Кореја Евер-Пауер · Водич за инжењеринг апликација
Пуж и пужни точак за морску витло и опрему за привезивање
Брод за расуте терете од 50.000 DWT, усидрен у плимној луци, држи своје место на везу против струје и ветра помоћу 8 конопа за привезивање, од којих је сваки затегнут на 15 до 30 тона помоћу витла за привезивање. Пар пужних зупчаника унутар сваког витла држи ову затегнутост самоблокирањем - континуирано, тихо, без снаге мотора - док слана прскалица, издувни гасови дизела и тропско сунце нападају сваку изложену површину на палуби. Ако самоблокирање откаже на једном витлу, брод се одваја од веза, а преосталих 7 конопа апсорбује асиметрично оптерећење које их може секвенцијално поломити.
Морска витла — привезна, сидрена, теретна и кочарска — користе парове пужних зупчаника јер самоблокирање држи затегнутост ужета без посебне кочнице (кључно за безбедност привезивања), висок однос пружа механичку предност за затезање тешких привезних конопаца из компактног мотора монтираног на палуби, а геометрија пара пужних зупчаника се уклапа у уска ограничења простора на палуби бродских предњих и крмних палуба. Протокол за заштиту од корозије ISO 12944 C5-M је оквир спецификације који мапира корозивност морске атмосфере на материјал пара пужних зупчаника, систем премаза и спецификацију заптивача. C5-M (веома висок морски) захтева пуж од нерђајућег челика 316L или дуплекс, точак од никл алуминијум бронзе, трослојни премаз (прајмер богат цинком плус епоксид плус полиуретан) и FKM заптиваче — што обезбеђује циљани век трајања од 25 година у најагресивнијем окружењу атмосферске корозије дефинисаном стандардом. Одобрење класификационог друштва (DNV, Lloyd's, BV, ABS) је потребно за све компоненте витла на комерцијалним бродовима.
Зашто бродска витла користе пужне зупчанике
Витло за привез мора да обавља две функције: да увуче привезно уже током веза (активно, са моторним погоном, 2 до 5 минута по ужету) и да држи затегнутост ужета током целог стајања у левом делу чамца (пасивно, са искљученим мотором, од сати до недеља). Пар пужних зупчаника унутар витла обезбеђује и једно и друго: смањење брзине са великим обртним моментом за извлачење и самоблокирајуће држање затегнутости за леви део чамца. Није потребан посебан кочиони добош или механизам са зупчаником — самоблокирајућа геометрија држи пуну затегнутост привеза неограничено.
Ова двострука функција чини пар пужних зупчаника стандардом за морска витла на свим типовима пловила - од приобалних рибарских бродова од 500 GT до бродова са ниском температуром од 300.000 DWT.
Самоблокирајуће витло држи 15 до 30 тона затегнутости привезног ужета по витлу без снаге мотора. Затегнутост варира у зависности од плиме, струје и ветра — пужни зупчаник тихо апсорбује ове динамичке флуктуације. Ако се пловило помера на таласу, тренутни скок затегнутости (до 2 пута већи од статичког) апсорбује се самоблокирајућим трењем уместо да се преноси на мотор.
Простор на палуби брода је међу најугроженијим у било којој индустрији. Распоред пужног зупчаника од 90 степени поставља мотор вертикално испод бубња витла — уклапајући се у палубу димензија 600 × 800 мм што линијски мењач еквивалентне снаге не би могао да постигне. Сваки квадратни метар палубе има супротстављене захтеве, од отвора за терет, вентилатора и приступа посаде.
Комерцијални бродови захтевају да све машине на палуби имају одобрење типа класификационог друштва (DNV GL, Lloyd's Register, Bureau Veritas, ABS). Пар пужних зупчаника мора бити пројектован, произведен и тестиран према важећим правилима класификације — укључујући сертификацију материјала, испитивање оптерећења при 1,5 пута већем номиналном капацитету и документовано управљање квалитетом.
ISO 12944 C5-M заштита од корозије — спецификација за морску атмосферу и пужни зупчаник
ISO 12944 класификује атмосферску корозивност у категорије од C1 (веома ниска — загрејани затворени простори) до CX (екстремна — на мору са директним контактом са сланом водом). Парови пужних зупчаника бродских витла раде од C4 до C5-M у зависности од типа пловила и подручја рада. Протокол мапира сваку категорију на потребне спецификације материјала, премаза и заптивача за циљани век трајања од 15 до 25 година.
Повећање трошкова од C4 до CX је приближно 3 до 5 пута — првенствено због материјала (316L до дуплекса/Монела), сложености премаза (двослојни до термичког прскања плус епоксид) и документације потребне за класификацију на мору (тестирање оптерећења, инспекција премаза од стране треће стране, следљивост материјала према EN 10204 3.1). Витло за трајект на унутрашњим водним путевима у C4 кошта отприлике 1.200 америчких долара по пару пужних зупчаника; витло за привезивање приобалне платформе у CX кошта 4.000 до 6.000 америчких долара за еквивалентни обртни момент.
