Вступ
Система приводу моделі підводного човна (її трансмісії), складається з двигуна, редуктора або коробки передач, з'єднання вала двигуна з валом гвинтів (карданвал, муфта), підшипників і сальників. Ідеальна трансмісія - це трансмісія з довгим терміном служби підшипників, сальників а так само безшумна при своїй роботі і з високою безпекою від протікання. У конструкції спливають дві основні проблеми, розберемо їх, і можливі їх рішення.
теорія
1. Вібрація.
Найвразливіше місце всієї трансмісії, це співвісність між валом двигуна і валом гвинтів, яка значно погіршує коефіцієнт корисної дії всієї трансмісії і викликає вібрацію. Сильна вібрація і биття швидко виводять з ладу мотор, підшипники і сальники валу! Найсильніша вібрація виходить від статичного вигину вала. Щоб уникнути її необхідно вибрати оптимальне поєднання валу трансмісії з валом двигуна. При використанні муфти, мотор в човні повинен бути точно встановлений співвісно валу. Як правило, добится точно цього не вдається і тому замість муфти краще використовувати карданний вал, або як його називають в академічному середовищі, шарнір Гука, тому що, чим більше неточно встановлений мотор щодо вала, тим більше створюється тертя і втрат у всій трансмісії. Щоб якомога точно відцентрувати вали мотора і вала при установці мотора, потрібно звернути увагу, наприклад, на що з'являються під час роботи шуми або вібрацію. Чим менше шум і вібрація, тим точніше співвісність валів. Однак, краще це перевірити за допомогою амперметра, підключеного між двигуном і його регулятором. Чим менше електричний струм при повному навантаженні двигуна, тим точніше співвісність валів.
Карданний вал при роботі генерує биття, які передаються на вал. Частота і період яких залежить від матеріалу, розміру і швидкості обертання валу, а також типу карданвала (гумові, пластикові, металеві). Додаткові биття створюються гвинтами від їх відцентрової сили.
Підшипники згладжують поштовхи і биття з вала редуктора, мотора і / або карданвала, тому їх необхідно встановлювати з боку приводу.
Вал повинен бути виготовлений з нержавіючої сталі, підшипники ковзання для вала повинні бути виготовлені з фторопласту (в цьому випадку з'єднання можна використовувати без будь-яких мастильних матеріалів). Тому такі підшипники краще іншим, наприклад, латунних втулок, які вимагають постійного мастила. В ідеалі, краще застосовувати шарикопідшипники. Вони краще зчіплюються з валом, наприклад, за допомогою клею, (супермомента або суперцементу), при цьому, слід звернути увагу, щоб клей не потрапляв всередину шарикопідшипника.
Недоліком шарикопідшипників є те, що вони працюють трохи голосніше, ніж втулки, і трохи більше за своїми габаритами, і вимагають герметизації із зовнішнього боку.
Встановлювати шарикопідшипник на вал з боку води немає гострої необхідності, але якщо він встановлений, то необхідно його герметизувати сальником, щоб підшипник не руйнувався через забруднення і вимивання з нього мастила. Це відноситься і до закритих підшипників, так як вони не закриті настільки герметично.
Якщо в конструкції передбачається установка двох і більше підшипників, то найкраще використовувати кожух для валу, щоб зібрати всі опори вала точно на одній осі, щоб вал найменше деформувався статично. Розташувати підшипники слід так, щоб вони були якомога ближче до кінців вала. Чим менше відстані Lвін і Lкар. тим менше буде створюватися биття і вібрації на валу.
2. Герметичність.
Класична герметизація валів полягає в установці сальників і / або мідних напрямних (втулок). Сальники або втулки можуть бути закріплені в перебиранні човна або в трубці (кожусі) вала.
Сальники можна використовувати, імпортні чи вітчизняні, наприклад, від компресорів холодильників або від інших пристроїв. Велика різниця в зовнішніх розмірах сальників, наприклад; у вітчизняних зовнішній діаметр: від 22мм і вище, а в імпортних: від 10мм.
В крайньому випадку, можна використовувати чепцеве набивання, як в промислових вентилях, але при цьому сильно зменшується ККД всієї трансмісії.
При використанні мідних втулок необхідно заповнити мастилом простір кожуха валу. Для цього використовують прес-маслянки або шприци. Всі підшипники і сальники повинні бути змащені знову, принаймні, один раз в сезон.
При виборі мастила, для заповнення вала, звертають увагу, на те, щоб мастило не змогла впливати на сальники (не руйнувала їх). Наприклад, сальники можуть розбухати.
Небажано використовувати конструкцію кожуха для вала збірну (згвинчувати з двох частин), наприклад для зменшення діаметрів отворів в кормовій перебиранні, може мати місце невелика деформація вала, так як в такому поєднанні, в більшості випадків, порушується осьова співвісність деталей, що з'єднуються, і, відповідно, точок опор вала, і, як наслідок, самого вала.
Для додаткового зменшення вібрації, мотор повинен бути встановленi на мотораму, забезпечену демпферними подушками (амортизаторами або пружинами). Приблизно так само, як і в автомобілі. Подушки для мотора можна використовувати від старих CD приводів.
