Una barca da lavoro viene rimotorizzata con un nuovo motore diesel, il vecchio cambio viene riavvitato perché gira ancora liberamente, ed entro la stagione successiva il pacco frizione scivola sotto carico e la guarnizione di uscita trasuda olio. Il motore va bene. La scatola del cambio è stata dimensionata anni fa per un'elica diversa, una curva di coppia diversa e un ciclo di lavoro diverso, e nessuno l'ha ricalcolato.
Ecco quindi la prima conclusione: un riduttore per il servizio marittimo è un componente coordinato, non una scatola di ingranaggi a sé stante. Deve adattarsi a tre cose contemporaneamente: la coppia in ingresso fornita dal motore, la curva dell'elica richiesta dallo scafo e l'interfaccia meccanica che unisce i due insieme. Abbina questi tre e l'unità funzionerà per molte migliaia di ore. Se ne perdi uno qualsiasi, sostituirai i dischi della frizione, le guarnizioni e i cuscinetti molto prima che il motore mostri segni di usura.
Cosa fa un cambio marino dietro il motore
Una trasmissione marina montata dietro un motore diesel svolge tre compiti e ognuno di essi ha una conseguenza diretta per la selezione.
- Riduce la velocità del motore a una velocità dell'elica che la ruota può utilizzare in modo efficiente, spesso da tre a cinque volte inferiore su uno scafo dislocante.
- Fornisce la folle e la retromarcia, in modo che un motore possa azionare l'albero in avanti o indietro durante l'attracco, la manovra o la stazione di attesa.
- Trasporta la spinta dell'elica nello scafo attraverso un cuscinetto reggispinta e smorza le vibrazioni torsionali provenienti dal motore.
- Mantiene il motore a un carico confortevole mentre l'elica fornisce la spinta a una velocità che controlla la velocità di punta e la cavitazione.
Su una carena planante e leggera può essere sufficiente un rapporto prossimo a 1:1. Su un'imbarcazione a dislocamento pesante lo stesso motore potrebbe richiedere una pendenza 3:1 o superiore. Il rapporto decide dove si trova il motore sulla sua curva di potenza a una determinata velocità della barca e questo a sua volta decide la temperatura di scarico, il consumo di carburante e quanto carico deve sostenere la frizione.
Rapporto di riduzione, velocità dell'asse e tipo di scafo
Il rapporto è semplicemente la velocità nominale del motore divisa per la velocità dell'albero. Un motore valutato a 1800 giri/min che fa girare un albero a 450 giri/min necessita di una riduzione 4:1. La tabella seguente mostra gli intervalli che appaiono più spesso tra i tipi di navi più comuni.
| Tipo di nave | Velocità tipica dell'albero | Rapporto di riduzione tipico | Ciò che guida la scelta |
|---|---|---|---|
| Piccola barca planante, da 6 a 10 m | Da 1500 a 2500 giri/min | Da 1,0:1 a 1,5:1 | Regime motore elevato, ruota piccola, riduzione minima |
| Incrociatore dislocante, da 10 a 14 m | Da 800 a 1400 giri/min | Da 1,5:1 a 2,5:1 | Il comfort e il consumo di carburante contano più della velocità massima |
| Peschereccio, da 15 a 25 m | Da 350 a 700 giri/min | Da 2,5:1 a 4,5:1 | Ruota grande, cilindrata elevata, cicli di lavoro lunghi |
| Barca da lavoro, rimorchiatore o draga | Da 200 a 400 giri/min | Da 4,5:1 a 6:1 | Dominano la capacità di trazione e di spinta del dissuasore |
| Motore a bassa velocità, accoppiato direttamente | Da 90 a 250 giri/min | Diretto o da 1:1 a 2:1 | Meno fasi, l'accesso al servizio diventa fondamentale |
Due numeri contano tanto quanto il rapporto stesso. Il primo è il valore nominale della coppia in ingresso continua, che deve superare la coppia del motore impostata sul regolatore, con un fattore di servizio che riflette il servizio. La seconda è la curva dell'elica. Una ruota troppo grande per il rapporto sovraccarica contemporaneamente il motore e la frizione e il danno di solito si manifesta nella frizione prima che si manifesti altrove.
Disposizioni a due alberi, alberi di rinvio e planetari
Riduttori a due alberi
Gli alberi di ingresso e di uscita corrono paralleli con una coppia di ingranaggi permanentemente in presa. La marcia avanti e la retromarcia si ottengono innestando una delle due frizioni sullo stesso albero, il che mantiene il layout corto e il numero di componenti basso. Queste unità si adattano a rapporti moderati e sono comuni sulle imbarcazioni da pesca e da diporto più piccole.
Riduttori ad albero di rinvio
Un albero intermedio trasporta le retromarce, quindi il meccanismo di selezione muove una frizione a cono o multidisco anziché l'intero set di ingranaggi. Questo è il layout classico per scafi di medio dislocamento e la regolazione del selettore è la parte che più spesso va fuori tolleranza durante il servizio.
Unità planetarie e spostate idraulicamente
Una maggiore densità di potenza deriva da gruppi di ingranaggi epicicloidali con frizioni ad azionamento idraulico, una pompa dell'olio e un corpo valvola. Si spostano agevolmente sotto carico e tollerano frequenti retromarce, motivo per cui sono ampiamente utilizzati su rimorchiatori, traghetti e navi che manovrano tutto il giorno.
