4. Расчет валопровода
4.1 Назначение и состав валопровода
Валопровод соединяет двигатель с гребным винтом. Гребной вал, который, в зависимости от расположения машинного отделения на судне, может состоять из одной или нескольких соединённых через глухие муфты частей.
Проектирование судового валопровода дизельной установки производится в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра Судоходства [1].
Валопровод является, одним из важнейших элементов пропульсивного комплекса. Основное назначение валопровода – передача механической энергии от главного двигателя к движителю и передача развиваемого движителем упора корпусу судна.
В состав проектируемого валопровода включаем:
1. Упорный вал с фланцем, эластичная муфта между двигателем и редуктором и жесткой муфтой со стороны фрикционного тормоза;
2. Гребной вал с дейдвудной трубой;
3. Упорный подшипник;
4. Опорный подшипник.
При проектировании судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями Правил Регистра [1]. Минимальные диаметры валов без учета припуска на последующую проточку валов в период эксплуатации определяется формулами, приведенными в разделе 5 “Правил …”.
4.1.1 Материал валов
Материал валов должен иметь достаточно высокие прочностные характеристики и одновременно быть пластичным, поддающимся механической обработке и стойким к усталости. Структура материала должна быть однородной.
Для проектируемого валопровода применяем углеродистую сталь 40Х, т.к. она обладает наилучшими противоусталостными свойствами (REH=600 МПа).
4.1.2 Состав валопровода
4.2 Промежуточный вал
В соответствии с [1](п.5.2.1) расчетный диаметр промежуточного вала dпр. должен быть не менее определяемого по формуле:
;
где
- коэффициент, принимаемый в зависимости
от типа механической установки:
;
-
расчетная мощность на промежуточном
валу, кВт: P = 1500 кВт;
-
расчетная частота вращения промежуточного
вала: n = 300 об/мин.
Тогда
;
Так как судно с ледовым классом Arc 4, то следует увеличить диаметр промежуточного вала на 8%:
Принимаем
=185
мм.
4.3 Упорный вал
В соответствии с Правилами (п.5.2.2)
расчетный диаметр упорного вала
в пределах корпуса подшипника качения
должен быть не менее 1,1 диаметра
промежуточного вала, определяемого по
формуле:
Принимаем
4.4 Гребной вал
Диаметр гребного вала dгр должен быть не менее определенного по формуле [3(п.5.2.3)]
dгр=
,
мм
где k – коэффициент принимаемый в зависимости от конструкции;
k=1,26 - для шпоночного соединения гребного винта с валом
Так как судно с ледовым классом Arc 4, то следует увеличить диаметр гребного вала на 15%:
Принимаем диаметр гребного вала dгр = 250 мм.
В соответствии с Правилами Регистра конус гребного вала под гребной винт должен выполняться с конусностью не более 1:12.
Для защиты вала от коррозии применяем бронзовую облицовку. Толщина бронзовой облицовки гребного вала S должна быть не менее:
S
³
мм
где dгр - диаметр гребного вала под облицовкой. В месте посадки вала на подшипник увеличим диаметр гребного вала до 260 мм в качестве запаса для ремонтных работ при изнашивании места посадки.
;
Принимаем толщину бронзовой облицовки S = 15 мм.