Urządzenia okrętowe - wykład ŚRUBA NASTAWNA
Literatura: Dymarski Czesław; Okrętowe śruby nastawne, konstrukcja i sterowanie, Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2009; Prospekty.
Historia Sam pomysł śruby nastawnej, czyli takiej gdzie możemy obracać płaty, nie narodził się obecnie, ale swoją historią sięga samego początku wykorzystywania w okrętownictwie śrub do napędu jednostek. Jednak ich rola była zupełnie inna, gdyż zadaniem takiej śruby było ustawienie płatów w tzw. chorągiewki, co miało zminimalizować jej opór podczas pływania za pomocą żagli (maszyna parowa i napęd śrubowy były wtedy wykorzystywane tylko podczas bezwietrznej pogody). Pierwsza śruba o skoku nastawnym została opatentowana w roku 1816 przez Johna Millingtona. Jednak ten wynalazek nie został zrealizowany. Kolejne, opatentowane w 1844 roku przez Anglika Bennetta Woodcrofta, zostało już zrealizowane. Szczególnie interesujące jest rozwiązanie R. Bevisa (opatentowane w roku 1869).
Śruba nastawna projektu Bennetta Woodcrofta z roku 1844. 1 śruba; 2 skrzydło; 3 wał napędowy; 4 przesuwna tuleja; 5 dźwignia dwuramienna; 6 cięgno.
Śruba nastawna projektu R. Bevisa z roku 1869. 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 czop łożyskowy skrzydła z wykorbieniem; 4 korbowód; 5 jarzmo; 6 wał napędowy; 7 drąg nastawczy; 8 koło napędu ręcznego; 9 przekładnia zębata; 10 przekładnia śruba-nakrętka; 11 dźwignia; 12 tuleja przesuwna; 13 kolumna.
Cechy charakterystyczne śrub nastawnych 1. Wykorzystanie pełnej mocy silnika. Śruby o skoku stałym projektowane są dla pewnych optymalnych wcześniej założonych parametrów. Zmiana oporu ruchu statku spowodowana różnymi przyczynami, będzie skutkować zmniejszeniem prędkości obrotowej w celu uniknięcia przeciążenia silnika. Również poprawa warunków pływania będzie skutkowała tym, że układ napędowy nie będzie mógł odpowiednio wykorzystać tych warunków ze względu na ograniczenie prędkości obrotowej do górnej wartości dopuszczalnej dla pracy ciągłej. Niektóre typy statków pracują w różnych stanach eksploatacyjnych, np. holownik, statek rybacki. I w takich przypadkach zastosowanie śruby o zmiennym skoku ma kolosalne znaczenie, gdyż umożliwia wykorzystanie pełnej mocy dla danych warunków pływania. Urządzenia Okrętowe (wykład, sem. V)
P P A = P nom A P B M 0 = idem trałowanie P 1 /D B pływanie swobodne P 1 /D trałowanie P 1 /D<P 1 /D n B n nom n Wykres współpracy silnika spalinowego ze śrubą nastawną w różnych warunkach obciążenia.
2. Uciąg. Jednym z parametrów charakteryzujących napór śruby okrętowej jest tzw. uciąg na palu, czyli siła uciągu w kierunku ruchu naprzód wtedy, kiedy prędkość statku jest równa zero. Również i tym przypadku duże możliwości daje śruba o regulowanym skoku, gdyż poprzez zmniejszenie skoku śruby oraz przy utrzymaniu nominalnej prędkości obrotowej, możemy uzyskać bardzo duże wartości naporu. 3. Manewrowość. Śruby tego typu znacznie poprawiają manewrowość statku. Dzięki nim jest możliwe jest uzyskanie małych prędkości ruchu statku 0,5 1 m/s (przy zastosowaniu śruby o stałym skoku, ze względu na ograniczenia co do prędkości obrotowej można uzyskać prędkość 2 3 m/s). Dzięki większej wartości naporu statek może również osiągać większe wartości przyspieszeń, jak i posiada lepsze możliwości związane z hamowaniem ruchu.
