Гребной вал и его работа, механизмы линии вала катера, как устроено спортивное судно, ремонт катера, ремонт водного судна, как сделать водное судно в гараже, водный спорт. Привет студент Упорный вал и подшипники

Преимущества и недостатки

"Гребной вал" в книгах

СПИРАЛЬНЫЙ ГРЕБНОЙ ВИНТ

Гребной флот времен битвы при Лепанто

Гребной канал

ГРЕБНОЙ КАНАЛ

Гребной корабль

Гребной винт

Гребной спорт

Гребной флот

Гребной слалом

Гребной движитель

ГРЕБНОЙ ФЛОТ В ОБОРОНЕ РИГИ В 1812 г.

ГРЕБНОЙ ФЛОТ ПРИ ОСАДЕ ДАНЦИГА В 1813 г.

Гребной танкер, або Маневр капитана Смита

Гребной спорт

§ 47. Передача мощности двигателей на гребной вал

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Подобные документы

Среднего или малого удлинения.

Гребной винт насаживается на гребной вал , приводимый во вращение судовым двигателем. При вращении гребного винта каждая лопасть захватывает массу воды и отбрасывает её назад, сообщая ей заданный момент импульса , - сила реакции этой отбрасываемой воды передаёт импульс лопастям винта, лопасти, в свою очередь, - гребному валу посредством ступицы, и гребной вал, далее, - корпусу судна посредством главного упорного подшипника .

Двухлопастной гребной винт обладает более высоким КПД , чем трёхлопастной, однако при большом дисковом отношении (см. ниже) весьма трудно обеспечить достаточную прочность лопастей двухлопастного винта. Поэтому наиболее распространены на малых судах трёхлопастные винты (двухлопастные винты применяют на гоночных судах, где винт оказывается слабо нагруженным, и на парусно-моторных яхтах , где гребной винт - вспомогательный движитель ). Четырёх- и пятилопастные винты применяют сравнительно редко, - в основном на крупных моторных яхтах и крупных океанских судах для уменьшения шума и вибрации корпуса.

В последние годы для этих целей стали применять и пластмассы .

Работающий гребной винт

Работает как движитель только при неизменной или возрастающей скорости вращения, в остальных случаях - как активный тормоз .

Гребной винт на одной из первых подлодок

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя известный изобретатель и кораблестроитель швед Джон Эрикссон . В том же 1836 году он предложил другую форму гребного винта, представлявшую собой гребное колесо с лопастями, поставленными под углом. Он построил винтовой пароход «Стоктон» (мощности ходовых паровых машин - 70 л. с), сделал на нём переход в Америку , где его идея была встречена настолько заинтересованно, что уже в начале 1840-х годов был спущен первый винтовой

Причины поломок вала. Гребные или промежуточные валы ломаются относительно редко, гораздо чаще происходит их изгиб.

Естественно, что лопнувший вал не ремонтируют, а заменяют, но во всех случаях необходимо проанализировать характер поломки и выявить ее причину. Важно, чтобы поломка по той же причине не повторилась при дальнейшей эксплуатации установки с новым валом.

Если вал сломался при ударе о подводное препятствие и при этом его скрутило, причем угол закрутки достигает величины φ° = (0,3-0,5)L/d, где L - длина, a d - диаметр вала (см), то причина поломки или в отсутствии предохранительной муфты или в неправильном выборе ее срезного элемента - он слишком прочен.

Может произойти поломка вала без заметного скручивания, а иногда и без видимых внешних причин, причем излом проходит под углом примерно 45° к оси вала и имеет зернистую структуру. В таких случаях причиной излома, как правило, является трещина, проходящая в районе шпоночных пазов или уступов.

Возникновение же трещин объясняется действием усталостных напряжений, появляющихся, когда вал передает помимо основного постоянного крутящего момента от двигателя к винту еще какие-то дополнительные моменты, периодически меняющие направление.

Такие знакопеременные нагрузки возникают, например, из-за неравномерной работы двигателя (чем меньше число цилиндров, тем неравномерность больше) или перебоев в работе одного из цилиндров;

Из-за неравномерного износа или низкого качества изготовления зубчатых передач;

Из-за неправильной установки карданных шарниров;

Из-за появления сил, периодически действующих на каждую из лопастей при пересечении ею следа от кронштейна или дейдвуда либо при прохождении вблизи днища и у кронштейна;

Из-за плохой центровки или изгиба вала.

При правильно выполненной установке относительно корпуса катера и его выступающих частей и правильной установке карданных валов дополнительные напряжения, появляющиеся в валах от знакопеременных нагрузок, как правило, невелики и не могут служить причиной поломки. Поломка вала в этом случае (особенно если диаметр вала выбран минимально допустимым) может произойти только при возникновении резонансных крутильных колебаний. В том случае, когда собственная частота колебаний системы двигатель - вал - винт совпадает с частотами знакопеременных нагрузок, напряжения в валах и амплитуда их колебаний резко увеличивается, возникает резонанс. Внешними признаками возникновения крутильных резонансных колебаний являются: увеличение шумности; появление металлических стуков в шлицевых и шпоночных соединениях, особенно при наличии у них люфтов; усиление шума в зубчатом зацеплении.

В любительских условиях для предохранения валов от поломок из-за возникновения крутильных колебаний целесообразно увеличивать диаметры шеек валов в местах крепления муфт и винта, т. е. усиливать те места, где чаще всего возникают усталостные разрушения. Очень полезна установка упругих муфт (см. «КЯ» № 66), особенно на промежуточном валу. Целесообразно также использовать штатное сцепление автомобильных двигателей, которое оснащено эффективным упругим гасителем крутильных колебаний. При монтаже гребного винта расстояния до днища корпуса катера или дейдвуда и кронштейнами следует делать возможно большими.

При эксплуатации катера следует избегать даже кратковременной работы двигателя на больших нагрузках при перебоях в одном или нескольких его цилиндрах, с погнутым валом либо винтом, так как при этом амплитуда крутильных колебаний резко увеличивается.

Правка вала. Правку погнутых гребных или промежуточных валов лучше всего производить в токарном станке (рис. 1) или в простейшем приспособлении (рис. 2).

1 - индикатор; 2 - брусок (медь, алюминий).

Вынуть гребной вал для проверки и ремонта во многих случаях удается на плаву, если, конечно, не погнут кронштейн опорного подшипника. Для этого обычно сначала снимается перо руля, затем муфта (или полумуфта) отсоединяется от редуктора, вал сдвигается до упора в корпус сальника дейдвуда, муфта спрессовывается с конца вала и вынимается шпонка. После этого на конец вала и корпус сальника надевается резиновая перчатка (мешок из прорезиненной ткани, два-три полиэтиленовых пакета), которая плотно приматывается изолентой к корпусу сальника. Теперь вал с гребным винтом может быть вынут в корму, причем дейдвуд оказывается герметично закрытым. Эту операцию лучше проводить на мелком месте или с низких мостков.

Вынутый вал с винтом устанавливается в центрах токарного станка или на призмы приспособления, которые должны располагаться в районе заднего опорного подшипника и шейки муфты, крепящей его к реверс-редуктору.

При правке вала на токарном станке измерение его биения лучше всего производить при помощи индикатора 1 (см. рис. 1), укрепляя его на салазках продольного суппорта. Можно определить биение и по нониусу поперечного суппорта, последовательно подводя зажатый в резцедержатель брусок 2.

