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 =200мм – расчетный диаметр промежуточного вала;
Rmв =400 МПа - временное сопротивление материала вала;
Rmб =600 МПа - временное сопротивление материала болта;
Rmв Rmб 1,7 Rmв, но не более 1000МПа;
i =8 - число болтов в соединении;
D = 300мм - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.
Принимаем диаметр соединительных болтов 34 мм.
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'=0,2·185=37 мм.
Принимаем толщину фланца 40мм.
4.6 Соединение гребного винта с валом
Гребной вал соединяется с гребным винтом посредством шпоночного соединения 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
Длина ближайшего к движителю подшипника принимается по Таблице 5.6.1 Правил [1].
Для подшипника из резины на водяной смазке:
,
где l – длина подшипника;
d – расчетный диаметр вала в районе подшипника;
;
Охлаждение дейдвудных подшипников водой принудительное.
В Правилах Регистра нет требований к размеру кормового подшипника, принимаем его длину 690 мм.
В соответствии с пунктом 5.5.2 Правил расстояние между силами реакций соседних подшипников должно удовлетворять условию:
где l – расстояние между подшипниками, м;
d = 0.25 – диаметр вала между подшипниками;
λ = 14 – безразмерный коэффициент при n ≤ 500 об/мин.
4.8 Расчет тормозного устройства
В составе каждого валопровода должно быть тормозное или стопорящее устройство, предотвращающее вращение валов в случае выхода из строя главного двигателя.
Скорость буксировки принимаем v = 3 м/с.
При буксировке судна с выключенным главным двигателем гребной винт под действием набегающего потока создает вращающий момент:
,
где km = 0.035 – безразмерный коэффициент момента застопоренных гребных винтов;
ρ = 1.025 т/м3 – плотность воды;
DB = 2,15 м – диаметр гребного винта;
ψ = 0,2 – коэффициент попутного потока;
Диаметр тормоза, исходя из момента:
где р = 7000 кПа – допустимое удельное давление;
f = 0,4 – коэффициент трения (сталь – лента феродо);
k = 0,13– отношение ширины тормозной ленты к диаметру тормоза;
α = 1100 = 1,92 рад – угол обхвата тормозной колодки;
Принимаем
Определяем силы торможения ленты, кН:
Усилие затяжки (по формуле Эйлера):
где α =1100 = 1,92 рад – угол обхвата фрикционной колодки;
е – основание натурального логарифма;
Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М50.
Шаг резьбы s = 2,5 мм.
Средний диаметр принимаем:
dср = 0,9d;
dср = 0,9∙50 = 45 мм.
Угол подъема винтовой линии:
;
Угол трения резьбы:
;
где β = 600 = 1,05 рад – угол профиля резьбы;
μ = 0,2 – безразмерный коэффициент трения в резьбе;
;
Момент затяжки:
Усилие затяжки:
L = 0.2 - длина рукоятки, м;
Усилие затяжки на 1 чел. не должно превышать Pз = 0,735 кН – условие выполняется.
Конструкция тормоза показана на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Тормозное устройство
Примечание: 1 – гайка тяги; 3-штырь стяжного винта; 4- фрикционные колодки; 5- бугель с головкой для штыря; 6-штыри; 7 – фундамент; 8 – бугель с головкой для стяжного винта.