4. Współpraca z różnymi układami napędowymi. W przypadkach, gdy jednostka ma różne konfiguracje silników napędowych, przekładni oraz śrub, dzięki zainstalowaniu śrub o zmiennym skoku, zawsze istnieje możliwość najefektywniejszego wykorzystania zainstalowanej mocy. 5. Praca turbinowa śruby. W przypadku gwałtownego spadku dostarczania śrubie mocy przez silnik (np. podczas awarii silnika), spada jej prędkość obrotowa i zanika funkcja pędnika. Jednak ruch statku, a tym samym wody, powoduje, że śruba zaczyna pracować w reżimie turbinowym. Dzięki zastosowaniu śruby o skoku nastawnym, można powyższy efekt w znacznym stopniu zredukować.
6. Nagłe zatrzymanie statku. W czasie żeglugi może wystąpić potrzeba nagłego zatrzymania statku, jeżeli nie jest on wyposażony w przekładnię nawrotną, to dla śruby stałej należy praktycznie zatrzymać silnik i później uruchomić go z przeciwnymi obrotami. Natomiast jednostki wyposażone w śrubę o zmiennym skoku mogą taką oberację wykonać znacznie szybciej i przy okazji nie trzeba zmieniać kieruku obrotów silnika głównego. 7. Praca ze stałą prędkością obrotową. W przypadku jednostek wyposażonych w śrubę nastawną można utrzymywać stałą prędkość obrotową wału dla zmiennych warunków pływania i różnych prędkości. Jest to istotna zaleta, zwłaszcza dla jednostek które posiadają tzw. prądnice wałowe dla których istotne jest utrzymanie stałej prędkości obrotowej.
8. Automatyzacja sterowania układu napędowego. Układ napędowy wyposażony w śrubę o zmiennym skoku daje duże możliwości wprowadzenia płynnej regulacji pracy całego układu napędowego, a tym samym można wprowadzić układy automatyzacji procesów sterowania siłowni. Dzięki temu można: zredukować liczbę załogi, lepiej zabezpieczać silnik przed przeciążeniem momentem lub prędkością, zmniejszyć zużycie paliwa. 9. Sprawność śruby. Sprawność śruby nastawnej jest z reguły mniejsza niż sprawność śruby o skoku stałym. Wynika to głównie z większej średnicy piasty. Z reguły spadek sprawności kształtuje się na poziomie 4 5%. Jednak niższa sprawność śruby o nastawnym skoku dla danych założeń projektowych, nie oznacza równocześnie mniejszej sprawności całego układu napędowego statku dla danego okresu pływania.
10. Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Śruba nastawna jest urządzeniem skomplikowanym, musi być również wyposażona w urządzania do zasilania w olej jak i układ automatycznego sterowania. Elementy te powodują, że koszt inwestycyjny jest wysoki. Jednak zastosowanie tego rodzaju napędu może spowodować, że nie trzeba instalować bardziej skomplikowanego silnika nawrotnego lub takiej przekładni. Koszty eksploatacyjne samej śruby mogą być wyższe (chociaż uszkodzenia pojedynczego płata z reguły będzie skutkowało w przypadku śruby nastawnej wymianą tylko niego, natomiast dla śruby stałej może doprowadzić do wymiany całości). Należy jednak zwrócić uwagę na powyższe koszty w odniesieniu do całości kosztów jak i zysków wprowadzenia tego rodzaju napędu.
Ogólny podział rozwiązań konstrukcyjnych Okrętowe śruby nastawne są konstrukcjami złożonymi, w których można wyodrębnić następujące zespoły: - śruba nastawna z mechanizmami znajdującymi się wewnątrz piasty śruby; - układ siłowy, napędzający mechanizm zmiany skoku śruby; - wał wraz z układem sterowania wewnętrznego; - układ zasilania i sterowania hydraulicznego; - układ zdalnego sterowania.
Śruba nastawna firmy Seffle (szarym kolorem zaznaczono elementy przemieszczające się podczas zmiany skoku): 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 blok przestawczy; 4 wał śrubowy; 5 drąg przestawczy; 6 przetyczka; 7 łącznik; 8 przesuwna tuleja obracająca się razem z wałem; 9 zespół dwóch łożysk wzdłużnych; 10 nie obracająca się tuleja przesuwna; 11 siłownik; 12 wał pośredni; 13 sprzęgło łubkowe z wycięciem wzdłużnym, w którym przemieszcza się przetyczka.