Часто концы валов имеют резьбовые шейки для крепления гребного винта и муфты, которые могут быть погнуты при затягивании гайки. Следует иметь в виду, что нас интересует биение вала относительно его опорных шеек, а не центровых отверстий, расположенных в резьбовых концах. Поэтому биение, прежде всего, необходимо проверить в районе шеек заднего опорного подшипника А и фланца полумуфты В. При этом биение опорных шеек более 0,2 мм указывает на чрезмерный прогиб резьбовых концов вала.

Править этот прогиб нужно, не снимая вал со станка, упором бруска 2 в шейки. При этом перемещение суппорта на первом этапе задается равным прогибу шеек Апр max, который равен половине биения. Далее вновь проверяется биение, определяется новое значение прогиба, и последующее перемещение суппорта задается большим на величину этого нового прогиба. Операция повторяется до тех пор, пока биение не уменьшится до 0,1-0,2 мм.

В тех случаях, когда биение шейки А связано в основном с сильным изгибом самого вала, производится первоначальная правка вала; далее при необходимости выполняется правка его резьбовых концов и только после этого - окончательная правка вала.

Перед окончательной правкой определяют местоположение и направление максимального прогиба вала. При правке вала следует иметь в виду, что из-за его относительно большой длины величина прогиба упругих деформаций может достигать величины 10-20 мм. Для того чтобы выправить вал, его необходимо деформировать на величину прогиба в области упругих деформаций (назовем его Δупр) плюс величина максимального прогиба вала Δпр max.

Именно из-за того, что Δпр max, как правило, намного меньше, чем Δупр, обычно не удается выправить вал при помощи ударов - рихтовкой: слабые удары не приводят к цели, а слишком сильные сразу же и намного прогибают вал в другую сторону. При помощи ударов удается выправить только короткие валы (L/d = 5-8), у которых Δупр меньше Δпр max.

Предварительную оценку величины прогиба вала в области упругих деформаций, т. е. до появления деформаций остаточных, можно произвести по формуле:

где k - коэффициент (k = 500 для обычных сталей и k = 400 для легированных); L - расстояние между опорами, см; dB - диаметр вала, см.

Чтобы сократить время правки вала, целесообразно на первом же этапе задать перемещение суппорта чуть меньше величины Δупр. Вначале брусок мягкого металла 2 (см. рис. 1) подводится к валу в месте максимального прогиба и со стороны «выпуклости»; показания нониуса записываются. Далее производится правка перемещением суппорта вперед на расстояние 0,9Δупр, после чего суппорт возвращается в нулевое положение (с обязательной выборкой люфта). Если после этого не появился зазор между валом и бруском, операция повторяется, но величина перемещения суппорта увеличивается на величину максимального прогиба вала. После того как при возвращении суппорта на нулевую отметку появился зазор, каждое последующее перемещение суппорта при правке делается больше предыдущего на величину максимального прогиба вала Дпр max за вычетом величины этого зазора.

После этого вал еще раз проверяется обязательно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Биение валов диаметром 25-35 мм в районе муфты, винта, опорной шейки и дейдвудного сальника не должно превышать 0,15-0,3 мм, в остальных местах - 0,3-0,5 мм (меньшие цифры относятся к коротким валам с длиной менее 1200 мм). При необходимости правка повторяется с учетом того, что положение места максимального прогиба может быть другим.

В тех случаях, когда основной изгиб вала произошел в районе заднего опорного подшипника, целесообразно весь вал до шейки опорного подшипника вставить в шпиндель, а правку производить упором в ступицу винта. Попытка произвести правку без гребного винта приведет к изгибу посадочного конуса под винт, в связи с чем после напрессовки винта снова возникнет некоторый прогиб вала. В связи с тем, что вылет вала в этом случае невелик и жесткость вала достаточно высока, первоначальное перемещение суппорта можно принять равным прогибу вала. Чтобы исключить возможность повреждений поверхности вала кулачками патрона, вал рекомендуется обернуть медной или алюминиевой полосой. Правка вала в приспособлении (см. рис. 2) происходит благодаря усилию, развиваемому винтом 2. Величина прогиба измеряется по изменению расстояний между валами при помощи штангенциркуля.

1 - гребной вал; 2 - винт M16; 3 - поперечина, сталь δ=15-20; 4 - полоса δ=3-4; 5 - призма; 6 - штанга; пруток диаметром не менее 1,3 диаметра вала или труба диаметром не менее 1,5 диаметра вала; 7 - винт стопорный; 8 - труба; 9 - призма δ=8-12, приварить к трубе 8; 10 - штангенциркуль.

Необходимо учитывать, что одновременно с валом изгибается и штанга, поэтому величину суммарного прогиба в области упругих деформаций вала можно определить по зависимости (аналогичной ранее приведенной):

где dш - диаметр штанги, см.

В остальном методика правки аналогична рассмотренной выше.

Другими видами ремонта вала являются восстановление резьбы (как правило, при помощи наплавки с последующей механической обработкой) и изношенной шейки сальника (лучше всего - при помощи установки втулки из нержавеющей стали на эпоксидном клее).

Ремонт гребного винта. Характерные повреждения гребных винтов - это загиб, частичное или полное обламывание лопасти, появление трещин и т. п. Причиной подобных повреждений чаще всего являются удары лопастей о твердые предметы, однако нередки случаи обламывания лопастей без видимых внешних причин: по аналогии с гребными валами такие поломки объясняются появлением усталостных трещин из-за действия на лопасть знакопеременных нагрузок.

Слишком малое расстояние между краем лопасти и днищем катера, расположение винта за плохо обтекаемым дейдвудом и кронштейном, чрезмерный наклон вала, работа валопровода в условиях крутильных колебаний и т. п. - приводят к появлению знакопеременных нагрузок, действующих на лопасть. В принципе, при правильно выбранной толщине лопасти знакопеременные нагрузки могут привести к ее обламыванию только в сочетании с действием других факторов, таких, как коррозия или кавитационная эрозия, появление внутренних напряжений при ремонте путем правки лопасти в холодном состоянии или заварке трещин без последующего отжига и т. д. Таким образом, технология ремонта гребного винта оказывает существенное влияние на его дальнейшую работоспособность.

Холодная правка латунных лопастей возможна лишь при загибе их на угол не более 30°. Гибку лучше всего производить при помощи двух-трех рычагов длиной до 1 м, имеющих на концах прорези глубиной 6-8 см, надеваемые на кромку винта (рис. 3). Можно воспользоваться тисками, универсальным съемником для подшипников или любым прессом.

1 - винт; 2 - рычаг, сталь листовая δ=10 мм. При толщине лопасти до 5 мм L=600 мм, b=60 мм; при толщине до 8-10 мм L=1000 мм, b=80 мм; 3 - подкладная планка (медь, алюминий); 4 - кувалда тяжелая; 5 - кувалда легкая; 6 - наковальня.

При правке ударами с целью уменьшения местных деформаций лопасти лучше пользоваться свинцовой кувалдой. При правке стальной кувалдой на лопасть нужно наложить пластину из свинца, отожженной меди или алюминия. Правку производят на наковальне или любом тяжелом предмете, одерживая противоположный край лопасти тяжелой кувалдой.

При загибе лопасти больше чем на 30° правку необходимо вести с нагревом. (Удается и холодной правкой выправить лопасть, загнутую на 90°, а иногда и более, однако при этом дальнейшая работоспособность отремонтированной лопасти оказывается весьма малой.) Температура нагрева для латуни ЛМЦЖ 55-3-1 равна 550-700 °С, для ЛАМЦЖ 67-5-2-2 - 600-750 °С; при этом следует иметь в виду, что при недостаточном нагреве условия правки будут лишь незначительно отличаться от выполнения ее без нагрева. Нагрев лучше всего производить в горне или в печи; обеспечить плавный и равномерный нагрев при помощи ацетиленовых горелок обычно не удается.

