Waarom een stuwdruklager monteren?

Stuwdruklager Python Drive

Werp eens een blik op deze foto na de installatie van een nieuwe motor. De schroefas is via een stuwdruklager op de keerkoppeling aangesloten. Het lager vangt de stuwkracht van de schroef op. De motor is met zachte rubberblokken op de romp vastgezet en hoeft alleen de eigen trillingen te compenseren.

Is een stuwdruklager op de schroefas nodig?

Doordat de schroef via de motor de boot vooruit duwt of achteruit trekt, zal een motor die rechtstreeks met de schroef is gekoppeld op termijn speling gaan vertonen ten opzichte van de motorsteunen. Wanneer dat niet tijdig wordt gecorrigeerd zal de uitlijning van de motor ten opzichte van de schroef uiteindelijk gaan afwijken. Op den duur beschadigt de keerkoppeling daardoor.

Bovendien trilt een werkende verbrandingsmotor, waarbij die door de stuwkracht van de schroef tegen de romp wordt gedrukt. Die trillingen moeten worden opgevangen door de motorsteunen met het risico dat de boot gaat vibreren als de aandrijving loopt. De motorsteunen slijten daardoor sneller. Ze moeten ook stijver zijn dan wanneer de motor ‘vrijstaand’ zou draaien.

Of een stuwdruklager noodzaak is hangt af van de stuwkracht, het gebruik en hoeveel geld je voor onderhoud bereid bent uit te geven. Af en toe een uurtje met een sloep door de Amsterdamse grachten varen is van een andere orde dan een rondje Moezel doen met een stalen motorkruiser.

Jaarlijks de motor laten uitlijnen of de uitlijning eens per vijf jaar laten controleren is qua financiële uitgave even duur. Je doorlopend irriteren dat de gevulde koffiekopjes alleen op een natte vaatdoek niet van de tafel donderen is een mogelijk argument om de echtgenote te overtuigen van de noodzaak.

Geen stuwdruklager? Toch veel varen? Keerkoppeling na 5 jaar reviseren!1

Stuwdruklager met homokineet?

Stuwdruklager zonder homokineet

Met een stuwdruklager kun je twee problemen oplossen. Het lager brengt de stuwdruk op de romp over, zodat de motorsteunen alleen de trillingen van de motor moeten compenseren. De manier waarop dat gebeurt is belangrijk. Je wilt niet de trillingen van de motor vervangen door (lichtere) vibraties van de schroef.

Daarnaast heb je de mogelijkheid om het stuwdruklager door de keerkoppeling te laten aandrijven met een homokineet. Dat is een ideaal systeem om de hoek tussen motor en schroefas licht te laten afwijken.

Op de foto zie je een stuwdruklager in de schroefas gemonteerd. Die oplossing kost een derde van het fraaie systeem op de eerste foto, maar mist een belangrijk element. Het vibreren van de motor wordt rechtstreeks op het gemonteerde lager overgebracht. Dat vereist stijvere motorblokken waardoor je niet alle vibraties van de motor op de romp voorkomt.

Het zal van de scheepsdiesel afhangen. Een oudere dieselmotor trilt zichtbaar, vooral gemariniseerde autodiesels. Sommige nieuwe motoren lijken onbeweeglijk als ze lopen.

 

Werking stuwdruklager op de schroefas

Voorbeeld van een stuwdruklager

Een stuwdruklager bestaat uit twee rubberblokken in een kogellager. De rubberblokken worden om de schroefas geklemd. Het kogellager wordt met bouten aan de romp verankerd.

In die vorm is de schroefas rechtstreeks met de keerkoppeling verbonden. De keerkoppeling krijgt niet langer de klappen van de stuwende schroef te verduren. Die worden opgevangen door het lager.

homokineet koppeling (met dank aan wikipedia)

Een fraaiere oplossing is de schroefas te onderbreken door een homokinetische as ertussen te monteren.

Als je een homokineet gebruikt dan mag de keerkoppeling een iets afwijkende hoek vormen. Daardoor worden de trillingen van de motor losgekoppeld van de romp. Het resultaat is dat de motor/keerkoppeling ‘vrij van’ andere  spanningen de schroefas aandrijft.

De hoek die wordt toegestaan is niet zo ruim als in het voorbeeld. Afhankelijk van model en type wordt vaak een maximale hoek van 2 tot 8 procent toegestaan. Dat is voldoende voor een trillende motor.

