственно с помощью тросов, а также велосипед-
ной или мотоциклетной цепью. Последний вариант
предпочтителен в случае, если перо руля или спе-
циальный рулевой комплекс должны поворачиваться
на угол значительно более 30—40°. В этом случае
на баллер руля насаживают звездочку большого диа-
метра, соответствующую используемой цепи (напри-
мер, ведущую звездочку велосипеда или ведомую
мотоцикла); угол поворота руля при этом ограничен
практически только длиной цепи.
Схемы поворота румпеля при помощи троса при-
ведены на рнс. 39, а. Простейший одно- и двухрычаж-
ный румпель 8 следует применять при углах пере-
кладки руля до 30°, располагая ролики проводки
Троса на возможно большем расстоянии от румпеля
для уменьшения углового перемещения троса в гори-
зонтальной плоскости.
Однорычажный румпель целесообразно использо-
вать на катере с транцевой кормой, а двухрьгчажный
обычно навешивается на руль при вельботной корме;
натяжение троса регулируется винтовым талрепом.
Существенным усовершенствованием однорычажного
•румпеля следует считать румпель, выполненный в ви-
де сектора. Прн этом концы троса крепятся на са-
иом секторе на специальных опорах, выполненных в
виде болтов, приваренных к нижней плате румпеля.
Для предотвращения самопроизвольного высвобож-
дения троса из опор их следует сверху закрепить
Гайками через широкие шайбы. Румпель лучше всего
Закрепить на баллере с помощью клиновой шпонки;
Место посадки румпеля желательно выполнить в ви-
де конуса со стандартным углом 2°51'51" (К = 1 : 20,
ГОСТ 8593-57). В этом случае обеспечивается плот-
ная безлюфтовая посадка и большая надежность
Соединения. Если такую посадку выполнить трудно,
Можно использовать упрощенное цилиндрическое
е©едииенне, показанное на рис. 39,6; при этом рум-
Йель крепится корончатой гайкой с мелкой резьбой.
Передача момента осуществляется точеным бол-
том 12, установленным в отверстии, просверленном и
развернутом после соединения румпеля с баллером^.
175
Гайка болта шплинтуется или раскернивается. Такое
крепление должно быть выполнено с натягом
СтГ"Хз) ’ (ттГ*) или с пРименеийем конусных болтов;
в противном случае в соединении появится люфт, ко-
Рис. 39. Рукоятки управления газом.
/—рукоятка;2— рычаг.5—сектор; 4— опора; .5—тросовая проводка; 6— дрос-
сельная заслонка; 7—возвратная пружина; 8 — штифт; 5—шайба, /О —тек-
столитовая пружина, И—румпель. 12—поперечный болт, 13 — гсльмпоргная
труба.
торый со временем будет увеличиваться. Минималь-
ный диаметр баллера в районе крепления румпеля —•
25 мм, а при площади руля более 0,2 м2 — 30 мм.
Использование секторного румпеля позволяет со-
хранить постоянное передаточное отношение от штур-
вального колеса к рулю, устраняет угловые колеба-
ния троса в горизонтальной плоскости в процессе
176
перекладки руля и допускает весьма близкое распо-
ложение роликов тросовой проволки. Натяжение тро-
са в этом случае проще всего регулировать с помощью
ролика, поворачивающего трос в обратном направ-
лении н установленного на длинном резьбовом шты-
ре, который с помощью ганки и контргайки крепится
к переборке, кронштейну или иному жесткому эле-
менту набора. Натяжение троса производится лишь
в одной ветви управления, что приводит к изменению
положения штурвала при нахождении руля в ДП.
Это оказывается неудобным, если в качестве штурва-
ла используется автомобильное рулевое колесо с
несимметричным расположением спиц, так как после
регулировки рулевое колесо окажется повернутым
вправо или влево.
Часто возникает вопрос, какой использовать штур-
вал: со спицами и торчащими рукоятками («под ста-
рину») или автомобильное рулевое колесо. Одно-
значного ответа па этот вопрос дать нельзя. Очевид-
но, если проектируется парусно-моторное судно,
внешний вид которого вызывает ассоциации со ста-
ринными парусниками, то штурвал целесообразно
выполнить с деревянной окантовкой и торчащими ру-
коятками. На быстроходном комфортабельном кате-
ре современных форм целесообразно использовать
автомобильный руль. Если катер выполняется со
«спортивным уклоном», то соответствующее ему
«спортивное» рулевое колесо лучше изготовить само-
стоятельно, причем диаметр его может быть умень-
шен до 350—320 мм.
Кроме того, следует отметить, что «старинный»
штурвал позволяет водителю в случае необходимости
развивать гораздо большие усилия в процессе пере-
кладки руля (что характерно для катера большого
водоизмещения). «Старинный» штурвал лучше ис-
пользовать в том случае, если водитель при управле-
нии судном в основном находится в положении стоя,
если же водитель сидит, целесообразно использовать
автомобильное рулевое колесо. Это особенно удобно
при движении по взволнованной акватории, где тре-
буется постоянная перекладка руля па некоторый
угол для компенсации зарыскпвання. Наличие вы-
ступающих рукояток не только не способствует
*у8 7 Ю. 11. Мухин, В. Е. Синильщиков	\Tj
улучшению управляемости, но, наоборот, приводит к
частым ударам рукоятками по пальцам руки, что при
длительном переходе вызывает ухудшение работо-
способности.
Существует также ряд других схем передачи вра-
щения от руля к румпелю — например, с помощью
вращающегося вала и конических шестерен. Однако
такая схема сложна и в последнее время почти ие
применяется.
Управление газом и реверсом проще всего осу-
ществлять с помощью простейших рукояток рычаж-
ного типа и тросовой или штанговой проводки, при-
чем рукоятки газа и реверса желательно располагать
на одной осн у борта. Ось располагается на расстоя-
нии 400—420 мм впереди спинки сидения водителя
и на 50—80 мм выше горизонтальной части сидения,
прячем длина рычага от осн до рукоятки должна
составлять 250—280 мм. В этом случае высота рас-
положения рукояток над снденнем составляет 310—
330 мм, что следует признать наиболее удобным.
Максимальное усилие допускается лишь на ру-
коятках, имеющих не более одного среднего фикси-
рованного положения,— например, для рукоятки
управления реверсом, у которой два крайних поло-
жения (вперед-назад) и одно среднее (нейтраль);
для рукоятки привода дроссельной заслонки макси-
мально допустимое усилие перемещения должно
быть существенно уменьшено (до 0,5—1 кгс). Это
связано с тем, что положение дроссельной заслонки
и соответственно частоту вращения двигателя необ-
ходимо устанавливать достаточно точно, точная же
установка рукоятки возможна лишь прн небольшом
прикладываемом усилии. Кроме того, рукоятка газа
должна надежно фиксироваться в выбранном положе-
нии и легко выходить из него. Фиксация рукоятки в
любом положении возможна с помощью различного
вида фрикционных нлн стопорных устройств, пред-
ставленных иа рис. 39, б. Частоту вращения увели-
чивают усилием руки водителя путем перемещения
рукоятки 1 в сторону, обозначенную стрелкой. Фик-
сация в необходимом положении осуществляется ры-
чагом 2, сцепляющимся с зубчатым сектором 3. Уси-
лие на рычаг дроссельной заслонки 6 передается тои-
178
ким гибким тросиком 5. Тросики дистанционного при-
вода газа, реверса н других органов должны иметь
минимальное удлинение под действием прикладывае-
мого усилия.
Уменьшение частоты вращения осуществляется
усилием пружины 7, установленной непосредственно
на рычаге привода заслонки. Прежде чем пере-
местить рукоятку в сторону уменьшения газа, необ-
ходимо сжать рукой стопорный рычаг 2 с рукоят-
кой /; прн этом нижний конец рычага выйдет из за-
цепления с зубчатым сектором и освободит рукоятку.
Для более точной фиксации рукоятки на секторе 3
должно быть сделано не менее 10—15 зубцов.
Направление движения рукоятки для открывания
дроссельной заслонки нужно выбирать таким обра-
зом, чтобы при внезапном обрыве троснка заслонка
усилием пружины возвращалась в положение холос-
того хода.
В качестве привода управления дросселем можно
использовать штатное дистанционное управление под-
весными моторами. К достоинствам его следует от-
нести простоту установки, надежность и компакт-
ность. Этн системы имеют кроме привода газа еще
н привод реверса, сблокированный с рукояткой газа.
Блокировка ограничивает перемещение рукоятки газа
при положении рукоятки реверса, соответствующем
заднему ходу н нейтрали.
Рукоятка привода реверса может иметь трн фик-
сированных положения, которые необходимо согласо-
вывать с положением фиксаторов рабочего органа
реверсредуктора путем изменения длины установлен-
ных иа нем рычагов.
•Указанные приводы не приспособлены для управ-
ления реверсивными механизмами, которые переклю-
чаются без отжима сцепления (например, реверсре-
дуктором типов УРР и СРР).
В большинстве случаев целесообразно отказаться
от фиксаторов, установленных на рукоятках дистан-
ционного управления, и ограничиться фиксаторами,
установленными на реверсредукторе. В случае доста-
точно жесткого привода работа фиксаторов исполни-
тельного механизма на реверсредукторе будет четко
179
передаваться на рукоятку дистанционного управления
и ощущаться водителем.
К недостаткам выпускаемых систем дистанционно-
го управления следует отнести малое количество зуб-
цов на секторе управления газом, что не позволяет
достаточно точно регулировать частоту вращения дви-
гателя, а также малую жесткость рычагов.
Выпускаемый привод управления поворотом под-
весного мотора имеет хороший внешний вид. Однако
малая жесткость крепления подшипникового узла,
тонкие тросы, небольшой диаметр роликов не позво-
ляют использовать этот привод без существенных пе-
ределок.
