Балерні та безбалерні шпілі. Конструкції, експлуатаційні характеристики та їх порівняльна оцінка.

КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ПАРОВЫХ ЯКОРНО-ШВАРТОВНЫХ И ШВАРТОВНЫХ ШПИЛЕЙ

По своему конструктивному исполнению шпили бывают швар­товные и якорно-швартовные. Швартовный шпиль име­ет сидящий на баллере (вертикальном валу) барабан, предназна­ченный для выполнения швартовных операций. Баллер якорно-швартовного шпиля несет также цепную звездочку, обеспечиваю­щую якорные операции. Кроме того, конструктивной особенностью шпилей может быть отсутствие баллера. Безбаллерные шпили по­явились на судах сравнительно недавно, но в последнее время получают все большее распространение. Двигатели шпилей — паро­вая машина, электродвигатель, гидравлический и, реже, пневмати­ческий двигатель. Отечественные электрические и паровые шпи­ли обозначаются ШЭ, ШП и ШЭР с добавлением числового ин­декса. Электрические шпили обеспечивают скорость выбирания швартовного каната 10—15 м/мин и имеют удельную мощность от 3 до 4 кВт на 1 тс тягового усилия. Широко распространены шпи­ли с тяговым усилием 3000, 5000, 8000 кгс.

По своей конструкции судовые швартовные шпили подразде­ляются на двухпалубные (рис. 90) и однопалубные (рис. 91). У первых на верхней палубе размещается только голов­ка (барабан), а электродвигатель и редуктор располагаются в подпалубном помещении. У вторых же электродвигатель, редук­тор и швартовный барабан размещены на фундаментной раме, причем электродвигатель может располагаться над палубой или под ней. Чаще устанавливаются однопалубные шпили с электро­двигателем над палубой и червячным редуктором. При подпалубном расположении электродвигателя, при котором электродвига­тель и редуктор устанавливают в подвешенном положении с ниж ней стороны фундаментной рамы шпиля или на специальном водонепроницаемом фундаменте (расположенном также под па­лубой), обслуживание привода производят через вырез в палубе или через люки фундамента шпиля, снабженные водонепроницае­мыми крышками.

 

 

Рис. 91. Шпиль ШЭР-11:

t, 5 — рукоятка и гнездо рукоятки ручного привода, 2' —резьбовая втулка; 3^ —крышка; 4 — маховик; 6 —палец; 7 — зубчатый венец; S — сателлит; 9 —червячный вал; 10 — бал-лер; И — червяк электропривода; 12 — собачка; 13 — грузовой бъ^абап', 14 — фланец; 15― центральная шестерня.

Якорно-швартовные шпили имеют ручной запасный привод, ес­ли они предназначены для работы с якорными цепями калибром до 28 мм — в морских условиях и калибром до 34 мм — в речных

 

 

 

условиях. Все другие модели шпилей запасный привод, в том чис­ле и ручной, иметь не должны. На рис. 90 показано современное якорно-швартовное устройство с двумя шпилями, применяемое на морских лайнерах и ледоколах. На палубе находятся головка шпиля 1 и тормозная тумба 8, под палубой расположены редук­тор и тормозное устройство. Чтобы отдать якорь, необходимо за­жать ленточным тормозом 6 диск 7, снять с цепи стопор и разъ­единить звездочку со швартовным барабаном. После этого масса якоря воспринимается цепной звездочкой. От звездочки вниз идет палгед (удлиненная втулка), на который и насажен диск 7. Если ослабить тормоз, диск начнет вращаться, якорь вывалится из клюза 3 и пойдет вниз. Цепь из цепного ящика по трубе 2 про­ходит на звездочку и через клюз 3 за борт. Для подъема якоря надо соединить звездочку со швартовным барабаном, полностью освободить тормоз и включить электродвигатель. Вал 5 начнет вращаться вместе с палгедом, и звездочка будет выбирать цепь вместе с якорем. Якорная цепь со звездочки по трубе 2 будет по­ступать в цепной ящик 4.

Электроручной шпиль ШЭР-11 (см. рис. 91) является однопа­лубным якорно-швартовным шпилем, нижняя часть которого пред­ставляет корпус редуктора, заполняемый смазочным маслом для непрерывной смазки червячного колеса и червяка, расположенных в масляной ванне.

Вертикальный полый баллер закреплен в корпусе редуктора неподвижно на шпонке при помощи гайки. В верхней части на баллер насажен фланец на шпонке, во фланце закреплены три вертикальных пальца, являющихся осями сателлитов (промежу­точных шестерен). Сателлиты оборудованы подшипниками сколь­жения. Подшипники смазываются густой смазкой, подаваемой че­рез отверстия в пальцах. Внутри баллера проходит вертикальный червячный вал с двумя подшипниками скольжения. На нижнем конце вала на шпонке при помощи гайки закреплено червячное колесо. Верхний конец вала имеет кулачки для зацепления с осью «едущей шестерни. Ось имеет собственный подшипник скольже­ния. Смазка этого и верхнего подшипников вертикального вала производится тавотом, набиваемым внутрь маховика и выдавли­ваемым из него к подшипникам по центральному сверлению оси и вала ввинчиванием крышки. Маховик шпиля зафиксирован от осевого перемещения, и при вращении его центральная шестерня навинчивается на втулку маховика или свинчивается с нее.