Wanneer je ook de motorsteunen vervangt door lichtere, zullen de motortrillingen worden ge-absorbeert. Daardoor raak je de meeste vibraties van de motor kwijt.

Welk model stuwdruklager?

Bij de keuze van het juiste model stuwdruklager speelt motorvermogen, toerental en maximale snelheid de hoofdrol. Om dat snel te berekenen hebben we de Online calculatie stuwdruklager   aan de site toegevoegd.

1. Het toerental van de schroef

Het maximale toerental dat een stuwdruklager en homokineet moet aankunnen, is het maximale toerental van de motor gedeeld door de reductie keerkoppeling. Een andere motor of keerkoppeling verander het toerental. Als je dat overweegt binnen 10 jaar, bedenk dan hoeveel het toerental hoger zou kunnen worden.

2. Het koppel op de schroef

De ene leverancier toont het koppel in Kgm dat vanuit de pk’s wordt berekend. Bij de andere draait het om Nm dat uit het kW vermogen van de motor komt. De berekening toont ze allebij.

3. De maximale stuwdruk

De exacte stuwdruk is van zoveel factoren afhankelijk dat die alleen valt te schatten. De berekening bootaandrijving  geeft iets nauwkeurigere resultaten dan die van de snelle berekening stuwdruklager . Dat heeft onder meer met de maximale snelheid van de boot te maken. Bij een schroef voor een lagere topsnelheid en hetzelfde motorvermogen verkleint de spoed en wordt de stuwdruk hoger.

4. Het gebruik van de boot

De meeste pleziervaartuigen komen niet aan 500 motoruren per jaar. Daar zijn de instapmodellen van de stuwdruklagers voor bedoeld. Als jij de uitzondering bent en meer uren denkt te draaien, kies je beter voor een model zwaarder. Het prijsverschil met een model zwaarder is relatief gering. Persoonlijk zou ik nooit een model kiezen dat minder dan een derde aan reserve biedt. Dat is persoonlijk. Bij mij gaan spullen alleen kapot als ik ver van de bewoonde wereld ben.

Welke problemen kan een stuwdruklager geven?

Als de schroefas of homokineet niet netjes wordt uitgelijnd tussen de keerkoppeling en het stuwdruklager, dan halveert de levensduur van het systeem. De meeste homokineten gaan uit van het opvangen van een afwijkende hoek door een vibrerende motor. Voor een permanente afwijking zijn speciale homokineten in de handel.

Een tweede mogelijk probleem is een te lange vrijlopende schroefas. De schroefas mag niet kunnen ‘zwiepen’. Dat geldt ook voor een rechtstreekse verbinding tussen schroefas en keerkoppeling. Zwiepen komt soms voor bij hoge snelheden van een dunne schroefas die niet om de twee meter door een lager wordt ondersteund.

Voor als je naar het buitenland vaart: Een stuwdruklager heet in het Engels Thrust bearing. In het Duits Axiallager en de Fransozen hebben het over een Palier de butée.

Welke merken stuwdruklagers zijn verkrijgbaar?

Ik ken vijf merken, er zullen er ongetwijfeld meer zijn. In alfabetische volgorde:

  • Aquadrive – in de USA de marktleider, in Nederland gedistribueerd door Exalto
  • Bullflex – Vetus, mogelijk een Nederlands ontwerp
  • Centaflex – stokoud, model stamt uit 1970, en wordt nog steeds geproduceerd
  • Python Drive – betaalbaar Nederlands product dat internationaal hoge ogen gooit
  • Vector drive – van Craftsman

  1. Keerkoppeling gaat tot zes keer langer mee bij gebruik van een stuwdruklager. Opmerking van Chef Werkplaats bij Drinkwaard Marine 

6 Comments

  • klaas hakvoort schreef:

    wat is het max toerental van een schroefas. ik heb een 40mm as met een schroefdiam van 18 inch
    zou graag een snellere keerkoppeling monteren

    • Gerjan schreef:

      Hoi Klaas,
      Voor kleinere schepen met een diesel in de range van 50 pk wordt een maximum toerental gehanteerd van 1200 toeren. Bij grotere schepen met een zwaardere diesel, bijv. 250 pk, zakt dat naar 900 toeren. In het echt grote werk op zee draait de schroef vaak niet sneller dan 400 tot 600 toeren.