Усилие от рукоятки к исполнительному механизму
помимо тросового привода может быть передано
штанговым, гидравлическим или электромеханиче-
ским приводом, которые, как правило, являются бо-
лее жесткими, но конструктивно более сложными,
чем тросовый привод. Жесткость привода определя-
ется не только жесткостью его элементов, но и жест-
костью опор, к которым эти элементы крепятся.
Жесткость набора современных быстроходных кате-
ров весьма невелика. Поэтому для повышения жест-
кости опор элементы привода необходимо крепить к
нескольким элементам набора (двум стрингерам и
шпангоуту), а для разгрузки от моментов-—приме-
нять жесткие раскосы. Жесткость установки можно
считать удовлетворительной, если при действии мак-
симальной нагрузки (например, при вывернутом до
упора штурвале) перемещение кронштейнов блока не
превышает 0,5 мм.
Чтобы устранить вредное влияние амортизаторов
двигателя на общую жесткость привода, необходи-
мо полностью разгрузить амортизаторы от внешних
усилий со стороны привода. Это означает, что опора
привода исполнительного механизма должна быть
расположена непосредственно на амортизированном
узле. Перенос опоры привода на подвижное основа-
ние, т. е. на двигатель, возможен с помощью тросов
в гибких оболочках. Лучше всего использовать боу-
деновские тросы, применяемые для привода ножного
тормоза мотоцикла. Эти тросы имеют малую длину,
но большую жесткость и прочную заделку концов,
180
поэтому они предпочтительны для привода реверса
и сцепления. На современных автомобильных двига-
телях привод сцепления — гидравлический; его целе-
сообразно оставить, особенно если двигатель уста-
новлен на амортизаторах.
Особый интерес представляет проблема ручного
запуска двигателя на катере, которая может возник-
нуть при выходе из строя аккумуляторной батареи
или ее разряде во время длительной стоянки при ин-
тенсивном пользовании электроприборами. Основное
неудобство связано с тем, что ось коленчатого вала
Рис. 40. Схема ручного пуска (а) и комбинированный шкив (б).
1—пусковой трос; 2—комбинированный шкив.
расположена иа небольшом расстоянии от днища,
поэтому использовать обычную рукоятку ручного за-
пуска неудобно. Кроме того, зачастую перед двига-
телем ие оказывается достаточного места для разме-
щения водителя с рукояткой. В этом случае приме-
няют механическую передачу, позволяющую удобнее
разместить водителя. Обычно это съемная цепная пе-
редача, дающая возможность с палубы произвести
напуск двигателя, расположенного в машинном отде-
лении под ногами водителя. Однако конструкция та-
кой передачи бывает весьма неудобной, громоздкой и
трудоемкой в исполнении. Кроме того, расположение
ее на катере требует дополнительного места.
181
На рис. 40, а даны схема аварийного запуска дви-
гателя и чертеж шкива, позволяющего вручную за-
пустить двигатель. Такой привод ие требует места,
имеет минимальную трудоемкость в изготовлении и
достаточно прост в работе.
Принцип работы аналогичен запуску подвесного
мотора с помощью шнура. Для размещения пуско-
вого шнура вытачивают комбинированный шкив
(рнс, 40,о). Ручей А служит для размещения 1 —
1,5 витков шнура, ручей Б — для привода насоса
забортной воды, ручей В стандартного размера —для
привода штатных генератора и водяного насоса внут-
реннего контура. Диаметр ручья А выбран из расче-
та размещения на нем 600—700 мм шнура, — для за-
пуска исправного двигателя этого бывает достаточно.
Усилие, затрачиваемое водителем при пуске, состав-
ляет 20—30 кгс при диаметре шкива 250—300 мм.
§ 24. Система питания
Вместо воздушных фильтров на воздухо-
заборники карбюраторов обычно устанавливают пла-
мегасительные сетки. Кроме того, под карбюратором
необходимо предусмотреть поддон для стока бензина
и дополнительные пламегасительные сетки, располо-
женные над ними в два-три ряда.
На двигателях, имеющих широкие фазы газорас-
пределения (М-412, ВАЗ) и работающих на повышен-
ных частотах вращения и мощностях, необходимо
устанавливать глушители шума всасывания, так как
прн наличии хороших глушителей шума выпуска
значительная доля общего шума приходится на про-
цесс впуска. Пламегасительные сетки на воздухоза-
борной горловине карбюратора не дают заметного
снижения шума. Поэтому наиболее простым способом
уменьшения шума всасывания является установка
штатного воздухоочистителя. В воздухе, который
поступает в катерный двигатель, содержится во мно-
го раз меньше пыли, чем в атмосферном воздухе,
поэтому срок службы фильтрующего элемента прак-
тически неограничен.
Установка поддона с сетками под карбюратором
позволяет избавиться от опасности, сопряженной с
л	ex р е rt 2 2 дл я http://rutracker.org
утечкой топлива из карбюратора. Сетки над поддо-
ном пропускают топливо, но не позволяют распрост-
раняться пламени, в результате опасность пожара
существенно уменьшается. В качестве пламегаситель-
ной сетки рекомендуется использовать латунную сет-
ку № 06 (ГОСТ 6613—53), причем площадь, занятая
двумя слоями сетки, должна в 5 раз превышать пло-
щадь поперечного сечения карбюратора.
Трубопровод, соединяющий бензонасос с бензоба-
ком, должен быть максимально удален от нагреваю-
щихся частей двигателя или иметь достаточную теп-
лоизоляцию. В противном случае в жаркую погоду,
когда температура воздуха в моторном отсеке под-
нимется до 60—70 °C, бензин в трубопроводе перед
насосом, находящийся под пониженным давлением,
может вскипать, образовав паровые пробки, которые
вызовут перебон в подаче топлива в карбюратор.
После бензонасоса желательно установить фильтр
тонкой очистки топлива с отстойником. Наличие от-
стойника нз стекла или прозрачной пластмассы поз-
воляет контролировать степень загрязнения бензина
и определять периодичность очистки фильтрующего
элемента. В качестве фильтра можно использовать
штатный топливный фильтр автомобилей ГАЗ-21,
ГАЗ-24 или некоторых грузовых автомобилей.
В качестве бензопровода может служить медная
трубка с внутренним диаметром 5—6 мм. Такая труб-
ка легко изгибается в отожженном состоянии, имеет
высокую механическую прочность. Можно также ис-
пользовать резиновый шланг от подвесного мотора.
Применение полиэтиленовых трубок нежелательно
ввиду возможности появления статического электри-
ческого заряда с последующим искровым разрядом.
После длительной стоянки бензин из карбюратора
испаряется (особенно в карбюраторах двигателей
УМЗ-412) и перед запуском двигателя необходимо
подкачать бензин вручную. Все бензонасосы имеют
привод ручной подкачки, однако для бензонасоса
двигателя УМЗ-412 перед подкачкой распределитель-
ный вал должен быть установлен в строго определен-
ное положение, а это не всегда удобно. Поэтому це-
лесообразно установить второй бензонасос (парал-
лельно основному) специально для ручной подкачки.
183
Для этой же цели можно использовать бензиновый
электронасос системы отопления автомобиля «Запо-
рожец». Вывод бензина из бензобака допускается
только сверху сифоном. Это требование связано с
тем, что соединение трубопровода с баком — наибо-
лее вероятное место возникновения течи топлива.
Топливные баки следует располагать в хорошо
вентилируемом отсеке катера, надежно изолирован-
ном от машинного отделении и пассажирских поме-
щений. Желательно, чтобы днище отсека находи-
лось выше ватерлинии и имело наклон в сторону
борта или транца. В этом случае в самой иижней
части отсека сверлят отверстие в борту или транце
для стока топлива, попадающего в отсек в процессе
заправки. Того же эффекта можно достичь, выведя
заправочную горловину выше палубы.
Топливный отсек должен быть оборудован хоро-
шей естественной вентиляцией, в противном случае
в отсеке образуется смесь бензиновых паров с воз-
духом, которая в широком диапазоне соотношений
является взрывоопасной.
Бензобак необходимой емкости и формы может
быть выполнен из листов меди, латуни или оцинко-
ванного железа толщиной 6 — 1,5 мм. Можно изгото-
вить бензобак из тонких листов (б = 0,6-i-0,8 мм)
путем пайки припоем ПОС с последующей оклейкой
стеклотканью на эпоксидной смоле для придания не-
обходимой прочности. К боковой поверхности при-
формовывают ребра жесткости толщиной 1,5-—2,0 мм
Форма бака определиется местом на катере, в кото-
ром планируется разместить топливный отсек.
На рис. 41 приведен общий вид бака. Внутри него
устанавливают стенки, служащие одновременно реб-
рами жесткости и успокоителями топлива на волне-
нии. В ннжней части перегородок делают отверстия
площадью s=l—2 см2 для свободного перетекания
бензина.
В верхней части бака в удобном месте разме-
щают заправочную горловину, а также сифон дли за-
бора топлива и штуцер и для подсоединения венти-
ляционной трубки, которая выводится за борт. Вну-
три трубки в месте ее вывода за борт устанавли-
вают пламезащитную медную сетку. Вентиляционная
184
трубка предназначена для уравнивания давления вну-
три бака с атмосферным давлением; отсутствие вен-
тиляционной трубки приведет к прекращению подачи
топлива по мере расходования бензина из бака.
В жаркую погоду на стоянке катера за счет повыше-
нии температуры бензиновых паров бензин под дав-
лением будет переливаться во впускиой коллектор
илн на днище катера, что может привести к пожару
при запуске двигателя.
Рис. 41. Бензобак.
I—блок вводов; 2—кор-
пус бака; 3—ребро жест-
кости;	4—успокоитель
топлива.
120*150
Рис. 42. Блок вводов.
/—плата; 2—заправочный штуцер; 3— крышка
бака; 4—окантовка окошечка; 5—оргстекле;
6—дренажная трубка; 7—дренажный штуцер;
8—трубка сифона; 9—накидная гайка с на-
бивкой; 10—корпус бака; 11—прокладка (ре-
зина (маслобензостойкая);	12—рамка;
13—болт Мб приварен к раме); 14— гайка Мб;
15—сектор; 16—рычаг с поплавком; 17—днищё
бака.
