Устройство для спрессовки гребных винтов Российский патент 2023 года по МПК B63H23/34 

Предлагаемое устройство для спрессовки гребных винтов относится к специальному технологическому оборудованию для снятия гребных винтов с конусных поверхностей гребных валов при ремонте судна на стапеле или в доках.

При съёме гребного винта с конусной поверхности гребного вала, таких судов как ледокол типа «Арктика», расчётное усилие снятия может достигать до 1000 тс и более, поэтому спрессовки гребных винтов с гребных валов производили специальными гидродомкратами, имеющими большие массогабаритные характеристики, при этом, диаметры гидродомкратов достигали более 1200 мм.

При таких диаметрах гидродомкратов уплотнение их цилиндров и поршней возможно только нестандартными уплотнительными элементами, которые трудоёмки в индивидуальном изготовлении и ненадёжны в работе. Каждый такой гидродомкрат пригоден для проведения ремонтных работ только конкретного судна, особенно, если судно оснащено гребными винтами и валами больших диаметров, а гребной винт установлен на гребном валу по методу бесшпоночного соединения с большими осевыми усилиями.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет унифицировать устройства для спрессовки гребных винтов при ремонте многих типов судов. Уменьшение массогабаритных характеристик гидравлических цилиндров может быть достигнуто за счёт создания высокого давления в рабочих полостях с использованием стандартных уплотнений, серийно выпускаемых промышленностью.

Устройство для спрессовки гребных винтов с конусных поверхностей гребных валов должно работать на строящихся или ремонтируемых судах в условиях стапеля или дока, поэтому предлагаемая конструкция должна быть мобильной, контактной и безопасной в работе.

Известны приспособления для снятия гребных винтов (http://www.stroitelstvo-new.ru/sudostroenie/osnastka/prisposoblenya-dlya-grebnyh-vintov.shtml) (в графе поиска сайта необходимо набрать «Приспособления для снятия гребных винтов»).

Рис. 298. Приспособление состоит из поперечины, насаженной на две шпильки, ввернутые в ступицу гребного винта, и гаек с шайбами для поджатия поперечины. При вращении гаечными ключами гаек поперечина упирается через прокладку в торец гребного вала, и винт снимается.

Недостатки:

1. Для устранения возможных перекосов и обеспечения одинакового натяжения обеих шпилек необходим специальный гаечный ключ;

2. Представленная конструкция приспособления даёт возможность снятия гребного винта с гребного вала только с относительно небольшим усилием съёма.

Рис. 300а. Другое приспособление для снятия гребных винтов состоит из двух дисков, специальных удлинённых шпилек, гаек, гидропакета со шпилькой. Основная деталь приспособления – гидропакет, изготовленный из красной меди. После установки приспособления гидропакет заполняют маслом с помощью насоса высокого давления. Давление, возникающее при этом, может достигать несколько сот атмосфер. Пакет деформируется (вспучивается) и срывает гребной винт с места (с конуса гребного вала). На съем гребного винта с помощью приспособления тратят 2÷3 часа.

Недостатки:

1. Большой диаметр гидропакета в сочетании с внутренним высоким давлением создают опасные условия работы с этим приспособлением;

2. Гидропакет, изготовленный из красной меди, должен быть уплотнён специальным уплотняющим элементом;

3. Для обеспечения герметизации внутренней полости гидропакета, в котором давление может достигать нескольких сотен атмосфер, необходимо специальное натяжное устройство, обеспечивающее одинаковый одновременный натяг всех шпилек гидропакета после его сборки.

Известно устройство для монтажа и демонтажа судового гребного винта по авторскому свидетельству SU 1562 315 А1, содержащее установленную с возможностью перемещения на основании дока или стапеля подъёмно-опускную платформу с механизмами центрования относительно оси гребного валопровода с опорой для ступицы гребного винта, при этом, устройство снабжено механизмом для монтажно-демонтажных работ с деталями гребного винта, который выполнен с головкой, снабжённой набором монтажно-демонтажных приспособлений и установленной на вертикальной колонне, которой снабжено подъёмно-опускная платформа с возможностью перемещения по ней этой колонны, при этом, головка снабжена механизмом вращения её вокруг вертикальной оси и единым приводом для упомянутых приспособлений, который выполнен с приводом его возвратно-поступательных перемещений для поочерёдного сцепления единого привода с каждым из упомянутых приспособлений, а упомянутая головка снабжена механизмом поворота гребного винта шпоночным пазом вверх при демонтаже гребного винта.

Недостатки:

1. Спрессовка ступицы гребного винта с гребного вала производится гидродомкратом за счет упора штока гидродомкрата в торец хвостовика гребного вала.

Конструкция такого устройства определяет большой диаметр гидродомкрата и, как следствие, применение специальных уплотнительных устройств.