      Dezelfde schroef meer water laten verplaatsen is meestal veel goedkoper te organiseren door de spoed aan te laten passen (circa 150 euro) bij hetzelfde toerental dan een andere keerkoppeling te kopen. Informeer eens bij Jooren in Dordrecht of een andere specialist.

      Succes!
      Gerjan

      • klaas hakvoort schreef:

        bedankt gerjan
        ik heb een mercedes om606 met daarachter een volvo ms3b vertraging 2.9. de motor gaat makkelijk naar de 5000 omw
        dat mag die ook hebben
        wil er nu een zf 25a achterzetten met 2.3 overbr. hiermee hopend dat motor wat meer voor de kiezen krijgt en niet boven de 4000 omw komt. dan gaat de schroefastoerental naar 1740
        oude koppeling slipt zodoende

        mvg klaas

        • Gerjan schreef:

          Hallo Klaas,

          Afhankelijk van het gewicht van je boot (ervan uitgaande dat je motor zwaar genoeg is) zul je met een kleinere reductie je motor minder snel hoeven te laten lopen om dezelfde snelheid te bereiken. 1200 omwentelingen bij de oude kk is bijna 3500 tpm tegen 2800 tpm bij de nieuwe kk. Dat zal tot een flinke brandstofbesparing leiden. Heb je de schroef met mijn calculatieprogramma uitgerekend? Dan zie je hoeveel vermogen je overhoudt nadat je de rompsnelheid hebt bereikt. Vooral nuttig als je met een planerende boot of een deep-V bodem vaart.

          Als je de motor overbelast krijg je zwarte rook uit de uitlaat, dat is makkelijk te controleren. Wanneer je de extremen in toerentallen opzoekt moet je goed op het geluid en trillen van je schroef letten. Wanneer de cavitatie te groot wordt kan dat snel het metaal van de schroef beschadigen terwijl je niet sneller zult varen.

          Ik ben heel benieuwd naar de resultaten!
          mvg,
          Gerjan

          • klaas hakvoort schreef:

            bedankt gerjan
            resultaten laat ik weten in het vroege voorjaar. dit mooie seizoen zit er jammer genoeg op
            mv groet klaas

  • Martin Meijer schreef:

    Hallo Klaas,

    De OM 606 heeft van 1993 tot 1997 in de E 300 D gestaan en de turbo versie van 1997 tot 2000 in de S 300 TD. Ik weet dat omdat ik zelf met een 606 turbo bezig ben geweest.

    Omdat je het hebt over 5000 toeren moet ervan uit worden gegaan dat het in jou geval geen turbo betreft daar die het ‘slechts’ tot 4400 toeren brengt.

    Autoboeken uit die tijd leren dat de ongeblazen 606 100 Kw is bij 5000 toeren en, wat vele malen belangrijker is, een maximum draaimoment heeft van 210 Nm bij 2200 toeren, wat neerkomt op 48 Kw bij 2200 toeren (zie reacties in ’De scheepsmotor draait om de schroef’)

    Er zijn werkpaarden en er zijn renpaarden.
    Jouw motor is te vergelijken met een renpaard:
    Een personenwagenmotor is zo geconfigureerd dat de bestuurder geen modderfiguur slaat wanneer het verkeerslicht op groen springt.

    Hij is bij 2200 toeren weliswaar het sterkst (dat heet niet voor niets het maximum koppel) maar wanneer de genoemde 210 Nm langere tijd aangesproken wordt zouden je kleppen verbranden.
    Vandaar dat de schroevenleverancier (al naar gelang het slagvolume) ca 10 tot 15% van
    de genoemde 48 Kw af moet trekken. (tussen 25 en 35 % bij 5000 toeren wegens extreem wrijvingsverlies)

    Een verbrandingsmotor krijgt in het begin van zijn toerenbereik relatief weinig brandstof en veel lucht. Voor zover ik het kan bekijken geldt daar het principe van de arm mengsel motor: relatief zuinig en toch sterk.

    Verderop in het toerenbereik krijgt hij precies de juiste verhouding tussen brandstof en lucht toevoer. Het is dan ook logisch dat in dat toerenbereik de meeste kracht (ofwel het maximum koppel) ontwikkeld wordt. Vandaar dat de schroevenman wel de genoemde 2200 toeren als maximum koppel handhaaft.