Удобная конструкция блока, состоящего нз залив-
ной горловины, сифона, дренажной трубки и указа-
теля уровня бензина, представлена на рис. 42. Все
штуцеры приварены к плате /. которая через про-
кладку 11 из маслобензостойкой резины крепится
болтами к верхней стенке бензобака 10. Болты 13
приварены к рамке 12, которая вводится в отверстие
в баке сверху по его диагонали; для этого размер
отверстия должен быть не менее 90X 120 мм. Ука-
затель уровни бензина состоит из лючка 5, закрыто-
го оргстеклом, и рычага 16, иа одном конце которого
закреплен градуированный сектор 15, а на другом
Поплавок. Трубка сифона 8 имеет косой срез на конце
8 Ю. И. Мухин, Б. Е, Синильщиков	186
и вводится в бак до упора в днище 1Т. Крепится
трубка путем обжима уплотняющей набивки накид-
ной гайкой-9. Дренажная трубка надета на штуцер
заливной горловины 7, имеющий в ннжией части от-
верстие диаметром 2—3 мм. Штуцер должен углуб-
ляться в бак на 20—30 мм, чтобы над поверхностью
бензина оставался некоторый запас воздуха, необхо-
димый для предотвращения переливания бензина че-
рез дренаж. Внутренний диаметр горловины должен
быть не менее 40 мм, в противном случае могут
возникнуть трудности при заправке топливом.
Кроме изображенного на рис. 42 мехаиического
указателя уровня топлива может быть с успехом
Рис. 43. Схема включения.
1—датчик автомобильный; 2— миллиамперметр; R —сопро-
тивление УЛМ 0.12—1 кОм;	fa—потенциометр
СПО 0,25—1 кОм; jRj—потенциометр СПО 0.25—Б—10 кОм.
применен электрический датчик уровня бензина авто-
мобильного типа. Однако прилагаемый к нему инди-
катор имеет весьма малую точность, поэтому его
можно заменить обычным миллиамперметром чувст-
вительностью от 1 до Ю мА на всю шкалу. Схема
включения прибора н датчика приведена иа
рис. 43.
Показания дистанционных указателей уровня су-
щественно зависят от напряжения -в бортовой сети.
Поэтому для точного определения остатка топлива
необходима специальная мерная линейка, отградуи-
роваина-я в литрах. Градуировка лннейкн произво-
дится в процессе заправки бака нз мерных емкостей»
186
§ 25.	Электрооборудование
Схемы электрооборудования катера в
основном базируются на схемах базовых автомобиль-
ных двигателей. 'Основное отличие их связано с не-
возможностью применения однопроводной схемы,
принятой в автомобилестроении. Кроме того, отсут-
ствие металлического кузова и повышенная влаж-
ность вызывают необходимость в дополнительных
мерах по обеспечению пожарной безопасности, а
также надежного подавления радиопомех от высоко-
вольтной части системы зажигания.
Электрическую схему катера можно разбить на
ряд отдельных систем по функциональному признаку.
1.	Система зажигания, выполняемая на базе
штатной системы автомобиля, двигатель которого
используется на катере.
2.	Система электропитания, также выполняемая
на базе автомобильной системы и зависящая от при-
меняемых генератора н аккумуляторной батареи.
В настоящее время наиболее распространена схема
с генератором переменного тока; она обеспечивает
большую стабильность напряжения в сети, большую
мощность, а следовательно, больший срок службы
электрооборудования и позволяет эксплуатировать
двигатель с аккумуляторной батареей большой ем-
кости, что важно для туристских катеров.
3.	Система контроля за работой двигателя и си-
стемой электропитания, включающая измерители
давления масла, а также сигнализаторы минимально
допустимого давления, измерители температуры ох-
лаждающей жидкости н масла, тахометры для изме-
рения частоты .вращения двигателя, амперметры для
контроля работы генератора н сигнальную лампочку,
предупреждающую о разряде батарей.
Давление масла можно измерять как штатными
автомобильными приборами, применяемыми на авто-
мобилях «Волга», «Москвич», «Жигули», так и по-
тенциометрическими датчиками типов ДМП, МДТ,
работающими в паре с любым миллиамперметром
‘чувствительностью до 10 мА на всю шкалу. Точность
датчиков составляет 1—5°/о (в отлнчие от автомо-
бильных, имеющих точность около 30%).
q*	187
Для контроля давления целесообразно установить
обычный стрелочный манометр непосредственно на
блоке двигателя. Для этого наготавливают штуцер-
переходник, который подсоединяют к масляной ма-
гистрали после холодильника масла и полиопроточ-
ного фильтра.
Температуру масла измеряют путем установки
датчика температуры в отверстие, просверленное в
боковой стенке поддона картера двигателя. В каче-
стве датчика лучше всего использовать датчик тем-
пературы воды типа ТМ-100, чувствительным элемен-
том которого является терморезистор. Индикатором
служит стандартный электромагнитный прибор УК-
105. В качестве датчика можно использовать прибо-
ры ТМЗ термобиметаллнческого типа, работающие
в паре с указателем УК- Для непосредственного на-
блюдения за температурой можно использовать при-
бор КТ-100, обладающий высокой точностью, не тре-
бующий электролитання н надежный в работе.
Контроль зарядного тока обычно осуществляется
штатным прибором типа АП. В качестве амперметра
можно использовать любой электромагнитный при-
бор с нулем в середине шкалы, для этого-необходим
шунт, с Помощью которого уменьшается ток через
прибор. Для туристских катеров, где электроэнергия
интенсивно расходуется во время стоянок, целесооб-
разно использовать для контроля напряжения в сети
вольтметр, укрепив его в пульте управления. Часто-
ту вращения двигателя можно контролировать тахо-
метром от автомобиля «КамАЗ», состоящим из дат-
чика МЭ-305 н указателя ТХ-170. Однако в связи со
сложностью механического присоединения датчика
большее применение находят электронные тахометры,
работающие по принципу счетчика импульсов, приме-
няемые на автомобилях ВАЗ.
На рис. 44 дай а схема электронного тахометра,
предложенная Г. И. Заенчковскнм [30]. В качестве
измерительного прибора использован обычный элек-
тромагнитный, прибор чувствительностью не менее
200 мкА. Прибор имеет малую погрешность, надежен
в работе и достаточно защищен от помех. На вход
прибора подается сигнал с первичной обмотки катуш-
188
ки зажигания. Для этого одни конец — заземлен-
ный —- присоединяется к «минусу» бортовой сети, а
второй — к клемме В К катушки зажигания.
Осветительное оборудование делится на внутрен-
нее и наружное. К наружному предъявляются тре-
бования герметичности и достаточной механической
прочности, к ходовым огням — добавочное требова-
ние обеспечения дальности видимости н необходи-
мого угла в горизонтальной плоскости в соответствии
с правилами плавания.
Предохранителями служат блоки плавких предо-
хранителей автомобильного типа, а также термобн-
Рис. 44. Схема тахометра.
Bl—Д226: Dt—Д220; В-»—КУ101А; В,—КС168А; Вп—В311А;
Л—Л<Т203Г; рЛ—микроамперметр на 200 мкА.
металлические предохранители автомобильные и
авиационные типа АЗС н АЗР (при включении по-
следних необходимо строго соблюдать обозначенную
на выводах полярность). В качестве выключателей
можно использовать выключатели типа тумблеров
марок ТП 1-2, П2Т-1 на ток до 6 А и марок ПП-45,
Г1Н-45М, 2ППН-45 на ток 35 А. Возможно примене-
ние и другой арматуры для напряжения не ниже
28 В в защищенном исполнении. Тумблеры первой
группы крепятся в отверстиях панелей диаметром
12,5 мм, тумблеры второй группы — двумя винтами
М4 е расстоянием между ними 46 мм. Диаметр отвер-
стия под рычажок тумблера — не менее 11 мм при
толщине панели не более 4 мм.
189
Наружные световые приборы — ходовые огни, им-
пульсные лампы-отмашкн должны иметь максималь-
ную светоотдачу в нужном направлении при мцнн?
мальной мощности источников света. Для этого при-
меняются специальные светосильные линзы Френеля.
Профиль линзы — ступенчатый, позволяющий при
большой светосиле сохранить умеренную толщину
линзы. На рис. 45 представлен чертеж цилиндриче-
ской линзы, пригодной для использования в качестве
0705
490
о
Рис. 45. Линза цилиндрическая.
а, =21°; ₽,=8°; а4=32,	14е;
(13=39°; ₽з=19°; а.=46°; |L=D0-
Рис. 46. Шгровая опора.
1 —основание фары;	2—ось;
3—корпус оперы; 4—накладка;
5 —крышка рубки: 6—кониче-
ское кольцо 7—резиновое коль-
цо; 8—нажимная гайка; 9—ру-
коятка; 10—bust крепления.
ходовых огней. Необходимый сектор освещения огра-
ничивают путем установки внутри линзы или снару-
жи щнтка из тонкого листового металла.
Для изготовления стекол к импульсным лампам-
отмашкам можно воспользоваться тем же чертежом.
Если мощность лампы недостаточна, то линзу можно
сделать плоской, при этом форма сечения линзы бу-
дет образована путем вращения профиля (см.
рнс. 45) ие вокруг оси 00, а вокруг оси А А.
Еще большую светосилу при меньших габарита^
дает комбинация цилиндрической лиизы Френеля с
кольцевой бипризмой Френеля *.
«Катера и яхты»,.№ 52,(1974, № 6).
190
 'Для движения в темное время суток может слу-
жить фара-прожектор в стандартном корпусе. По-
скольку дифферент катера при движении в различ-
ных режимах значительно изменяется, фара должна
быть установлена иа подвижном основании. На
£ис. 46 дан чертеж сферической опоры для фары-
прожектора. В качестве источника света лучше ис-
пбльзовать галогенные лампы, в том числе от кино-
проектора «Русь». Питание импульсной лампы-от-
Рис. 47. Схема отмашки.
