6. Проектирование судового валопровода.

Рисунок 6

Проектирование судового валопровода (рис.6) включает в себя:

- разработку принципиальной схемы валопровода;

- выбор материала валов и определение их диаметров;

- расчёт промежуточного и гребного валов на прочность;

- оценку запаса по критической частоте вращения и продольной устойчивости гребного вала.

Разработка принципиальной схемы валопровода

По Правилам Регистра валы судовых валопроводов должны изготовляются из стальных поковок с временным сопротивлением 430÷690 МПа. В качестве материала для валов используем сталь Ст5 с временным сопротивлением МПа и пределом текучести МПа. Принимаем б_в=550 МПа и б_т=290

1. Диаметр промежуточного вала в мм определяется:

;

где: L – коэффициент, принимаемый равным 92 – для валов класса «Р»;

– частота вращения промежуточного вала, об/мин;

n – частота вращения главного двигателя, об/мин;

i – передаточное отношение редуктора;

k – коэффициент, учитывающий неравномерность крутящего момента;

q=0, 4 – для установок с четырёхтактными дизелями;

а – отношение максимального индикаторного крутящего момента к среднему индикаторному крутящему моменту, для двигателей с 6 цилиндрами а=2,15;

;

2) Диаметр упорного вала в районе упорного гребня должен превышать диаметр промежуточного вала не менее чем на 5%;

3) Диаметр гребного вала должен быть не менее:

;

где: к – коэффициент для гребных валов, числовое значение которого зависит от того, какой жидкостью производится смазка дейдвудных подшипников, к=7 – для гребных валов со сплошной облицовкой.

4) Величина диаметра валов уточняется с учётом качества материала по формуле в мм:

;

где: - временное сопротивление материала вала в Мпа, 550 МПа;

- диаметр промежуточного или гребного вала, определённый по вышеуказанным формулам.

Диаметр промежуточного вала :

5) Диаметр упорного вала в районе упорного гребня:

6) Диаметр гребного вала :

7) Расстояние между опорными подшипниками определяется:

;

где: - диаметр вала в см;

На промежуточном валу :

На упорном валу:

На гребном валу:

8) Выбираем соединительную фланцевую муфту по допустимому крутящему моменту в кН∙м и максимальной частоте вращения, устанавливаем для соединения с промежуточным валом.

Расчёт валов на прочность

Расчёт валов на прочность выполняется по приведённым напряжениям с помощью формулы:

;

где: - наибольшие нормальные напряжения сжатия, МПа;

- напрядение сжатия от упора движителя, МПа;

- наибольшие напряженяи при изгибе, МПа;

– напряжения кручения, МПа;

- номинальная частота вращения вала, ;

– запас прочности, принимаемы равным для промежуточного вала 2,8, а для гребного 3,15;

- упор движителя, кН;

- номинальная мощность главного двигателя, кВт;

– номинальая мощность, передаваемая валом, кВт;

- диаметр рассчитываемого вала, м;

– скорость судна, м/с;

– максимальный изгибающий момент на промежуточном валу в кН∙м при отсутсвии на пролёте длиной сосредоточенной нагрузки;

– максимальный изгибающий момент на гребном валу в кН∙м при расположении винта на консоли длиной в м.

Расчёт на прочность промежуточного вала:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

б _п < б_т/К_а

Вывод: Условие прочности промежуточного вала выполнено.

Расчёт на прочность гребного вала:

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

б _п < б_т/К_а

Вывод: Условие прочности гребного вала выполнено.