4.4 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

, об/мин

где l₂ = 0,8 м - расстояние от середины опоры в кронштейне до центра тяжести гребного винта;

l₁ = 8,8 м - остальная длина гребного вала;

q₁ = 60 ^. d_гр² = 60 ^. 0,210² = 2,65 кН/м - удельная нагрузка вала l₁;

q₂ = q₁ + Gв / l₂ = 2,65 + (7,45/0,8) = 11,96 кН/м

G_в = 1,47 ^. D³ Θ = 1,47 ^. 2,6^{2 .} 0,75 = 7,45 кН

D = 2,6 - диаметр гребного винта, м;

Θ = 0,75 – дисковое отношение;

Y = м⁴ - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси;

Е = 2,16 ^. 10⁸ кПа – модуль упругости материала;

g = 9,81 м²/с – ускорение свободного падения.

об/мин

Критическая частота вращения вала должна быть больше значения:

(n_кр - n_н )/ n_н ^. 100% ³ 20%.

(332 - 156)/156 ^.100% = 112,8 %, т.е. удовлетворяет принятому критерию.

4.5 Подшипники валов

Принимаем в зависимости от диаметра вала, подшипники скольжения Thordon Composite – стальные с добавлением никеля, хрома и бора. Подшипники из композитного материала более прочные и износостойкие, чем стальные.

4.6 Тормозное устройство

Тормозное устройство устанавливается на упорном валу между дейдвудным подшипником и редуктором. В качестве тормоза используется тормоз бугельной конструкции.

Момент на валопроводе равен:

Н∙м,

где k_m = 0,05 – гидродинамический коэффициент,

θ = 0,75 – дисковое отношение,

D_B = 2,6 м – диаметр винта,

ρ = 1025 кг/м³ – плотность морской воды,

v = 3,5 м/с – скорость буксировки,

ψ = 0,246 – коэффициент попутного потока.

Диаметр тормоза равен:

м,

где p = 8∙10³ кПа – допустимое удельное давление,

f = 0,4 – коэффициент трения (сталь-ферродон),

k = 0,12 м – ширина бугеля,

α = 100⁰ – угол обхвата.

Сила торможения ленты:

.

Сила затяжки винта:

_{Момент затяжки винта:}

где и - углы соответственно подъёма винтовой линии (нарезки) и трения.

s – шаг резьбы, мм;

_{dср – средний диаметр нарезки винта, мм;}

-угол профиля при треугольной резьбе;

коэффициент трения в резьбе.

где L = 0,5 м – длина рычага.

Так как усилие затяжки входит в допускаемые 0,7 < P_T < 1,47 кН, то тормоз подобран правильно.

5 Выбор вспомогательных механизмов, оборудования и устройств сэу

5.1 Выбор судовой электростанции

По «Правилам» Регистра допускается применение как переменного, так и постоянного тока. Исходя из условия наименьших потерь тока, принимаем род тока – переменный. По «Правилам» Регистра допускаемые напряжения на зажимах агрегатов источника электрической энергии с частотой 50 и 60 Гц, в зависимости от принятой системы распределения следующие:

1. Переменного тока напряжением до 1000 В:

1.1 Трехфазная трехпроводная изолированная;

2. Дополнительно для напряжения до 500 В включительно:

2.1 Трехфазная четырехпроводная изолированная;

2.2 Однофазная двухпроводная изолированная.

Выбираю род тока и величину его напряжения в соответствии с «Правилами» Регистра. Принимаю на судне переменный трехфазный ток напряжением 230 В. Род тока и его напряжение едины для всех судовых потребителей.

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

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

- число установленных генераторов должно быть минимальным и они должны быть однотипными;

- в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих.

Исходя из этого, оснащаю судовую электростанцию тремя дизель-генераторами, один из которых – резервный, также предусмотрен аварийный дизель-генератор, расположенный в надстройке. Его мощность 100 кВт.

Для транспортных судов с ДВС наибольшая мощность судовой электростанции в ходовом режиме считается по формуле

N_x = N_xo + a ^. Ne=40 + 0,04 ^.1324 = 92,96 кВт,

где Ne = 1324 кВт - мощность главной установки;

N_xо = 40 кВт – постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна;

a = 0,04 - безразмерный коэффициент, зависящий от типа СЭУ и судна;

Принимаю Nx= 100 кВт.

Для стояночных режимов средняя нагрузка электростанции определяется по формуле:

N_c = N_cо + bD= 30 + 0,01 ^. 2330 = 53,3 кВт.

где Ncо =30 кВт - постоянная величина;

b= 0,01 кВт/т - размерный коэффициент пропорциональности;

D=2330 т – водоизмещение судна порожнем.

По мощности судовой электростанции в стояночном режиме N_c=55 кВт и в ходовом режиме N_x=100 кВт, выбираю дизель – генераторы. В качестве стояночного и резервного дизель - генераторов выбираю – FG Wilson P60E3, а в качестве ходового – FG Wilson P16E1.

Основные характеристики дизель – генераторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Характеристики дизель – генераторов.

Характеристика	FG Wilson P16E1	FG Wilson P60E3
Сухой вес, кг	2200	990
Габариты, м	2000×1000×1000	1900×1000×1000
Привод двигатель - дизель
- тип	Perkins 1006TaG2	Perkins 1104A-44TG2
- мощность, кВт	165	80.7
- частота вращения, об/мин	1500	1500
- уд. расход топлива, кг/кВт ч	0.335	0.199
- уд. расход масла, кг/кВт ч	22.7	18.3
Генератор	LL3014H	LL2014L
Род тока	3-х перем.	3-х перем.
Напряжение, В	380/220	380/220
Мощность, кВт	132	70.4