2.3.3. Определение основных размеров валов

Правила Российского Морского Регистра рекомендуют формулу для определе­ния диаметра промежуточного вала, мм

.

Здесь — коэффициент, зависящий от типа механической уста­новки и принимаемый 95 — для механических установок с ротативными механизмами или с ДВС, оборудованными гидравличе­скими или электромагнитными муфтами; 100 — для других типов механических установок с ДВС; — расчетная мощность на промежуточном валу, кВт; — расчетная частота вращения про­межуточного вала, об/с.

Регистр рекомендует выполнять диаметр упорного вала выносного подшипника скольжения на расстоянии одного диа­метра упорного вала в обе стороны от гребня вала, а для подшип­ников качения в пределах корпуса подшипника — не менее .

Расчетный диаметр гребного вала, мм,

где — коэффициент, определяемый конструкцией вала. Так, для участка вала от носовой кромки кормового дейдвудного под­шипника или кормового кронштейнового подшипника в корму до ступицы гребного винта или носового торца фланца гребного вала (но во всех случаях не менее ) k равен 1,22, если применено бесшпоночное соединение гребного винта с валом или в случае соединения винта с фланцем, откованным заодно с валом; 1,26, если применено шпоночное соединение гребного винта с валом. Значение k =1,15 принимается для любого исполнения конструк­ции вала — его участка от носовой кромки кормового дейдвудного подшипника или кормового кронштейнового подшипника в нос до носового торца носового уплотнения дейдвудной трубы.

Значение k увеличивается на 2%, если гребной вал выполнен с водяной смазкой и без сплошной облицовки. По согласованию с Регистром допускается уменьшение в случае их по­верхностного упрочнения.

Толщина бронзовой облицовки гребного вала должна быть не менее, мм,

,

где — диаметр гребного вала под облицовкой, мм. Толщина облицовки между подшипниками может быть снижена на 25%.

Для соединения фланцев валов применяют плотно пригнан­ные цилиндрические болты. Диаметр болтов, мм, должен быть не менее определенного по формуле

,

где — диаметр промежуточного вала, определенный с учетом ледовых усилений, мм; — временное сопротивление материала болта, МПа; i — число болтов в соединении; D — диаметр центровой окружности соеди­нительных болтов, мм.

Расстояние между серединами смежных подшипников при от­сутствии в пролете сосредоточенных масс принимают из условия

,

где —расстояние между подшипниками, м; — диаметр вала между подшипниками, м; — коэффициент, равный 14 прии при об/с (п — но­минальная частота вращения валопровода).

Сложное напряженное состояние валопровода делает достаточно сложным и его расчет, который проводится в три этапа. На первом из них выполняется предварительное конструирование валопровода, определяется материал валов (как правило, это малоуглеродистая сталь с хорошими показателями ударной вязкости и реже – легированная сталь – более прочная, но хрупкая) оцениваются диаметры валов по формулам Морского Регистра. На втором этапе валопровод рассматривается как статически неопределимая балка, лежащая на опорах, с соответствующей системой нагружения. Вычисляются реакции опор, строятся эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, находится опасное сечение, которое проверяется на прочность. На третьем этапе выполняются расчеты крутильных, продольных и поперечных колебаний. По результатам второго и третьего этапов намечаются меры по обеспечению надежной работы валопровода (иногда требуется его перекомпоновка) и окончательно устанавливаются его размеры.

Источники:

1. Артемов Г.А., Волошин В.П. и др., «Судовые энергетические установки», 1987