Ct— 300 мкФХЗООВ; Сг—1,0 мкФ; Tpt—ТПП250-127/220-50.
Машки может быть осуществлено по схеме, изобра-
женной на рис. 47. Источником света служит стан-
дартная газоразрядная лампа ИФК-120 от лампы-
вспышкн, применяемой в фотографии.
Питание осуществляется от 12-вольтового аккуму-
лятора. Постоянное напряжение 12 В преобразуется
6 переменное мультивибратором на транзисторах
П201. Переменное напряжение повышается трансфор-
матором до 300 В и выпрямляется мостом, выпол-
ненным на диодах Д7-Ж. Этим напряжением заря-
жается конденсатор емкостью 300—800 мкФ, питаю-
191
щнй газоразрядную лампу. «Поджигающий» им-
пульс формируется тиратроном ТГ-02 или газораз-
рядной лампой М.ТХ-90 и импульсным трансформа-
тором ТР-2, представляющим собой ферритовый-
стержень диаметром 6—10 мм и длиной 60—80 мм,
на который намотаны две обмотки. Высоковольтная1
состоит из 2—2,5 тыс. витков провода ПЭЛШО-0,15,
а низковольтная — из 8—10 витков провода ПЭВ-0,3.
В качестве силового трансформатора Тр1 можно-
использовать любой трансформатор, рассчитанный на
мощность до 20—30 Вт и имеющий две 12-вольтовые,
две 5-вольтовые н одну 300-вольтовую обмотку. Ток,
потребляемый схемой,— ие более 2 А, частота им-
пульсов 0,5—1,0 Гц.
Если на катере применен генератор постоянного
тока, то необходимо сохранить реле включения (типа
РС-502), которое автоматически отключает стартер
после пуска двигателя. Это особенно целесообразно
прн значительном отдалении поста управления от
двигателя н хорошей звукоизоляции, когда мотористу
трудно определить момент запуска и вовремя выклю-
чить стартер.
Схемы, работающие с генератором переменного
тока, таких блокировок не имеют. Поэтому для ннх
целесообразно в дополнение к амперметру применять
лампу контроля заряда аккумулятора совместно с
реле РС-702. Поскольку генераторы переменного тока
развивают достаточное напряжение даже на холостом
ходу двигателя, контрольная лампа гаснет сразу при
запуске, указывая на необходимость выключения
стартера.
Все элементы электрической сети соединены по
двухпроводной схеме проводом марки ПГВА (провод
гибкий в полихлорвинилсвой изоляции, автомобиль-
ный) или- Л ПР ГС. Провода марки ПГВА имеют раз-
личную расцветку, а в наружной оплетие провода
ЛПРГС содержатся цветные нити. Все это позволяет
при монтаже н выявлении неисправностей различать
провода на всем протяжении в оплетеном пучке. Ми-
нимальное сечение электропроводки 0,5—1,0 мма;
провода с таким сечением предназначены для соеди-
нения -контрольных приборок с датчиками и для
ламп внутреннего освещения. Ходовые огни с лампа»
192
ми мощностью 6—15 Вт лучше подсоединять прово-
дами сечением 1,5—2 мм2, а для фары-прожектора
мощностью 60—100 Вт использовать провод сече-
нием не менее 6 мм2. Если длина проводов более 2—
3 м, сечение их желательно увеличить. Аккумулятор
со стартером соединен двумя специальными много-
жильными проводами с поперечным сечением не ме-
нее 40 мм2, так- как ток, потребляемый стартером,
может превышать 150—200 А.
Повышенная влажность иа катере приводит к
уменьшению сопротивления изоляции проводки,
клеммной аппаратуры, потребителей тока, выключа-
телей и т. д. В результате появляется ток утечки,
приводящий к разряду батареи. Чтобы предотвра-
тить это, необходимо установить общий выключатель
для всех потребителей — например, автомобильный
выключатель В К-318, любой выключатель типа ру-
бильника на ток ие менее 150—100 А или трехфазный
пакетник с соединенными параллельно фазными
выключателями. Такой выключатель необходимо раз-
местить в непосредственной близости к аккумулято-
ру, желательно на стенке машинного отсека, с вы-
Ждем рукоятки выключения в пассажирское поме-
Щеиие.
Глава VII
ОБСЛУЖИВАНИЕ
И РЕМОНТ ДВИГАТЕЛЯ
И ЭЛЕМЕНТОВ КОНВЕРСИИ
§ 26.	Определение технического
состояния конвертированного двигателя
Одно из важных свойств автомобиль-
Жго конвертированного двигателя — высокая ре-
монтопригодность. Автомобильный двигатель может
Jtab капитально отремонтирован три — шесть раз,
трричем в случае квалифицированного ремонта его ха*
|Йктеристики будут незначнтельио отличаться- от ха-
фектеристик нового двигателя.
193
Следует различать капитальный ремонт двигателя,
заключающийся в восстановлении его основных дета-
лей (блок цилиндров, коленчатый вал), и переборку,
в процессе которой производят замену вкладышей,
колец, иногда поршней н клапанов.
Сроки обслуживания и ремонта двигателя указы-
ваются заводом-изготовителем в зависимости от про-
бега автомобиля. Пересчет сроков обслуживания
двигателя, периодичности смены масла и т. д. можно
осуществить исходя из затрат топлива. Приближенно
можно считать, что износ двигателя как на автомоби-
ле, так и на катере пропорционален количеству израс-
ходованного топлива В среднем легковой автомобиль
При нормальной эксплуатации затрачивает 90—130 л
бензина на 1000 км пробега. Следовательно, если
периодичность смены масла была 10 000 км (для
ГАЗ-24), что соответствует 1200 л бензина, то для
катера при расходе, например, 18 л/ч смену масла
следует производить через "60—70 ч. Пересчет по вре-
мени работы дает неверные результаты, так как мощ-
ность, отбираемая от двигателя на автомобиле, в
среднем меньше, чем мощность, отбираемая на кате-
ре. В какой-то мере это справедливо и для определе-
ния сроков ремонта двигателя. Однако нельзя меха-
нически переносить рекомендации и инструкции, без
учета особенностей работы двигателя на катере, а
также внешних признаков, указывающих на износ
двигателя.	v
Так, по мере износа деталей цилиндропоршневой
группы резко возрастает расход (угар) масла. Обыч-
но максимально допустимый расход на угар прини-
мается 2—3% количества израсходованного топлива.
В это количество, естественно, не входят потерн мас-
ла за счет утечек, т. е. масло, которое скапливается
на днище катера под двигателем.
При износе цилиндропоршневой группы в случае
сухого выпуска или прекращения подачи воды из вы-
пускной трубы идет сизый дым. Прн запуске и прц^
греве двигателя, оборудованного мокрым выпуском^
в районе слнва воды из выпускной трубы по поверх-
ности акватории расплывается хорошо заметное мас-
ляное пятно.
194
Такие- признаки износа двигателя, как понижен-
ная компрессия, прорыв картерных газов, повышение
шумности, у катерных двигателей проявляются так
же, как у базового автомобильного.
Другими факторами, указывающими на целесооб-
разность ремонта, являются особенности работы дви-
гателя (см. §2). Для двигателя, работающего на гл'ис-
сирУ-юшем катере, основной является общая на работ-
ка,-определяемая количеством затраченного топлива,
причем расход масла может быть повышенным в до-
пустимых пределах. Компрессия двигателя хорошая,
дымление из картера отсутствует. В то же время из-
за .тяжелых условий работы происходит усталост-
ное разрушение поверхности вкладышей и внедрение
продуктов износа в рабочую поверхность вкладыша,
что создает условия для резкого возрастания износа
шеек коленчатого вала. Поэтому проведение плано-
во-предупредительной переборки со сменой вклады-
шей, клапанов, колец, а иногда и поршней позволит
значительно увеличить ресурс до капитального ре-
монта.
Напротив, уменьшенные нагрузки двигателя, ра-
ботающего на водоизмещающем катере, способствует
замедленному и равномерному износу. Срок службы
.до капитального ремонта возрастает в 6—8 раз. Из-
ношенными обычно оказываются кольца, в несколько
Зй^ньшей степени — поршни и цилиндры, еще меньше
бренные н шатунные шейки коленчатого вала.
Ябли. в этом случае произвести плановую переборку,
!то .установленные новые детали (вкладыши, кольца,
даерщнн) будут долго прирабатываться, и полностью
ю^сстановить работоспособность двигателя не удастся.
I’ ‘Если признаки износа (за исключением стука под-
«йнпннков коленчатого вала) появятся в дальнем по-
воде, можно попытаться закончить его, приняв ряд
облегчения работы двигателя. К ннм относятся
тщательный контроль за температурой масла и воды,
йЯюевременная доливка масла в картер и его сме-иа
®^Йя расход масла, можно эпизодически доливать
дайтдаже иа ходу), эксплуатация двигателя только иа
^сгнчных иаПрузках в сочетании с повышенными обо-
Для воДонзмещающего катера такой режим-
£*Удет обеспечен, если частота вращения двигателя не
195
превышает 60—70% частоты вращения, которую ра-
нее развивал двигатель с данным винтом и аналогич-
ной загрузкой при полном открытии дросселя, а для
глиссирующего — соответственно 50—60%. Не реко-
мендуется также эксплуатировать катер в режиме
выхода на глиссирование (с большими углами диф-
ферента). Несколько поднять давление масла, умень-
шить его расход, а также уменьшить пригорание ко-
лец можно за счет увеличения вязкости масла на
2—4 ед. (исключение составляет двигатель ВАЗ), Это
можно осуществить путем замены масла АС-8 (М8)
на АС-10 (М10) или АС-12 (М12). Применять более
вязкие сорта масел ие следует, так как при этом
уменьшается поступление масла к шатунным подшип-
никам, что может привести к их перегреву.