2. Конструкция этого устройства может обеспечить спрессовку гребных винтов с гребных валов только определенного типа судов.

Известно устройство для спрессовки гребных винтов по патенту RU 2038 262 C1, содержащее силовой элемент, ударные элементы, траверсу, упорную пластину и тяги, каждая из которых проходит через вырезы, выполненные соосно в траверсе и упорной пластине, при этом, силовой элемент выполнен в виде металлического цилиндра, причем, окончание металлического цилиндра, обращено к хвостовику гребного вала, выполнено с цилиндрическим углублением, ударные элементы жестко закреплены в отверстиях упорной пластины с возможностью взаимодействия их ударных поверхностей с траверсой, а упорная пластина установлена между силовым элементом и траверсой, которая гайками закреплена на тягах.

Недостатки:

1. Ударные элементы – пневмомолотки являются источником опасности при спрессовке гребных винтов, так как создают повышенный шум и вибрации системы «гребной вал – гребной винт», значительно превышающие санитарные нормы;

2. В описании патента указано, что если гребной винт не спрессовывается под воздействием натяга, создаваемого гайками и пневмомолотками, то одновременно с ними осуществляется нагрев металлического цилиндра открытым газокислородным пламенем, что может создать пожароопасную ситуацию в зоне повышенной опасности производства работ.

Несмотря на указанные недостатки, изобретение по патенту RU 2038 262 C1 является наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату и поэтому принято за прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологического, простого, безопасного в эксплуатации устройства для спрессовки гребных винтов с конусных поверхностей гребных валов, работающего в зоне стапеля или дока и обеспечивающего усилие снятия гребных винтов более 1000 тс, а также унификацию отдельных узлов и деталей конструкции устройства при ремонте многих типов судов, значительное сокращение материальных ресурсов и увеличение моторесурсов работы устройства.

Получение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом устройстве для спрессовки гребных винтов с конуса гребных валов, содержащем, силовые элементы, выполненные в виде гидравлических цилиндров двустороннего действия с полым штоком, которые размещены на тягах, установленных в резьбовых торцевых отверстиях ступицы гребного винта, или равномерно размещены по окружности на сепараторе, оснащённом магнитами, между тягами и двумя упорными пластинами, причём одна упорная пластина торцом соприкасается с упорной гайкой Г-образного сечения, смонтированной на резьбе хвостовой части гребного вала, а другая упорная пластина опирается на торцы штоков гидравлических цилиндров и закреплена к штокам гайками, закрученными на резьбах тяг.

В частном случае оно может быть использовано для насадки гребного винта на гребной вал, при этом, гидравлические цилиндры двойного действия с полым штоком размещены на тягах, установленных в резьбовых торцевых отверстиях ступицы гребного винта, или размещены равномерно в сепараторе по окружности между тягами, упорной пластиной и торцом ступицы гребного винта, причем один торец упорной пластины опирается на торцы штоков гидравлических цилиндров, а другой торец – на торец упорной гайки. Дополнительный технический результат изобретения происходит за счёт возможностей компоновки деталей и узлов устройства, обеспечивающий операцию насадки гребного винта на гребной вал.

В другом частном случае для получения необходимых силовых нагрузок гидравлических цилиндров для спрессовки гребного винта гидропривод может быть выполнен в виде гидравлической станции высокого давления, а для нагнетания рабочей жидкости в зазор между ступицей гребного винта и конусной поверхностью гребного вала для раздачи полости ступицы и сжатия конусной поверхности, может быть использован пневмогидравлический насос, при этом, оба гидропривода соединены с полостями нагнетания рабочей жидкости гибкими шлангами с использованием быстроразъемных соединений. Дополнительный технический результат изобретения происходит за счёт использования гидравлической станции высокого давления для получения силовых нагрузок от гидроцилиндров и пневмогидравлического насоса высокого давления для раздачи полости ступицы гребного винта и сжатия конуса гребного вала при проведении снятия гребного винта.

Силовые элементы, представляющие собой гидравлические домкраты в виде гидравлических цилиндров двухстороннего действия с полым штоком, универсальны, просты в изготовлении, имеют малую металлоёмкость, и в тоже время могут создавать практически любые осевые усилия при съёме гребных винтов с гребных валов.

Набор гидравлических цилиндров легко собирается в силовое кольцо, когда необходимо создать большие усилия по окружности, но также легко и быстро разбирается на отдельные единицы, что удобно при эксплуатации и хранении устройства.

Высокое давление в рабочих полостях гидравлических цилиндров создаётся за счёт применения уплотняющих стандартных элементов и гидравлической станции высокого давления. Все это позволяет намного уменьшить массогабаритные характеристики, увеличить надёжность и моторесурс гидравлических цилиндров.

