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O princípio estrutural e o ajustamento das chumaceiras de impulso dos motores diesel

Chumaceiras axiais para motores diesel, Resumo dos princípios estruturais e métodos de ajustamento das chumaceiras axiais para motores diesel

I. Princípios estruturais das chumaceiras axiais de motores diesel

O motor principal do navio acciona a hélice através da ação coordenada do veio de impulsão, do veio intermédio e do veio de popa. Quando a hélice roda, as suas pás exercem forças circunferenciais e axiais sobre a água. De acordo com o princípio de ação e reação, a água também exerce forças de reação circunferenciais e axiais correspondentes sobre as pás da hélice.

A força circunferencial que actua sobre a hélice gera um binário, sendo necessário o binário de acionamento do motor para vencer este binário de resistência. A força axial exercida na hélice é crítica, uma vez que se torna o impulso que impulsiona o navio para a frente ou a tração que o faz recuar.

Este impulso (ou tração) é transmitido progressivamente: primeiro através do eixo de popa, depois para o eixo intermédio, seguido do eixo de impulso, actuando finalmente sobre a chumaceira de impulso. A chumaceira de impulso transfere então a força para o casco, impulsionando a embarcação.

No que diz respeito aos motores diesel de média a grande velocidade e baixa rotação normalmente utilizados como motores principais, a conceção e a o processo de fabrico tem especificamente em conta os rolamentos o impulso da hélice. Normalmente, a chumaceira de impulso é montada na caixa da chumaceira de impulso na extremidade da popa da base do motor. A caixa da chumaceira de impulso liga-se à base do motor de duas formas: soldada ou aparafusada numa única unidade. A sua função é transmitir o impulso axial do eixo da hélice através da base para o casco, impulsionando o navio para a frente.

Nos motores diesel de média a grande dimensão, as chumaceiras axiais de anel simples são amplamente utilizadas, sendo a sua estrutura ilustrada na Figura 1. O rolamento axial a caixa de rolamentos tem uma construção em aço fundido soldado e incorpora internamente dois rolamentos de apoio, que suportam principalmente o peso do veio axial e o volante do motor principal.

O veio axial é fabricado em aço fundido 35 de alta qualidade e liga-se ao volante do motor através de um parafuso apertado. A sua secção central funciona como um anel de impulso, encaixando nos blocos de impulso em forma de leque (5). Esta disposição permite que a força de impulso no veio seja transmitida à caixa da chumaceira de impulso através dos blocos de impulso.

Os blocos axiais estão dispostos em dois anéis concêntricos: o anel da frente suporta o impulso durante o funcionamento para a frente, enquanto o anel de trás trata do impulso para trás. Cada anel está equipado com uma placa de retenção (7) para evitar que os blocos axiais deslizem para fora durante o funcionamento. Estes blocos axiais são peças de aço segmentadas feitas de aço de baixo teor de carbono de grau 20. Os operários fundem metal branco nas suas superfícies de trabalho. O metal branco é encaixado através de ranhuras em cauda de andorinha na parte de trás dos blocos axiais, assegurando um ajuste seguro.

O O material de liga branca comummente utilizado é o rolamento à base de estanho SbSnSbH-b que se liga facilmente ao aço com baixo teor de carbono e oferece uma excelente compatibilidade. Cada superfície de impulsão está equipada com oito blocos de impulsão para uma utilização colectiva suportar a carga de impulso. Os calços de apoio de diferentes espessuras estão posicionados atrás dos blocos axiais. Quando ocorre desgaste, os operadores podem substituir os calços para ajustar a folga axial entre o anel axial e os blocos axiais.

O pessoal lubrifica os blocos axiais e o anel axial injectando óleo lubrificante. A secção de suporte na parte de trás do bloco axial ocupa apenas cerca de metade do ângulo total do sector. Esta conceção permite que o bloco axial oscile ligeiramente no seu lugar durante o funcionamento, facilitando a penetração do óleo na superfície de trabalho e estabelecendo uma película de óleo.

A figura 2 ilustra a construção da chumaceira de impulso para o motor diesel L-MC/M. O veio axial e a cambota deste motor são fabricados através de um processo de forjamento integral. A flange exterior do anel axial fixa a roda dentada de acionamento da árvore de cames da transmissão, uma configuração que reduz efetivamente as dimensões axiais do motor.

A chumaceira de impulso é constituída essencialmente por blocos de impulso para a frente 8, blocos de impulso para trás 5, placas de impulso (anéis de regulação) 3 e 9 e outros componentes. Oito blocos de impulso para a frente e oito blocos de impulso para trás estão dispostos circunferencialmente para formar um sector que cobre aproximadamente dois terços da circunferência.

Durante a operação de avanço, o impulso axial gerado pela hélice é transmitido através do eixo de popa e do eixo intermédio para o anel de impulso, impulsionando a embarcação para a frente contra a resistência da água. Para evitar que os blocos de impulso rodem com o anel de impulso, o pessoal instala localizadores acima dos blocos de impulso para a frente e para trás para posicionamento.