§ 27.	Ремонт конвертированного
двигателя
Двигатель разбирают для капитального
илн текущего ремонта, а также перед установкой на
катер бывшего в употреблении двигателя, состояние
которого неизвестно.
Если двигатель будет ремонтироваться впервые,
основное внимание следует обратить на состояние
следующих основных сопряжений: поршень-цилиндр,
шатунные вкладыши-—кривошипные шейки коленча-
того вала, а также на износ клапанов и плотность
их прилегания к седлам. У двигателей ВАЗ особое
внимание следует обратить на состояние распредели-
тельного вала.
Если двигатель проработал достаточно долго и
уже подвергался капитальным ремонтам или если на-
работка его неизвестна, необходимо проверить сте-
пень нзиоса седел клапанов, втулок распределитель-
ного вала, посадочных мест под гильзы и коренные
вкладыши, а также соосность постелей под вкладыши
коренных подшипников. Проверка соосности особен-
но необходима, если известно, что в процессе эксплуа-
тации двигатель подвергался перегреву, был разморо-
жен илн что производилась заварка блока (в част-
ности, для УМЗ-412). Иногда необходимо разобрать
196
новый двигатель в связи с трудноразличимым произ-
«водствениым браком-—мнкротрещинами в отливке
блока. В результате механической обработки микро-
трещииы вскрываются во внутреннюю полость двига-
теля или наружу. Выявить микротрещииы визуально
-бывает практически невозможно. Внешние микротре-
щины проявляются в виде подтекания масла, понада-
-иия его в систему охлаждения, а также попадания
охлаждающей жидкости в масляный картер. Послед-
нее может иметь место и при деформации нли невер-
ном монтаже прокладок под гильзы.
Порядок разборки двигателя, проведение обме-
ров, а также чертежи необходимой оснастки приве-
дены в соответствующих инструкциях [2, 24, 27].
При назначении зазора в сопряжении поршень-
цилиндр существуют две тенденции. Первая — выпол-
нение сопряжения с минимальным зазором. В этом
случае даже после длительной обкатки, продолжи-
тельность которой может доходить до 100 ч, при ра-
боте двигателя иа режиме максимальной мощности
возможно появление иадиров иа стенках цилиндров.
Поэтому «тугая» сборка применяется для водоизме-
щающих катеров, где двигатель работает на частич-
ных нагрузках. Вторая •— выполнение сопряжения по
верхнему пределу. При этом можно исключить холод-
ную обкатку, а общий период приработки сократить
до 40—50 ч. Такая сборка может быть рекомендована
.для глиссирующих катеров. Помимо планового ремон-
-та двигателя следует рассмотреть внеплановые —
аварийные ремонты. Чаще всего это завальцовка ко-
лец, задиры поршня и цилиндра, выплавление вкла-
дышей илн их проворот, поломка распорного кольца
:поршневого пальца и вызванные им -задиры на зер-
.Кале цилиндра. В некоторых случаях восстановить
подвижность колец удается без разборки двигателя.
-Для этого в каждый цилиндр прогретого двигателя
-через свечное отверстие заливают по 25—30 см3 рас-
г.творителей нагара (керосина, спирта, толуола и их
|-.емеси с добавкой небольшого количества масла для
двигателя). После заливки проворачивают двигатель
рукояткой на один-два оборота, заглушают свечные
.©тверстия и оставляют на 10—15 ч. Затем двигателю
Жают поработать под нагрузкой несколько часов для
197
выжигания нагара, после чего меняют масло. При
замене вышедшего из строя вкладыша поверхность
шейки следует обработать мелкозернистой шкуркой,
а затем пастой ГОИ с помощью текстолитового или
чугунного прнтира, представляющего собой разрез-
ную втулку, внутренний диаметр которой равен диа-
метру шейки.
Втулки распределительного вала обычно растачи-
вают в- специализированных мастерских; Одиако в
некоторых случаях можно расточить втулки до необ-
ходимого размера до установки их в блок. Эта- опера-
-цня выполняется-на обычном токарном-станке: в пат-
рон зажимается заготовка, в которой растачиваются
посадочные отверстия йод итулки, соответствующие
-размерам в блоке. В них запрессовывают заготовку
втулки, растачивают до необходимых размеров и за-
прессовывают в блок. Этот способ позволяет обеспе-
чить достаточную соосность внутренних и наружных
поверхностей втулок.
В системе охлаждения наиболее интенсивно изна-
шиваются насосы забортной воды. Так, вихревые на-
сосы внешнего контура, применяемые на конвертиро-
ванных двигателях, изнашиваются в результате попа-
дания твердых частичек в полость насоса с забортной
водой. При этом- увеличиваются осевые и радиальные
зазоры между крыльчаткой и корпусом. Следует
иметь в виду, что на производительность насоса осе-
вые зазоры влияют в большей мере, чем радиальные.
При ремонте крыльчатку, ие снимая с вала, протачи-
вают в центрах до исчезновения следов износа с
торца; если радиальный зазор между корпусом и
крыльчаткой превышает 0,4—0,5 мм, то обрабаты-
вают и наружный диаметр. Затем протачивают торец
крышки насоса, также до удаления следов износа.
Точат оправку под диаметр подшипников, запрессо-
ванных в корпус насоса, насаживают корпус на оп-
равку и протачивают его торец так, чтобы зазор меж-
ду торцом крыльчатки н крышкой был не более ОД 5—
0,2 мм (необходимо учесть толщину прокладки). i
Если крыльчатка протачивалась по наружному
диаметру, то отверстие под нее растачивают с при-
пуском 3—4 мм под установку ремонтной гильзы.
Материал гнльзы — сплавы АМГ, АМЦ; посадка в
198
Корпус прн запрессовке у, а при постановке иа
эпоксидной смоле Внутренний диаметр гильзь4
В,а 0,2—0,3 мм болыие наружного диаметра обрабо-
танной крыльчатки. После затвердения смолы сле-
дует просверлить отверстие под сливную -и дренаж-
ную Пробки.
Утечка воды из насоса происходит прн износе ре-
зиновых манжет. В процессе работы изнашивается
как сама манжета, так и вал. Восстановить герметич-
ность при наличии новой манжеты можно только в
том случае, если глубина выработки не превышает
0,3—0,2 мм. Если глубина выработки больше, а
также при отсутствии новой манжеты шейку вала
'Протачивают под установку ремонтной втулки.
Втулку насаживают на вал на эпоксидной смоле
(посадка . При использовании старой манжеты
наружный диаметр втулки должен быть больше
внутреннего диаметра сальника на 1,0—1,5 мм. Наи-
лучшим материалом для втулки является нержавею-
щая сталь типа 2X13 (3X13, 4X18, 9X18, 2Х17Н2),
термообработанная до твердости HRC 35—55. Шеро-
ховатость наружной поверхности — не меиее 0,3. От-
ремонтировать вал можно путем хромирования.
Перед хромированием шейку вала необходимо прото-
чить до удаления канавок, ио не более чем на 0,8 мм
на диаметр, так как максимальная толщина покры-
тия — 0,4—0,5 мм.
Другой неисправностью насоса является износ по-
садочных мест на валу и в корпусе под подшипники,
рози икающий в результате проворачивания. Если нет
возможности изготовить новый вал, изношенные шей-
кй можно отремонтировать хромированием иди на-
варкой с последующей проточкой под номинальный
^змер. При износе посадочных мест корпус рас-
тачивается под запрессовку ремонтной втулки
(посадка —- или, при использовании эпоксидной
ырз
флоды, —). Наружный диаметр втулки на 4—5 мм
больше наружного диаметра подшипника, а внутрен-
ний-—на 1,5—2 мм меньше?  После запрессовки
19Й
выполняется окончательная обработка посадочных
мест под подшипники (посадка Си), причем базирова-
ние производится относительно отверстия под крыль-
чатку; допускаемое бнеине 0,05 мм. В тех случаях, ко-
гда износ посадочных мест в корпусе небольшой (ра-
диальный люфт крыльчатки менее 0,25 мм), можно
отремонтировать узел установкой подшипников на
эпоксидной смоле. Прн этом посадочные места корпу-
са н наружные кольца подшипников тщательно обез-
жиривают (с обязательной выдержкой на воздухе в
течение 10 мин для удаления следов растворителя и
влаги), после чего наносят на них слой эпоксидной
смолы с наполнителем (алюминиевая пудра). Оба
подшипника, насаженные на вал, вставляют в кор-,
нус в оставляют в нем до полной полимеризации,
прн вертикальном положении вала.
Аналогичным способом производится ремонт обыч-
ных центробежных насосов, в том числе насосов
внутреннего контура. Нормальные значения осевых
зазоров в автомобильных насосах могут достигать
1,0 мм, поэтому нзнос крыльчаток для таких насосов,
как правило, существенного значения не имеет. Одна-
ко центробежные насосы чувствительны к попаданию
воздуха, поэтому в случае неравномерного износа, на-
личия рисок н т. д. на торце корпуса необходимо от-
шлифовать.
Ремонт шестеренных насосов во многом аналоги-
чен ремонту самовсасывающих центробежных насо-
сов. На их производительность также основное влия-
ние оказывают осевые зазоры. Так, прн увеличении
торцевого зазора до 0,1 мм производительность
уменьшается на 20%, а при таком же радиальном
зазоре — всего на 1 %. Потери пропорциональны так-
же зазору в третьей степени. Поэтому требования к
зазорам для этих насосов более жесткие. Для умень-
шения коррозии целесообразно укреплять в трубопро-
воде непосредственно у входа в насос пластины цин-
ка, а после остановки двигателя на длительный срок—•
заливать в ег© полость машинное масло. Однако н в
этом случае срок службы шестеренного насоса обыч-
но не превышает трех-четырех сезонов.
. У самовсасывающих насосов с резиновым ротором
прн необходимости протачивают поверхности крышки
200
Д© удаления следов износа. В случае слабого приле-
гания лопастей к внутренней поверхности корпуса, а
также прн наличии на его внутренней поверхности
глубоких рисок или значительного износа корпус рас-
тачивают под установку ремонтной гильзы (лучше
всего — из нержавеющей стали).
