ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ - Расчет электродвигателя

Передачи рулевых приводов. На большинстве судов для перекладок руля используется электродвигатель, соединяющийся с баллером через передачу. Наиболее распространены два типа передач: механическая и гидравлическая. Соответственно типу применяемой передачи рулевые машины называют электромеханическими или электрогидравлическими.

Передачи рулевых электроприводов выполняют две основные функции:

    А) редуктора, который согласует угловые скорости руля и приводного электродвигателя, а также трансформирует вращающиймомент, создаваемый электродвигателем, до значения момента, необходимого на баллере; Б) устройства, защищающего детали и узлы рулевой машины отвозникающих на баллере руля перегрузок, превышающих 1,5 МУ.

Механическая передача. Механическая передача чаще всего представляет собой червячно-зубчатый редуктор, через который движение передается от электродвигателя к баллеру руля. Червячная пара, применяемая в таких передачах, обладает свойством самоторможения, если момент приложен к червячному колесу, и передает движение, если вращающий момент приложен к червяку. Электродвигатель присоединяется к черняку.

При перекладках руля от ДП к борту электродвигатель черезчервяк и червячную шестерню поворачивает баллер руля, преодолевая момент сопротивления МБ, создаваемый силой давления воды на перо руля, и момент МО, возникающий в рулевой установке вследствие действия сил трения.

Руль, повернутый к борту на некоторый угол, фиксируется в этом положении действием червячной пары. Отрицательные моменты, возникающие на переложенном к борту руле, не вызывают обратного поворота руля, а лишь создают давление на упорном подшипнике червяка, увеличивая трение в передаче. Поэтому и при обратной перекладке руля электродвигатель должен развивать положительный момент, преодолевая момент сил трения Мо.

Механическая характеристика рулевого электропривода должна быть такой, чтобы при моментах на баллере руля, не превосходящих Мmax. б и при перекладках на большие углы частота вращения рулевого электродвигателя оставалась близкой к номинальной, а при перегрузках уменьшалась, достигая нуля примоменте, равном 1,5 My.

Перекладки руля на совсем малые углы удобнее производить на пониженной скорости. Такие характеристики получают с помощью электроприводов, построенных по схемам Г-Д на машинах постоянного тока, распространенных на судах с электростанциями постоянного тока для электромеханических рулей.

Гидравлическая передача. По показателям надежности, массо-габаритным показателям, бесшумности и плавности действия электрогидравлическая рулевая передача превосходит электромеханическую. Обычно такая гидравлическая передача составляется из насоса переменной производительности с электроприводом и гидравлического двигателя. Управление рулем осуществляется путем воздействия на производительность насоса и направление потока жидкости, причем приводной электродвигатель насоса вращается в одном направлении и с неизменной частотой. Иногда в таких рулевых установках применяют насосы нерегулируемой производительности. В таких случаях управление потоком жидкости рулевой машины осуществляют по методу "включил - отключил" однако такие конструкции применяют в установкахнебольшой мощности.

В отличие от электродвигателей постоянного тока электромеханических рулевых установок, работающих в режимах непрерывных пусков и реверсов, приводные электродвигатели электрогидравлических рулей работают в сравнительно легких режимах. Их механические характеристики могут быть жесткими, так как отсечка по предельному моменту обеспечиваетсягидропередачей. Для этого вгидропередаче делают предохранительные перепускныеклапаны (байпассные), перепускающие рабочую жидкость при возникновении в системеизбыточного давления. Эти клапаны настраивают пружинами на срабатывание при давлении, равном 150 % давления, возникающего в системе примоменте на руле, равном My.

Подобный характер работы приводного электродвигателя электрогидравлического рулевого привода открывает возможность использовать в таких электроприводах асинхронные электродвигатели переменного тока. Таким образом, на судах, оборудованных электростанциями переменного тока, почти однозначно применение электрогидравлических рулей. В тех редких случаях, когда желают применить электрогидравлический руль на судне с электростанцией постоянного тока, в качестве приводного электродвигателя используют компаундный двигатель с главной параллельной обмоткой возбуждения.

Хотя двигатели электрогидравлических рулевых установок работают в более легких условиях, чем двигатели электромеханических рулей, они нуждаются в таком же тщательном уходе, как и последние, причем это относится не только к электродвигателю работающего рулевого привода, но и к двигателю запасного привода. Следует иметь в виду, что неработающий электродвигатель запасного рулевого привода находится по некоторым условиям даже в худших обстоятельствах, чем работающий электродвигатель. Здесь могут быть упомянуты следующие обстоятельства: во-первых, неработающая машина не нагрета и ухудшение состояния ее изоляции вследствие проникновения влаги из окружающей среды более вероятно, чем у работающей и нагретой. Во-вторых, в румпельном помещении электрические машины подвергаются усиленному воздействию вибрации, ударов и качки. При этом подшипники машины, ротор которой длительное время неподвижен, часто выходят из строя вследствие вибрационного наклепа на обоймах. Чтобы не допустить повреждений подшипников, рекомендуется периодически производить проворачивание роторов или, что проще, периодически переключать рулевую установку с одного электродвигателя на другой, например, сменяя приводы каждую вахту.

Режимы работы рулевой установки. Для рулевой установки характерны два основных режима работы: удержание судна на заданном прямолинейном курсе и маневрирование судна.

При прямолинейном движении судна на него непрерывно действуют возмущающие силы ударов волн, порывов ветра, воздействий течений. Для удержания судна на заданном курсе приходится прибегать к помощи руля, подправляя направление движения каждый раз, когда внешние возмущения его нарушают. С этой целью происходят перекладки руля, не превышающие 5-7°. Число таких перекладок в свежую погоду достигает нескольких сотен в час. Можно считать нормой включениярулевого привода каждые 10 - 15 с. При особенно неблагоприятных условиях плавания возможны и более частые перекладки руля.