Так як гвинт під час русі човна, від що створює їм тиску води, особливо на глибині, тисне на вал, зрушуючи його в сторону мотора (всередину човна), необхідно на валу предусматреть відповідну цапфу, який утримує вал від осьового зсуву. Для ремонтопргодності конструкції, краще використовувати знімну. Також вона використовується і при зворотному русі човна. При цьому зменшується коефіцієнт корисної дії всього механізму через тертя цапф про підшипники.
Інше рішення - це запресувати вал в підшипник. Шарикопідшипники зменшують осьові сили вала в обох напрямках, оскільки вони запресовані.
На рис. 2 показаний найпоширеніший спосіб герметизації валів за допомогою кожуха. Кожух вала виконаний у вигляді трубки заповненої мастилом, а на кінцях трубки встановлені латунні втулки. У багатьох випадках з цей метод можна вважати необхідно-достатній, хоча зрозуміло, що при цьому необхідно піклується про постійне перебування масла в кожусі. Для цього до труби кожуха припаивается додаткова трубка ніпель, для дозалівкі масла в кожух. На трубку ніпель одягається гумова або силіконова трубочка, яка перекривається, після доливання масла, дротом або прищіпкою.
конструкція
Виходячи з вищевикладеної теорії, пропоную наступну конструкцію трансмісії.
У порожнині кожуха знаходиться мастило для додаткової герметизації і змащення підшипників і сальників.
Кожух вала закріплений на кормовій перебиранні човна. Зважаючи на своєрідну зовнішньої форми кожуха валу, отвір в кормовій перебиранні човни для нього відносно велика, (зовнішній діаметр сальника плюс дві товщини стінки кожуха), в порівнянні з найменшим діаметром кожуха. Така форма зроблена для того щоб знизити вагу кожуха.
Щоб надійно закріпити вал, були введені в конструкцію додаткові проставки (зовнішні опори) А і В (див. Рис.).
Опори вала виготовлені з пластику для полегшення маси. Всю конструкцію, перед і після складання, передбачається проклеїти епоксидною смолою.
Конструкція не передбачає обмежувальних цапф від осьових поздовжніх сил. Обмежувачем служить сам гвинт човна, яким впирається у втулку вала і діаметр з боку вала у гвинта набагато більше ніж діаметр втулки. Оскільки задній хід передбачається використовувати вкрай рідко і на малих обертах, то тут досить міцності кріплення карданвала, щоб не витягнуло вал назовні, під час заднього ходу моделі.
Таким чином виходить надійна конструкція, з прийнятною герметизацією валів для глибин до 6 метрів.
Виготовлення та збирання валів:
Кожух вала виготовлений з латуні, креслення кожуха валу, для вала діаметром 4 мм, можна підглянути тут. Для вала використовувалися закриті підшипники 4х7. Сальники придбані у Norebrt Bruggen. Підшипники в кожух повинні бути запресовані на гарячу, як це зробити описано тут. Перед впрессовкой сальників, зовнішні сторони яких необхідно змастити герметиком застосовуваним для автомобілів.
Виготовлення та збирання опор:
Обойми для опор і фланці виготовлені з латуні. Креслення обойм можна підглянути тут. Обойми і фланці виготовлялися окремо, через складнощі в технології виготовлення при такому куті. Фланці припаиваются до обойм тугоплавким припоєм; свинцевим або срібним.
монтаж конструкції
У кормовій перебиранні, в місцях де повинні виходити вали, висвердлюють два отвори діаметром 13мм. Кожух вала вставляють в перегородку, одягають на нього опори із зовнішнього боку перегородки і склеюють їх секундним клеєм "Суперцемент", так щоб опори вільно пересувалися по кожусі вала. Теж саме проробляють і з внутрішньої сторони кормової перебирання. Далі на опори одягають з зовнішньої і внутрішньої сторін обойми, відзначають місце для свердління отворів під болти, на перебиранні, потім свердлять. Перед складанням опор і загвинчуванням болтів, все без винятку частини цієї конструкції промазиваются епоксидною смолою. Далі, конструкцію стискають з двох сторін, наскрізними болтами з нержавіючої сталі і видаляють зайву епоксидну смолу. Після висихання епоксидної смоли, конструкцію проклеюють ще раз епоксидною смолою.
установка
Перед установкою валів, шприцом наповнюють кожух мастилом. приблизно, 0,2 см 3 і змащують робочі кромки сальників. При установці валів в кожух, звертають увагу щоб не пошкодити робочі краю сальників різьбленням вала, для цього достатньо звернути різьблення вала в алюмінієву фольгу або одягнути силіконову трубку. Щоб зчеплення валів з карданвалом було надійним, вали човни і двигуна повинні бути спіліни в місцях, в які впираються потаємні гвинти карданвала. Це можна зробити напилком. При цьому з'єднання залишається роз'ємним і надійним від прокручування. Так само, перед установкою карданвала, непогано нанести на різьблення його кріпильних гвинтів герметик для різьблення, щоб не було ефекту самовідгвинчування гвинтів.