Об установке гидропривода
Гидропривод - достаточно редко
использующийся на маломерных судах тип
трансмиссии. Как водится специализированных
гидроприводов для маломерных судов у нас не
выпускается, да и за рубежом такая передача не
получила широкого распрстранения. В основном
используются гидромоторы от серийных подъемных
кранов, других дорожных машин и авиационной
техники. Для крупных водоизмещающих
катеров, рассчитанных на невысокие скорости
(до10-15км/час) такой тип трансмиссии имеет свои
преимущества, обеспечивая определенное
передаточное число и реверсирование. Принцим
работы гидропривода несложен. Усилие с двигателя
передается на гидронасос, создающий высокое
(несколько сот атмосфер) давление, которое по
магистрали передается на гидромотор и приводит
во вращение гребной вал. Однако то, что просто
снаружи, не всегда просто изнутри.
СХЕМА ГРЕБНОГО ГИДРОПРИВОДА
1. Маслобак -
должен обеспечивать минимальную высоту столба
масла 0,5м. По авиационным нормам минимальный
запас масла - 1мин работы агрегата. При рабочем
объеме гидронасоса 54,8куб.см и частоте вращения
его вала 1500об/мин, получаем 82000куб.см, т.е. 82л. Это
аварийный запас. В станкостроении норма 10мин. По
опыту, при объеме менее 100л, сложно обеспечить
отсутствие аэрации масла и нормальное
охлаждение. У меня объем бака был 125л. В
маслобак устанавливается противопенный
поплавок - кусок пенопласта, оклеенного
стеклотканью на эпоксидной смоле или сварной,
устраняет аэрацию масла от сливной струи,
уменьшает окисление. Должен свободно плавать на
поверхности и не заклинивать на качке и при
перепаде уровня масла. Рабочая жидкость - по
нормам масло для гидроприводов МГП -10, МГП-12. На
практике, все нормально работало на веретенном,
турбинном и трансформаторном маслах (по большой
нужде). Главное - отсутствие следов воды и песка.
2. Запорный клапан - только шаровый или
пробковый, ни в коем случае не водопроводный
вентиль! Должен обеспечивать минимальные
гидравлические потери и не зауживать сечение
подводящей магистрали.
3. Двигатель - в моем случае 4Ч8,5/11.
Необходимо учитывать паспортное ограничение
оборотов гидронасоса (для каждой конкретной
модели) - в моем случае - 1500об/мин.
4. Гидронасос - аксиально-поршневой типа 210.20 или 310.20
(отличаются валом - шлицевой или шпоночный).
Рабочий объем 54,8куб.см, мощность 20,5 кВт, давление
160атм, максимальные обороты 1500об/мин, номинальные
1420об/мин, производительность
82,2л/мин(максимальная), 78,3л/мин (номинальная).
Жестко навешивается на двигатель. На схеме не
показана дренажная магистраль - штуцер на
корпусе насоса соединяется с баком шлангом
(6-10мм). Дренажи гидронасоса и гидромотора
объединены (если есть дренаж на золотнике, то и
он) и выведены в маслобак одним шлангом (не
объединять его со сливной магистралью!).
5. Реверсивный золотник - должен иметь
как минимум три положения - прямое, реверс и
нейтраль. Нейтралей может быть две - свободный
слив (гребной вал проворачивается) и магистрали
перекрыты (гребной вал застопорен). Главное
условие - диаметр проходного отверстия
подводящего штуцера не менее 20мм.
6. Гидромотор - аксиально-поршневой
типа 210.25 или 310.25. Рабочий объем 107,4куб.см,
мощность 35кВт, давление 160атм, частота вращения
1200об/мин (максимальная), крутящий момент 30кгм. В
принципе, может воспринимать упор гребного винта
на переднем ходу, по крайней мере, у меня
работало. На заднем ходу осевое усилие будет
восприниматься разрезным стопорным кольцом в
алюминиевом корпусе, что не есть хорошо. Лучше
иметь отдельный упорный подшипник. Конструкция
гидромашин герметичная, они могут работать в
воде, т.е. использоваться в качестве
поворотно-откидной колонки (двухмачтовая шхуна
"Воля" в Санкт-Петербурге, хозяин Ю.Лунев).
Соотношение рабочих объемов гидромотора и
гидронасоса дает передаточное отношение
установки 1:2.
7. Гребной вал - в данной комплектации
был выполнен из стали 12Х18Н9Т диаметром 40мм и
длиной 1,5м. На гребной вал был установлен в данной
комплектации гребной винт диаметр 650мм, шаг 515мм,
четырехлопастной.
8. Водомасляный холодильник - помимо
основной функции создает необходимое
противодавление на сливе (очень большие, хотя и
сложно объяснимые теоретически, грабли). Главное,
чтобы проходное сечение было больше 314кв.см -
площадь проходного сечения нагнетательного окна
гидронасоса (20мм). Подходит стандартный
холодильник от 3Д6.
Магистрали высокого давления - рукава
высокого давления (160 атм.) с наконечниками на
накидных гайках. Главное условие - диаметр
проходного отверстия подводящего штуцера не
менее 20мм. Не смотреть на обозначение условного
прохода!!! Если на рукаве написано ДУ-20, диаметр
отверстия в наконечнике 16мм (получается
проходное сечение 2кв.см, а это не одно и тоже).
Магистрали низкого давления.
Подводящая магистраль (между маслобаком и
гидронасосом) - труба, рукав, минимальный
рекомендуемый диаметр 36мм (несмотря на то, что
входное отверстие насоса 20мм). Крепление на
хомутах. Сливная магистраль (между маслобаком и
холодильником) - труба или маслостойкий рукав,
рекомендуемый из практики диаметр 32мм.