Гидравлические цилиндры с полым штоком легко устанавливаются как на тягах, закреплённых на резьбовых торцевых отверстиях ступиц гребных винтов, так и между тягами на сепараторах, оснащённых магнитами.

Упорная гайка Г-образного сечения обеспечивает удобство снятия предлагаемым устройством гребного винта с конуса гребного вала, и перекомпоновку конструкции устройства для насадки гребного винта на гребной вал.

Гидравлическая станция обеспечивает в полостях гидравлических цилиндров высокое давление рабочей жидкости (до 70 МПа), что способствует уменьшению массогабаритных характеристик гидравлических цилиндров.

Пневмогидравлический насос высокого давления до 150МПа (например, ПН-1500) нагнетает по технологическим каналам рабочую жидкость в зазор между ступицей гребного винта и конусной поверхностью гребного вала.

Сущность и работа устройства поясняются Фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Фиг. 1 - Установка в рабочее положение устройства для спрессовки гребного винта с конусной поверхности гребного вала.

Фиг. 2 - Установка в рабочее положение устройства для проведения операции насадки гребного винта на конусную поверхности гребного вала. Гидравлические цилиндры установлены только на тягах.

Фиг. 3 - Сечение А – А. Установка в рабочее положение устройства для спрессовки гребного винта с конусной поверхности гребного вала. Гидравлические цилиндры установлены на тягах и сепараторах.

Фиг. 4 - Сечение Б – Б. Установка в рабочее положение устройства для проведения операции насадки гребного винта на конусную поверхности гребного вала. Гидравлические цилиндры установлены только на тягах.

Фиг. 5 - Гидравлическая схема гидропривода гидравлических цилиндров устройства для спрессовки гребных винтов.

Фиг. 6 - Схема подключения пневмогидравлического насоса высокого давления для нагнетания рабочей жидкости в зазор между ступицей гребного винта и конусной поверхности гребного вала.

Устройство для спрессовки гребных винтов с конусной поверхности гребного вала представляет собой комплекс оборудования, который включает в себя: силовые элементы; набор технологической оснастки; гидравлическую станцию высокого давления; пневмогидравлический насос высокого давления.

Устройство содержит силовые элементы, выполненные в виде гидравлических цилиндров 1 двухстороннего действия с полым штоком 2, которые размещены на тягах 3, установленных в резьбовых торцевых отверстиях 4 ступицы 5 гребного винта 6 или равномерно размещены по окружности на сепараторе 7, оснащённом магнитами 8, между тягами 3 и двумя упорными пластинами 9, причём, одна упорная пластина 9 торцом соприкасается с упорной гайкой 10 Г-образного сечения, смонтированной на резьбе хвостовой части гребного вала 11, а другая упорная пластина 9 опирается на торцы штоков 2 гидравлических цилиндров 1 и закреплена к торцам штоков 2 гайками 12, закрученными на резьбах тяг 3. (Фиг. 1, 3, 4, 6).

Для получения необходимых силовых нагрузок гидравлических цилиндров 1 на операции спрессовки гребного винта 6 в качестве гидропривода использована гидравлическая станция 13 высокого давления с разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости. Достоинством гидроприводов с разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости является возможность разветвления мощности, то есть при одном насосе одновременно подавать рабочую жидкость нескольким потребителям, (гидравлическим цилиндрам 1), а также лучшее охлаждение рабочей жидкости за счёт более длинного пути и большего объёма её в гидросистеме. Гидравлическая станция 13 соединена с полостями нагнетания гидравлических цилиндров 1 гибкими шлангами 14 с использованием быстроразъёмных соединений (БРС) 15. (Фиг. 3, 4, 5).

Для нагнетания рабочей жидкости в зазор между ступицей 5 гребного винта 6 и конусной поверхностью гребного вала 11 для раздачи полости ступицы 5 и сжатия конусной поверхности вала 11 в пределах упругих деформаций использован пневмогидравлический насос 16 высокого давления, в котором в качестве приводной среды используется сжатый воздух давлением 0,5 МПа.

Достоинством такого пневмогидравлического насоса 16 является получение высокого давления рабочей жидкости до 150 МПа в зазоре между ступицей 5 гребного винта и конусной поверхностью гребного вала 11, а малые габариты и масса позволяют установить пневмогидравлический насос 16 вручную практически в любом помещении судна, стапеля или дока с повышенными требованиями к электробезопасности, пожаробезопасности и взрывобезопасности.

Пневмогидравлический насос 16 соединён с полостью нагнетания рабочей жидкости через технологические каналы 17 ступицы 5 гребного винта 6 гибкими шлангами 18 с использованием быстроразъёмных соединений (БРС) 19 Фиг. 6.