Uproszczony rysunek śruby nastawnej z siłownikiem w wale pośrednim: 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 blok przestawczy; 4 drąg przestawczy; 5 wał śrubowy; 6 wał pośredni; 7 siłownik; 8 nieobracająca się tuleja uszczelnienia ślizgowego na wprowadzeniu oleju do wnętrza wału; 9 przewody doprowadzające olej do siłownika.
Uproszczony rysunek śruby nastawnej z siłownikiem w piaście: 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 blok przestawczy; 4 siłownik; 5 wał śrubowy; 6 zespół dwóch współosiowych rur doprowadzających olej do siłownika; 7 wał pośredni; 8 uszczelnienie ślizgowe na wprowadzeniu oleju do wnętrza wału.
Łożyskowanie skrzydeł śruby nastawnej Sposoby łożyskowania skrzydeł w śrubach nastawnych: a) klasyczny z dwoma łożyskami po jednej stronie osi wału; b) klasyczny z dwoma łożyskami po obu stronach osi wału; c) kołnierzowy. 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 wał śrubowy; 4 pierścień korbowy; 5 nakrętka; 6 panewka; 7 wał korbowy skrzydła; 8 tarcza korbowa.
Sposoby mocowania skrzydeł śruby nastawnej Przykład rozwiązania konstrukcyjnego piasty śruby dzielonej w płaszczyźnie skrzydeł: 1 przednia część piasta; 2 tylna część piasty; 3 skrzydło; 4 pierścień pełny; 5 pierścień uszczelniający typu O. Przykład mocowania skrzydeł za pomocą: a) śrub z łbem; b) śrub dwustronnych (szpilek) z nakrętkami.
Mocowanie skrzydeł za pomocą centralnego trzpienia z gwintem. Sposoby zabezpieczania przed samoczynnym odkręceniem się śrub mocujących skrzydła.
Uszczelnienie skrzydeł śruby nastawnej Sposoby uszczelniania skrzydeł śruby nastawnej: a) z pojedynczym pierścieniem typu O ; b)c) z podwójnym pierścieniem typu O ; d) z elastycznym pierścieniem uszczelniającym typu wargowego; e) pierścień typu wargowego z metalową wkładką usztywniającą; f) uszczelnienie za pomocą dwóch przesuwnych względem siebie pierścieni metalowych; g) uszczelnienie kombinowane. 1 piasta śruby; 2 stopa skrzydła; 3 tarcza korbowa; 4 pierścień połączony ze skrzydłem; 5 pierścień przesuwny; 6 pierścień osadczy; 7 panewka; 8 oś śruby mocującej pierścień 4 do tarczy korbowej; 9 sprężyna; 10 pierścień uszczelniający typu O ; 11 pierścień przesuwny; 12 kołnierz wkręcany; 13 panewka.
Mechanizmy obrotu skrzydeł Podstawowe rodzaje mechanizmu obrotu skrzydeł, zamieniający ruch posuwistozwrotny na ruch obrotowy: I. Mechanizm kulisowy, w którym skrzydło ma kulisę z prowadnicą, w której umieszczony jest kamień ślizgowy, osadzony na czopie bloku przestawczego. II. Mechanizm kulisowy, w którym tarcza korbowa skrzydła ma czop, na którym osadzony jest kamień ślizgowy umieszczony przesuwnie w prowadnicy wodzika. III. Mechanizm korbowodowy, w którym skrzydło ma czop korbowy lub korbę korbę połączoną za pomocą korbowodu z wodzikem, zwanym blokiem przestawczym, przesuwającym się równolegle do wału
Schematy mechanizmów obrotu skrzydeł: I kulisowy z czopem w bloku przestawczym; II kulisowy z czopem w tarczy korbowej; III korbowodowy.
