3.6 Определение прочных размеров судового валопровода
В условиях эксплуатации на судовой валопровод действуют различные силы и нагрузки.
На валопровод действуют силы собственной массы, массы гребного винта и других размещённых на нём деталей, что вызывает изгиб его оси и знакопеременную нагрузку при вращении.
Кроме того, на валопровод действуют ряд нагрузок:
- изгибающий момент, вызванный погрешностями монтажа;
- общие деформации корпуса судна при его движении на волнении, вызывающие изгибающие моменты;
- деформации корпуса, вызванные изменениями посадки судна вследствие перемещения грузов на судне (приём груза, расход топлива, воды);
- изгибающий момент, возникающий из-за смещения центра приложения упора при плавании в неполном грузу с частично оголёнными лопастями винта;
- ударные нагрузки в результате вхождения частично оголённого винта в воду;
- дополнительный вращающий момент как следствие крутильных колебаний коленвала ДВС.
Валопровод подвержен действию и случайных нагрузок, источниками которых могут быть местные деформации корпуса судна при нерегулярном волнении, удары лопастей винта о плавающие предметы, лёд, грунт и др.
Валопровод испытывает продольные и поперечные колебания. Продольные колебания возникают из-за несовпадения центра тяжести вращающихся масс с осью валопровода и недостаточной мощностью упорного подшипника. Валопроводы промысловых судов, оборудованных ВРШ, испытывают ещё и кратковременные нагрузки в процессе перекладки лопастей.
Определить прочные размеры судового валопровода, работающего в столь сложных условиях, встречает исключительные трудности, углубляющиеся тем, что значительная часть нагрузок, действующих на валопровод, не поддаётся количественной оценке. Поэтому, расчётные схемы судового валопровода упрощаются, а воздействие трудноучитываемых факторов оценивается весьма приближенно, либо не учитывается вовсе.
Диаметр промежуточных валов определяется по формуле, рекомендуемой Морским Регистром судоходства (в мм):
,
где: Ne - мощность главного двигателя в кВт;
n - частота вращения С-1 (об/сек).
Расчётный диаметр упорного вала должен быть в 1,1 раза больше диаметра промежуточного вала.
Расчётный диаметр гребного вала рассчитывается по формуле, также рекомендуемой Морским Регистром судоходства (в мм):
,
где: k = l,22 - при бесшпоночном соединении гребного винта с валом или фланцевом соединении;
k = 1,26 - в случае шпоночного соединения вала с винтом;
k = 1,15 -для участка гребного вала любой конструкции от носовой комки дейдвудного подшипника в нос до торца носового уплотнения дейдвудной трубы.
Толщина бронзовой облицовки гребного вала должна составлять (в мм):
S=0.03dГР+7,5 мм,
где: d - диаметр гребного вала под облицовкой.
Вопросы для самопроверки:
1. Назначение и состав судового валопровода
2. Гребное устройство, назначение и состав
3. Дейдвудное устройство. Симплекс: назначение и состав. Преимущества и недостатки
4. Особенности валопровода с ВРШ. Назначение, устройство. Преимущества и недостатки
5. Кинематические схемы механизма поворота лопастей. Преимущества и недостатки
Литература: [3, с. 108... 137], [6, с. 42...54].