7 Расчет гидропрессового соединения валов валопровода

Одним из способов соединения валов между собой при использовании для валопровода подшипников качения является муфтовое гидропрессовое соединение.

Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения, возникающих при упругой деформации материалов валов, гильзы и муфты при создании натяга.

Запишем исходные данные в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - Данные для расчета гидропрессового соединения валов

Буква шрифта	Марка дизеля, мощность, частота вращения	Диаметр валов d, м	Длина муфты Lф, м	Наружный диаметр гильзы Dг, м	Наружный диаметр муфты Dн, м	Конусность соединения К	Диаметральный зазор между валом и гильзой Δ, мм
Я	НВД-48 N=640 кВт n=6,25 с-1	0,22	0,5	0,25	0,33	1:100	0,12

Крутящий момент, передаваемый соединением:

где Ne – передаваемая мощность, кВт;

n – частота вращения, с^-1.

Контактное давление на сопрягаемых конических поверхностях муфты и гильзы:

где Е – модуль упругости материала промежуточной гильзы, для стали МПа;

d – диаметр шейки вала, м.

Диаметральный натяг между муфтой и гильзой:

где А и В – безразмерные коэффициенты, зависящие от диаметра вала, гильзы и муфты:

Контактное давление на сопрягаемых поверхностях вала и гильзы, обеспечивающее передачу крутящего момента:

где – момент сопротивления вала кручению, м³;

– коэффициент трения при круговом смещении;

– коэффициент запаса несущей способности соединения по трению.

Диаметральный натяг между гильзой и валом:

Контактное давление на сопрягаемых конических поверхностях муфты и гильзы в рабочем состоянии:

Диаметральный натяг между втулкой и гильзой в рабочем состоянии:

Осевое перемещение муфты по конусу гильзы:

Усилие установки муфты в начальное положение (до плотного соприкосновения поверхностей):

где – контактное давление на сопрягаемых поверхностях;

– коэффициент трения при осевом смещении.

Фактическая площадь контакта сопрягаемых поверхностей, м²:

Усилие окончательной напрессовки муфты с подачей масла на сопрягаемые конические поверхности:

где – давление масла на сопрягаемых поверхностях;

– коэффициент трения при осевом смещении муфты с подачей масла.

Приведенные напряжения на внутренней поверхности муфты:

Из условия прочности ,

где – предел текучести материала муфты.

Выполнено.

Приведенные напряжения на внутренней поверхности гильзы:

где – тангенциальные напряжения, МПа;

– радиальные напряжения, МПа.

Из условия прочности , где – предел текучести материала гильзы.

Выполнено.

В ходе расчетов было выявлено: условие прочности на внутренней поверхности муфты соблюдаются – замена материала не требуется; условия напряжения на внутренней поверхности гильзы соблюдается – замена материала не требуется.

Заключение

В ходе проекта, разработана технология восстановления коленчатых валов судовых дизелей, что является актуальной задачей в области судостроения и судоремонта.

Расчёт построен на анализе процессов старения, восстановления и обеспечения точности сборки отдельных узлов судовых дизелей и элементов судовых энергетических установок.

В курсовом проекте проведены расчеты:

• Износов деталей судовых механизмов. По рассчитанной нормативной скорости изнашивания вычислен диаметр шейки коленчатого вала, подлежащий восстановлению до номинального размера.

• Усталостных повреждения коленчатого вала магнитопорошковым методом. Выбран комбинированный способ намагничивания детали и рассчитано значение тока с учетом конструктивных параметров.

• Восстановления работоспособности коленчатого вала хромированием. Разработана маршрутная технология процесса хромирования.

• Ремонта коленчатого вала механической обработкой. Рассчитано значение предельного радиального износа шейки вала и три диаметральных ремонтных размера изношенной шейки.

• Центровки валопровода по изломам и смещениям. По рассчитанным значениям смещения вала и допустимым значениям расцентровок произведена корректировки вала.

• Гидропрессового соединения валов валопровода. Расчет напряжений на внутренние поверхности муфты и гильзы показал, что замена материала не требуется.