Mechanizm I A. Warunki idealne (bez tarcia). Równanie momentów względem osi obrotu skrzydła: F n1 (a/cos ) = M gdzie: M sumaryczny moment skręcający przeciwdziałający obrotowi skrzydła; a ramię działania siły F 1 względem osi obrotu skrzydła; kąt obrotu skrzydła od płaszczyzny poprzecznej do osi śruby. Podstawiając do powyższego wzoru zależność na siłę F n1 : F n1 = (F 1 /cos ) otrzymamy: F n1 (a/cos 2 ) = M skąd można wyznaczyć F 1 : F 1 = M cos 2 0 / a
Mechanizm I B. Warunki rzeczywiste (z uwzględnieniem tarcia). Równanie momentów dla typowych zakresów kąta obrotu skrzydła: F 1 (a/cos 2 ) ± T b b - T c r c = M gdzie: T b siła tarcia między powierzchniami prowadnicy w stopie skrzydła i kamienia ślizgowego; T c siła tarcia między powierzchniami walcowymi czopa i kamienia ślizgowego; b połowa szerokości kamienia ślizgowego; r c promień czopa. Wyrażenia na siłę tarcia T b i T c przyjmują postać: T b = 1 F n1 = 1 (F 1 /cos ) T c = 2 F n1 = 2 (F 1 /cos ) gdzie: 1 współczynnik tarcia między powierzchniami prowadnicy w stopnie skrzydła i kamienia ślizgowego; 2 współczynnik tarcia między powierzchniami czopa i kamienia ślizgowego;
Po podstawieniu otrzymamy: F 1 (a/cos 2 ) ± F 1 ( 1 b / cos ) - F 1 ( 2 r c / cos ) = M Przy założeniu, że 1 = 2 i po przekształceniach można napisać zależność na: F 1 = (M cos 2 0 ) / a (1 + ( /a) cos 0 (±b r c ))
Mechanizm II A. Warunki idealne (bez tarcia). Równanie momentów względem osi obrotu skrzydła: F 1 r cos = M Otrzymamy zależność na F 1 : F 1 = M / (r cos ) B. Warunki rzeczywiste (z uwzględnieniem tarcia). Równanie momentów względem osi obrotu skrzydła: F 1 r cos - F 1 r sin - F 1 r c = M Otrzymamy zależność na F 1 : F 1 = M / (r (cos - sin ) - r c )
Mechanizm III A. Warunki idealne (bez tarcia). Równanie momentów względem osi obrotu skrzydła: F 1 r cos + F 1 r sin tg = M gdzie: kąt pochylenia korbowodu = arcsin ((r cos - a) / l) skąd można wyznaczyć siłę przestawczą F 1 : F 1 = M / (r (cos + sin tg ))
Mechanizm III B. Warunki rzeczywiste (z uwzględnieniem tarcia). Równanie momentów względem osi obrotu skrzydła: F 1 r cos + F 1 r sin tg - 2 F 1 (r c / cos ) = M skąd siła przestawcza F 1 : F 1 = M / r ((cos + sin tg ) - (2 r c / cos ))
Przykład mechanizmu kulisowego, w którym skrzydło ma kulisę prowadzącą, w której umieszczony jest przesuwnie kamień ślizgowy, osadzony na czopie w bloku przestawczym (mechanizm I):
Przykład mechanizmu kulisowego, w którym tarcza korbowa skrzydła ma czop, na którym osadzony jest kamień ślizgowy umieszczony przesuwnie w prowadnicy wodzika (mechanizm II): 1 korpus piasty; 2 skrzydło; 3 tarcza korbowa; 4 czop; 5 kamień prowadzący; 6 kamień ślizgowy czopa korbowego; 7 blok przestawczy; 8 kołpak piasty (jednocześnie cylinder); 9 tłok; 10 kołnierz wału śrubowego; 11 zawór zwrotny.
Przykład mechanizmu korbowodowego (mechanizm III): 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 siłownik; 4 tłok siłownika; 5 korbowód; 6 pręt zabezpieczający tłok przed obrotem względem piasty; 7 wał śrubowy; 8 zespół dwóch współosiowych rur doprowadzających olej; 9 pierścień korbowy; 10 sworzeń łączący korbowód z pierścieniem korbowym; 11 pierścienie uszczelniające; 12 nakrętka; 13 panewki.