В случае сильного и неравномерного износа
крыльчатки в осевом направлении обе поверхности
(боковые) шлифуют на плоскошлифовальном станке
при минимальной подаче.
Можно отремонтировать крыльчатку н на обычном
заточном станке. Для этого параллельно осн шпинде-
ля под ним укрепляют ровную стальную плитку
(можно кусок стекла). Расстояние от поверхности
круга до поверхности плитки принимают равным мак-
симальной толщине крыльчатки. На плоскость кла-
дут лист плотной бумаги, на него помещают крыль-
чатку и осторожно вводят под вращающийся круг
навстречу вращению, соблюдая меры предосторож-
ности. Когда все поверхности будут обработаны,
подкладывают следующий лист бумаги; операцию по-
вторяют до тех пор, пока на одной стороне не исчез-
нут следы износа. Аналогично обрабатывают проти-
воположную сторону. После этого корпус насоса
необходимо подрезать для устранения зазора; осевой
зазор у насосов с резиновой крыльчаткой отсутствует.
Нельзя допускать и излишне тугую сборку, при
которой резко повышаются потери на трение и уве-
личивается износ иасоса; натяг следует принимать
равным 0,1—0,2 мм.
Ремонт водоводяных холодильников, как правило,
связан с повреждениями, вызванными замерзанием
воды в холодное время года. Трещины в корпусах
ликвидируются так же, как в блоке цилиндров. Тре-
щины в водяных трубках запаивают припоем
ПОС-40 нли обертывают трубки стеклотканью, про-
питанной эпоксидной смолой. Трещины в масляных
трубках, особенно большой протяженности, лучше за-
паять латунью или припоем ПМЦ-42. В тех случаях,
когда трубка находится внутри трубчатой секции,
трубку высверливают и на ее место припаивают но-
вую (см. § 6). Если число лопнувших трубок невели-
ко (ие более 10%), их можно заглушить, используя
204
припой ПОС-40. Трубки водо-водяного холодильника
можно заглушить заглушками из сухого дерева дли-
ной 2—3 см. Обработанные иа конус и предвари-
тельно смазаНиые нитрокраской или нитрошпаклев-
кой, такие заглушки плотно забиваются в трубку.
После набухания они, как правило, надежно стоят
в течение многих навигаций.
§ 28.	Ремонт реверсредуктора,
валопровода и движителя
Основными дефектами реверсредукторов
являются износ муфт включения, гнезд под подшип-
ники, подшипников, шестерен, шеек валов, Шлицевых
соединений. Замену фрикционных накладок ведомых
дисков сцеплений или ведомых дисков двух дисковых
редукторов серий СРРП р РРП следует производить
в случае, если износ накладок достиг такой степени,
При .которой расстояние от заклепок до рабочей по-
верхности уменьшится до 0,2—0,3 мм, а также при
торцевом биении рабочих поверхностей более 0,5—
0,7 мм.
При замене накладок аккуратно высверливают
старые заклепки; в случае, если отверстия под за-
клепки «разбиты», ставят новые заклепки (мате-
риал заклепок — латунь) увеличенного размера.
После замены накладок желательно проверить
дисбаланс диска. Для этого диск насаживают на оп-
равку (в качестве оправки для диска автомобиль-
ного сцепления можно использовать первичный вал
коробки передач) и установить его иа ножи или иа
точные цилиндрические опоры, расположенные гори-
зонтально. Негорнзонтальиость опор ие должна пре-
вышать 0,03 мм на длине 1 м. При отсутствии точ-
ного уровня иожи устанавливают таким образом, что-
бы помещенный на ннх валик, заведомо не имеющий
дисбаланса (например та же оправка), находилась в
состоянии равновесия (не скатывался с ножей).
Если ножи выставлены по точному уровню, то
дисбаланс проверяют по весу грузика, укрепляемого
в • наиболее легкой части диска, тТри установке кото-
рого- диск придет в состояние равновесия. Допусти-
мый дисбаланс определяется как произведение веса
грузйка ' иа расстояние от места’ ег© установки до
502
А	expert22 для http://rutracker.org
оси оправки. При этом у тихоходных двигателей,
имеющих максимальную частоту вращения менее
2500—2600 об/мин (ГАЗ-61), допустимый дисбаланс
составляет 30—40 г*см, у среднеоборотных (ГАЗ-53,
ЗШ1-1.30, М-21) 20—30 г-см, а у высокооборотных —
менее 20 г-см (ЗМЗ-24, УМЗ-412). Для определения
дисбаланса можно пользоваться одно- , двух- , трех-
и пятикопеечными монетами, имеющими соответствен-
но вес 1, 2, 3 и 5 г, причем прикреплять их следует
с помощью липкой лейты.- Повышенный дисбаланс
устраняют устаноякой балансировочных грузиков с
легкой стороны диска.
В случае, если ножи выставлялись приближенно,
после определения легкого места в диске его. сначала
поворачивают на 90° в одну сторону (например, по
.часовой стрелке) и определяют вес грузика, приводя-
щего к равновесию, после чего поворачивают на
180° и вновь определяют вес грузи-ка. Момент от дис-
баланса определяют по полусумме обоих весов. Зна-
чительная разность результатов измерений указывает
на недостаточную точность установки ножей.
У угловых реверсредукторов (УРР-20, -22) наибо-
лее подвержены износу торцевые кулачки, располо-
женные как на шестернях, так и на каретках син-
хронизаторов. За счет постепенного, скругления
.уменьшается площадь соприкосновения, исчезает
поднутрение, в результате чего при повышении на-
грузки кулачки выходят из зацепления. Обычно это
наступает тогда, когда радиус скругления достигает
3—4 мм. Кулачки у этих реверсредукторов выполнены
с большим запасом прочности, что позволяет провести
три-четыре ремонта путем шлифования по высоте и
по рабочей грани (угол поднутрения З3). Обработку
следует вести до тех пор, пока средний размер фасок
на вершинах передних граней не будет равен 1,5 мм.
-Дальнейшая обработка нецелесообразна, так как при
этом снимается лишний металл, а после нескольких
десятков включений все равно окажется изношенной
вершина кулачка и образуетси скругление радиусом
1—1,5 мм. Шлифование лучше всего выполнять на
заточном станке, оборудованном хорошей делитель-
ной головкой, или на обычном плоско шлифовальном.
Причиной быстрого износа кулачков является износ
203
(ослабление) шести радиальных пружин или кониче-
ских боиомов, при помощи которых регулируется уси-
лие прижатия конических поверхностей синхронизато-
ров. Повысить момент, развиваемый синхронизато-
ром, можно путем усиления поджатия радиально рас-
положенных пружин или изготовления пружины иа
проволоки несколько большего диаметра.
Если в качестве реверсредуктора иснолъзуется
автомобильная коробка передач, то самопроизволь-
ное выключение передач, имеющих синхронизаторы,
указывает на износ торцев зубчатого веица, зубьев
муфты синхронизаторов и торцевых поверхностей
вилки переключения передач, а выключение передач,
не имеющих синхронизаторов,— на износ торцев
зубьев шестерен. Неисправности устраняют путем за-
мены деталей, хотя в некоторых случаях удается вос-
становить работоспособность поворотом муфты син-
хронизатора на 180° с соответствующим разворотом
вилки переключения. Это относится к муфтам пере-
ключения 3—4-й передачи для четырехступенчатых
коробок и 2—3-й передачи для трехступенчатых.
На долговечность работы редуктора существенное
влияние оказывает износ подшипников и нарушение
их посадок в корпусе и иа налу. Поэтому следует
эпизодически проверять люфт валов в радиальном на-
правлении. Люфт проверяют около подшипников с
помощью индикатора, покачивая вал при помощи не-
большого рычага; люфт более 0,05 мм указывает на
чрезмерный износ подшипника или нарушение поса-
док. Одновременно необходимо проверить осевой
люфт, который должен- быть не более 0,5 мм. Если
при чрезмерном радиальном люфте для выпрессовки
подшипника с вала или корпуса необходимо прило-
жить определенное усилие, это означает, что под-
шипник необходимо заменить. Нарушение посадок
возникает, как правило, из-за отклонения от задан-
ных размеров, неправильного выбора посадок или не-
правильного монтажа подшипников (запрессовки
подшипников ударом молотка со значительными пере-
косами). В этом случае подшипник проворачивается
относительно вала или корпуса, следы чего хорошо
-заметны при разборке.
Восстановить посадку на валу можно путем хро-
204
мирования или внезапного осталивания шеек с по-
следующим шлифованием {9]. Можно попытаться
восстановить посадку на концах вала путем наварки
и последующей механической обработки. Если изно-
шено отверстие в алюминиевом корпусе, ремонт дол-
жен заключаться в установке ремонтных колец, так
же как для насосов. Если корпус стальной, целесооб-
разно провести вневанное осталнванне. Заметим, что
этот простой способ позволяет с высокой точностью
восстанавливать изношенные шейки н отверстия даже
в домашних условиях [9].
В тех случаях, когда иодшиппикн имеют опреде-
ленный запас по нагрузкам, ремонт можно осуще-
ствить путем замены подшипника более легкой серии
(например, № 206 вместо № 306); такие подшипни-
ки при том же диаметре отверстия под вал имеют
меньший наружный диаметр. Для запрессовки такого
подшипника в корпус изготовляют ремонтную втул-
ку, наружный диаметр которой на 0,08—0,1 мм боль-
ше размера изношенного отверстия. При запрессовке
такой втулки ее внутренний размер уменьшится, по-
этому его выполняют на 0,05 мм больше наружного
диаметра подшипника. Точное изменение размера при
запрессовке зависит от большого числа факторов,
поэтому рассчитать его трудно. Возможно, что
«поймать» размер под подшипник после запрессовки
удастся только после нескольких-попыток.