После правки нужно обязательно произвести отжиг винта для снятия термических напряжений. Отжиг производят сначала медленным (не более 100 °С в час) нагревом до температуры 350-400 °С для латуни ЛМЦЖ 55-3-1 и 500-550 °С - для ЛАМЦЖ 67-5-2-2, а затем еще более медленным охлаждением вместе с печью (скорость охлаждения не выше 50 °С в час).

Очень часто при ремонте винтов приходится выполнять сварочные работы. Лучше всего, если есть возможность применить аргонно-дуговую сварку, однако удовлетворительные результаты получаются и при обычной газовой сварке. Горелка при этом должна быть отрегулирована на окислительное пламя (отношение О 2 /С 2 Н 2 = 1,2 - 1,3) для предотвращения появления в пламени свободного водорода, вызывающего резкое снижение прочности сварного шва. В качестве присадки при сварке латуни лучше всего применять проволоку из алюминиевых бронз. После сварки также целесообразно произвести отжиг; для латуни ЛМЦЖ 55-3-1 допускается замена отжига проколачиванием шва в холодном состоянии до появления заметных вмятин по всей его поверхности.

Стальные винты, особенно, если они изготовлены из нержавеющих сталей аустенитного класса 1-18 (например, 1Х18Н107), значительно менее чувствительны к остаточным напряжениям после гибки и сварки; применение отжига для них не обязательно.

Из-за малой пластичности алюминиевых сплавов холодную правку и гибку при ремонте отлитых из них винтов не применяют. Основным способом ремонта в данном случае является аргоно-дуговая сварка или обычная газовая сварка с применением специальных флюсов (АФ-4А). Присадочный материал должен быть идентичен основному металлу винта. После сварки желательно винт нагреть до температуры 300-350 °С и медленно охладить для снятия остаточных напряжений.

В процессе ремонта следует обратить особое внимание на восстановление первоначального шага лопасти. Напомним, что средний шаг лопасти определяется как среднее арифметическое значений шагов на пяти относительных радиусах R/0,5D = 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 9,95. Контроль шага лучше всего вести по фактической величине шага недеформированной лопасти того же винта. При этом различия в шагах в каждом из сечений не должны быть более 2-5%, а в среднем шаге более 1,5-4% (здесь и далее меньшие значения относятся к глиссирующим катерам).

Существуют различные приспособления для измерения шага. Одно из них изображено на рис. 4.

1 - втулка; 2 - гайка барашковая; 3 - шпилька М8; 4 - шаговый шаблон;
5 - винт; 6 - оправка.

При ремонте удобно пользоваться простейшим приспособлением (рис. 4), состоящим из оправки 6, имеющей коническую поверхность под отверстие в винте, и двух цилиндрических поверхностей (эта же оправка в дальнейшем может быть использована для балансировки винта). По меньшей цилиндрической шейке свободно перемещается втулка 1, к которой приварена шпилька 3, имеющая длину, несколько превышающую радиус винта. На шпильке двумя гайками-барашками крепится шаговый шаблон 4 из мягкой жести или алюминия. Шаблон изгибается приблизительно по проверяемому радиусу R изг подводится до упора в нагнетающую поверхность неповрежденной лопасти и фиксируется гайками-барашками. Затем, приподнимая втулку 1, шаблон подводят поочередно к другим лопастям, проверяя зазор между ним и лопастью. Далее шаблон перемещается на другое сечение лопасти и шаг проверяется на другом радиусе; шаблон, естественно, при этом должен быть изогнут по новому радиусу. Для винтов диаметром 300-400 мм зазор между лопастью и шаблоном не должен превышать 0,5-1,5 мм.

Если погнуты все лопасти винта, то вначале целесообразно выправить одну из них, наименее поврежденную, и уже по ней подгонять шаги остальных лопастей. При правке первой лопасти необходимо выдержать средний шаг лопасти и распределение шага вдоль радиуса (если, конечно, они известны).

Обычно считается, что фактический шаг лопасти не должен отличаться от расчетного более чем на 1,5-4%, однако эта рекомендация приемлема для гребных винтов, эксплуатирующихся с судовыми дизелями, работающими по внешней характеристике. Для конвертированных автомобильных двигателей работа по внешней характеристике не допускается, поэтому можно увеличить допустимое отличие действительного шага от расчетного до 10%. Отклонение значений местного шага по сечениям лопасти от закона распределения шага вдоль радиуса не должно превышать 5-10%. Однако следует иметь в виду, что отклонение величин местного шага на одних и тех же радиусах у разных лопастей должны быть значительно меньше (во избежание появления чрезмерной вибрации вала); это учтено в приведенных выше допусках на зазоры между шаговым шаблоном и лопастью. Крайне нежелательно увеличение шага в районе ступицы, приводящее к ухудшению антикавитационных свойств винта и увеличивающее вероятность подсоса воздуха.

После выполнения сварочных работ обычно возникает необходимость в опиловке шва с целью сохранения предусмотренной чертежом толщины лопасти. Небольшое изменение толщины практически не сказывается на тяге, развиваемой винтом, но может заметно ухудшить антикавитационные свойства винта. По этой причине допускаемое отклонение по толщине лопасти на водоизмещающих судах должно быть ограничено пределами от +20% до -10%, а для быстроходных глиссирующих - от +8% до -4%). (Меньшее значение отрицательного допуска объясняется опасностью чрезмерного снижения прочности лопасти.)

Лопасти винтов обычно имеют наклон в корму на угол 10-15°. После правки может оказаться, что эти углы у разных лопастей различны. Обнаружить это можно при вращении винта на оправке или, положив винт ступицей на ровную поверхность, замером расстояний до входящей и выходящей кромок на концевых радиусах. Разница в наклоне лопастей практически не оказывает влияния на упор винта, но нарушает динамическую уравновешенность и, следовательно, приводит к появлению вибрации. Поэтому существует рекомендация ограничить линейное отклонение конца лопасти величиной 1,5-3,0% диаметра винта.

Окончательной операцией является балансировка винта. Лишний вес лопасти удаляется опиловкой всей ее поверхности. Величина допустимого момента дисбаланса для винтов диаметром 300-400 мм - 50-200 г·см.

Гребной вал

элемент валопровода, непосредственно соединенный с гребным винтом. На больших судах длина гребного вала до 12 м; на малых непосредственно соединен с двигателем и гребным винтом.

- Гребно́й кана́л в статье «Крылатское»...
Москва (энциклопедия)
- находится на Крестовском острове, в северо-западной его части, на территории Приморского парка Победы...
Санкт-Петербург (энциклопедия)
- движитель, преобразующий энергию вращения вала двигателя в поступательное движение корабля. Состоит из 2-6 широких лопастей, закреплённых иа втулке под углом к плоскости вращения...
Словарь военных терминов
- судовой реактивный движитель, в основу образования которого положена винтовая поверхность...
Морской словарь
- элемент валопровода, непосредственно соединенный с гребным винтом. На больших судах длина гребного вала до 12 м; на малых непосредственно соединен с двигателем и гребным винтом...
Морской словарь
- лопастной движитель. Состоит из насаживаемой на гребной вал ступицы с 2-6 лопастями, закрепленными на ней под некоторым углом к плоскости вращения...
Морской словарь
- наиболее употребительный движитель морских паровых судов, представляет собою тело, напоминающее по форме крылья ветряных мельниц...
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- наиболее распространённый судовой Движитель...
Большая Советская энциклопедия
- искусственный водоем для тренировок и соревнований по гребному спорту. Ширина до 200 м, длина около 4000 м, глубина не менее 2 м. Один из крупнейших в Европе гребных каналов в Крылатском...
Современная энциклопедия
- ...
Орфографический словарь русского языка
- ГРЕСТИ́ 2, гребу́, гребёшь; грёб, гребла́; грёбший; гребя́; несов...
Толковый словарь Ожегова
- ГРЕБНО́Й, гребная, гребное. 1. прил. к гребля. Гребной спорт. 2. Приводимый в движение греблей, веслами. Гребное судно. 3. Совершающий греблю, гребущий. Гребной винт, гребное колесо. Воздушный гребной винт...
Толковый словарь Ушакова
- гребно́й прил. 1. соотн. с сущ. гребля I, связанный с ним 2. Свойственный гребле, характерный для неё. 3. Предназначенный для гребли...
Толковый словарь Ефремовой
- гребн"...
Русский орфографический словарь
- ...
Формы слова
- прил., кол-во синонимов: 1 спортивный...
Словарь синонимов

