作業ボートは新しいディーゼルエンジンで再駆動され、古いギアボックスはまだ自由に回転するためボルトで固定され、次のシーズンまでにクラッチパックが負荷で滑り、出力シールがオイルを滲み出します。エンジンは良好です。ギアボックスのサイズは、異なるプロペラ、異なるトルク曲線、異なるデューティサイクルに合わせて何年も前に決定されましたが、誰もそれを再計算しませんでした。
結論を先に述べておきます。海洋サービス用のギアボックスは、独立したギアボックスではなく、適合するコンポーネントです。エンジンによって供給される入力トルク、船体が要求するプロペラの曲線、そしてその 2 つを結合する機械的インターフェースという 3 つの要素を同時に満たす必要があります。これら 3 つを一致させると、ユニットは何千時間も動作します。どれか一つでも欠けると、エンジンが磨耗するずっと前に、クラッチプレート、シール、ベアリングを交換することになります。
船舶用ギアボックスがエンジンの後ろで何をしているか
ディーゼル エンジンの後ろに取り付けられた船舶用トランスミッションは 3 つの役割を果たし、それぞれの仕事が選択に直接影響します。
- エンジン速度を車輪が効率的に使用できるプロペラ速度まで低下させます。多くの場合、排気量の高い船体では 3 ～ 5 倍低くなります。
- ニュートラルとリバースを備えているため、ドッキング、操縦、ステーション保持時に 1 つのエンジンでシャフトを前方または後方に駆動できます。
- プロペラの推力をスラストベアリングを介して船体に伝え、エンジンからのねじり振動を減衰します。
- プロペラが先端速度とキャビテーションを制御する速度で推力を供給しながら、エンジンを快適な負荷に保ちます。
軽滑走性の船体では、1:1 に近い比率で十分です。排気量の大きなボートでは、同じエンジンでも 3:1 以上の急勾配が必要になる場合があります。この比率は、特定のボート速度でエンジンが出力曲線のどの位置に位置するかを決定し、それによって排気温度、燃料燃焼、およびクラッチが保持しなければならない負荷の大きさが決まります。
減速比、軸速度、船体タイプ
比率は単純にエンジン定格速度をシャフト速度で割ったものです。定格 1800 rpm でシャフトを 450 rpm で回転させるエンジンには、4:1 の減速が必要です。以下の表は、一般的な船舶タイプで最も頻繁に現れる範囲を示しています。
| 容器の種類 | 典型的なシャフト速度 | 代表的な減速比 | 何が選択の原動力となるのか |
|---|---|---|---|
| 小型滑走艇、6～10m | 1500～2500rpm | 1.0:1 ～ 1.5:1 | 高いエンジン回転数、小さな車輪、最小限の減速 |
| 排水量巡洋艦、10 ～ 14 m | 800～1400rpm | 1.5:1 ～ 2.5:1 | 最高速度よりも快適さと燃料消費が重要 |
| 漁船、15～25m | 350～700rpm | 2.5:1 ～ 4.5:1 | 大型ホイール、大排気量、長いデューティサイクル |
| 作業船、タグボート、または浚渫船 | 200～400rpm | 4.5:1 ～ 6:1 | ボラードの牽引能力と推力能力が圧倒的に優れています |
| 低速エンジン、直結式 | 90～250rpm | 直接または 1:1 ～ 2:1 | ステージが少なくなり、サービスへのアクセスが重要になる |
2 つの数字は、比率自体と同じくらい重要です。 1 つ目は連続入力トルク定格です。これは、デューティを反映するサービス係数を使用して、ガバナ設定時のエンジン トルクを超える必要があります。 2 つ目はプロペラ曲線です。この比率に対して大きすぎるホイールは、エンジンとクラッチに同時に過負荷を与え、通常、損傷は他の箇所に現れる前にクラッチに現れます。
2 つのシャフト、レイシャフト、および遊星配置
2 つのシャフト ギアボックス
入力シャフトと出力シャフトは平行に動作し、1 つのギアペアが永久的に噛み合います。前進と後進は、同じシャフト上の 2 つのクラッチのうちの 1 つを接続することによって行われるため、レイアウトが短くなり、部品点数も少なくなります。これらのユニットは適度な比率に適しており、小型の釣りやプレジャーボートで一般的です。
レイシャフトギアボックス
中間シャフトには逆転ギアが取り付けられているため、セレクター機構はギアセット全体ではなく、コーンまたはマルチプレートクラッチを動かします。これは中排気量の船体の古典的なレイアウトであり、セレクターの調整は、使用中に最も頻繁に許容範囲から外れてしまう部分です。
遊星および油圧シフトユニット
より高い出力密度は、油圧で作動するクラッチ、オイル ポンプ、バルブ ボディを備えた遊星歯車セットによってもたらされます。負荷がかかってもスムーズに移動し、頻繁な後進にも耐えられるため、タグボート、フェリー、および一日中航行する船舶で広く使用されています。
機械的インターフェースは評価と同じくらい重要です