Категорически не рекомендую ставить на сливной
магистрали какие-либо краны и клапаны. Крепление
на хомутах.
Магистрали охлаждения - определяются патрубками
холодильника и необходимой интенсивностью
охлаждения.
ВОЗМОЖНЫЕ ГРАБЛИ
(наступать не рекомендуется)
1. Как уже упоминал, нельзя подбирать аппаратуру
исходя из указанного условного проходного
сечения. Оно характеризует не диаметр прохода, а
его площадь, соответственно, при диаметре 20мм -
площадь отверстия - 314 кв.мм, а при диаметре 13 мм (у
ДУ-20)- 200кв.мм. Как результат, получаем
дросселирование потока. Выглядит это так: при
повышении оборотов двигателя от холостых до 1100
об/мин, обороты гребного вала растут
пропорционально, после этого, от 1100 до 1500 об/мин,
обороты гребного вала не растут, а начинается
характерное гудение гидравлики. Я нарвался на
это использовав реверсивный золотник от крана
"Ивановец", там он используется для
управления опорами. На нем написано ДУ-20, а резьба
приемного штуцера М20х1,5, соответственно, для
отверстия под масло остается 13мм.
2. Необходимо создавать небольшое
противодавление на сливе, не зажимая при этом
проходного сечения. Глюк выражается в том, что
дизель работает, масло в баке и насосе есть, а
давления в системе нет (при этом гребной вал
свободно крутился руками в любом направлении).
Как это обосновать теоретически - не знаю, народ с
кафедры гидромашин стоял как первоклассники и
разводил руками. Сама причина ясна, в масло попал
воздух и не желал оттуда выходить. Вылечилось
установкой на сливе холодильника с развитой
поверхностью теплообмена и множеством узких
проходов - глюк исчез и никогда не появлялся (до
этого все 3 месяца работало нормально проявилось
во время очередной прогулки - заглушил двигатель,
высадил гостей, через некоторое время завелся, а
хода нет).
3. Магистраль от бака к насосу должна быть по
возможности большего диаметра и меньшей длины.
4. Шланги высокого давления только новые -
лопнет при давлении 160атм. - мало не будет, борт
прорежет запросто, не говоря о человеке.
Павел ЮРЧЕНКО, г.Санкт-Петербург,
Январь, 1999
Заметка, написанная автором на основе 5-летнего
опыта эксплуатации собственного катера,
показалась нам весьма исчерпывающей. Тем не
менее, у каждого уважающего себя "чайника"
всегда найдется десяток-другой неразрешенных
вопросов. Часть их них мы тут же переправили
Павлу Юрченко. Ответы публикуются ниже.
Какова была скорость катера с гидроприводом о
котором идет речь, что это был за катер?
Скорость с гидроприводом (насос 210.20, мотор 210.25) и
золотником от "Ивановца" была 10 км/ч при 550
об/мин на винте (диаметр 650, шаг 515) и мощности,
снимаемой с дизеля, 8 л.с. Снять больше не было
возможности из-за малого проходного сечения
имевшегося в распоряжении золотника - см. раздел
про грабли. Катер деревянный, построенный на
Новоладожской судоверфи, с клинкерной обшивкой,
10х3,2 м., осадка в корме - 0,85 м., в носу - 0.25 м., вес в
походе - 5 т.
Как выбрать золотник?
Основные требования: резьбовые отверстия под
штуцера не менее М30 (диаметр отверстия для
прохода масла не менее 20мм.) и три или более
положения рукоятки. Есть золотники без фиксации
рабочих положений рукоятки
(нормально-нейтральные). В принципе и они
подойдут, но придется делать что-то типа гребенки
для фиксации рукоятки реверса.
Обратимы ли гидромашины, т.е. можно ли
использовать гидронасос в качестве гидромотора
и наоборот?
Гидромашины абсолютно обратимы (т.е. могут
работать и как гидронасос и как гидромотор).
Каким образом можно добиться нужной
редукции?
Подбором рабочих объемов используемых
гидроагрегатов. К примеру, пара гидронасос 210.20 -
гидромотор 210.25, имея соотношение объемов 1:2, даст
такую же редукцию, т.е если на гидронасосе будет
1500 об/мин, то на гидромоторе - 750 об/мин.
Какую максимальную мощность может передать
гидроагрегат 210.20?
Около 25 кВт.
Как выбрать бывшие в употреблении
гидроагрегаты, на что обращать внимание?
На проходные сечения и рабочее давление (см.
"Схема гребного гидропривода"). Быстрый тест
на степень износа: затыкаешь дырку на насосе
(моторе) ладошкой и крутишь вал рукой, если
давление (или разрежение) держится около минуты -
можно брать.
До какой температуры может нагреваться масло
в системе?
У меня оно нагревалось максимум до 35-40 градусов.
Нормальная рабочая температура МГП-10 - 60-80 оС.
Играет ли какую-нибудь роль длина сливной
магистрали? Сообщается ли маслобак с атмосферой
(дырочку делать)?
Длина сливной магистрали особой роли не играет.
Маслобак с атмосферой сообщается, дырочку
делать, а на ней "гуся", как на топливном
баке.
Какой КПД гребной гидрообьемной передачи по
сравнению с механическим редуктором?
По паспорту КПД гидромашины 94%, золотника 97%,
соответственно
0,94*0,94*0,97=0,86, т.е.86%. КПД реверс-редуктора 96%
С учетом того, что кпд плохо подобранного винта
может быть в худшем случае 45%, а идеального 75%
(теоретически возможный максимум), гидропривод
оправдывает себя при сложностях с организацией
валовой линии, т.е. двигатель можно расположить
хоть поперек катера, можно делать
поворотно-откидную колонку и пр. инженерные
изыски. |