4 Расчет валопровода

Валопровод является одним из важнейших элементов пропульсивного комплекса. Основное назначение валопровода – передача механической энергии от главного двигателя к движителю и передача развиваемого движителем упора корпусу судна. Схема валопровода показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Схема валопровода

4.1 Расчет промежуточного и упорного валов

По расчетной схеме установка промежуточного вала не предусматривается, но в соответствии с Регистром [1] расчет валопровода начинается с определения диаметра промежуточного вала d_пр. Он должен быть не менее определенного по формуле:

,

где F = 100 – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки;

Nе = 960 кВт - расчетная мощность на промежуточном валу;

n = 207 об/мин - расчетная частота вращения промежуточного вала.

Принимаю d_пр = 170 мм.

Диаметр упорного вала должен быть не менее 1,1d_пр

d_уп≥1,1d_пр=1,1*170=187 мм

Принимаю d_уп = 190 мм.

4.2 Расчет гребного вала

Диаметр гребного вала d_гр должен быть не менее определенного по формуле [1]:

d_гр=, мм

где k – коэффициент, принимаемый в зависимости от конструкции;

k₁ = 1,22 - если применяется бесшпоночное соединение гребного винта с валом;

k₂ = 1,26 - если применяется шпоночное соединение гребного винта с валом.

мм

Принимаю диаметр гребного вала d_гр = 215 мм.

Для облегчения валов и удаления концентраторов напряжений, микротрещин и неметаллических включений назначаю осевые отверстия диаметром не более 40% расчетного диаметра вала.

d_гр‘ = 0,4^.215 = 86 мм.

Окончательно принимаю диметры отверстий:

d_гр‘ = 86 мм.

Для защиты вала от коррозии применяю бронзовую облицовку. Толщина бронзовой облицовки гребного вала S должна быть не менее:

S ³ 0,03^.d_гр’ + 7,5 = 0,03^.215 + 7,5 = 13,95 мм

где d_гр‘ = 215 мм - диаметр гребного вала под облицовкой.

Принимаю толщину бронзовой облицовки S = 14 мм.

Толщина облицовки между подшипниками может быть:

S’= 0,75 ^.14 = 10,5 мм

Толщина соединительных фланцев упорного и внутреннего конца гребного вала должна быть не менее наибольшей из величин:

0,2^. d_пр=0,2^. 170 =34 мм

мм,

где d_пр – диаметр промежуточного вала;

R_мв - временное сопротивление материала вала, МПа;

R_мб - временное сопротивление материала болта, МПа;

i – число болтов в соединении;

D – диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.

Принимаю d_Б=32 мм.

Принимаю для соединения 8 болтов с резьбой М32.

4.3 Проверка валопровода на продольную устойчивость

Проверка на продольную устойчивость выполняется при больших длинах пролетов между опорами и при малом поперечном сечении вала. Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

l = L_max/i,

где L_max = 3,1 м - длина пролета между опорами;

i =, м - радиус инерции сечения вала;

Y = p^.d⁴/64=0,000105 м⁴ - момент инерции сечения вала;

F = p^.d²/4=0,0363 м² - площадь поперечного сечения вала.

l = 3,1/0,043 = 72,1

При l < 80 вал считается жестким и его расчет на продольную устойчивость не производится.