Амплитудные и средние значения гидродинамических

составляющих в процентах от крутящего момента

Число лопастей гребного винта	Гидродинамический изгибающий момент
	В вертикальной плоскости		В горизонтальной плоскости
	Среднее значение	Амплитуда	Среднее значение	Амплитуда
Нечетное	35	70	25	15
Четное	35	20	25	5

Рис.3. Относительные амплитуды крутящего момента

для судовых ДВС: 1 – четырехтактных; 2 – двухтактных

коэффициенты динамичности для лопастей соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, коэффициент динамичности для частоты, совпадающей с частотой вращения гребного винта. На стадии эскизного проектирования значения коэффициентов динамичности можно принять в пределах:

- коэффициенты чувствительности стали к асимметрии цикла напряжений (учитывают влияние постоянной составляющей напряжений

на величину коэффициента запаса прочности), определяются опытным путем. В общем случае коэффициент чувствительности зависит от твердости рабочей поверхности. Для повышения предела выносливости используют различные методы поверхностного упрочнения деталей.

Аппроксимация результатов многочисленных экспериментов дает следующие зависимости для определения коэффициентов чувствительности:

и - эффективные коэффициенты концентрации соответственно по нормальным и касательным напряжениям. Для гребного вала типичными концентраторами напряжений являются шпоночные и прессовые соединения, галтели (место сопряжения вала с фланцем). На рис. 4,5,6 приведены зависимости коэффициентов концентрации для типичных для концентраторов от предела прочности стали и отношения r/d.

Сопротивление усталости валов снижается при работе в коррозионной среде. Данный факт учитывается коэффициентом β_кор, зависимость которого от предела прочности стали приведена на рис.7.

Коэффициенты влияния абсолютных размеров детали (масштабные коэффициенты) учитывают снижение предела выносливости при увеличении диаметра вала. Обобщение результатов испытаний стальных валов позволило получить следующие эмпирические зависимости:

где d – диаметр гребного вала ,мм.

коэффициенты, учитывающие снижение предела выносливости при ухудшении качества поверхности, подсчитываются в зависимости от предела прочности и показателя шероховатости по формулам:

lgR_z(lg ) при R_z > 1мкм;

β_σ = 1 при R_z ≤ 1 мкм;

β_τ = 0,575β_σ + 0,425.

При расчете валов предполагается, что функциональная зависимость напряжений от времени является синусоидальной.

При отсутствии данных о гидродинамических усилиях на ранней стадии проектирования рекомендуется принять приближенные значения амплитуд напряжений изгиба на тихой воде, соответственно при четно- и нечетнолопастных винтах где - напряжения скручивания под действием крутящего момента приводного двигателя. В формуле принято М_к = N_e/n , кН·м,- крутящий момент на валу двигателя; N_e, кВт, – мощность, передаваемая валом; n – частота вращения вала, с^-1; момент сопротивления изгибу опасного сечения гребного вала, м³, ρ – степень расточки вала.

При определении амплитуды переменных напряжений скручивания используются эквивалентные напряжения, которые определяются по приближенным формулам:

Здесь - расчетные значения амплитуд касательных напряжений в гребном валу от крутильных колебаний валопровода, определяемые по соответствующей методике.

При отсутствии данных расчета на ранней стадии проектирования рекомендуется принимать в первом приближении следующие значения амплитуд напряжений переменного скручивания в долях от согласно табл. 3.

Рис.4. Коэффициенты концентрации напряжений

в прессовом соединении

Рис. 5. Коэффициенты концентрации напряжений в галтели

Рис. 6. Коэффициенты концентрации напряжений для валов

со шпоночными пазами типа А и В

Рис.7. Зависимость коэффициента коррозии от предела прочности:

в пресной воде (1) и морской воде (2)

Таблица 3