К верхней части барабана присоединен зубчатый венец, к ниж­ней части — шесть собачек, опирающихся на специальные поддер­жки. При работе шпиля от электродвигателя центральная шестер­ня перемещается вниз до отказа и вводится в зацепление с вер­тикальным Балом. Вращение передается швартовному барабану через червяк, червячное колесо, червячный вал, центральную ше­стерню, сателлиты и зубчатый венец.

При работе шпиля от ручного привода центральная шестерня поднимается вверх и выводится из зацепления с вертикальным валом. Вращение передается барабану через центральную шестер­ню, сателлиты и зубчатый венец.

Зубья шестерен и венца верхней передачи покрывают периоди­чески густой смазкой.

Помимо кулачкового соединения, на ряде конструкций шпилей сцепление барабана шпиля с его баллером осуществляется диска­ми трения. Недостатком конструкций шпилей с цельнолитыми звездочкой и швартовным барабаном является необходимость сня­тия якорной цепи для возможности проведения швартовных опе­раций. Швартовные шпили, аналогично якорно-швартовным, по конструкции подразделяются на двухпалубные и однопалубные. В качестве двигателя для швартовных шпилей в настоящее время применяют главным образом электродвигатель. Приведенный на рнс. 92 швартовный двухпалубный шпиль состоит из швартовного барабана /, электродвигателя 3, редуктора 4, вертикального ва­ла 2 и дискового электромагнитного тормоза 5,

 

Швартовный барабан получает вращение от электродвигателя через механическую передачу (рис. 93). Вращающий момент электродвигателя передается через конические зубчатые шестер­ни 4 и 5, вал 3 (на противоположном от шестерни 5 конце которого насажен червяк), червячную пару с червячной шестерней, закреп­ленной на шпонке на вертикальном валу.

При остановке электродвигателя на дисковый тормоз / (см. рис. 93) автоматически нажимает электромагнит 6, и червяк, си­дящий на валу 3, тормозится. Продольные усилия, действующие на червяк при его работе, воспринимаются шариковыми подшип­никами 2, которые одновременно являются опорными и упорными. Вертикальный вал шпиля внизу упирается в подшипник. Вся ме­ханическая передача шпиля (редуктор) заключена в герметичный кожух, в который наливается масло. Электродвигатель шпиля по­ставлен вертикально для уменьшения габаритных размеров всей установки.

В качестве однопалубных шпилей в последнее время широкое распространение получили безбаллерные шпили. На рис. 94 показано устройство безбаллерного шпиля отечественного про­изводства '. В этих шпилях электродвигатель расположен верти­кально и смонтирован внутри головки, а корпус редуктора явля­ется одновременно фундаментной рамой шпиля. Швартовный безбаллерный шпиль состоит из неподвижного остова, включающего корпус 1 редуктора с крышкой 2, опорного стакана 5, приводного вертикального электродвигателя 6, присоединенного к приливу крышки редуктора, швартовного барабана 7, вращающегося на шейках опорного стакана, и зубчатой передачи от вала электро­двигателя к швартовному барабану.

Зубчатая передача состоит из трех пар цилиндрических косозубых шестерен, заключенных в залитый маслом корпус редукто­ра, и одной прямозубой пары шестерен (зубчатый обод 3, запрес­сованный в нижнюю часть швартовного барабана, и входящая с ним в зацепление шестерня 4).

 

Редуктор рассматриваемого шпиля имеет высокий механиче­ский к. п. д., так как все его валы установлены на шариковых подшипниках качения. Швартовный барабан, воспринимая гори­зонтальную нагрузку, передает ее на стакан 5. Вертикальная на­грузка швартовного барабана также воспринимается стаканом 5, для чего на его нижнем фланце установлены бронзовые сегменты, создающие опорную поверхность скольжения. Шайба 8, прикреп­ленная винтами к верхней торцевой части стакана 3, предотвра­щает смещение швартовного барабана вверх. Эта шайба установ­лена таким образом, что ее выступающий козырек предотвращает возможность попадания на электрооборудование масла, залива­емого через пробку 9 в крышке 10 для смазки подшипников сколь­жения. Последняя закреплена на швартовном барабане 7 винтами

и защищает головку шпиля от попадания воды. Для смазки зубча­того обода 3 и шестерни 4 предусмотрены пресс-масленки 11, че­рез которые подается густая смазка.

Преимущества безбаллерных шпилей, обусловившие их широ­кое распространение на судах зарубежной постройки, сводятся к следующему:

1) эти шпили имеют меньшие габаритные размеры за счет рас­положения электродвигателя и редуктора внутри барабана шпи­ля;

2) при монтаже безбаллерных шпилей нет нужды нарушать палубу, занимать помещение под верхней палубой и производить центровочные и пригоночные работы;

3) применяемый передаточный механизм в данных шпилях имеет высокий к. п. д.;

4) количество деталей по сравнению со шпилями обычной конструкции уменьшено на 20—40%;

5) простота конструкции шпиля обеспечивает легкую его раз­борку.