Комплекс оборудования предлагаемого устройства, скомпонованный в рабочее положение в соответствии с Фиг. 1, гидравлической схемой Фиг. 5 и схемой подключения гидравлического насоса Фиг. 6, обеспечивает проведение операции спрессовки гребного винта 6 с конусной поверхности гребного вала 11.

Для этого в гидравлической станции 13, соединённой с гидравлическим цилиндром 1 через гибкие шланги 14 и БРС 15 открывают вентили 20, 21 и шаровой кран 22. Все остальные вентили и шаровые краны закрыты. Настраивают контрольный клапан 23, на давление рабочей жидкости, соответствующее рабочему по технологии спрессовки гребного винта 6 Фиг. 5, а в пневмогидравлическом насосе 16, соединённом технологическими каналами 17 ступицы 5 гребного винта 6 гибкими шлангами 18 через БРС 19, открывают вентиль 24 и настраивают предохранительный клапан 25 на давление рабочей жидкости, соответствующее рабочему по технологии спрессовки гребного винта 6. Фиг. 6.

Одновременно включают электродвигатель насоса 26 Фиг. 5 и вентиль 27 подачи сжатого воздуха. Происходит спрессовка гребного винта 6 с конусной поверхности гребного вала 11. Контроль за операцией спрессовки осуществляют манометрами 28 и 29, Фиг. 5, 6.

Затем производят сброс давления с поршневой полости гидравлических цилиндров 1, при этом, шаровой кран 22 и вентиль 30 открыты, а остальные вентили и шаровые краны закрыты, и рабочая жидкость сливается через фильтр 31 в бак 32. Контроль давления, рабочей жидкости проводится по манометру 33, Фиг. 5.

Сброс давления рабочей жидкости в полостях технологических каналов 17 ступицы 5 гребного винта 6 осуществляют открытием вентиля 34, через сливной канал 35, при этом, вентиль 27 подачи сжатого воздуха закрыт Фиг. 6.

Для возврата поршней гидравлических цилиндров 9 в исходное положение открывают вентили 20, 33 и шаровой кран 34. Остальные вентили и шаровые краны закрыты. Включают электронасос 26 штоки гидравлических цилиндров 1 возвращаются в исходное положение, контроль этой операции осуществляется манометром 28. Сброс давления рабочей жидкости из штоковой полости гидравлических цилиндров 1 в бак 32 производят при открытых шаровом кране 34 и вентиле 35. Остальные шаровые краны и вентили закрыты. Контроль давления рабочей жидкости осуществляют манометром 33. Фиг. 5.

Комплекс оборудования предлагаемого устройства позволяет также собрать (Фиг. 2) в рабочее положение его составные части, которые обеспечивают проведение операции для насадки гребного винта 6 на гребной вал 11.

Таким образом, предлагаемое изобретение является технологичным, простым и безопасным в эксплуатации, обеспечивающим большие усилия при съёме гребных винтов и может быть использовано для насадки гребных винтов без дополнительных доработок.

Изобретение относится к устройствам для спрессовки гребных винтов. Устройство для спрессовки гребных винтов содержит силовые элементы, выполненные в виде гидравлических цилиндров двустороннего действия с полым штоком, которые размещены на тягах, две упорные пластины, одна из которых торцом соприкасается с упорной гайкой Г-образного сечения, смонтированной на резьбе хвостовой части гребного вала, а другая упорная пластина опирается на торцы штоков гидравлических цилиндров и закреплена к штокам гайками, закрученными на резьбах тяг. Достигается сокращение материальных ресурсов и увеличение моторесурсов работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для спрессовки гребных винтов, содержащее силовые элементы, выполненные в виде гидравлических цилиндров двустороннего действия с полым штоком, размещённые на тягах, две упорные пластины, одна из которых торцом соприкасается с упорной гайкой Г-образного сечения, смонтированной на резьбе хвостовой части гребного вала, а другая упорная пластина опирается на торцы штоков гидравлических цилиндров и закреплена к штокам гайками, закрученными на резьбах тяг.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно может быть использовано для насадки гребного винта на гребной вал, при этом гидравлические цилиндры двухстороннего действия с полым штоком размещены на тягах, установленных в резьбовых торцевых отверстиях ступицы гребного винта, или размещены равномерно в сепараторе по окружности между тягами, упорной пластиной и торцом ступицы гребного винта, причём один торец упорной пластины опирается на торцы штоков гидравлических цилиндров, а другой торец - на торец упорной гайки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидропривод может быть выполнен в виде гидравлической станции высокого давления, а для нагнетания рабочей жидкости в зазор между ступицей гребного винта и конусной поверхностью гребного вала для раздачи полости ступицы и сжатия конусной поверхности, может быть использован пневмогидравлический насос, при этом оба гидропривода соединены с полостями нагнетания рабочей жидкости гибкими шлангами с использованием быстроразъемных соединений.