Из книги НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ. автора Тесла Никола

СПИРАЛЬНЫЙ ГРЕБНОЙ ВИНТ Тем не менее, в существующих условиях наилучшие результаты для надводных судов дает спиральный гребной винт, который приводится в движение четырь я путями. Первый, прямо от вала первичного двигателя; второй, посредством шестерни; третий, через

Из книги История войн на море с древнейших времен до конца XIX века автора Штенцель Альфред

Гребной флот времен битвы при Лепанто Что касается материальной части тогдашних военных флотов, то на Средиземном море средством передвижения, как и в древности, оставались весла, а двигательной силой – мускульная сила человека, но в способе употребления весел была

Из книги Легендарные улицы Санкт-Петербурга автора Ерофеев Алексей Дмитриевич

Гребной канал Канал прорыт в 1960-е годы по руслу реки Винновки, вытекавшей из Средней Невки и впадавшей в Большую. Речка отделяла Бычий остров от Крестовского, происхождение ее названия неизвестно.Старое устье реки – это протока, выходящая к Большой Невке западнее

Из книги Петербург в названиях улиц. Происхождение названий улиц и проспектов, рек и каналов, мостов и островов автора Ерофеев Алексей

ГРЕБНОЙ КАНАЛ Канал прорыт в 1960-е годы по руслу реки Винновки, вытекавшей из Средней Невки и впадавшей в Большую. Речка отделяла Бычий остров от Крестовского, происхождение ее названия неизвестно.Старое устье реки – это протока, выходящая к Большой Невке западнее

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Гребной корабль Гребной корабль – военный корабль, приводимый в движение с помощью весел. Истории известны гребные корабли, созданные в древние времена из цельных стволов деревьев. Позже борта наращивались корой или досками и уже назывались ладьями. На Руси такие

БСЭ

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ГР) автора БСЭ

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ГР) автора БСЭ

Из книги Том 2. Водные виды спорта автора Свиньин Владимир Федорович

Гребной слалом Гребной слалом – дисциплина гребли на байдарках и каноэ, преодоление на скорость размеченной воротами дистанции: участка порожистой реки или искусственной трассы (скорость потока воды должна быть не менее 2 м/сек.).В зависимости от длины дистанции,

Из книги Боевые корабли древнего Китая, 200 г. до н.э. - 1413 г. н.э. автора Иванов С. В.

Гребной движитель Отличительной чертой многих типов китайских кораблей и судов были весла, так называемые юло. Китайское весло принципиально отличалось от весла европейского, по могло также встречаться на корейских и японских кораблях. Весло-юло работало по принципу

автора

ГРЕБНОЙ ФЛОТ В ОБОРОНЕ РИГИ В 1812 г. Уже в 1810 г., когда Российская империя начала подготовку к войне с Наполеоном, разрабатывались возможные варианты зашиты Рижской крепости. В 1811 г. инженер-генерал-майор К.И. Опперман составил инструкцию для обороны Риги. В ней в числе

Из книги Русский флот в войнах с наполеоновской Францией автора Чернышев Александр Алексеевич

ГРЕБНОЙ ФЛОТ ПРИ ОСАДЕ ДАНЦИГА В 1813 г. В январе 1813 г. к Данцигу, занятому французскими войсками, подошла часть армии П.Х. Витгенштейна, но по недостатку сил она ограничивалась лишь наблюдением за крепостью. В феврале у Данцига был оставлен корпус генерала Ф.Ф. Левиза (19

Из книги автора

Гребной танкер, або Маневр капитана Смита Я не очень люблю конспирологию и альтернативную реальность, особенно в политике и сражениях - обсуждения «что было бы, если корпус Груши пришел под Ватерлоо, а Гитлера обрезали в детстве и отправили учиться в хедер?» Однако

Из книги Спортивные события 2013 автора Яременко Николай Николаевич

Гребной спорт Строительство первого искусственного слаломного канала в России должно закончиться в 2013 году, заявил глава Федерации гребного слалома России (ФГСР) Сергей Папуш.Памятный знак в честь начала строительства гребного слаломного канала был установлен

Из книги Общее устройство судов автора Чайников К. Н.

§ 47. Передача мощности двигателей на гребной вал Передаточные механизмы от главного судового двигателя на гребной вал служат главным образом для снижения количества оборотов ГССУ, передающихся движителю. Для получения максимального значения пропульсивного к. п. д.

Валопровод на судне служит для передачи энергии от главного двигателя к движителю. Валопровод включает валы, подшипники и гребной винт. Упор от винта на корпус судна также передается через валопровод.

В состав валопровода входят упорный вал, несколько промежуточных валов и гребной вал, которые вращаются соответственно на упорных, опорных и дейдвудных подшипниках. Дейдвудная труба с обеих сторон уплотняется сальниками. Все элементы валопровода показаны на рис. 11.1.

Упорные подшипники. Эти подшипники служат для передачи упора, возникающего при работе винта, на корпус судна, поэтому упорный подшипник должен иметь прочную конструкцию и быть установлен на достаточно жесткой опоре. Подшипник может выполняться отдельно или составлять единую конструкцию с главным двигателем. Подшипник должен быть рассчитан на передачу упора при переднем и заднем ходе, а также на различные нагрузки, включая аварийные.

Корпус автономного упорного подшипника (рис. 11.2) состоит из двух половин, соединяемых точными болтами. Упорная нагрузка воспринимается упорными подушками, благодаря которым можно изменять угол наклона. Эти подушки устанавливают в направляющих или на опорах и облицовывают белым металлом. В показанной на рис. 11.2 конструкции упорные подушки занимают три четверти окружности и передают весь упор на нижнюю часть корпуса подшипника. В других конструкциях упорные подушки расположены по всей окружности. Масло, увлекаемое упорным гребнем, при помощи скребка снимается с него и направляется к распорке, удерживающей подушки. Отсюда масло струей направляется к подушкам и подшипникам. Упорный вал имеет фланцы, при помощи которых он болтами крепится к фланцам валов двигателя или редуктора или к фланцу промежуточного вала.

В тех случаях, когда упорный подшипник является частью главного двигателя, корпус подшипника составляет продолжение фундаментной рамы, к которой он крепится болтами. Принудительная смазка этого подшипника осуществляется от системы смазки двигателя, а в остальном конструкция подшипника такая же, как и у независимого подшипника.