Zespół siłowy Do zadań zespołu siłowego należy wytworzenie odpowiednio dużej siły do przesterowania skoku śruby nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach morskich dla których projektowano układ napędowy. Na wartość siły mają wpływ następujące obciążenia czynne i bierne: 1. Moment hydrodynamiczny, powstający wskutek tego, że wypadkowa siła wynikająca z różnicy ciśnień po obu stronach płata skrzydła z reguły nie przechodzi przez oś obrotu skrzydła. Zarówno wielkość tej siły, jak i ramię jej działania względem osi obrotu są zmienne i zależne od kąta obrotu skrzydła oraz od warunków pływania wyrażających się w prędkości napływu wody na śrubę. 2. Moment od siły odśrodkowej, występujący w przypadku gdy środek masy skrzydła nie leży na osi jej obrotu, co ma powszechnie miejsce. 3. Moment od sił tarcia w łożyskach i uszczelnieniach skrzydła, mechanizmu obrotu i prowadnicach drąga przestawczego, w przypadku, gdy siłownik znajduje się poza piastą.
Oszacowanie siły i ciśnienia Dla powszechnie stosowanych śrub nastawnych można określić górną wartość łącznej siły przestawczej na: F = 106 Dp [N] Gdzie: Dp średnica piasty [m]. Biorąc pod uwagę fakt, że siła ta jest wytwarzana w siłownikach hydraulicznych, to można ją zapisać zależnością: F = p At mh gdzie: p = p1 - p2 różnica ciśnień na wejściu - p1 i wyjściu - p2 z siłownika [N/m2] At czynna powierzchnia tłoka siłownika [m2]; mh sprawność mechaniczno-hydrauliczna siłownika. Po przekształceniu powyższych wzorów można otrzymać wyrażenie na stosunek średnicy siłownika Dc do średnicy piasty śruby Dp w zależności od spadku ciśnienia w siłowniku p: Dc / Dp =2000 / ( pt mh)1/2
Wartość ciśnienia roboczego w zależności od współczynnika średnicy cylindra (przyjęto wartości: p2 = 0,2 MPa oraz mh = 0,95): Dc / Dp p1 [MPa] 1,0 1,5 0,8 2,3 0,6 3,9 0,5 5,6 0,4 8,6 0,35 11,1 0,3 15,1
Sposoby umiejscowienia siłownika Możliwości umiejscowienia siłownika przestawczego: 1. Poza piastą śruby: a) w osi wału napędowego; b) poza osią wału napędowego. 2. W pieście śruby nastawnej: a) w przedniej części; b) w tylnej części; c) w płaszczyźnie skrzydeł.
Przykład śruby nastawnej z siłownikiem umieszczonym poza osią wału: 1 piasta śruby; 2 skrzydło; 3 mechanizm obrotu skrzydeł; 4 drąg przestawczy; 5 wał śrubowy; 6 zespół sprzęgła i przeniesienia siły przestawczej; 7 wał pośredni; 8 siłownik; 9 obrotowa tuleja przesuwna; 10 nieobrotowy pierścień ślizgowy; 11 dźwignia; 12 przewody doprowadzające olej do siłownika.
Przykład śruby nastawnej z siłownikiem umieszczonym w osi wału: 1 piasta śruby; 2 mechanizm obrotu skrzydeł; 3 wał śrubowy; 4 drąg przestawczy; 5 siłownik; 6 zespół sprzężenia zwrotnego; 7 rozdzielacz suwakowy; 8 promieniowe uszczelnienie ślizgowe; 9 przewody olejowe; 10 łożysko pochwy wału; 11 zbiornik grawitacyjny oleju.
Przykład śruby nastawnej z siłownikiem umieszczonym w przedniej części piasty: 1 skrzydło; 2 śruba łącząca obie części piasty; 3 blok przestawczy; 4 przednia i tylna część piasty; 5 czop w bloku przestawczym; 6 kamień ślizgowy; 7 pierścień uszczelniający typu O ; 8 osłona połączenia kołnierzowego piasty z wałem; 9 siłownik hydrauliczny; 10 wał śrubowy.
Przykład śruby nastawnej z siłownikiem umieszczonym w tylnej części piasty : 1 piasta śruby; 2 mechanizm obrotu skrzydeł; 3 wał śrubowy; 4 rury olejowe; 5 siłownik; 6 promieniowe uszczelnienie ślizgowe; 7 wyprowadzenie sygnału skoku śruby; 8 przekładnia zębata; 9 łożysko pochwy wału; 10 zbiornik grawitacyjny oleju.
