4.9 Проверка вала на критическую частоту вращения

Критическую частоту вращения гребного вала, при которой возникают предельные поперечные колебания вала, подсчитывают по эмпирической формуле Бринелля, мин^-1, при этом валопровод заменяют двухопорной балкой с одним свешивающимся концом (рис.4.2).

,

где l₂ - расстояние от середины опоры в подшипнике до центра тяжести гребного винта, 0.65 м;

l₁ - остальная длина гребного вала (расстояние между серединами дейдвудных подшипников),2.5 м;

q₁ - распределенная нагрузка пролёта длиной l₁, кН/м,

где d_гв - диаметр гребного вала, 0.25 м;

p - плотность материала вала, 7500 кг/м³;

q₂ - удельная нагрузка пролёта l₂ кН/м,

где G_в - сила веса гребного винта, кН;

,

где V – объём винта, 0.14 м³;

p_винта – плотность материала винта, 7400 кг/м³;

p_воды – плотность воды, 1025 кг/м³;

I – экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси:

E = 2,16×10⁸ – модуль упругости стали, кН/м²;

g = 9,81м/с² - ускорение свободного падения;

Рисунок 4.2 – Расчётная схема для проверочного расчета критической

частоты вращения при поперечных колебаниях вала

Расчёт:

кН/м;

кН/м;

м⁴;

Тогда:

;

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения :

,

.

Условие критической частоты вращения выполняется.

Устройство, элементы и валопровода показаны на чертеже КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС)-01-20.

4.10 Проверка вала на продольную устойчивость

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где l_max – длина пролета между опорами, 2,5 м;

i – радиус инерции сечения вала,м

где F – площадь поперечного сечения, м².

l_max =1,98м

м²;

м;

.

Т. к.  = 40 < 80 вал считается жесткими, и его расчет на продольную устойчивость не проводится.

5 Выбор судовой электростанции

По Правилам [1] допускается применение как переменного, так и постоянного тока. Исходя из условия наименьших потерь тока, принимаем переменный род тока с частотой 50 Гц.

Исходя из требований и данных по устанавливаемому оборудованию принимаем трехфазный переменный ток с линейным напряжением 400 В.

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

– загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 60-70% их номинальной мощности;

– количество генераторов минимально и все они однотипны;

– на каждом режиме (кроме аварийного) в резерве необходимо иметь не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих.

Расчет потребной мощности судовой электростанции (СЭС):

а) в ходовом режиме:

,

где N_xo = 40 кВт - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна (сухогрузный теплоход, ДВС);

а = 0,5 - безразмерный коэффициент, зависящий от типа судна (сухогрузный теплоход);

Ne =1500 кВт - суммарная эффективная мощность ГД;

Тогда:

кВт;

б) в стояночном режиме:

,

где N_co = 20 кВт - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна (сухогрузный теплоход, ДВС);

b = 0.03 кВт - коэффициент, зависящий от типа судна (сухогрузный теплоход);

DW = 2486 т – дедвейт;

Тогда:

кВт;

По рассчитанной требуемой мощности судовой электростанции в ходовом режиме (115 кВт) и в режиме стоянки (95 кВт) выбираем тип дизель - генератора из каталогов.

В качестве 2х основных и резервного дизель - генератора выбираем дизель - генератор ДГР 120/1500 компании РЕМДИЗЕЛЬ.

Основные характеристики дизель – генераторов:

Марка__________________________________ДГР 120/1500

Напряжение, В__________________________400

Мощность, кВт__________________________120

Частота вращения, об/мин________________1500

Род тока, частота______________________переменный трехфазный, 50Гц

Модель генератора______________________Siemens

Масса агрегата, кг________________________1350

Тип двигателя___________________________RD7

Топливо________________________________дизельное ГОСТ 305-82

Масло__________________________________моторное ГОСТ 174791-85

Удельный расход на номинальной мощности, г/кВтч:

топлива__________________________________220

масла____________________________________1,36

Мощность двигателя,кВт___________________138

Мощность аварийного дизель-генератора принимается равной:

,

В качестве аварийного дизель-генератора, располагающегося на главной палубе, принимаем дизель-генератор ДГР 14/1500.

Основные характеристики дизель – генератора ДГР 14/1500:

Мощность, кВт:

двигателя________________________________23

генератора_______________________________14

Частота вращения, об/мин__________________1500

Масса, кг_________________________________380

Род тока, частота_________________________переменный, 50Гц

Удельный расход топлива, г/кВтч___________205