Рис. 11.1. Схема валопровода:

1 -дейдвудные подшипники, поддерживающие вал и винт; 2 - кормовая втулка; 3 - носовая втулка (устанавливается не всегда); 4 - дейдвудная труба; 5 - гребной вал; 6 - ахтерштевень; 7 - переборка ахтерпика; 8 - промежуточный вал; 9 - опорные подшипники (устанавливаются не всегда); 10 - упорный вал; 11 - двигатель внутреннего сгорания, непосредственно передающий мощность на гребной вал; 12 - двигатель внутреннего сгорания или турбина с передачей мощности на вал через редуктор; 13 - главный двигатель; 14 - автономный упорный подшипник, служащий для передачи упора винта на корпус судна; 15 - промежуточные опорные подшипники, поддерживающие вал снизу; 16 - кормовой опорный подшипник, поддерживающий вал сверху и снизу; 17 - дейдвудный сальник в машинном отделении; I - мощность двигателя; II - упор винта

Опорные подшипники. Не все опорные подшипники валопровода имеют одинаковую конструкцию. Крайний кормовой опорный подшипник имеет как нижний, так и верхний вкладыш, так как он должен воспринимать и массу винта и вертикальную составляющую упора при работе винта, направленную вверх. Другие опорные подшипники служат лишь для поддержания массы вала и поэтому имеют только нижние вкладыши.

Один из средних опорных подшипников вала показан на рис. 11.3. Обычный для подшипников вкладыш заменен здесь по душками на шарнирной опоре.

Рис. 11.2. Упорный подшипник:

1 - указатель уровня масла; 2 - масляный скребок; 3 - упорный гребень 4 - дефлектор; 5 - вал; 6 - стопор упорных подушек; 7 - упорная подушка; 8 - змеевик охлаждения; 9 - вкладыш опорного подшипника

Рис. 11.3. Опорный подшипник:

1 - масляное кольцо; 2 - масляный скребок; 3 - дефлектор; 4 - шарнирные опорные подушки

Такие подушки лучше воспринимают перегрузки и способствуют сохранению масляного клина достаточной толщины. Смазка осуществляется из масляной ванны, расположенной в нижней части корпуса. При помощи кольца, опущенного в ванну, масло при вращении вала увлекается вверх и поступает на смазку. Охлаждается масло в холодильнике трубчатого типа, помещенном в ванне, через которую пропускается забортная вода.

Дейдвудные подшипники выполняют две основные функции: поддерживают гребной вал; выполняют роль сальника, который предотвращает попадание забортной воды вдоль вала в машинное отделение. В дейдвудном подшипнике в качестве облицовки ранее применялось бакаутное дерево (отличающееся особо высокой плотностью), а смазка осуществлялась забортной водой. В применяемых в последнее время подшипниках используются залитые белым металлом вкладыши, смазываемые маслом. Одна из таких конструкций подшипника показана на рис. 11.4.

Масло подается к втулке подшипника через наружные каналы, расположенные аксиально, и через радиальные боковые отверстия с двух сторон во внутренние аксиальные каналы. В торцовой части втулки масло выходит и направляется к насосу и маслоохладителю. В системе смазки имеются два напорных масляных бака, причем для поддержания системы в рабочем состоянии в случае выхода из строя масляного насоса достаточно использовать один масляный бак.

Рис. 11.4. Кормовой дейдвудный подшипник, смазываемый маслом:

I - подвод масла; II - отвод масла; III - слив масла через клапан слива

На каждом из баков устанавливается аварийная сигнализация, предупреждающая о снижении уровня масла ниже допустимого.

На наружном и внутреннем концах гребного вала установлены специальные уплотнения. Давление в системе смазки устанавливается несколько выше статического давления забортной воды, чтобы предотвратить попадание воды в дейдвудную трубу, если уплотнение будет повреждено.

Валы валопровода. В составе валопровода на участке между упорным и гребным валом, в зависимости от расположения на судне машинного отделения, может быть один или несколько промежуточных валов. Все валы цельнокованые стальные с выполненными заодно фланцами соединяются при помощи кованых стальных точных болтов. Каждый промежуточный вал имеет фланцы с обеих сторон и, если он опирается на подшипник, в этом месте его диаметр увеличен.

На гребном валу также имеется фланец для соединения его с промежуточным валом. Другой конец гребного вала имеет коническую форму, которая соответствует коническому отверстию в ступице гребного винта. На конце конического хвостовика вала расположена резьба для гайки, которой гребной винт крепится к валу.

Используемая литература: "Основы судовой техники"

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Механические и физические свойства материалов»

Тема: «Гребной вал морского судна»

Новосибирск

Введение

1. Принцип работы гребного вала морского судна и материалы

1.1 Материалы для изготовления гребных валов

2. Факторы разрушения

3. Методика оценки технического состояния гребных валов

3.1 Измерения твердости по Бринеллю

3.2 Испытание на растяжение

3.3 Усталостные испытания

3.4 Коррозионная усталость

3.5 Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом

Заключение

Список литературы

Введение

На судах, работающих в изменяющихся условиях, таких как буксиры или рыболовные суда (свободный ход, ход с тралом), движитель должен быть приспособлен к соответствующим условиям работы. К важнейшим составным частям судовых энергетических установок относятся элементы передачи мощности. Под этим понимаются все элементы, участвующие в передаче крутящего момента от коленчатого вала или ротора в турбинах к гребному винту. Типовая дизельная энергетическая установка с двумя среднеоборотными дизелями показана на (рисункок 1). Она включает в себя муфты, одноступенчатый редуктор, валопровод и гребной винт.

Рисунок 1 - Дизель-редукторная энергетическая установка со среднеоборотными дизелями: 1 -муфта; 2 -редуктор; 3 -валопровод; 4 -гребной винт

Гребной вал - это составляющая часть валопровода, которая непосред-ственно соединена с гребным винтом. От качества и надежности этих двух элементов пропульсивного комплекса судна зависит очень многое. Гребной вал является передаточным звеном между главным судовым двигателем и гребным винтом, который обеспечивает необходимую тягу.

При изготовлении гребных валов используются высокопрочные мате-риалы, такие, как углеродистая или легированная сталь. В области подшип-ников кронштейна и дейдвуда гребные валы оснащаются бронзовыми или латунными рубашками, которые насаживаются на валы в горячем состоянии. От коррозии и появление ржавчины используется специальное резиновое или эпоксидное покрытие. На больших судах длина гребного вала достигает

9-12 м, при этом используются промежуточные валы - они соединяются между собой, головным двигателем судна и гребным валом с помощью фланцев и муфт, увеличивая длину гребного вала на длинных судах. Изготовление промежуточных валов также требует высокой квалификации инженеров и применения особо прочных материалов.

1. Принцип работы гребного вала морского судна и материалы

Валопровод соединяет приводной двигатель с гребным винтом. Гребной вал, который в зависимости от расположения машинного отделения на судне может состоять из одной или нескольких соединенных через глухие муфты частей, должен передавать момент вращения двигателя на гребной винт. Гребной вал опирается на радиальные подшипники. Концевая часть проходит в уплотнительном сальнике, который предохраняет туннель гребного вала от попадания морской воды. На конусообразной концевой части гребного вала закреплен гребной винт (рисунок 2, а). Осевое давление, действующее со стороны гребного винта и передаваемое дальше через вал, воспринимается упорным подшипником. Принцип действия упорного подшипника изображен на (рисунок 2, б, в). Такой подшипник состоит из взаимодействующего с опорными поверхностями гребня давления; опорные поверхности залиты металлом. На переднем ходу функционирует одна поверхность гребня давления, на заднем - другая.

1.1 Материалы для изготовления гребных валов

Преимущества данных сталей.