Аналогичным образом: можно ремонтировать вал
в случае износа его шеек. Одиако в этом случае при-
меняют подшипники следующего номера (например,
№ 207 вместо № 206 и т. д.), имеющие большие раз)
меры отверстия, но совпадающие по наружному ди-
аметру.
В походных условиях можно на некоторое время
уменьшить люфт, если на из-ношениую поверхность
нанести большое число лунок при помощи керна
(расстояние между лунками 2 мм). Рядом с лунками
образуются валики выпученного металла, на которые
и будут опираться кольца подшипников. Перед за-
прессовкой на изношенную поверхность наносят слой
эпоксидной смолы, смешанной с порошком алюминия
или железа.
205
1 ’ Часто в процессе эксплуатации катера возникает*
деформация гребного вала, вызванная столкновением
с подводными препятствиями. Погнутые гребные или
промежуточные валы проще всего править на токар-
ном станке (рис. 48) или в приспособлении (рис. 49).
Для этого вал с винтом устанавливают в центрах
станка и измеряют его прогиб с помощью индикатора,
укрепленного в суппорте. Если нет индикатора, мож-
но использовать ноннус поперечной подачи, последо-
вательно подводя суппорт к валу и поворачивая его
в центрах. Максимальная разность показаний нони-
уса нли индикатора есть удвоенная величина прогиба.
Рис. 48. Правка гребйого вала на токарном станке.
1—индикатор; 2—брусок (медь, алюминий).
Концы гребного вала имеют резьбу и могут быть
погнуты при затягивании гаек. Эта погнутость внесет
погрешность в измерение общего изгиба вала. При
этом более важным является биение вала относитель-
но его опорных шеек А и В (см. рис. 48), а не отно-
сительно центровых отверстий, расположенных в
резьбовых концах. *
Если правка производится относительно нентро;
вых отверстий, то их вначале следует выправить.
При правке вала следует иметь в виду, что упру*
гне-деформации вала при большой его длине могут
достигать 10—20 мм, поэтому перемещение суппорта^
или нажимного болта -при- правке в призмах склады-'
206:
вается из упругого прогиба и половины биения вала.
Упругая деформация ДуПр, мм, определяется по соот-
ношению -
/2
где К — коэффициент (/С-500 для обычных сталей и
/С-400 для легированных); I — расстояние между
опорами, сМ; dB — диаметр вала, см.
Рис. 49. Приспособление для правки гребного вала.
1—гребной вал; 2—винт М16; 3—поперечина (сталь 6=15—20); 4—колоса
(6=3 -+- 4); 5—призма; 6—штанга (пруток, диаметр не менее 1.3 диаметра
.вала. или труба, диаметр не менее 1.5 диаметра вала)'. 7—винт стопорный;
6—-труба; 9—призма (6=8 + 12, приварить к трубе 8); 10—штангенциркуль.
Правка производится путем надавливания брус-
ком мягкого металла, зажатого в суппорте. Усилие
прикладывается в месте с наибольшим бненнем.
Перемещение суппорта на первом этапе составляет
0,9 Аупр, после чего суппорт возвращается в исходное
положение. Если при этом зазор между валом и брус-
ком не появился, т. е. правка не осуществлена, опе-
рацию повторяют, но перемещение увеличивается на
половину биеиия. После образования зазора при
207
возврате суппорта в исходное положение каждое по*
следующее его рабочее перемещение увеличивают по
сравнению с предыдущим на максимальный прогиб за
вычетом появившегося зазора.
После этого вал еще раз проверяют в двух плос-
костях. Допустимое биение валов диаметром 28—•
35 мм в районе муфты, винта, опорной шейки н дейд-
вудного сальника составляет 0,15—0,3 мм, в осталь-
ных местах 0,3—0,5 мм (меньшие цифры относятся
к валам длиной менее 1200 мм). При необходимости
правку следует повторить с учетом того, что положе-
ние места с максимальным прогибом может быть дру-
гим. В тех случаях, когда основной изгиб вала про-
исходит в районе заднего опорного подшипника, це-
лесообразно вставить весь вал до шейки опорного
подшипника в шпиндель, а правку производить упо-
ром в ступицу винта. Попытка выполнить правку без
гребного винта приведет к изгибу конуса под винт, н
после напрессовки винта вновь возникнет некоторый
прогиб вала. Поскольку вылет вала в этом случае не-
велик, а жесткость вала достаточно высока, первона-
чальное перемещение суппорта можно принять равным
прогибу вала. Чтобы предотвратить повреждение по-
верхности вала кулачками патрона, рекомендуется
обертывать вал медной или алюминиевой полосой.
Правка вала в приспособлении (см. рис. 49) про-
исходит за счет усилия, развиваемого винтом. Про-
гиб определяется по изменению расстояний между
валами с помощью штангенциркуля. При этом необ-
ходимо учитывать, что одновременно с валом изги-
бается и штанга. Поэтому суммарный прогиб в об-
ласти упругих деформаций вала Дувр, мм, можно
определить по зависимости, аналогичной приведен-
ной ранее:
где dm— диаметр штаиги, см.
Остальные операции аналогичны операциям при
правке вала на токарном станке.
Другим видом ремонта вала является восстанов-
ление резьбы (как правило, при помощи наплввки с
последующей механической обработкой) иремонтиз-.
208
ношенной шейки сальника. Ремонт шейки лучше
всего производить путем установки втулки из нержа-
веющей стали- иа эпоксидной смоле (подробно см. в
разделе, посвященном ремонту насосов).
Характерными повреждениями гребных винтов
являются погибы лопастей, частичное илн полное об-
ламывание лопастей, появление трещин и т. д. При-
чиной повреждений в большинстве случаев яв-
ляются удары лопастей о твердые предметы. Однако
нередки случаи обламывания лопастей или их от-
дельных частей без видимых внешних причин. Как н
.в гребных валах, такие поломки возникают вслед-
ствие усталостных трещин под действием знакопере-
менных нагрузок.
Однако знакопеременные нагрузки могут при-
вести к поломке (при правильно выбранной толщине
Допасти) только в сочетании с другими факторами,
-такими как появление внутренних напряжений в про-
цессе проведенного ранее ремонта путем правки ло-
зхасти в холодном состоянии, Заварка трещин без по-
следующего отжига и т. д.
Таким образом, технология ремонта латунных вин-
тов оказывает существенное влияние на их дальней-
шую работоспособность. Холодную правку можно
производить, если радиус загиба лопастей не менее
15—20 толщин, причем гибку лучше осуществлять
при помощи двух-трех рычагов длиной до 1 м, Име-
ющих на концах прорези глубиной 6—8 см, наде-
ваемые на кромки винта (см. рис. 50). Можно восполь-
зоваться тисками, универсальным съемником для
подшипников или любым прессом. При правке уда-
вами для устранения наклепа и уменьшения дефор-
мации лопасти лучше наносить удары свинцовой
кувалдой или пластиной из отожженной меди или
мягкого алюминия (рис. 50). Правку выполняют на
^ковальие или любом тяжелом предмете, одерживая
.другой конец лопасти тяжелой кувалдой.
: При большей деформации лопасти правку необхо-
димо вести с нагревом; температура нагрева при го-
рячей правке Для латуни ЛМЦЖ 55-3-1 составляет
550—700°, для ЛАМЦЖ 67-2-2 600—750 °C 18]. По-
догрев до меньших температур фактически беспо-
.Лезен, поскольку при этом условии правка будет
209
незначительно отличаться- от холодной обработки.
Нагрев- следует вести- в горне или в печн, так как
обеспечить плавный и равномерный нагрев' при по-
мощи ацетиленовых горелок обычно не удается. По-
сле правки обязательно нужен отжиг для снятия
Рис. 50. Правка гребных винтов.
/—подкладная планка (медь, алюминий).; S—рычаг (сталь листовая, 6=10 мм
при толщине лопасти до 5 мм; 1=600 мм; В=б0 мм при толщине До 80 мм
/=1000 мм, В=80 мм); 3—винт; 4—кувалда тяжелая; S—наковальня;
6—кувалда Легкая.
термических напряжений. Отжиг выполняют при
медленном нагреве (не более 100°/ч) До температу-
ры 350—400 °C для латуни ЛМЦЖ 55-3-1 н 500—
210
55О°С для ЛАМПЖ 67-5-2-2, с последующим, медлен-
ным охлаждением вместе с печью (скорость охлаж^
дення не более 50°/ч).
. -Очень часто при ремонте гребных винтов приме-,
няют сварочные работы. Наиболее целесообразно
производить сварку в среде аргона, однако удовлет-
ворительные результаты получаются и при обычной
газовой сварке, только горелку необходимо отрегули-
Рис. 51. Приспособление для
проверки шага лопасти вин-
та.
I—втулка; S—барашковая гайка;
S—шпилька М8;	4—шаговый
шаблон; 5—виит; б—справка.
решать иа окислительное пламя. Это предотвратит
появление водорода в пламени, наличие которого
Приводит к резкому ухудшению прочности сварного
шва. В качестве присадки лучше всего применять
проволоку из алюминиевых бронз.
После сварки также целесообразно выполнить от-
жиг; для л а ту ин ЛМЦЖ 55-3-1 вместо отжига до-
пускается прокрлачивание шва в холодном состоянии
до появления заметных вмятин по всей поверхности
шва.
Стальные винты, особенно изготовленные из не-
ржавеющих сталей типа 1Х18Н10Т, значительно ме-
йее чувствительны к остаточным напряжениям после
гибки и сварки, поэтому применение отжига для ннх
йеобязательно. Сварка винтов из алюминиевых спла-
вов производится в среде аргона в пламени газовой
горелки с применением специальных флюсов (А.Ф-4Д),
Припадочный материал тот же, что и основной
металл. После сварки винт желательно нагр^рь до
2Ц-
300—350 °C и медленно охладить для снятия остаточ*
ных напряжений.