Окружење сланом прскањем и вибрације бродске палубе
Слани спреј као континуирано корозивно излагање. Океански бродови доживљавају континуирано таложење соли у спреју на палубној опреми — концентрација соли у ваздуху на нивоу палубе је 50 до 300 мг/м²/дан (мерено брзином таложења хлорида према ISO 9225). Овај филм соли, у комбинацији са високом влажношћу (80 до 100 процената релативне влажности на мору), ствара слој електролита на свакој изложеној металној површини који покреће континуирану електрохемијску корозију. Стандардни угљенични челик кородира брзином од 0,4 до 0,8 мм годишње у условима C5-M — трошећи дебљину зида стандардног кућишта пужног зупчаника у року од 5 до 8 година. Систем премаза према ISO 12944 ствара баријеру између електролита соли и челичне подлоге — али премаз мора бити одржаван (поправка било каквих оштећења током редовног одржавања брода) како би се баријера одржала током циљаног века трајања од 20 до 25 година.
Вибрације палубе брода. Парови пужних зупчаника у морском саобраћају доживљавају континуиране вибрације од главног бродског мотора (10 до 25 Hz при 0,5 до 3 mm/s), помоћних генератора (25 до 50 Hz) и савијања трупа изазваног таласима (0,1 до 1 Hz при малој амплитуди, али великом померању). Ова вибрација не производи оштре транзијенте као рударске дробилице (члан А26), али је континуирана — 24 сата дневно на мору. Утицај на пар пужних зупчаника је корозија услед трења на контактним површинама зубаца током дугих периода када витло не ради (држи затегнутост при везу или складишти се на мору). Адитив масти против трења или периодична ручна ротација (један пун обрт бубња недељно током океанских пловидби) спречавају оштећења услед трења током дужих периода неактивности.
Корејско бродоградилиште које гради серију од 8 приобалних бродова за расуте терете (12.000 DWT) одредило је парове пужних зупчаника за предња витла за привезивање — 4 витла по броду, укупно 32 пара. Првобитна спецификација користила је 304 пужа од нерђајућег челика са точковима од алуминијумске бронзе и двослојни епоксидно-полиуретански премаз дебљине сувог слоја од 200 µm — што је прикладно за C4 (заштићена лука), али није довољно специфично за стварно оперативно окружење (корејске приобалне воде, C5-M). Након 5 година употребе, трећи брод је пријавио квар самоблокирања витла за привезивање током сезоне тајфуна — пар пужних зупчаника је кородирао до тачке где се коефицијент трења променио (тачкаста корозија на навоју пужа променила је геометрију контакта), смањујући поузданост самоблокирања при великим оптерећењима затезања. Прегледом свих 32 пара у флоти пронађено је 9 парова са мерљивом тачкастом корозијом на навоју пужа — свих 9 је имало оштећење премаза на споју заптивке вратила (најслабија тачка за продор соли). Корективне мере за целу флоту: замена свих 32 пара пужних зупчаника са пужем од 316L, NAB точком и надоградња на трослојни премаз богат цинком плус епоксид плус полиуретан са 320 µм DFT (C5-M спецификација). Замена свих заптивки вратила са FKM двоструко усним типом. Трошкови замене по пару: 1.850 УСД (у односу на оригиналних 980 УСД). Укупна надоградња флоте: 59.200 УСД. Разлика од 870 УСД по пару између C4 и C5-M спецификације — 27.840 УСД за целу флоту — спречила би замену од 59.200 УСД плус процењених 120.000 УСД за време хитног доковања. Поука: обалски бродови који плове на отвореним водама су C5-M, а не C4 — чак и ако се првенствено везују у заштићеним лукама. Изложеност корозији на мору одређује спецификацију пара пужних зупчаника, а не локацију везивања.