ギアボックスはエンジン フライホイール ハウジングにボルトで固定され、ダンパー プレートを通してフライホイールを持ち上げる必要があります。ハウジングのサイズは SAE 範囲に従っているため、目視で測定するのではなく、ハウジングに刻印または鋳造された番号を確認してください。次に、ダンパー スプライン、ダンパーの剛性、回転方向を確認します。これは、逆回転用に構築されたユニットがプロペラを間違った方向に駆動し、一部の設計ではオイル ポンプが空になるためです。
エンジンの状態がこのインターフェイスに直接入力されます。シリンダーヘッドが均一に密閉できなくなったり、バルブシートが後退すると、シリンダーの圧力とトルクの伝達が変化し、その結果生じるねじり励振がダンパープレートとクラッチに加わります。理解する シリンダーヘッドは何をするのか これは、トップエンドの疲れとクラッチの滑りが同じシーズンに頻繁に現れる理由を説明するのに役立ちます。
一般的な中速および高速エンジンでは、MAN 船舶用ディーゼル エンジンを中心に構築されたユニットなど、主要な船舶ファミリー向けに交換用シリンダー ヘッドが用意されています。
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クラッチとダンパープレートはエンジンとプロペラの衝撃を吸収するため、ミスマッチが目立つパーツです。負荷がかかった状態でのスリップ、エンジンルームの焦げた匂い、レベルゲージの黒いオイル、ニュートラルでのアイドリング時の振動は、典型的な初期の兆候です。ニュートラルでの振動はクラッチではなくダンパーに影響を与えますが、ギアの滑りはクランプ負荷、オイルの汚れ、または連続使用に適さないサイズのクーラーに影響します。
オイルの品質は、通常よりも注目されるべきです。ほとんどの船舶用ギアボックスはオイルをクーラーと共有しており、クーラーが部分的に詰まっていると、長い航路で摩擦板が曇るほど温度が上昇します。ユニットが特定のオイルグレードに対して定格されている場合、別の仕様を使用すると、特に油圧シフトユニットの場合、シフトの品質とクラッチの寿命が変化します。
症状とその一般的な原因
| 症状 | 考えられる原因 | 最初のチェック |
|---|---|---|
| 力がかかると滑ります | クラッチプレートの摩耗またはクランプ負荷の低下 | オイルレベル、オイル状態、クーラーの流れ |
| ニュートラルアイドル時の振動 | ダンパープレートの破損または位置ずれ | ダンパースプリング、スプラインの摩耗、アライメント |
| 逆エンゲージメントなし | セレクター コーンの磨耗またはケーブルの移動 | レバーの移動量とセレクターの調整 |
| 出力フランジからのオイルの滲み | シャフトの振れによるシールの摩耗 | シールの状態、シャフトの振れ、ベアリングの遊び |
| 長い通路でのオーバーヒート | クーラーのサイズが小さすぎる、または原水側が詰まっている | 冷却器の清浄度と原水の流れ |
ご注文前に聞いていただきたいこと
完全なユニットを購入する場合でも、スペアパーツを購入する場合でも、短いチェックリストを使用することで、購入時のリスクのほとんどを取り除くことができます。
- 定格入力トルクと減速比は、想定ではなく注文時に記載されています。
- 回転方向はプロペラから取得し、エンジンと照らし合わせて確認します。
- SAE ハウジング サイズ、フライホイール ボルト パターン、ダンパー スプラインの寸法。
- 1 日あたりの連続時間または断続時間で表される勤務評価。
- オイル流量と熱遮断の数値を含むクーラー要件。
- 出力フランジのタイプ、シャフトカップリング、および任意のスラストベアリングの配置。
- クラッチ プレート、シール、ベアリングのスペアパーツを入手可能。
新しい評価を古い銘板と比較するのにも役立ちます。新品時には限界に達していたギアボックスが、パワーアップしたボートに再び生まれ変わることはめったにありません。その時点での正しい決定は、紙上のサービスファクターを高くすることではなく、より大きなユニットを選択することです。エンジン側パーツも同時に必要な場合は、 シリンダーヘッド交換用スペアパーツカタログ エンジン ファミリごとに整理されているため、正しい互換性のある部品を簡単に特定できます。
ギアボックスを、燃焼室から始まりプロペラ ブレードで終わるシステムの一部として扱います。船体とホイールからシャフト速度を決定し、現実的なサービスファクターを使用してエンジン定格から入力トルクを決定し、出荷前にハウジング、スプライン、回転を確認します。このシーケンスのチェックには 1 時間かかります。これをスキップすると、クラッチが滑ったり、オイルが焼けたり、予定外のヤード作業が発生したりするシーズンが発生します。また、後ろの負荷に適合しなかったトランスミッションをどれだけエンジンが稼動しても補うことはできません。
