4 Расчет валопровода

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

Правилами РМРС [1] предусматривается использование сталей с временным сопротивлением Rm от 400 до 760 для углеродистых сталей (800 для легированных сталей) МПа. В качестве материала вала принимаем сталь 40X c временным сопротивлением 500 МПа.

Валопровод состоит из гребного, промежуточного и упорного вала.

4.1 Расчет основных элементов валопровода

Расчёт валопроводов морских судов выполняется в соответствии с правилами [1]. Определим диаметр промежуточного вала, независимо от того, предусмотрена его установка на судне или нет, затем рассчитаем диаметры гребного и упорного валов, толщину облицовки, учитывая возможность плавания во льдах.

Правила [1] рекомендуют следующую формулу для определения диаметра промежуточного вала, мм:

Здесь F - коэффициент, зависящий от типа механической установки и принимаемый:

F = 100 - для типов механических установок с ДВС, не оборудованными гидравлическими /электромагнитными муфтами или ротативными механизмами;

P – расчётная мощность на промежуточном валу, кВт;

n − расчётная частота вращения промежуточного вала, мин .

Принимаем = 190 мм.

РМРС рекомендует выполнять диаметр упорного вала не менее 1,1 диаметра промежуточного вала.

Принимаем

Расчётный диаметр гребного вала, мм:

;

где k - коэффициент, определяемый конструкцией вала.

Принимаем шпоночное соединение гребного винта с валом => k = 1,26, согласно Правилам [1].

Принимаем

Так как судно имеет ледовый класс ICE 2, диаметр промежуточного и упорного валов не увеличиваются, а диаметр гребного вала на больше 5%, согласно Правилам [1].

Таким образом, получим:

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Гребные валы должны быть надежно защищены облицовкой от соприкосновения с забортной водой. Облицовки гребных валов изготавливаются из сплавов, обладающих высокой коррозионной стойкостью к морской воде.

Толщину бронзовой облицовки гребного вала S, мм, определим по формуле:

;

где - диаметр гребного вала под облицовкой, мм;

Принимаем S = 15 мм;

Тогда 280 мм.

Для соединения фланцев валов используют плотно пригнанные цилиндрические болты. Диаметр болтов, мм, должен быть не менее:

где - диаметр промежуточного вала, мм;

- временное сопротивление материала болта, МПа, которое следует принимать в диапазоне ≤1,7 , но не более 1000МПа. Примем = 500 МПа; = 600 МПа;

i - число болтов в соединении;

D - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

Таким образом, для соединения фланцев валов принимаем болты М32.

Радиус закругления фланцев валов должен составлять 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:

мм

Принимаем толщину фланца 40 мм.