Три случаја спецификације пара пужних зупчаника за морско витло
Случај 1 — Корејско бродоградилиште: витла за привезивање бродова за расуте терете носивости 50.000 DWT, C5-M, одобрена класа
Корејско бродоградилиште је специфицирало парове пужних зупчаника за 8 привезних витлова (4 напред, 4 назад) на броду за расуте терете од 50.000 DWT за међународне трговачке руте. Вучна сила привезног ужета: 15 тона по витлу. Брзина бубња: брзина линије 8 м/мин. Мотор: 30 kW, 1.450 о/мин. Пренос пара пужних зупчаника: 35:1. Излазни обртни момент на вратилу бубња: 8.500 N·m. Самоблокирајућа чврстоћа: 12.750 N·m (1,5 × номинално према DNV правилима). Класификација: Одобрено од стране DNV GL. Материјал: пуж од нерђајућег челика 316L (C5-M океански), точак од никл алуминијум бронзе NAB. Премаз: прајмер богат цинком 80 µm + епоксидни међупремаз 120 µm + полиуретански завршни премаз 120 µm = 320 µm укупне DFT. Заптивање: FKM двострука усна, IP66, са лавиринтом набијеним машћу. Уље: ISO VG 460 минерално EP уље морског квалитета са инхибитором корозије. Цена по пару пужних зупчаника: 2.400 УСД. Укупно за 8 витлова: 19.200 УСД. Век трајања пловила од 25 година захтева једну замену пужног зупчаника на средини животног века (приликом 12. до 15. године доковања у сувом доку) и двогодишње освежавање премаза на заптивним спојевима.
Случај 2 — Јапански дубокоморски кочар: витло кочара, висок радни циклус, ризик од потапања у со
Јапански произвођач рибарских бродова одредио је парове пужних зупчаника за 2 витла коче на дубокоморском кочару од 500 GT. Витла коче се разликују од витла за привезивање по радном циклусу: витло коче вуче рибарску мрежу (5 до 15 тона) 8 до 12 пута током 24-часовног риболовног дана - далеко активније од витла за привезивање које ради једном по заустављању у луци. Вучна снага бубња: 12 тона. Брзина линије: 30 м/мин (брже од привезивања - време на риболовном подручју је време производње). Мотор: хидраулични од 45 kW. Пренос пара пужних зупчаника: 25:1. Излазни обртни момент: 6.200 N·m. Витло коче се налазило на крменој радној палуби - директно изложено ломећим таласима, рибљим изнутрицама, прскању морске воде и капању лож уља. Класа корозије: C5-M са прекривачем зоне прскања (повремено урањање у морску воду током јаког времена). Материјал: пуж 316L, NAB точак. Заштита: IP67 са лавиринтом под притиском (позитиван притисак масти спречава продор морске воде током догађаја са таласима преко палубе). Цена по пару: 2.800 УСД (премија за зону прскања у односу на стандардни C5-M). Прегледај пужни редуктор морског квалитета опције за примену витла, сидреног витла и палубних машина.
Случај 3 — Вијетнамски трајект за унутрашње пловне путеве: витло за привезивање, C4, оптимизовано трошковима
Вијетнамски оператер трајекта је одредио парове пужних зупчаника за 4 витла за привезивање на речном трајекту за 200 путника који саобраћа на мрежи унутрашњих пловних путева делте Меконга. Вучна сила ужета за привезивање: 3 тоне (трајект је био усидрен у мирној речној струји без варијација плиме и осеке). Мотор: електрични од 5,5 kW. Преносни однос пара пужних зупчаника: 30:1. Излазни обртни момент: 1.800 N·m. Слатководно окружење у унутрашњости је било C4 (високо, али не и морско — без слане прскалице, умерена влажност). Материјал: вруће поцинковани пуж (адекватан за слатку воду C4), точак од фосфорне бронзе (нема ризика од дезинкификације у слаткој води). Премаз: двослојни епоксидно-полиуретан са 200 µm DFT. Заптивка: EPDM двострука усна, IP55. Цена по пару: 420 УСД. Укупно за 4 витла: 1.680 УСД. Спецификација C4 је уштедела приближно 1.400 УСД по пару у поређењу са океанском спецификацијом C5-M — што је оправдано јер трајект никада није улазио у слану воду. Петнаестогодишњи пројектовани век трајекта није захтевао замену точкова усред његовог животног века у лаганом и благом слатководном окружењу.
Често постављана питања
П: Да ли је за пар пужних зупчаника за привезно витло потребно одобрење класификационог друштва?
За комерцијалне бродове који подлежу SOLAS конвенцији и правилима класификације (сви теретни бродови, путнички бродови и бродови за приобаље): да — пар пужних зупчаника мора бити одобрен по типу или појединачно сертификован од стране надлежног класификационог друштва. Одобрење обухвата сертификацију материјала, верификацију дизајна (анализа напона), квалитет производње (заваривање, машинска обрада, термичка обрада) и испитивање оптерећења (1,5 пута номинални капацитет). За мала пловила испод класификационог прегледа (рибарски бродови испод 24 метра, пловила за разоноду), одобрење класе није законски обавезно, али се препоручује из разлога осигурања и безбедности. Трошкови документације за одобрење класе додају се 300 до 800 америчких долара по пару — укључено је у цену за поморску опрему.
П: Како корозија изазвана трењем утиче на парове морских пужних зупчаника?
До нагризања долази када површине зубаца пужа и точка доживе микропомерање (амплитуда од 0,01 до 0,1 мм) услед вибрација брода док су под статичким оптерећењем (напон привеза). Микропомерање нарушава филм мазива, открива голи метал и ствара оксидне остатке који делују као абразив — убрзавајући локализовано хабање на тачки контакта зубаца. Током вишемесечног привезивања на везу са вибрацијама које се преносе са мотора, нагризање може изазвати видљиво тачкасто хабање у зони контакта. Превенција: користите маст са адитивом против нагризања (молибден дисулфид или графит); ротирајте бубањ витла један пун обрт недељно током дужег боравка у луци; и закажите преглед пара пужних зупчаника током годишњег прегледа класе како бисте открили нагризање пре него што угрози геометрију самоблокирајућег контакта.
П: Да ли се двоструки црв може користити у витлу за привезивање на мору?
Не — парови пужних зупчаника привезног витла морају бити једноходни ради самоблокирања. Пар са 2 старта би се померао уназад под напоном привезивања, дозвољавајући да се привезно уже неконтролисано отпушта — што представља критичну безбедносну опасност. Теретна витла (која користе посебну кочницу за држање терета уместо да се ослањају на самоблокирање) могу користити парове са 2 старта ради веће ефикасности током операција извлачења. Сидрена витла користе једноходни зупчаник из истог разлога као и привезна витла — сидро се не сме отпустити када се мотор заустави. Захтев за самоблокирање је апсолутан и неоспорив за све примене поморских витла за држање ужета.
П: Који је очекивани век трајања пужног зупчаника бродског витла?
Пројектовано за век трајања пловила: 20 до 25 година са једном заменом точка на средини животног века између 12. и 15. године (што се поклапа са другим специјалним прегледом доковања у сувом доку). Челични пуж (316L или дуплекс) траје цео век трајања пловила ако се премаз одржава. NAB или точак од алуминијумске бронзе је елемент који се хаба — радни сати су обично 200 до 500 годишње (само операције привезивања), тако да је механичко хабање мало. Фактор који ограничава век трајања је корозија — било спољашња (квар премаза који открива кућиште) или унутрашња (квар заптивача који пропушта со у уље). Са C5-M спецификацијом и годишњим одржавањем премаза, циљ од 25 година је достижан.
П: Које мазиво се користи у паровима пужних зупчаника бродских витла?
Стандардно је минерално EP уље морског квалитета ISO VG 460 или 680 са инхибитором корозије и адитивом против фретинга. Синтетичко PAG се користи за примене на екстремним температурама (Арктик, тропски) где температурни опсег прелази радни опсег минералног уља. Интервал замене уља: годишње током прегледа класе или када анализа уља покаже садржај воде изнад 0,5 процената (што указује на деградацију заптивача која омогућава продор слане спреје) или киселински број изнад 2,0 мгKOH/г. Нека мања витла рибарских бродова користе маст морског квалитета уместо уља ради једноставности — прихватљиво за витла испод 5 тона затезања конопца где је стварање топлоте током извлачења довољно ниско да маст може да се носи са њим.
Парови пужних зупчаника за морска витла раде у најагресивнијим атмосферским условима корозије у било којој индустријској примени — ISO 12944 C5-M слани спреј од 50 до 300 мг/м²/дан, континуирана влажност изнад 80 процената и излагање УВ зрачењу на отвореним палубама током 20 до 25 година. Протокол о корозији C5-M мапира ово окружење на пуж од нерђајућег челика 316L или дуплекс, NAB точак, трослојни премаз са минималном дебљином сувог слоја маске од 320 µм и FKM заптивке — ниво спецификације који кошта 2 до 5 пута више од унутрашњег C4, али је обавезан за свако пловило које плови у отвореним приобалним или океанским водама. Самоблокирање држи затегнутост привеза без снаге мотора — безбедносна функција где квар током олује може довести до заношења пловила и структурних оштећења. Одобрење класификационог друштва осигурава да пар пужних зупчаника испуњава верификоване стандарде дизајна, материјала и испитивања оптерећења које захтева поморска безбедност.
За бродоградилишта, произвођаче поморске опреме и оператере пловила, наш инжењерски одељење класификује корозијску средину и препоручује ниво заштите ISO 12944. Стандардни каталог пужни зупчаници морског квалитета Поклопите величине витла од 80 до 250 мм међуосног растојања са материјалом C4 до C5-M и пакетима премаза. Пошаљите Спецификација погона морског витла са типом пловила, затезном снагом привезног конопца, оперативним водама и захтевима класификационог друштва.
Одређивање парова пужних зупчаника за бродска витла или палубне машине?
Пошаљите тип пловила, вучну снагу конопца за привез или тежину сидра, оперативне воде (унутрашње, приобалне, океанске, приобалне), класификационо друштво и век трајања пловила. Класификоваћемо категорију корозије и препоручити материјал, премаз и спецификацију заптивача.
Уредник: Cxm