    Het toerenbereik na het maximum koppel wordt gekenmerkt door sterk toenemend verbruik terwijl de kracht afneemt.

    Overigens is het wel zo dat de schroefleverancier weet dat vrijwel geen enkele watersporter het bovenstaande gelooft.
    Als je, in plaats van naar een schroef van 48 Kw bruto bij 2200 toeren, vraagt naar een schroef die bij 5000 toeren 100 Kw bruto levert krijg je die ook; hij weet uit ervaring dat wanneer hij je aanraadt om van 48 Kw bruto uit te gaan jij stiekem naar de concurrentie loopt die wel aan jouw idee van ‘hoe meer pk’s hoe sterker’ voldoet.
    Evenals een motorleverancier meer aan een motor van 100 Kw dan aan een van 45 Kw kan verdienen, zou het mij niet verbazen wanneer dat met een schroef ook zo gaat.

    Het is logisch dat wanneer je een kleinere vertraging neemt je motor harder moet werken.
    Hoeveel je motor op dit moment te verstouwen heeft is niet duidelijk zolang de gegevens van je boot en schroef niet bekend zijn.

    Als de motor met de bestaande configuratie op zijn tenen moet lopen en je het hem nog moeilijker maakt door ‘op te schakelen’ ofwel: een kleinere reductie te installeren, bestaat het gevaar van een behoorlijke overbelasting.

    Doordat de vermogensvraag met de snelheid kwadratisch toeneemt heb je namelijk voor de laatste 20% richting de rompsnelheid (of topsnelheid wanneer het een speedboot betreft) 70% van je totale vermogen nodig.

    Over de andere kant is het wel zo dat je motor bij 2200 toeren de meeste kracht ontwikkelt.
    Zo lang je dus met minder vertraging niet beneden de 2200 toeren komt voelt je motor zich prima en zou je, wanneer je behoorlijk ver boven 2200 toeren blijft ook nog op je gemak, voor weinig! geld, naar een zwaardere gebruikte schroef kunnen kijken.

    Nu je motor op max 5000 toeren is afgesteld en je met een geheel naar beneden geduwd ‘gashendel’ dus brandstof voor 5000 toeren vraagt lijkt het mij wel verstandig om van het maximum behaalde toerental 100 toeren ‘gas’ terug te nemen.

    Waar je nog wel op moet letten is dat in het geval je koppeling achteraf te weinig vertraging heeft en/of je gebruikte schroef zo zwaar blijkt te zijn dat je de 2200 toeren maar net haalt, je drie dingen kunt doen: Een koppeling met grotere vertraging (vertraging van 3 op 1 is sowieso gunstiger, gratis meer Newton meters), je schroef weer verkopen (brengt als ‘oud ijzer’ soms het meest op) en de oude weer monteren of (wat ik zou doen) je ‘gas’ terug nemen in de wetenschap dat je met het terug nemen van 200 toeren al 30/40% van je vermogensvraag en een belangrijk deel van je brandstofvraag kwijt bent.

    Volvo schijnt met zijn onderdelen zo duur te zijn dat het gunstiger lijkt een nieuwe, of mooier nog, een gereviseerde te koppeling te kopen.

    Wel heb ik vernomen dat een Volvo koppeling alleen past op een Volvo koppelinghuis, zodat je waarschijnlijk nog wel een (duur ?) koppelinghuis nodig hebt van de motor naar de nieuwe koppeling.

    Bovendien zal Drinkwaard jou nooit het vel over de oren halen en altijd naar een voor jou gunstige oplossing zoeken.

    Nu versleten lamellen bij mijn weten het meest voorkomende euvel zijn zou het mij niet verbazen wanneer je met revisie en het uitsparen van een nieuw koppelinghuis vrijwel even duur uit bent, temeer daar het niet denkbeeldig is dat er en tussen de koppeling en de schroefas gedokterd moet worden omdat de nieuwe koppeling belangrijk langer of korter is dan de oude. (bij een verschil van enkele centimeters kan Drinkwaard soms de schroefas wat naar voren of naar achteren bewegen)

    Of die koppeling een kleine 200 Nm kan verwerken en/of anderszins voor de 606 geschikt is weet ik niet maar van middag zag ik dat hij een Volvo MS 2 ruilkoppeling in voorraad heeft. Als die past, zou ik niet tot het voorjaar wachten maar nu al aan het rekenen slaan.

    Succes,
    Martin Meijer

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *