Опорный подшипник гребного вала. Схемы дейдвудных устройств

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 .

Преимущества и недостатки

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

0

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.

Конструктивное оформление валопроводов одновального и двухвального судна показано на рис. 1. Конструкции валопроводов зави­сят от состава и расположения главной энергетической установки. Тем не менее существует технологическое подобие их монтажа, поскольку в состав любых валопроволов входят валы — гребной и промежуточ­ные, опорами которых служат дейдвудные и промежуточные подшип­ники. Важными элементами валопровода являются упорный подшип­ник с упорным валом. Упор гребного винта через этот вал и подшипник передается фундаменту подшипника и от него корпусу судна, обеспе­чивая движение последнего.

Рис. 1 Схема расположения валопровода СЭУ
а) одновальной:
1 - гребной винт;
2 - дейдвудное устройство;
3 - гребной вал;
4 - тормозное устройство;
5, 7 - кормовой и промежуточный опорные подшипники;
б - промежуточный вал;
8 - переборочное уплотнение;
9 - вал-проставка;
10 - монтажный подшипник;
11 - валоповоротное устройство;
12 - главный упорный подшипник;
13 - главный двигатель;
б) двухвальной:
1 - гребной винт;
2 - кронштейн;
3 - гребной вал;
4 - глухое коническое соединение;
5 - мортира;
6, 8 - кормовой и носовой подшипники дейдвудного вал;
7 - дейдвудная труба;
9 - дейдвудный сальник;
10 - дейдвудный вал;
11 - соединительная полумуфта;
12 - тор­мозное устройство;
13 - монтажный подшипник;
14 - промежуточный вал;
15 - опорно-упорный подшипник;
16 - линия вала левого борта;
17 - быст­роразъемное соединение;
18 - вал-проставка;
19 - переборочное уплот­нение;
20 - главный упорный подшипник;
21 - главный двигатель;
22 - торсиометр

Основным требованием при проектировании и монтаже валопро­вода является создание оптимальных нагрузок на подшипники на всех режимах эксплуатации.

Монтаж дейдвудного устройства - один из важных этапов монтажа валопровода. Дейдвудное устройство показано на рис. 2. Оно состоит из стальной трубы 4 (рис. 2, а ), подшипники которой служат опорами гребного вала. Дейдвудная труба имеет носовое подвижное крепление к приварышу 5 на ахтерпиковой переборке и кормовое неподвижное креп­ление к яблоку ахтерштевня 1 . Отверстия в яблоке ахтерштевня и приварыше имеют припуск на диаметр, поэтому их растачивают на судне по разметке.

Ось расточки отверстий в вертикальной плоскости может быть смещена относительно теоретической оси валопровода по результатам расчета его центровки путем корректировки положения промежуточных мишеней в процессе пробивки оси валопровода. Из центров перекрестий мишеней размечают окружности для расточки отверстий на закрашенных мелом торцах яблока ахтерштевня и приварыша. Одну из окружностей 3 размечают диаметром в размер расточки, другую 2 - на 10 мм больше. Окружность 2 является контрольной и служит для проверки правильно­сти растачивания. Размечают также торцы яблока ахтерштевня и прива­рыша для подрезки по длине валопровода.

Рис. 2 Крепление дейдвудной трубы одновинтового судна
а - путем запрессовки трубы;
б - при использовании жидкотекучей пластмассы

При растачивании отверстий выполняют сначала черновую, а за­тем чистовую обработку. Последний чистовой проход резцом произво­дят при глубине резания не более 0,3-0,5 мм в направлении запрессовки дейдвудной трубы, что необходимо для исключения обратной конус­ности отверстий. Припуск на чистовую расточку не должен превышать 2 мм на диаметр расточки. Расточку опорных поверхностей фундамен­тов под опорные и упорные подшипники дейдвудного вала выполняют переносным фрезерным расточным станком.

Дейдвудную трубу прессуют в отверстия яблока ахтерштевня при помощи гидравлического приспособления.

Монтаж трубы упрощается, если при ее креплении к корпусу судна использовать малоусадочную жидкотекучую пластмассу. Яблоко ахтер­штевня и приварыш в этом случае растачивают в цехе на 5-10 мм боль­ше диаметра посадочных поясов трубы. Дейдвудную трубу свободно заводят в отверстия, устанавливают с торцов мишени и центруют оп­тическим методом по оси валопровода. Монтажные зазоры, уплотнен­ные резиновым шнуром 7 (рис. 2, б ), ручным прессом заполняют жидкотекучей пластмассой 8 через нижнее отверстие 10 . При этом воз­дух и избыточное количество пластмассы выходят через выпор 9 . Кор­мовой конец трубы дополнительно крепят гайкой 6 .

Погрузку и заводку гребного вала можно осуществлять без гребно­го винта либо в сборе с ним, а также со снятыми или установленными съемными лопастями. Гребной вал заводят в подшипники дейдвудной трубы обычно с кормы, применяя переносную эстакаду с рельсовыми путями, по которым вал на тележках перемещают, затягивая его лебед­кой. На крупнотоннажных судах гребной вал имеет носовой фланец, поэтому его заводят из машинного отделения.

Рис. 3 Пробивка световой линии оси валопровода

Окончив заводку гребного вала, ведут монтаж гребного винта, ук­ладку промежуточных валов в подшипники и сборку их соединений. Сборку соединений валов при центровке по изломам и смещениям про­изводят после центровки валопровода.

При насадке винта для обеспечения его неподвижности при передаче крутящего момента главного двигателя создают расчетный диаметраль­ный натяг в коническом соединении винта 5 с валом 3 (рис. 4). Процесс насадки механизирован и выполняется при давлении Р д = 30 ÷ 60 МПа от гайки домкрата 1 , которую наворачивают на хвос­товик вала. Чтобы снизить усилие насадки (примерно в четыре раза), на сопрягаемые конические поверхности под давлением Р м = 90 ÷ 120 МП по канавкам 4 подают масло. При насадке удобно контролировать не на­тяг, а осевое перемещение ∆ ос винта, которое измеряют индикатором 2 , закрепленным на гребном валу.

После сборки гребного винта с гребным валом проверяют зазоры между валом и подшипниками дейдвудного устройства. Зазоры следу­ет контролировать на глубине 50 мм от торцов подшипников. В ниж­ней части подшипников должно быть обеспечено прилегание вала к подшипникам на дуге от 30 до 60° .

Промежуточные и упорный валы укладывают в подшипники, кото­рые устанавливают на судовые фундаменты. К фундаментам заранее приваривают отжимные приспособления для перемещения подшипни­ков в горизонтальной плоскости при центровке валопровода.

Рис. 4 Насадка гребного винта

Смежные валы соединяют попарно фланцами, в которых в цехе ра­стачивают отверстия под болты. Поэтому сборка и соединение валов на судне не требуют дополнительной обработки отверстий под болты. Необходимость в дополнительной обработке отверстий во фланцах мо­жет возникнуть только при соединении фланцев промежуточного или упорного валов и вала двигателя.

Монтаж валопровода завершается его центровкой, которая заклю­чается в придании осям валов и осям их подшипников положений, обес­печивающих наилучшие нагрузки на них и на фланцевое соединение валопровода с главным двигателем.

Центровку валопровода производят, как правило, на плаву при во­доизмещении судна, равном не менее 85% от водоизмещения порож­нем при погруженных на судно в районе расположения валопровода и главных двигателей основных тяжеловесных механизмов и устройств. Считают, что килевая линия корпуса в этом районе приобрела изгиб близкий к окончательному на тихой воде при указанном водоизмеще­нии. Предварительную центровку можно выполнять на построечном месте. Начиная с четвертого серийного судна, на построечном месте допускается выполнять окончательную центровку при условии, что на трех предыдущих судах серии результаты контрольных измерений на­грузок на подшипники, смещений и изломов осей валов после спуска судна на воду остаются неизменными или изменяются в допускаемых пределах.

На построечном месте допускается также выполнять окончатель­ную центровку валопровода на судах водоизмещением менее 800 т.

В практике судостроения применяют три способа окончательной центровки валопровода:

По смещениям и изломам осей валов;

По соосности относительно оптической оси водопровода (только для подшипников качения).

Для определения монтажных и эксплуатационных расчетных нагру­зок на подшипники валопровод рассматривают как многоступенчатую статически неопределимую балку переменного сечения, покоящуюся на жестких шарнирных опорах - подшипниках, нагруженную стацио­нарными и нестационарными нагрузками.

Рис. 5 Диаграмма F-M

К стационарным нагрузкам относят распределенную нагрузку от веса валов, сосредоточенную силу тяжести гребного винта, уменьшенную на величину его силы плавуче­сти в воде, и момент результирующей силы относительно кормового торца дейдвудного подшипника, а также постоянные составляющие гидродинамических сил и моментов, действующие на лопастях гребного винта. К нестационарным нагрузкам относят переменные составляю­щие гидродинамических сил и моментов, действующие на лопастях гребного винта, в проекциях на вертикальную и горизонтальную оси.

Гидродинамические силы и моменты определяются на основе ре­зультатов модельных испытаний обтекания гребного винта и получе­ния поля скоростей потока в диске винта. Их можно также определить, пользуясь методикой расчета гидродинамических сил и моментов, воз­никающих на лопастях гребного винта, характеристики и геометрия лопастей которого известны.

Рис. 6 Диаграмма δ-φ

В соответствии с указанным разделением внешних воздействий рас­четы нагрузок на подшипники и напряжений в валах сводят к сумми­рованию результатов статического и динамического расчетов.

Количе­ство расчетных вариантов определяется:

• Положением судна в море (на тихой воде, на волне);
• Состоянием двигателя (холодный, горячий);
• Зна­ками амплитуд гидродинамических сил и их моментов;
• Нагрузкой суд­на.

Исходя из многовариантности расчетных ситуаций и величин допускаемых напряжений изгиба валов (0,25-0,35 МПа), установлено, что значения сил и моментов в любом случае должны находиться в рам­ках поля диаграммы F — M для кормового подшипника двигателя и упор­ного вала, показанной на рис. 5. Наряду с силами F диаграмма учи­тывает вес маховика двигателя G .

Рис. 7 Оптимизация нагрузок на подшипники валопровода
а - путем перемещения промежуточных опор;
б - путем смещения двигателя относительно оси валопровода;
1-4 - подшип­ники;
5 - теоретическая ось валопровода;
6 - главный двигатель

Допускаемым величинам F и М соответствуют определенные значе­ния смещений δ и изломов φ на фланцах валопровода и двигателя. Сочетания δ и φ могут определяться по диаграмме δ — φ, пересчитанной с диаграммы F — M и показанной на рис. 6. В пределах поля δ — φ диа­граммы возможно выбрать значения монтажных изломов и смещений, не превышающие допускаемых и позволяющие стягивать болтовые со­единения фланцев.

Пользуясь диаграммой δ — φ, установили, что оптимальное нагруже­ние подшипников произойдет при придании оси валопровода некото­рого монтажного изгиба за счет смещения высот штатных и монтажных подшипников. С той же целью дейдвудная труба должна быть расточена под углом к оси валопровода. Схема оптимизации нагрузок показана на рис. 7, а расчет оптимального варианта ведут, составив функцию цели:

F(y i ) = max S δ — φ

• y i — смещение i -ro подшипника, a S δ — φ — площадь диаграммы δ — φ, учитывающая все ограничения нагру­зок и напряжений, а также положения судна и двигателя, изгиб корпуса.

Варьируя смещения, добиваются варианта, когда S δ — φ = max, т. е., как сказано выше, оптимальных изгиба оси валопровода и нагрузок на подшипники.

Центровка валопровода по нагрузкам на подшипники заключается в установке оптимальных расчетных нагрузок на опорные подшипники.

Как следует из рис 8, нагрузки на опорные подшипники 2 , проме­жуточных валов измеряют и регулируют в вертикальной плоскости ди­намометрами 3 при собранных фланцевых соединениях. Лапы подшип­ника опираются на ключи-гайки. Пово­рачивая их на отжимных болтах динамо­метров, регулируют вертикальное по­ложение подшипника и его нагрузку. Между крышкой подшипника и шейкой вала устанавливают неметаллическую прокладку 4 , чтобы исключить в ходе центровки перемещения вала в подшип­нике из-за масляного зазора. Фактиче­ски вертикальная нагрузка на подшип­ник равна:

R в = R п + R л — G

• R п и R л — нагрузки на динамометры, установлен­ные в правой и левой лапах подшипни­ка;
• G — сила тяжести подшипника.

При центровке разница нагрузок на правый и левый динамометры не должна превышать 5%. При оптималь­ных нагрузках на подшипники измеряют высоту монтажной подкладки 1 и после ее пригонки подшипники крепят к фундаменту.

Рис. 8 Регулирование нагрузок на подшипники при помощи динамометра

Центровка валопровода с контролем соосности валов заключается в последовательной прицентровке промежуточных и упорного валов по фланцевым соединениям (одновременно от гребного вала и двигателя) с контролем изломов и смещений, отклонение которых от рас­четных значений не должно превышать допускаемых величин.

Центровка по соосности относительно оптической оси валопровода заключается в установке подшипников качения по оси валопровода оптическим методом с допускаемым отклонением, величину которого вычисляют с учетом оптимизации нагрузок на подшипники.

1 — конус под гребной винт; 2 — кормовая облицовка; 3 — нерабочий участок вала; 4 — носовая облицовка; 5 — конус под муфту; 6 — полумуфта.

Дефектоскопию гребного вала проводят во время докования судна при снятом винте. И начинают её с визуального осмотра вала с целью выявления фреттинг-коррозии, трещин на конусе и в шпоночном пазу, состояния гидроизоляции между облицовками и других дефектов.

После визуального осмотра делают проверку с помощью магнитно-порошкового или ультразвукового методов. Магнитно-порошковый метод позволяет выявить зарождающиеся усталостные трещины на конусе вала и в шпоночном пазу. Ультразвуковой метод даёт возможность выявить трещины на конусе вала и под кормовым окончанием облицовки.

Фреттинг-коррозию конуса вала (пятна, каверны, трещины) устраняют проточкой конуса до 1 мм. Осевое перемещение винта по конусу вала обеспечивают подрезкой кормового торца облицовки.

Дефекты резьбы (смятие, срыв, коррозия) гребного вала под гайку устраняют запиловкой и калибровкой, либо на валу нарезается новая резьба меньшего диаметра. Гайку в этом случае изготавливают новую.

Гребные валы с трещинами подлежат замене.

Простукивая облицовку медным молотком, проверяют плотность её прилегания к валу. Для определения изнашивания облицовок их измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: вертикальной и горизонтальной, не менее чем в пяти поперечных сечениях по длине кормовой облицовки, и не менее чем в четырёх носовой облицовки.

На основании данных измерений определяют наибольший износ облицовок на овальность и конусообразность. Овальность определяют как разность диаметров в одном сечении:

Конусообразность — как разность крайних диаметров в одной плоскости:

Полученную величину овальности и конусообразности облицовок сопоставляют с нормами предельно-допустимого износа:

Защитное покрытие вала между облицовками выполняют стеклопластиком на основе эпоксидных смол. С этой целью поверхность вала между облицовками зачищают и обезжиривают. Этот участок вала подогревают до температуры 45-50 С в течение 6-8 ч и наносят слой эпоксидной шпатлёвки толщиной до 0,5 мм. Затем на него плотно наматывают полоски стеклоткани в 4-5 слоёв шириной 100-150 мм, пропитанные клеем. Окончательное отвердевание покрытия при температуре воздуха 18 С длится около 24 ч, а при подогреве — до 60-80 С — 2-8 ч.

Если изнашивание облицовок превышает допустимые нормы, они подлежат протачиванию. При протачивании облицовок, конуса и фланца вала их проверяют на биение, для этого вал вращают на станке с частотой 6-10 мин:

Валопровод является одним из важнейших элементов пропульсивного комплекса. Основное назначение валопровода - передача механической энергии от главного двигателя к движителю и передача развиваемого движителем упора корпусу судна.

Промежуточный вал

В соответствии с Правилами классификации и постройки судов внутреннего плавания Российского Речного Регистра (далее - ПСВП) диаметр промежуточного вала d пр. должен быть не менее :

где R m = 570 МПа - временное сопротивление материала вала (сталь 45Х),

k = 130 - промежуточный вал с коваными фланцами;

С EW = 1,05 - коэффициент усиления;

P = 700 кВт - расчетная мощность, передаваемая валом;

n = 174 мин -1 - частота вращения промежуточного вала.

d i - диаметр осевого отверстия вала.

d r - наружный диаметр вала.

Для дальнейших расчетов принимаем диаметр промежуточного вала d пр = 170 мм

Упорный вал

Диаметр упорного вала считаем по той же формуле, что и диаметр промежуточного вала. Для упорного вала в подшипниках качения(3.2.2, с.34) k=142. Таким образом получаем:

Для дальнейших расчётов принимается d уп = 185 мм.

Гребной вал

В соответствии с ПСВП диаметр гребного вала определяется по той же формуле, что и диаметр промежуточного :

где k = 160 - гребной вал длиной более 4 диаметров гребного вала от носового торца ступицы гребного винта.

Для дальнейших расчетов принимаем диаметр гребного вала d гр = 205 мм.

В соответствии с пунктом 3.5.1. ПСВП конус гребного вала под гребной винт должен выполняться с конусностью не более 1:12.

Для защиты вала от коррозии выбирается бронзовая облицовка. В соответствии с пунктом 3.3.3. ПСВП толщина бронзовой облицовки должна быть не менее :

где d гр = 205 мм - действительный диаметр гребного вала.

Толщина бронзовой облицовки принимается равной s = 14 мм.

Толщина облицовки между подшипниками может быть:

S"=0,75 . 14=10,5 мм. Принимаем 11 мм.

Толщина соединительных фланцев промежуточного и внутреннего конца гребного вала должна быть не менее наибольшей из величин:

0,2 . d пр =0,2 . 170=34 мм

где: d пр - диаметр промежуточного вала;

R мв - временное сопротивление материала вала, МПа;

R мб - временное сопротивление материала болта, МПа;

i - число болтов в соединении;

D - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

Принимаю d Б =35 мм.

Принимаю для соединения 8 болтов с резьбой М35.

Конусность валов 1:10, таким образом, соединения валов с муфтой можно выполнить с концевыми гайками.

Элементы валопровода

Упорный подшипник

Выбирается подшипник упорный с диаметром упорной шейки 400 мм.

Максимальный упор Р max = 200 кН.

Опорные подшипники

В качестве опорных подшипников используются подшипники скольжения с фитильно-кольцевой системой смазки. Подшипник подбирается по диаметру промежуточного вала d пр = 170 мм согласно ОСТ 5.4153-75.

Согласно ПСВП, максимальное расстояние между смежными подшипниками :

где k 1 = 450 коэффициент для подшипников скольжения.

d r = d пр = 170мм - диаметр вала.

Минимальное расстояние между смежными подшипниками:

Так как расстояние от упорного подшипника до дейдвудного подшипника не превышает 6000 мм, то принимаем к установке один опорный подшипник скольжения по ОСТ 5.4153-75.

Расчет тормозного устройства

Согласно ПСВП, в составе каждого валопровода должно быть тормозное или стопорящее устройство, предотвращающее вращение валов в случае выхода из строя главного двигателя.

Скорость буксировки принимаем v = 3 м/с.

При буксировке судна с выключенным главным двигателем гребной винт под действием набегающего потока создает вращающий момент:

где k m = 0,027 - коэффициент момента,

с = 1 т/м 3 - плотность воды,

D B = 2,408 м - диаметр гребного винта,

ш = 0,25 - коэффициент попутного потока.

Диаметр тормоза, исходя из момента:

где р = 7500 кПа - допустимое удельное давление,

f = 0,4 - коэффициент трения (сталь-феррадо),

k = 0,11- отношение ширины бугеля к диаметру тормоза,

б = 100 0 =1,7 рад - угол обхвата тормозной колодки.

Так как тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении гребного и промежуточного валов, то принимаем диаметр тормоза равным диаметру фланца.

D T = D Ф = 0,62 м.

Сила трения:

Усилие затяжки (по формуле Эйлера):

где б = 1,7 рад - угол обхвата фрикционной колодки.

Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М30.

Шаг резьбы s = 3,5 мм.

Средний диаметр принимаем d ср = 0,9d = 0,9 30 = 27 мм.

Угол подъема винтовой линии:

Угол трения резьбы:

где в = 60 0 = 1,05 рад - угол профиля резьбы,

м = 0,25 - коэффициент трения

Момент затяжки:

Усилие затяжки:

L-длина рычага, м

P з? 0.735кН для 1 чел.

Конструкция тормоза показана на рисунке 1.

Рис. 1

Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Расчетная схема балки показана на рисунке 2.

Рис. 2

l1 = 11,27 м, l2 = 1,38 м.

Вес гребного винта.