Przykład śruby nastawnej z siłownikiem umieszczonym w pieście w płaszczyźnie obrotu skrzydeł: 1 skrzydło; 2 tarcza korbowa; 3 śruby mocujące skrzydło; 4 piasta; 5 czop korbowy; 6 kołpak; 7 przesuwny cylinder, będący jednocześnie blokiem przestawczym; 10 kamień ślizgowy; 11 pierścień uszczelniający skrzydło; 12 pokrywa kołnierza wału; 13 śruba mocująca piastę do kołnierza wału; 14 wał śrubowy; 15 rura olejowa stała; 16 rura olejowa przesuwna.
Wprowadzenie oleju do obracającego się wału. Obszernym i złożonym zagadnieniem jest problem doprowadzenia oleju pod ciśnieniem z układu nieruchomego do obracającego się wału. Ciśnienie oleju, w zależności od położenia siłownika może być różne i wahać się od 2,3 do 15,1 MPa. W przypadku małych statków, z reguły siłownik hydrauliczny był umieszczony w osi wały i z tego powodu ciśnienia nie były zbyt wysokie, a siła do mechanizmu obrotu była podawana poprzez drąg przestawczy. Jednak wraz ze wzrostem średnic śrub nastawnych siła przestawcza była już zbyt duża i powodowała wyboczenia drąga przestawczego. Należało więc umieścić siłownik wewnątrz piasty, a takie jego przesunięcie powodowało wielokrotne zwiększenie ciśnienia oleju dostarczanego do siłownika, a tym samym stwarzało dodatkowe kłopoty z uszczelnieniem.
Uszczelnienie promieniowe dla niskich ciśnień i małych średnic wału z pokazaniem deformacji sprężystych panwi wywołanych oddziaływaniem ciśnienia oleju.
Uszczelnienie promieniowe firmy Escher-Wyss: 1 wał rozrządu oleju; 2 korpus uszczelnienia dzielony w płaszczyźnie poziomej; 3 komora drenażowa; 4 rury olejowe; 5 kanały doprowadzające olej do siłownika; 6 kanał oleju grawitacyjnego; 7 kanał oleju sterującego.
Rozwiązanie które zaproponowała firma Escher-Wyss nie spełniła jednak swojego zadania, gdyż dalej dla wyższych ciśnień oraz większych średnic uszczelnienie to nie pracowało zadawalająco. Dodatkową wadą tego rodzaju uszczelnienia były duże gabaryty oraz duży ciężar. Kolejnym zaproponowanym rozwiązaniem jest uszczelnienie osiowe, czyli takie gdzie mamy do czynienia z osiowymi siłami pomiędzy elementami nieruchomymi, a wirującymi. Jednak w krótkim czasie firmy wycofały się z tego typu rozwiązania, z powodu złej pracy tego uszczelnienia. Ten typ uszczelnienia jest konstrukcyjnie bardziej złożony, wymaga droższych materiałów i technologii. Pracują one na granicy tarcia mieszanego, przez co szybciej się zużywają, a przy tym są bardziej wrażliwe na pracę.
Wysokociśnieniowe odciążone uszczelnienie osiowe stosowane w śrubach nastawnych typu S2 firmy Kamewa z pokazanym rozkładem osiowego obciążenia dziłąjącego na wirujący pierścień ślizgowy (P dopływ oleju pod ciśnieniem p; T wypływ oleju powracającego z siłownika; Fs siła oddziaływania sprężyny): 1 wał; 2 obudowa uszczelnienia; 3 korpus skrzyni rozrządu oleju; 4 stały pierścień ślizgowy; 5 obrotowy pierścień ślizgowy; 6 pierścień zabierający; 7 rura wprowadzająca olej do wału; 10 sprężyna dociskająca pierścienie ślizgowe; 9 spoczynkowy pierścień uszczelniający typu O.
