3 Расчет валопровода

3.1 Расчёт основных элементов валопровода

Проектирование судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями ''Правил…'' 3.

3.1.1 Промежуточный вал

В соответствии с Правилами Регистра (часть 7, п.5.2.1) диаметр промежуточного вала d_пр должен быть не менее:

,

где F = 100 – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа уста-новки;

Р=3060 кВт - номинальная мощность, передаваемая промежуточным ва-лом;

n = 218 об/сек - номинальная частота вращения промежуточного вала;

мм.

Для дальнейших расчётов принимается диаметр промежуточного вала

d_пр = 240 мм.

3.1.2. Упорный вал

Диаметр упорного вала d_уп в районе упорного гребня должен превосходить диаметр промежуточного d_пр не менее чем на 10%:

d_уп = 1,1 d_пр = 1,1^.240= 264 мм.

Для дальнейших расчетов принимаем d_уп = 265 мм.

В связи с тем что судно проектируется с учётом эксплуатации во льдах, то необходимо увеличить диаметр на 5 %, по сравнению с расчётным значением.

d_уп.= 1,05 265 = 278,3 мм

Для дальнейших расчетов принимаем d_уп = 280 мм.

3.1.3 Гребной вал

Диаметр гребного вала d_г должен быть не менее определённого по формуле:

мм,

где k = 1,26 – при соединении гребного винта с валом при помощи шпонок;

Принимается диаметр гребного вала d_г = 305 мм.

В соответствии с пунктом 5.2.13 ''Правил…'' участок гребного вала под гребной винт должен выполняться с конусностью не более 1:12.

Для защиты вала от коррозии выбирается бронзовая облицовка. В соответ-ствии с пунктом 5.2.17 ''Правил…'' толщина S бронзовой облицовки должна быть не менее:

S  0,03^.d_г’ + 7,5, мм,

где d_г’ = 1,15·305 = 350 - действительный диаметр гребного вала, мм;

S  0,03350 + 7,5 = 18 мм.

Толщина бронзовой облицовки принимается равной S=18 мм.

3.2 Элементы валопровода

В зависимости от диаметра промежуточного вала подбираются изделия валопровода по каталогу.

3.2.1 Муфты соединительные

Выбирается муфта МШ2-300/1,2-10 ОН9-96-63. Диаметр конуса равен 300 мм.

3.2.2 Тормоз

Выбирается тормоз Ч84-03.023. Номер и диаметр шкива 6-300.

3.3 Материал валов

В качестве материала валов используется сталь с временным сопротивлением 430 МПа.

3.4 Диаметр болтов соединительных фланцев

Диаметр болтов соединительных фланцев должен быть не менее определенного по формуле:

, мм,

где - число болтов в соединении, ;

- радиус разметочной окружности болтов, .

мм.

Принят диаметр болтов соединительных фланцев мм.

3.5 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при попереч-ных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним све-шивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

; мин.^-1,

где L₂ = 0,7 м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;

L₁ = 3,5 м - остальная длина гребного вала;

q₁ - удельная нагрузка пролета вала L₁, кН/м;

q₁ = ^.d_г^2./4 = (3,14^.0,245^2.77) /4 = 3,63 кН/м;

 = 77 - плотность стали, кН/м³;

q₂ - удельная нагрузка пролёта вала L₂ , кН/м;

q₂ = q₁ + G_в/L_{2 ,} кН/м,

G_в - нагрузка на вал, кН:

Gв = 1,47^.D_в^3. , кН,

D_в = 2,9 - диаметр винта, м;

 = 0,55 - дисковое отношение;

G_в = 1,47^.2,9^3.0,55=19,7 (кН);

q₂ = 3,63 +19,7/0,7 = 31,7 кН/м;

I - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси, м⁴;

I = ^.d_г²/64 = (3,14^.0,245²)/64 = 2,9·10^-3 м⁴;

E = 2,16^.10⁶ - модуль упругости материала вала, кПа;

мин^-1.

Критическая частота вращения вала должна быть равна или больше её номинального значения

3.6 Проверка валопровода на продольную устойчивость

Проверка на продольную устойчивость выполняется при больших длинах пролётов между опорами и при малом поперечном сечении вала. Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

 = L_max / i,

где

L_max = 2,5 - длина вала между опорами, м;

i - радиус инерции сечения вала ,м:

, м,

I - момент инерции сечения вала, I = ^.d⁴/64, м⁴;

F - площадь поперечного сечения вала, F = ^.d²/4, м²;

i = d/4 = 0,245/4 = 0,061 м.

 = 2,5/0,061 = 41.

При   80 вал считается жёстким и его расчёт на продольную устойчивость не производится.

.