O pessoal lubrifica o anel axial com o óleo do motor principal rolamento sistema de lubrificação. Para evitar a fuga de óleo do moente para o exterior do motor, o pessoal instala vedantes do veio no moente. Durante a rotação do veio axial, o anel de expulsão de óleo 2 utiliza a força centrífuga para expelir o óleo lubrificante salpicado para o veio. O óleo residual é raspado pelo anel raspador de óleo.

O bloco de pressão é um elemento crítico componente da chumaceira de impulso. Embora a sua estrutura possa variar consoante os diferentes modelos de motores, o princípio de funcionamento mantém-se consistente. A figura 3 apresenta uma vista tridimensional de um projeto de bloco axial. Este adopta uma configuração em forma de leque. Os trabalhadores fundiram a liga branca 5 na superfície de trabalho perto do anel de pressão e maquinaram um filete ou chanfro no bordo de entrada de óleo 2.

No lado do anel de ajuste, duas superfícies (Superfície 1 e Superfície 3) são formadas em alturas diferentes. A aresta onde estas superfícies se intersectam serve como aresta de trabalho durante a operação, que contacta com a superfície de trabalho do anel de ajuste. Ambos os lados do bloco axial possuem uma saliência (4), que suporta blocos axiais adjacentes e ajuda no seu posicionamento.

Em condições normais, a chumaceira de impulso funciona com lubrificação dinâmica de fluidos. Consulte a Figura 4 para mais pormenores: O bloco axial 2 desvia-se ligeiramente à volta da lâmina de apoio, criando um espaço em forma de cunha entre o bloco axial e a superfície de trabalho do anel axial 3. O anel axial aspira óleo lubrificante para este espaço em forma de cunha, gerando assim uma pressão dinâmica de óleo.

A força de impulso suportada pelo anel de impulso é transmitida ao bloco de impulso através da pressão hidráulica, sendo depois transferida para o anel de regulação 3 através da lâmina de suporte. A figura 4 ilustra igualmente os padrões de fluxo de óleo e a distribuição da pressão na superfície de trabalho do bloco de pressão: À medida que o impulso aumenta, a folga entre o bloco axial e o anel axial diminui, aumentando a pressão dinâmica do óleo e, consequentemente, amplificando o impulso transmitido. Inversamente, a velocidades de rotação excessivamente baixas, a pressão hidráulica diminui, levando potencialmente a uma lubrificação de película semi-fluida devido a pressão insuficiente.

II. Ajuste das chumaceiras de encosto dos motores diesel

A figura 5 mostra um diagrama simplificado de uma chumaceira de impulso típica. Os blocos axiais de avanço e de recuo são posicionados por placas de pressão 6 e 7. Quando os blocos axiais são pressionados em conjunto, as folgas i1 e i2 permanecem nas placas de pressão 6 e 7.

A folga combinada i1 e i2 deve estar em conformidade com as especificações descritas no manual. Os operadores podem ajustar os valores específicos adicionando ou removendo calços nos locais das placas de pressão. Esta folga assegura que os blocos axiais podem rodar livremente à volta da aresta do suporte, garantindo o funcionamento normal da chumaceira axial.

O bloco de pressão para a frente 3 encosta-se ao anel de ajuste para a frente 2, enquanto o bloco de pressão para trás 4 encosta-se ao anel de ajuste para trás 5. Estes anéis de ajuste desempenham um papel fundamental: não só regulam a folga entre os blocos axiais e os anéis axiais, como também ajustam a posição axial relativa entre a cambota e as chumaceiras.

Pessoal medir a chumaceira de impulso utilizando dois métodos: Primeiro, pressione firmemente o anel de pressão no bloco de pressão dianteiro e meça a folga entre o bloco de pressão inverso e o anel de pressão com um calibrador de folga. Em segundo lugar, deixe o eixo permanecer num estado livre sem força axial, meça as folgas nos anéis de impulso para a frente e para trás com um calibrador de folgas e, em seguida, adicione as duas medições para obter o valor total da folga.

A folga medida deve cumprir os requisitos da especificação. Se não estiver conforme, os técnicos devem efetuar o ajuste utilizando o anel de ajuste. Em caso de emergência, os técnicos podem inserir temporariamente calços por trás do anel de ajuste como medida provisória, substituindo o anel de ajuste durante as reparações subsequentes do navio.

Ao instalar duas filas de blocos axiais na fábrica, o anel de ajuste requer um alinhamento específico: Quando a folga de montagem entre o anel axial e ambos os blocos axiais de avanço/retrocesso é de 1 (2), a linha central do último pino de manivela mais próximo do rolamento axial deve ser deslocada em direção ao rolamento axial por uma quantidade especificada.

Isto compensa a expansão térmica da cambota durante o funcionamento, assegurando, em última análise, uma folga axial uniforme entre cada braço da cambota e a chumaceira principal para garantir um funcionamento estável do motor diesel.