Obecnie stosowanym rodzajem uszczelnienia jest tzw. odciążone uszczelnienie promieniowe. Jego zasada działania polega na tym, że posiada ono komorę ciśnieniowokompensacyjną, która powstaje pomiędzy pierścieniem odciążającym (4), a tuleją uszczelniającą (2), na długości pomiędzy uszczelnieniami gumowymi typu O. Dzięki takiemu rozwiązaniu ciśnienie oleju działa zarówno na wewnętrzną jak i zewnętrzną powierzchnie panwi. Dzięki takiemu rozwiązaniu wypadkowe obciążenie panwi jest w znaczący sposób zredukowane, a dzięki temu powstają znacznie mniejsze odkształcenia sprężyste.
Podwójne, odciążone uszczelnienie promieniowe firmy Lips, oraz fragment panwii z pokazanym rozkładem działającego na nią ciśnienia: 1 wał; 2 tuleja (panwia) uszczelniająca; 3 pierścień uszczelniający typu O ; 4 stalowe pierścienie odciążające.
Układy sterowania. Układ sterowania śruby nastawnej składa się z dwóch podukładów: - sterowania wewnętrznego praktycznie zawsze hydraulicznego; - sterowania zdalnego w przeszłości najczęściej pneumatycznego, a obecnie z reguły elektrycznego. Pod pojęciem układu sterowania wewnętrznego serwomechanizmu śruby nastawnej rozumie się zespół oddziaływujących na siebie elementów, tworzących razem zamkniętą pętle obiegu sygnałów, która składa się z toru głównego i toru sprzężenia zwrotnego. Jego zasadnicze elementy to: siłownik, kanały olejowe i układ sprzężenia zwrotnego. Elementy te są z reguły wkomponowane w konstrukcję śruby i wału śrubowego.
pompa o stałej wydajności Q rozdzielacz suwakowy trójpołożeniowy Qs siłownik x przetwornik nieliniowy z- sterownik z człon porównujący - Schemat blokowy serwomechanizmu zmiany skoku śruby nastawnej z siłownikiem w układzie stacjonarnym.
Uproszczony schemat kinematyki sprzężenia zwrotnego układu sterowania wewnętrznego: 1 wał; 2 pierścień wyprowadzający sygnał przesunięcia tłoka 3 kamień ślizgowy; 4 ramie wychylne; 5 dźwignia dwuramienna; 6 poprzeczne łożysko ślizgowe; 7 sprzęgło podatne (napięta wstępnie sprężyna); 8 hamulec cierny utrzymujący zadaną wartość skoku; 9 rozdzielacz suwakowy; 10 siłownik zdalnego zadawania skoku; 11 dźwignia ręcznego zadawania skoku; 12 wskaźnik skoku zadanego; 13 wskaźnik skoku rzeczywistego.
Schemat serwomechanizmu śruby nastawnej w trzech stanach pracy: a) skok zerowy, brak obciążenia; b) zmiana skoku pod obciążeniem; c) utrzymywanie zadanego skoku pod obciążeniem 1 siłownik hydrauliczny; 2 rozdzielacz suwakowy (przykrycia ujemne); 3 zbiornik oleju; 4 ramie wychylne; 5 siłownik zadający; 6 wskaźnik skoku zadanego; 7 hamulec cierny utrzymujący zadaną wartość.
Schemat stanowiska laboratoryjnego do badań śruby nastawnej: 1 śruba nastawna; 2 wał śrubowy; 3 sprzęgło kołnierzowe; 4 wał pośredni; 5 skrzynia rozrządu oleju; 6 siłownik mechanizmu zmiany skoku; 7 układ wyprowadzenia sygnału skoku rzeczywistego; 8 układ dźwigni sprzężenia zwrotnego; 9 przekładnia zębata; 10 silnik krokowy; 11 czujnik kąta obrotu; 12 trójpołożeniowy rozdzielacz czterodrogowy z przykryciami ujemnymi; 13 zbiornik oleju; 14 pompa olejowa o stałej wydajności; 15 zawór przelewowy; 16 filtr oleju; 17 zbiornik grawitacyjny oleju; 18 zbiornik pomiarowy; 19 zawór odcinający; 20 zawór trójdrogowy; 21 czujnik temperatury; 22 przepływomierz; 23 czujnik ciśnienia; 24 manometr; 25 czujnik przemieszczeń liniowych; 26 wskaźnik skoku rzeczywistego; 27 dźwignia lokalnego zadawania skoku śruby wraz ze wskaźnikiem skoku zadanego.
Przykłady śrub nastawnych.