- •Содержание
- •Введение
- •1 Описание и основные характеристики проектируемого судна
- •2 Обоснование выбора типа сэу
- •2.4 Вывод
- •3 Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи
- •4 Расчет валопровода
- •4.1 Материал вала
- •4.2 Состав валопровода
- •4.3 Выбор числа валов
- •4.5 Соединения валов
- •4.6 Соединение гребного винта с валом
- •4.7 Подшипники валов
- •4.7.1 Опорные подшипники
- •4.6 Тормозные устройства
- •4.8 Проверка вала на продольную устойчивость
- •6 Расчет теплоснабжения судна, выбор автономных и утилизационных котлов
- •Литература
4.5 Соединения валов
Соединение валов в проектируемом валопроводе осуществляется с помощью фланцев.
Болты для соединения фланцев принимаем плотно пригнанные. Диаметр болтов соединительных фланцев должен быть не менее определяемого по формуле
где dпр =240 мм – расчетный диаметр промежуточного вала;
Rmв =400МПа - временное сопротивление материала вала;
Rmб =600МПа - временное сопротивление материала болта, принимается в пределах
Rmв Rmб 1,7 Rmв, но не более 1000МПа;
i =8 - число болтов в соединении;
D =350 мм - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.
Принимаю для соединения 8 болтов с резьбой М44
Радиус закругления фланцев валов не менее 0,08 требуемого диаметра вала в районе фланца. Закругление должно быть гладким, подрезка закруглений от головки и гайки соединительных болтов не допускается.
Толщина соединительных фланцев должна быть не менее 20% требуемого диаметра промежуточного вала или не менее диаметра болта в зависимости от того, что больше.
s'=0,2·240=48 мм.
Принимаем толщину фланца 48 мм.
4.6 Соединение гребного винта с валом
Конус гребного вала под гребной винт выполняется с конусностью 1:12. Во избежание попадания воды на конус гребного вала предусматриваются уплотнения.
4.7 Подшипники валов
4.7.1 Опорные подшипники
В качестве опорных подшипников используются подшипники скольжения с фитильно-кольцевой системой смазки. Подшипник подбирается по диаметру промежуточного вала
dпр = 240 мм согласно ОСТ 5.4153-75.
Т.к. n≤350 мин,максимальное расстояние между смежными подшипниками [3, с. 37]:
где k1 = 450 коэффициент для подшипников скольжения.
dr = dпр = 240мм – диаметр вала.
Минимальное расстояние между смежными подшипниками:
Так как расстояние от фланца редуктора до дейдвудного подшипника не превышает 5931,9 мм, то принимаем к установке один опорный подшипник скольжения по ОСТ 5.4153-75.
4.6 Тормозные устройства
Тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении промежуточного вала и редуктора. В качестве тормозного устройства используется тормоз бугельной конструкции.
Расчет тормозного устройства
Для стопорения валопроводов в аварийных ситуациях (повреждение винта или валопровода, ремонта их и т.п.) их оборудуют тормозом. Большинство тормозов валопроводов работает по принципу сухого механического трения. Их часто совмещают с фланцевым соединением.
Цель расчёта – определить конструктивные параметры тормоза и обеспечить требования Правил Регистра по усилию затяжки. Расчёт ведется в следующей последовательности.
1.Определяется момент на гребном валу, кН·м,. создаваемый застопоренным гребным винтом, ,
где km – коэффициент момента застопоренных четырех- и трёхлопастных гребных винтов в зависимости от дискового θ и шагового Н/Dв отношений (рис.1);
ψ = 0,27 – коэффициент попутного потока;
- скорость движения судна с застопоренным гребным винтом, равная обычно 3…4 м/с;
ρ – плотность воды, т/м3;
DB = 3,1м – диаметр гребного винта,
2 . Находится диаметр тормозного диска, м:
,
где f - коэффициент трения, принимаемый для ленты ферродо по стали – 0,4;
–угол охвата одного бугеля (обычно 100-130),100=1,92рад. ;
k = bт/Dт - отношение ширины тормозной ленты к диаметру тормоза, k = 0,12 ÷ 0,14;
p= (6…8)10кПа – среднее допускаемое давление на тормозную поверхность.
Так как тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении гребного и промежуточного валов, то принимаем диаметр тормоза равным диаметру фланца.
DT = DФ = 0,89 мм.
3. Определяются необходимые силы, кН, торможения ленты = и затяжки винта
где e – основание натурального логарифма.
4. Рассчитывается момент затяжки винта, кН·м,
Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М30.
Шаг резьбы s = 3,5 мм.
Средний диаметр принимаем dср = 0,9d = 0,9∙30 = 27 мм.
Угол подъема винтовой линии:
,
Угол трения резьбы:
,
где β = 600 = 1,05 рад – угол профиля резьбы,
μ = 0,2 – коэффициент трения
Момент затяжки:
5. Определяется усилие затяжки на рукоятке:
где L – длина рукоятки, м.
Усилие затяжки на 1 чел. не должно превышать кН.
Допускается работа на тормозе не более 2 чел., следовательно, кН.
Конструкция тормоза показана на рисунке 1.
Рисунок 4.1 – Тормозное устройство
1 – гайка тяги; 2 – тяга; 3, 5 – штыри тяги и бугеля; 4 – бугель с головкой для штыря и тяги; 6 – фундамент; 7 – фрикционные колодки.
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. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:
nкр = 1-3,3.(L2/L1)3.q2/q1).(30..E.I.g/q1)/L12, (мин.-1),
где:
L2 =2,67м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;
L1 =4,5м - остальная длина гребного вала;
q1 = .dг2./64 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L1;
q1 = 3,14.0,31277/64= 0,363 (кН/м);
= 77 кН/м3 - плотность стали;
q2 = q1 + Gв/L2 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L2;
Gв = 1,47.Dв3. (кН)
Dв = 3,1м - диаметр винта;
= 0,55 - дисковое отношение;
Gв = 1,473,13.0,55 = 24 (кН);
q2 = 0,363 + 24/ 2.67 =9,3 (кН/м);
I = .dг4/64 (м4) - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси;
I = 3,14.0,314/64 = 4,5.10-4 (м4);
E = 2,16.108 кПа - модуль упругости материала вала.
nкр=1-3,3.(2,67/4,5)3.(9,3/0,363).30.3,14/4,52.(2,16.108.4,510-4·9,8/0,363)= 12·104(мин.-1),
Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения
(nкр - nн)/nн.100% 20%.
(12·104- 182)/182.100% 20%.