В режиме маневрирования требуются быстрые перекладки руля на углы, близкие к предельным. Хотя частота перекладокруля при маневрах значительно меньше, чем при удержании судна на курсе, рулевой привод работает с полной нагрузкой, так как при больших перекладках руля момент сопротивления набаллере также велик.

Системы дистанционного управления рулями. Все рулевые установки оборудуются системами дистанционного управления, позволяющими управлять перекладками руля с ходового мостика, с его боковых крыльев, из промысловой рубки, с верхнего мостика. В ходовой рубке имеется специальный переключатель постов управления, с помощью которого вахтенный может включить в работу любой пост управления в зависимости от условий работы судна и исправности аппаратуры; при этом одновременная работа с двух постов управления схемой не допускается.

По способам управления рулевые установки подразделяют напростые, следящие и автоматические.

Простые рулевые установки. При простом управлении рулем (иначе при непосредственном управлении) на посту управления имеется либо командоконтроллер (обычно механически соединенный со штурвалом), либо контактные педали (кнопки), которыми рулевой задает желаемое направление и скорость перекладки пера руля. Для отработки желаемого угла перекладки вахтенный удерживает штурвал повернутым или кнопку управления (педаль), нажатой до тех пор, пока по показаниям аксиометра неубедится, что руль повернулся на желаемый угол. В этот момент он должен оставить рулевой электропривод, для чего штурвал командоконтроллера возвращается в положение "стоп" или отпускается кнопка управления.

Следящие рулевые установки. При следящей системе управления рулем работа рулевого облегчена. С помощью штурвала рулевой поворачивает на желаемый угол задатчик положения руля. Система следящего привода автоматически повернет перо руля на такой же угол и зафиксирует перо руля в заданном положении. Даже если вследствие большой перегрузки руль будет сбит с заданного положения, что может иметь место при электрогидравлической рулевой машине, по окончании перегрузки следящая система вновь вернет руль в заданное положение.

Автоматические рулевые установки. При автоматическом управлении рулем система автоматического регулирования удерживает судно на заданном курсе вопреки возмущающим воздействиям ветра, волн и других факторов, сбивающих судно с курса.

Всякая система дистанционного управления состоит из задатчика (на посту управления), канала связи и исполнительного устройства (регулятора). С помощью задатчика команда вахтенного судоводителя преобразуется в управляющее воздействие, которое передается по каналу связи к регулятору. Регулятор изменяет режим работы рулевой машины так, чтобы она перемещала руль в соответствии с переданной командой.

Независимо от того, какой способ управления рулем принят на судне - простой, следящий или автоматический, рулевая установка включает в себя систему дистанционного управлениярулем.

По принципу действия системы дистанционного управления рулями делятся на электрические, гидравлические и электрогидравлические. Дистанционные системы управления других типовприменяются редко.

Электрические системы дистанционного управления. Задатчиками электрических систем управления рулями обычно служат контактные кнопки, командоконтроллеры и педали, если реализуется схема простого руля, и однофазные и трехфазные сельсины при реализации следящего рулевого привода. В современных рулевых установках применяются также и иные бесконтактные электрические и электронные задатчики.

Электрические линии связи между постом управления и рулевой машиной обычно реализуются в виде кабельных линий различных конструкций. Такие линии связи оптимальны как по надежности, так и по массо-габаритным показателям.

Электромеханические исполнительные механизмы обычно выполняют в виде электрических машин разных типов. По параметрам наиболее подходят механизмы, осуществляемые на электрических машинах постоянного тока, часто по схемам "генератор - двигатель". Наряду с достоинствами таких систем дистанционного управления имеют место и некоторые недостатки, среди которых следует указать ограниченность выходных мощностей и повышенные эксплуатационные затраты. Чисто электрические системы дистанционного управления рулями применяют нечасто и в основном на судах ограниченного водоизмещения, где устанавливают рулевые машины небольшой мощности, таких как СРТ, портовые катера и др.

Гидравлические системы управления. Гидравлическая система дистанционного управления состоит из задатчика - масляного насоса, соединительного трубопровода, по которому поток масла передается с поста управления к рулевой машине, и гидродвигателя, перемещающего рычаги управления электрогидравлической рулевой машины. Обычно задатчик приводят во вращение вручную с помощью штурвала. Подобные системы управления устанавливались на многих судах отечественной и зарубежной постройки, в том числе на некоторых БМРТ.

Гидравлическая система дистанционного управления рулем достаточно надежна, обеспечивает необходимые усилия для управления органами воздействия на рулевые машины средней и даже повышенной мощности. Однако и этой системе управления свойственны некоторые недостатки, среди которых следует отметить необходимость монтажа и обслуживания трубопроводов большой протяженности, трудность и дороговизна ремонта. Это, однако, не помешало применению таких систем дистанционного управления рулями на многих промысловых и транспортных судах.

Электрогидравлические системы дистанционного управления рулями (не путать с электрогидравлическими рулевыми приводами). Такие системы дистанционных передач сигналов управления рулями обычно применяют на судах большого водоизмещения с мощными рулевыми установками, как правило, электрогидравлическими, для управления которыми требуются большие усилия. Электрогидравлическая система дистанционного управления представляет собой сочетание электрической системы задания и передачи команд с гидравлическим усилителем мощности и исполнительным гидродвигателем на выходе. Эта система обладает преимуществами обоих видов дистанционного управления: электрического и гидравлического. Электрогидравлические системы управления рулями применяют на многих судах рыбной промышленности, в том числе на ТР типа "Сибирь" и "Хибинские горы".

Похожие статьи




ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ - Расчет электродвигателя

Предыдущая | Следующая