Таблица 1 - Химический состав в % материала 36Х2Н2МФА

Рисунок 2 - Валопровод: а - общий вид, б - упорный подшипник; в - принцип действия упорного подшипника, 1 - гребной вал; 2 - сальник; 3 -полуподшипник; 6 - переборочный сальник; 7 - муфта; 4 - промежуточный вал; 5 - опорный упорный подшипник; 8 -упорный вал

Материалы для изготовления гребных валов

Высокопрочные стали марок 38ХМА и 36Х2Н2МФА

Для длинномерных судовых гребных валов со сквозным осевым отверстием и без него для морских судов любого назначения.

Преимущества данных сталей.

Расшифровка марок сталей (табл. 1, 2).

Таблица 2 - Химический состав в % материала 36Х2Н2МФА

Таблица 4 - Технические характеристики (не менее)

Марка стали

Высокопрочная сталь марки 38ХН3МФА

Для гребных валов атомных ледоколов, к которым предъявляются повышенные требования по уровню прочностных свойств.

Преимущества

Расшифровка стали (табл. 4).

Сталь с высокими прочностными свойствами, пластичностью, ударной вязкостью и хладостойкостью, соответствует (табл. 5).

Таблица 5 - Химический состав в % материала 38ХН3МФА

Улучшенная конструкционная экономнолегированная безникелевая сталь марки 33Х3ГСФА

Для судовых гребных и промежуточных валов морских судов любого назначения

Преимущества

Расшифровка стали (табл. 6).

Сталь высокопрочная экономнолегированая без никеля с высокими прочностными и вязкопластическими свойствами, соответствует требованиям лучших зарубежных стан-дартов и правил классификационных обществ (табл. 7).

Таблица 7 - Технические характеристики (не менее)

2. Факторы разрушения

Опыт эксплуатации конструкций различного назначения, в том числе морских и речных судов, показывает, что их надежность в процессе работы в существенной степени зависит от прочности и долговечности конструктиных элементов. Известно, что подавляющее большинство конструктивных элементов при эксплуатации воспринимают переменные во времени нагрузки, которые являются основным условием возникновения и развития усталостного разрушения.

Это в полной степени относится к судовым гребным валам, тем более что в этом случае процесс усталостного разрушения происходит при одновременном воздействии на вал поверхностноактивной среды - морской воды.

Выявленные причины повреждений гребных валов показывают, что большая часть повреждений (более 60% случаев) явились следствием усталости и коррозионной усталости гребных валов.

Восстановление, ремонт и замена этих элементов, особенно подводной части судна, производят только после вывода судна из эксплуатации. Поэтому вопросы прогнозирования технического состояния таких элементов играют важную роль в процессе эксплуатации судна и снижении непроизводственных затрат судовладельца, связанных с простоем судна.

Гребные или промежуточные валы ломаются относительно редко, гораздо чаще происходит их изгиб.

Если вал сломался при ударе о подводное препятствие и при этом его, скрутило, причем угол закрутки достигает величины

ц° = (0,3-0,5)L/d

L - длина, a d - диаметр вала (см), то причина поломки или в отсутствии предохранительной муфты или в неправильном выборе ее срезного элемента - он слишком прочен.

Возникновение трещин объясняется действием усталостных напряжений, появляющихся, когда вал передает помимо основного постоянного крутящего момента от двигателя к винту еще какие-то дополнительные моменты, периодически меняющие направление.

из-за неравномерного износа или низкого качества изготовления зубчатых передач;

из-за неправильной установки карданных шарниров;

из-за появления сил, периодически действующих на каждую из лопастей при пересечении ею следа от кронштейна или дейдвуда либо при прохождении вблизи днища и у кронштейна;

из-за плохой центровки или изгиба вала.

Гребной вал в процессе эксплуатации подвергается существенному износу: выработка, коррозионное разрушения, трещины, раковины, расслоение.

Для восстановления гребного вала используется технология наплавки. Наплавка допускается, если износ не превышает 5% от диаметра вала, но не более 15 мм.

В качестве наплавляющего материала используется малоуглеродиствая сварочная проволока СВ - 08А диаметром 2 мм под слоем флюса АН - 348 АМ. Температура подогрева перед сваркой составляет 200 - 250?С. Дополнительно термообработка после наплавки не производят.

3. Методика оценки технического состояния гребных валов

Одним из главных свойств любого технического изделия является безотказность, долговечность ремонтоспособность и способность сохранят возложенные на изделия функции в течении назначенного времени эксплуатации.

Надежность валопровода обеспечивается, если он сохраняет прочность, жесткость устойчивость и выносливость при гарантированной долговечности.

Пробы для испытаний отбирают:

при длине заготовки более 3м - с двух концов заготовки;

при длине заготовки 3м и меньше - с одного конца, соответствующего прибыльной части слитка.

Для контроля макроструктуры и сегрегации серы отбирается проба (темплет) перпендикулярно продольной оси заготовки.

Из каждой пробы изготовляются следующие образцы:

для определения механических свойств на растяжение - один; на ударную вязкость два;

для определение склонности к межкристаллической коррозии - четыре;

на определения остаточных напряжений - одна проба .

3.1 Измерения твердости по Бринеллю

Метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 450 HB.

Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенной перпендикулярно поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия

Толщина образца S должна быть не менее чем в 8 раз превышать глубину отпечатка h и определяется по формуле

(F выражена в H);

(F выражена в кгс).

Поверхность образца должна быть плоской и гладкой.

Шероховатость поверхности образца (или площадки на изделии) Ra должна быть не более 2,5 мкм. Образец должен быть подготовлен таким образом, чтобы не изменялись свойства металла в результате механической или другой обработки, например, от нагрева или наклепа.Испытание проводится следующим образом: вначале подводят образец к индентору, затем вдавливают индентор в образец с плавно нарастающей нагрузкой в течение 2-8 с, после достижения максимальной величины, нагрузка наиндентор выдерживается в определенном интервале времени (обычно 10-15 с для сталей) (рисунок 3). Затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка. Также площадь отпечатка определяют и по глубине вдавливания индентора h (без снятия нагрузки). В качестве инденторов используются шарики из твердого сплава диаметром 1; 2,5;5 и 10 мм. Величину нагрузки и диаметр шарика выбирают в зависимости от исследуемого материала.

Диаметр отпечатка получается тем меньше, чем выше сопротивления материала, производимой индентором. Число твердости по Бринеллю (HB) есть отношения нагрузки Р, действующий на шаровой индентор диаметром D, к площади F шаровой поверхности отпечатка:

Рисунок 3 - Схема вдавливания индентора в тело заготовки

3.2 Испытание на растяжение

Испытание на растяжение материалов проводят в соответствии с ГОСТ 1497-84. Стандарт устанавливает методы статических испытаний на растяжение черных и цветных металлов для определения при температуре 20°С пределов пропорциональности, упругости, текучести, временного сопротивления разрыву, относительного удлинения и относительного сужения, модуля упругости, являющихся критерием качествами необходимыми для конструкторских расчетов.

Для испытаний применяют плоские и цилиндрические образцы, вырезанные из детали или специально изготовленные. Размеры образцов регламентированы указанным стандартом, они подчиняются геометрическому подобию и могут быть короткими и длинными. Для цилиндрического образца берется соотношение начальной рабочей длины l0 и исходного диаметра d0: l0= 5d0- короткий образец, l0= 10d0 - длинный образец . Цилиндрические образцы изготавливаются диаметром 3 мм и более. Образцы состоят из рабочей части длиной l0 и головок, форма и размер которых соответствуют захватам машины (рисунок 4).

Рисунок 4 - Цилиндрические и плоские образцы до (а) и после (б) испытания на растяжение

Растяжение образца проводят на специальных машинах, позволяющих фиксировать величину прилагаемой нагрузки и изменение длины образца при растяжении. Эти же машины дают возможность записывать изменение длины образца при увеличении нагрузки (рисунок 5), т.е. первичную диаграмму испытания на растяжение в координатах: нагрузка Р, Н, кН; и абсолютное удлинение образца А, мм.

Рисунок 5 - Диаграмма растяжения образца

На этой диаграмме можно выделить четыре зоны: ОА - зона упругости; АВ - зона общей текучести; ВС - зона упрочнения; СД - зона местной текучести (разрушения). Из диаграммы можно определить механические характеристики материалов, если ее перестроить в координатах (рисунок 6).

Рисунок 6 - Механические характеристики материалов

Различают следующие механические характеристики:

Предел пропорциональности - это наибольшее напряжение, до которого материал подчиняется закону Гука - р;

Предел упругости - это наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций - е;

Предел текучести- это напряжение, при котором происходит рост деформации без увеличения нагрузки - s;

у 0,2- предел текучести условный;

Предел прочности - b;

Значения 0,05 и 0,2 в записи предела упругости и текучести соответствуют величине остаточной деформации?l в процентах от l0 при растяжении образца. Напряжения при испытании на растяжение вычисляют путем деления нагрузки Р, соответствующей характерной точке на диаграмме, на площадь первоначального поперечного сечения F0 рабочей части испытуемого образца:

Площадь поперечного сечение определяется по следующим формулам:

для цилиндрического образца

где - первоначальная толщина; - первоначальная ширина образца.

В точке k устанавливают напряжение сопротивления разрушению материала.

Предел пропорциональности и предел упругости определяют с помощью тензометра (прибор для определения величины деформации). Предел текучести физический и условный рассчитывают, находя нагрузку по диаграмме растяжения. Если на диаграмме нет площадки текучести, то для вычисления условного предела текучести необходимо провести графические построения на диаграмме (рисунок 7). Вначале находят величину остаточной деформации, равную 0,2 % от l0, далее отмечают отрезок на оси деформации, равный 0,2 % от l0, и проводят линию, параллельную пропорциональному участку диаграммы растяжения, до пересечения с кривой растяжения.

Рисунок 7 - Определение предела текучести

Нагрузка соответствует точке их пересечения. Физический и условный предел текучести характеризуют способность материала к началу пластической деформации, т.е. сопротивление малой пластической деформации.

Предел прочности можно подсчитать, используя показания силоизмерителя, по максимальной нагрузке при разрыве либо найти (Рв) по первичной диаграмме растяжения. Характер деформации при растяжении вязких и хрупких материалов существенно различается.

Все рассчитанные таким образом величины являются характеристиками прочности материала.

Пластичность, т.е. способность деформироваться без разрушения, характеризуется изменениями размеров образца. При испытании на разрыв определяют следующие характеристики пластичности:

относительное удлинение:

относительное сужение

где, - соответственно, длина рабочей части и площадь поперечного сечения образца после разрыва .

3.3 Усталостные испытания

При циклических нагрузках в исследуемом образце происходит постепенное накопление повреждений, приводящих к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Этот процесс называют усталостью. Параметрами циклического нагружения являются: среднее напряжение цикла, амплитуда напряжения, частота циклов f (или период Т цикла), коэффициент асимметрии. Цикл, у которого максимальное и минимальное напряжения равны, но противоположны по знаку, называется симметричным ()

Схема нагружения (рисунок 8) должна в той или иной мере воспроизвести в образцах напряженное состояние, характерное для эксплуатационных условий работы детали, так как от соотношения касательных и нормальных напряжений зависят сопротивление усталостному разрушению и характер разрушения.

Рисунок 8 - Схема изменения нагрузки при асимметричном знакопостоянном цикле

Характеристиками сопротивления усталости материала являются;

предел выносливости - максимальное напряжение цикла с коэффициентом асимметрии R, соответствующее заданному (базовому) числу циклов напряжения;

предел выносливости при симметричном цикле;

циклическая долговечность N - общее число циклов, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения.

Для определения предела выносливости испытывают 10 - 15 одинаковых образцов. Для первого образца максимальное напряжение обычно составляет 0,750. Определяется число циклов нагружения, которое он выдерживает до разрушения N 1. Напряжения при испытании второго образца назначаются в зависимости от N 1: при N1 < 2 - 105 s 2 = s1 - 20 МПа; при N1 > 2 - 10 5 s2 = s1 + 20 МПа. Максимальное напряжение цикла для каждого последующего образца понижается на 8 - 12 % до тех пор, пока образец не выдержит без разрушения базовое число циклов нагружения.

Уточнение предела выносливости производится при испытании нескольких других образцов, для которых

На уровне предела выносливости должно быть испытано не менее трех образцов. По результатам испытаний строится кривая усталости (рисунок 9), называемая кривой Веллера.

Рисунок 9 - Кривая Веллера

гребной вал динамический испытание

Критическое напряжение,выше которого уже с первых циклов нагружения возникают субмикроскопические трещины, и отсутствует инкубационный период, делит диапазон на две области - малоцикловой и многоцикловой усталости.

3.4 Коррозионная усталость

Вследствие коррозионной усталости разрушаются гребные винты и валы морских судов, детали самолетов, тепловозов, автомобилей, а также бурильные трубы, лопатки компрессоров и турбин реактивных двигателей, паропроводы, водопроводы и другое оборудование. Этот вид разрушения чрезвычайно распространен и встречается практически во всех отраслях промышленности.

Коррозионная усталость проявляется в разнообразных водных средах, в отличие от коррозионного растрескивания, вызываемого определенными, специфичными для каждого металла ионами. Под действием коррозионной усталости происходит разрушение стали в пресной и морской воде, в конденсатах продуктов сгорания, в других распространенных химических средах; при этом, чем выше скорость общей коррозии, тем быстрее металлhttp://korrosion.ru/ref/razry3aets9_vsledstvie.html коррозионной усталости .

Так как морская вода является агрессивной средой, то следует проводить испытание на коррозионную стойкость Коррозионные исследования - это ряд испытаний, которым подвергают тот или иной материал для определения его долговечности в определенных коррозионных условиях.

Все методы коррозионных испытаний можно подразделить на две группы:

ускоренные исследования;

длительные испытания.

Ускоренные коррозионные испытания проводят в искусственно созданных условиях. При этом значительно ускоряются все коррозионные процессы, но их характер протекания не меняется. Обычно эффект ускорения достигается облегчением протекания контролирующих процессов.

Длительные коррозионные исследования по продолжительности не отличаются от естественных эксплуатационных.

Определение коррозионной стойкости металла.

Коррозионная стойкость металла - это его способность противостоять химическому или электрохимическому разрушению при воздействии среды, в которой он эксплуатируется. Коррозионную стойкость оценивают качественно или количественно. К качественным методам оценки относятся визуальный метод и микроисследование. Визуальное наблюдение состояния поверхности применяют тогда, когда продукты коррозии остаются на образце в виде нерастворимого осадка. Происходящие изменения отмечают кратким описанием, а также фотографированием. Микроисследование применяют для более тщательного изучения образцов, подвергающихся коррозии. Для исследования обычно используют бинокулярный микроскоп при увеличении 20 - 100 крат.

Самым простым и доступным методом определения коррозионной стойкости металла является испытание в открытом сосуде (метод погружения). Для этого образец подвешивают на нити из инертного материала (капроновой, шелковой нити т. п.). В одном сосуде следует испытывать только один образец (или несколько параллельных образцов). Обычно на 1 см2 площади поверхности образца приходится от 20 до 200 мл раствора. Образец можно погружать полностью или наполовину. В последнем случае коррозионный процесс быстрее всего идет на границе раздела воздух - раствор, что необходимо учитывать при расчетах .

3.5 Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом

При динамических испытаниях закон подобия не действует. По ГОСТ 9454-78 ударные испытания проводят путем разрушения стандартного образца квадратного сечения 10х10 мм длиной 55 мм и надрезом одного из трех видов. Посередине его длины имеется надрез U-образной формы шириной и глубиной 2 мм с радиусом закругления 1 мм (рисунок 10). Применяют также образцы с V-образной и Т-образной формами надреза. V-образный надрез выполняют с углом при вершине 45° и радиусом закругления 0,25 мм. Т-образный надрез наиболее острый. Образцы с V-образном концентратором являются основными и используются при контроле металлических материалов для ответственных конструкций (летательных аппаратов, транспортных средств). Образцы с U-образным надрезом рекомендуется применять при выборе с приемочном контроле металлов и сплавов. Роль надреза выполняет созданная на специальном приборе усталостная трещина определенной глубины.

Надрез является концентратором напряжения. Чем он острее, тем сильнее действует концентратор напряжения.

Рисунок 10 - Схема образца для ударных испытаний.

Испытание на ударный изгиб проводят на маятниковых копрах с предельной энергией, не превышающей 300 Дж (рисунок 11, а). Копер имеет тяжелый маятник 2, который свободно качается вокруг его оси. При помощи защелки маятник может быть установлен на разной высоте Маятник копра закрепляется в исходном верхнем положении. По шкале фиксируется угол подъема маятника б. Если защелку освободить, то маятник упадет и взлетит по инерции на такую же высоту, на которую он был поднят (трение на оси вращения минимальное). Если на пути падения маятника встретится препятствие в виде образца, он часть энергии падения затратит на преодоление этого препятствия, и маятник уже взлетит на меньшую высоту, он поднимется относительно вертикальной оси копра на угол в. Образец устанавливают на пути падения маятника на две опоры станины копра надрезом в сторону, противоположную удару маятника (рисунок 11, б). Падая, маятник изгибает образец и ломает его .

Общий запас энергии маятника будет расходоваться на изгиб и разрушение образца, а также на последующий взлет (рисунок 11, в).

Если из общего запаса энергии маятника вычесть часть, затраченную на взлет после разрушения образца, то получится энергия или работа удара, затраченная на излом образца.

Работа удара К, Дж/см2, затраченная на излом образца, определяется из разности энергии маятника в положении его до и после удара: где Р - вес маятника, Н (кгс); Н - высота подъема маятника до удара, м; h - высота взлета маятника после удара, м.

Высоты Н и h можно определить, зная длину маятника и его углы подъема и последующего взлета b:

где P и L для данного копра - величины постоянные. Углы a и b определяют по шкале прибора. На практике, для того чтобы не вычислять К по вышеприведенной формуле, пользуются специальными таблицами, в которых для каждого угла в приведена величина работы удара К.

Основной характеристикой, получаемой в результате ударных испытаний, служит ударная вязкость, обозначаемая КС. Ударная вязкость - это работа, израсходованная на ударный излом образца, отнесенная к площади поперечного сечения образца в месте надреза:

где F - площадь поперечного сечения образца в месте надреза, см2.

Ударная вязкость - это сложная, комплексная характеристика, зависящая от совокупности прочносных и пластических материалов .

Испытания на ударный изгиб позволяют установить ряд ценных свойств материала; его способность выдерживать ударные нагрузки, склонность к хрупкому разрушению, чувствительность к надрезам.

Рисунок 11 - Схема маятникого копера и схема ударного испытания на изгиб: а - маятниковый копер; б - схема установки образца; в - схема испытания: 1 - станина; 2 - маятник; 3 - шкала; 5 - ремень ручного тормаза; 6 - рычаг ручного тормоза

Заключение

Важнейшей частью контроля изделий в машиностроении является проведения физико-механических испытаний. В данной работе был рассмотрен составная часть валопровода - гребной вал. Так как эксплуатация детали происходит в изменяющихся условиях, то необходимо обеспечивать высокий уровень механических свойств. Испытания производятся по следующим факторам разрушения: изгиб, усталостное разрушение, скручивание. Следующие методы контроля представленные выше: испытания на растяжения, усталостные испытания, коррозионная усталость, динамические испытания на изгиб образцов с надрезом.

Список литературы

1. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов 3-е изд., перераб. и доп. - М.: МИСИС, 1998. - 400 с.

2. Определение коррозионной стойкости // ADIO.SU [электронный ресурс]. URL:http://www.adio.su/content/view/154/155/

3. ГОСТ 8536-79 Заготовки судовых валов и баллеров рулей. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2004. - 31 с.

4. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. - М.: Стандартинформ, 2003. - 13 с.

5. Бернштейн М.Л. Механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский. - М.: Металлургия, 1979. - 268 с.

6. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов [и др.]. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 648 с.

7. Иванова В.С. Разрушение металлов / В.С. Иванова. - М.: Металлургия, 1979. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru

KCV(20), Дж/см2

Испытания на твердость металла с помощью метода измерения по Бринеллю. Устройство и принцип работы твердомера. Поиск предела прочности и текучести материала. Связь между напряжениями и деформациями. Поверхностная и объемная твердость материалов.

контрольная работа , добавлен 06.11.2012

Определение смоченной поверхности, расчёт сопротивления трения судна. Определение полного сопротивления движению судна по данным прототипа. Профилировка лопасти гребного винта, его проверка на кавитацию. Расчёт паспортной диаграммы гребного винта.

курсовая работа , добавлен 23.12.2009

Контроль механических свойств изделия: метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. Отбор образцов, подготовка и проведения испытаний, определение предела текучести. Оборудование для ультразвукового контроля.

курсовая работа , добавлен 13.11.2012

Трещина в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений. Критерий Гриффитса. Скорость высвобождения упругой энергии. Напряжения при наличии трещин в материале. Проведение испытания образцов. Энергий разрушения. Определение удельной энергии разрушения.

отчет по практике , добавлен 17.11.2015

Конструктивная специфика судна-танкера, его технические данные. Выбор расчетного отсека и компоновка миделевого сечения, категории и марки судостроительной стали судна. Набор элементов судового корпуса по Правилам Морского Регистра судоходства 2011 года.

курсовая работа , добавлен 16.11.2012

Расчёт ходкости судна и выбора гребного винта, сопротивления. Проверка гребного винта на кавитацию. Выбор главного двигателя и обоснование его параметров. Автоматизация судовой энергетической установки. Техническое обслуживание и ремонт конструкций.

курсовая работа , добавлен 15.09.2009

Выбор средств технологического оснащения и расчет показателей механизации и автоматизации технологического процесса ремонта гребного винта. Модернизация старого оборудования и замена на новые технические устройства. Подготовка судна к сварочным работам.

курсовая работа , добавлен 10.12.2014

Факторы измерения твердости, дающие возможность без разрушения изделия получить информацию о свойствах. Разрушающие методы контроля твёрдости. Схема метода ремонтных размеров. Восстановление валов плазменно-дуговой металлизацией. Гальванические покрытия.

презентация , добавлен 02.05.2015

Сущность статических испытаний материалов. Способы их проведения. Осуществление испытания на растяжение, на кручение и изгиб и их значение в инженерной практике. Проведение измерения твердости материалов по Виккерсу, по методу Бринеля, методом Роквелла.

реферат , добавлен 13.12.2013

История развития идеи создания судна на подводных крыльях. Конструкционные особенности и оснащение судов. Предел массы судна на подводных крыльях в силу физических закономерностей. Принцип движения судна. Функции и типы крыльев, схемы их расположения.