L'interfaccia meccanica conta tanto quanto il rating
La scatola del cambio deve essere fissata all'alloggiamento del volano del motore e raccogliere il volano attraverso una piastra smorzatrice. Le dimensioni dell'alloggiamento seguono la gamma SAE, quindi controlla il numero stampato o fuso sull'alloggiamento anziché misurare a occhio. Quindi verificare la scanalatura dello smorzatore, la rigidità dello smorzatore e il senso di rotazione, perché un'unità costruita per la rotazione opposta guiderà l'elica nella direzione sbagliata e farà morire di fame la pompa dell'olio su alcuni modelli.
Le condizioni del motore vengono inserite direttamente in questa interfaccia. Una testata che non sigilla più in modo uniforme o le sedi delle valvole che si sono ritirate, modificano la pressione del cilindro e l'erogazione della coppia e l'eccitazione torsionale che ne risulta si deposita sul disco smorzatore e sulla frizione. Comprensione cosa fa una testata aiuta a spiegare perché una fascia alta stanca e una frizione che slitta spesso compaiono nella stessa stagione.
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La frizione e la piastra dell'ammortizzatore assorbono tutto ciò che il motore e l'elica lanciano loro, quindi sono le parti che rivelano una discrepanza. Scivolamento sotto carico, odore di bruciato nel vano motore, olio nero sull'astina di livello e vibrazioni al minimo in folle sono i classici primi segnali. Le vibrazioni nei punti neutri riguardano l'ammortizzatore anziché la frizione, mentre lo slittamento nei punti del cambio blocca il carico, la contaminazione dell'olio o un radiatore sottodimensionato per il servizio continuo.
La qualità dell’olio merita più attenzione di quella che normalmente riceve. La maggior parte dei riduttori marini condivide l'olio con un radiatore e un radiatore parzialmente bloccato aumenta la temperatura abbastanza da lucidare le piastre di attrito durante un lungo passaggio. Se l'unità è classificata per un tipo di olio specifico, l'utilizzo di una specifica diversa modifica la qualità del cambio e la durata della frizione, in particolare sulle unità con cambio idraulico.
Sintomi e loro cause comuni
| Sintomo | Probabile causa | Primo controllo |
|---|---|---|
| Scivola quando viene applicata l'alimentazione | Dischi frizione usurati o carico di serraggio basso | Livello dell'olio, condizioni dell'olio e flusso del radiatore |
| Vibrazioni al minimo in folle | Piastra dell'ammortizzatore danneggiata o disallineamento | Molle dell'ammortizzatore, usura delle scanalature e allineamento |
| Nessun innesto inverso | Usura del cono del selettore o corsa del cavo | Regolazione corsa leva e selettore |
| Trafilamento olio sulla flangia di uscita | Guarnizione usurata con disallineamento dell'albero | Condizioni delle guarnizioni, eccentricità dell'albero e gioco dei cuscinetti |
| Surriscaldamento sui passaggi lunghi | Radiatore sottodimensionato o lato acqua grezza ostruito | Pulizia del dispositivo di raffreddamento e flusso dell'acqua non depurata |
Cosa chiedere prima di ordinare
Che tu stia acquistando un'unità completa o pezzi di ricambio, una breve lista di controllo elimina la maggior parte dei rischi dall'acquisto.
- Coppia nominale in ingresso e rapporto di riduzione, scritti sull'ordine anziché presunti.
- Senso di rotazione, preso dall'elica e confermato rispetto al motore.
- Dimensioni dell'alloggiamento SAE, disposizione dei bulloni del volano e dimensioni della scanalatura dello smorzatore.
- Indice di servizio, espresso in ore giornaliere continue o intermittenti.
- Requisiti del dispositivo di raffreddamento, compresi i dati sul flusso dell'olio e sullo smaltimento del calore.
- Tipo di flangia di uscita, accoppiamento dell'albero e qualsiasi disposizione di cuscinetti reggispinta.
- Disponibilità di ricambi per dischi frizione, paraoli e cuscinetti.
Aiuta anche a confrontare la nuova classificazione con la vecchia targhetta. Un cambio che da nuovo era marginale raramente dà una seconda vita a una barca rimotorizzata, e la decisione corretta a quel punto è un'unità più grande piuttosto che un fattore di servizio più elevato sulla carta. Se hai bisogno di parti laterali del motore allo stesso tempo, il catalogo ricambi per la sostituzione della testata è organizzato per famiglia di motori in modo che la parte compatibile corretta sia più facile da identificare.
Trattare la scatola del cambio come parte di un sistema che inizia dalla camera di combustione e termina con la pala dell'elica. Decidi la velocità dell'albero dallo scafo e dalla ruota, dimensiona la coppia in ingresso dalla potenza del motore con un fattore di servizio realistico, quindi conferma l'alloggiamento, la scanalatura e la rotazione prima di spedire qualsiasi cosa. Quella sequenza costa un'ora di controllo. Saltarlo costa una stagione di frizioni slittanti, olio bruciato e tempo di cantiere non programmato, e nessuna quantità di lavoro sul motore compenserà una trasmissione che non è mai stata adattata al carico dietro di esso.