В процессе ремонта следует обратить особое вни-
мание иа восстановление первоначального шага ло-
пасти. Средний шаг лопасти определяется как сред-
нее арифметическое значение шагов на пяти относи-
тельных радиусах R.i/Q,bD = 0,3 -4- 0,5; 0,7; 0,8; 0,95.
Контроль шага исправляемой лопасти лучше всего
вести по шагу недеформированной лопасти того же
виита, причем шаг в каждом сеченни ие должен от-
личаться более чем на 2—5%, а средний шаг — более
чем на 1,5—4% (для глиссирующего судна погреш-
ности не должны превышать минимальных из ука-
занных значений).
При ремонте удобно пользоваться простейшим
приспособлением (рис. 51), состоящим из оправки 6f
имеющей коническую поверхность под отверстие в
винте, и двух цилиндрических поверхностей (эта же
оправка в дальнейшем используется для балансиров-
ки винта). По меньшей цилиндрической шейке сво-
бодно перемещается втулка lt к которой приварена
шпилька 3, имеющая длину несколько больше радиу-
са винта. На шпильке крепится шаговый шаблон 4
с помощью гаек-барашков. Шаблон изгибают прибли-
зительно по проверяемому радиусу Hi, подводя до
упора в нагнетающую поверхность неповрежденной
лопасти и фиксируют гайками-барашками. Подняв
втулку /, шаблон подводят поочередно к другим ло-
пастям, проверяя зазор‘между ним и лопастью. За-
тем шаблон перемещают на другое сечение лопасти,
изгибая его при этом по новому радиусу. Для винтов
диаметром 300—400 м зазор между лопастью и шаб-
лоном не должен превышать 0,5—1,5 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Алексеев В. В., Болотин Ф. Ф., Кортын Г. Д.
'Демпфирование крутильных колебаний в судовых валопроводах.
Л,, Судостроение, 1973.
2:	. Вершигора В. А., Зельцер В. И., Пятков К. Б.
Автомобили ВАЗ. М.» Транспорт, 1976.
3.	В о й ту но в с к н й Я- И„ Перший Р- Я., Титов И.А.
Справочник по теории корабля. Л., Судостроение, 1973.
4.	Воронов А. П., Арпыков А, П Судовые гидравли-
ческие машины. Л., Судостроение, 1976.
!5. Движители быстроходных судов/М, А. Мавлюдов,
А. А. Русенкий, Ю. М. Садовников и др. Л., Судостроение, 1973.
6. Ильин Ю. Л. Электрооборудование автомобилей. М.,
Транспорт, 1973.
‘7^Картышев А. В., Уляшинский В. А. Повышение
долговечности водометных движительно-рулевых комплексов. М.,
Транспорт, 1972.
8. Кацмаи Ф. М„ Кудреватый Г. М. Конструирова-
ние винторулевых комплексов морских судов. Л., Судостроение,
1974.
9. К л е б а н о в Б. В., Кузьмин В. Г., М а слов В. И.
Ремонт автомобилей. М„ Транспорт, 1974.
16, Колебания силового агрегата автомобиля/В. Е. Вольский,
Л. В. Корчемный, Г. В. Латышев и др. М., Машиностроение,
1976.
11.	Кравченко В. С., Клестов Л. А., Харин А. А,
Валопроводы пластмассовых судов. Л., Судостроение, 1973.
12.	Кудрявцев В. Н., Державен Ю. А., Глуха-
рев Е. Г. Конструкция и расчет зубчатых редукторов. Л., Ма-
шиностроение, 1971.
13.	Лазарев В. А. Автомобильные двигатели в катеро-
строении. Л., Судпромгиз, 1961.
14.	Леви Б. 3. Пассажирские суда прибрежного плавания,
Л., Судостроение, 1975.
15.	Л и б е ф ср т Г. В. Механические установки быстроход-
ных катеров. Л., Судостроение, 1966.
213
16.	Несвитский Я. И. Техническая эксплуатация авто-
мобилей. Киев, Вища школа, 1971.
17.	П а и н р А. Н. Водометные движители малых судов. Л->
Судостроение, 1965.
18.	Печатии А. А. Моторы маломерных спортивных судов.
М„ изд. ДОСААФ СССР, 1976.
19.	По пых К. Г. Динамика автомобильных и тракторных
двигателей. М., Высшая школа, 1970.
20.	Попых К. Г. Конструирование и расчет автомобильных
и тракторных двигателей. М., Высшая школа, 1973-
21.	Прочность и долговечность автомобиля/В. В. Гольд,
Е. П. Оболенский, Ю. Г. Стефанович и др. М, Машиностроение,
1974.
22.	15 проектов судов для любительской постройки. Л„ Су-
достроение, 19-74.
23.	Радов А. М, Основы проектирования катерных механи-
ческих установок. Л., Судостроение, 1955;
24.	Ремонт автомобиля «Москвич-412»/В. Н. Тапинский,
Л. М- -Василевский, Л. Р. Горелов и др. М., .Транспорт-, 1972.
25.	Розанов Н. П. Технология изготовления гребных вин-
тов малых размеров-. Л., Судпромгиа, 1962.
26.	Ро маненко Л, Л., Щербаков Л. С. Моторная лод-
ка. Л., Судостроение, 1971.
27.	С а р х о ш ь я и Г. Н., X л я в и ч А. И. Ремонт автомоби-
ля ГАЗ-21 «Волга». М., Транспорт, 1976.
28.	Семенов Е. Н., Страшкевич Р. В. Моторы
«ВихрЫ» иа лодке. Л., Судостроение, 1978. .
29.	Сингуринди Э. К Подготовка автомобильных двига-
телей к соревнованиям. М,, ДОСААФ СССР, 1974.
30.	С м и р и о в А. Д. Радиолюбители — народному хозяй-
ству. М, Энергия, 1978.
31.	Справочник по судовой акустике. Под ред, И. И. Клю-
кина и И. И. Боголепова/Авферонок Э. И., Беликовский Н. Г.,
Боголепов И. И. и др. Л., Судостроение, 1978.
32.	Терских В. П. Крутильные колебания валопровода си-
ловых установок. Т. I—IV. Л., Судостроение, 1970,
33.	Хейфец Л. Л. Гребные винты для катеров. Л., Судо-
строение, 1970.
34.	Юдаев В. Н. Теплопередача. М.» Высшая школа, 1973.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ....	. .	. . 3
Глава I. ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ И РЕЖИМА ЕГО РА-
БОТЫ	.....	5
§ 1.	Основные характеристики автомобильных
двигателей.........................
§ 2.	Влияние режима работы на моторесурс и
экономичность двигателя . • .................13
Глава fl. КОНВЕРТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ . .	. . 18
§ 3.	Виды конверсии.......................-	—
§ 4.	Схемы водяного охлаждения двигателя ... 19
§ 5.	Водо-водяные холодильники.............................................26
§ 6.	Водяные насосы и неисправности системы ох-
лаждения ....................................34
§	7.	Впускная и выпускная системы.44
§	8.	Система смазки ...	.	.	48
Глава ill. РЕВЕРСРЕДУКТОРНЫЕ УСТРОЙСТВА	.	.52
§	9.	Общие сведения о реверсредукторах .	- —
§ 10.	Использование коробки передач в качестве
реверсредуктора ...................-	. . &4
§ 11.	Валопровод............................................................64
§ 12.	Компоновочные схемы угловых передач .	83
§13.	Угловые колонки ...................  .	96
Глава IV. МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ШУМА
И ВИБРАЦИИ НА КАТЕРЕ . .	ИЗ
§ 14.	Борьба с воздушным шумом...............................................—
§ J5	. Вибрация двигателя и способы уменьшения
иибрации катера ............................117
§ Ы.	Р-аечет системы амортизации двигателя . . 123
§ 17.	Конструкция амортизаторов и особенности их
расчета . ...	......................128
21Е
expert22 для http://rutracker.org
§ 18.	Шум реверсредухторов................. .142
§ 19.	Вибрации винторулевого комплекса . . . 144
Глава V. КОНСТРУКЦИЯ ВИНТОРУЛЕВОГО КОМПЛЕКСА 148
§ 20.	Выбор элементов и технология изготовления
винторулевого комплекса..........................
§ 21.	Повышение неуязвимости винторулевого ком-
плекса ......................................161
§ 22.	Винты регулируемого шага . .	.	.167
Глава VI. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ .	. 173
§ 23.	Дистанционное управление...............—
§ 24.	Система питания........................182
§ 25.	Электрооборудование . .	.	.	187
Глава VII. ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ДВИГАТЕЛЯ
И ЭЛЕМЕНТОВ КОНВЕРСИИ............................193
§ 26.	Определение технического состояния конвер-
тированного двигателя  ......................—
§ 27.	Ремонт конвертированного двигателя . . .196
§ 28.	Ремонт реверсредуктора. валопровода и дви-
жителя ......................................202
Список литературы  .....................213
Юрий Николаевич Мухин,
Борис Евгеньевич Синильщиков
АВТОМОБИЛЬНЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ
НА КАТЕРЕ
Редактор А. И. Варковецкая
Художественные редакторы О. 17. Андреев, В. А. Пурицкий
Технические редакторы А. И. Казаков и Р. К. Чистякова
Корректор В. Ю. Самохина
Художник Я. И. Абрамов
И Б № 542
Сдано в набор 27.12.79. Подписано в печать 23.04.80. М-26934. Формат 84XW8‘/s’-
Вумага типографская № 2, Гарнитура шрифта литературная. Печать высо
кая. Усл.-печ. л. U.34. Уч.-изд. л. 11.2. Изд. № 3487—78, Тираж 34 500 экз.
Заказ № 478. Цена 60 коп.
Издательство «Судостроение», 191005, Ленинград, ул. Гоголя, 8.
Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового
Красного Знамени Лени игр аде кого’объедииення «Техническая книга» им. Ев-
гении Соколовой Союзполнграфпрома при Государственном комитете ССС1’
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловскнй проспект, 29.
expert22 для http://rutracker.org