 |
Назначение, состав и конструктивные особенности 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.
Состав валопровода, его длина и число валовых линий обусловлены типом, мощностью и расположением судовой энергетической установки; требованиями к судовой энергетической установке, в частности, маневренности, надёжности, живучести и т.д.; условиями размещения, обслуживания, проведения монтажных и ремонтных работ.
Направление вращения гребных валов с винтами фиксированного шага выбираем из условий безопасной работы винтов, маневренности и управляемости судна:
‑ на переднем ходу вращаются наружу из верхнего положения лопасти.
В состав валопровода входят следующие элементы: валы и их соединения, упорно-опорный подшипник, дейдвудное устройство, кронштейн, тормоз.
Основные требования:
‑ Валопровод имеет в своём составе гребной (дейдвудный), промежуточный и упорный валы, соединенные между собой. Материал валов должен иметь достаточно высокие прочностные характеристики и одновременно быть пластичным, поддающимся механической обработке и стойким к усталости. Структура материала должна быть однородной.
Для проектируемого валопровода применяем углеродистую сталь (обладает наилучшими противоусталостными свойствами).
‑ Галтели на валах выполняются радиусами не менее 0.1 диаметра вала.
‑ Валы могут выполняться полыми для облегчения, устранения возможных дефектов металла, лучших условий термообработки.
‑ Все нерабочие поверхности вала должны быть окрашены.
Гребной (дейдвудный) вал работает в особо тяжёлых условиях по сравнению с другими валами. Вал выполняется в защитной трубе. В местах шеек подшипников кронштейна и дейдвудной трубы на валу выполняется бронзовая облицовка с защитой остальных участков стеклопластиковым покрытием.
|
|
|
Конструкция валов обеспечивает их извлечение внутрь судна.
Ступица гребного винта крепится на гребном валу соединением со шпонкой. Конусность соединения 1:12.
Упорный вал передаёт упор создаваемый гребным винтом корпусу судна через упорно-опорный подшипник.
На фланцах промежуточного и упорного вала устанавливается ленточный тормоз, который необходим для затормаживания вала при ремонте или буксировке судна.
На судне устанавливается упорно-опорный подшипник типа Митчелла.
Дейдвудное устройство обеспечивает необходимую непроницаемость судна для забортной воды по линии вала. В состав дейдвудного устройства входит: дейдвудная труба, жёстко закреплённая в корпусе судна; дейдвудный резинометаллический подшипник, вмонтированный в трубу; сальниковое уплотнение в носовой части трубы; система смазки и охлаждения; вспомогательное оборудование.
Дейдвудная труба вваривается в корпус судна.
Материал валов
Материал валов должен иметь достаточно высокие прочностные характеристики и одновременно быть пластичным, поддающимся механической обработке и стойким к усталости. Структура материала должна быть однородной.
Для проектируемого валопровода применяем углеродистую сталь Ст35 (обладает наилучшими противоусталостными свойствами).
Расчет основных элементов валопровода
Проектирование судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра Судоходства [ 7 ].
Промежуточный вал
Расчетный диаметр промежуточного вала должен быть не менее определяемого по формуле: 
,
|
|
|
где F – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки, F=100 – дизель-редукторный агрегат с эластичной муфтой;
Р – расчетная мощность на промежуточном валу, Р=1440 кВт;
n – расчетная частота вращения промежуточного вала, n=172 об/мин.
мм. 
Упорный вал
Упорный вал dуп в районе упорного гребня должен превосходить диаметр промежуточного dпр не менее, чем на 10%
dуп = 1,1 dпр = 1,1.200= 220 мм.
Принимаем dуп = 220 мм
Гребной вал
Диаметр гребного вала d г должен быть не менее определенного по формуле
где:
коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки, 
при соединении гребного винта с валом с помощью шпонки;
расчетная мощность на промежуточном валу, кВт;
расчетная частота вращения промежуточного вала, об/мин.
Так как судно ледового плавания, то увеличиваем диаметр гребного вала на 5%:
Принимаем диаметр гребного вала dг = 265 мм.
В соответствии с пунктом 2.4.2.1. Правил Регистра конус гребного вала под гребной винт должен выполняться с конусностью не более 1:12.
Для защиты вала от коррозии применяем бронзовую облицовку. Толщина бронзовой облицовки S должна быть не менее:
S ³ 0,03.dгр’ + 7,5 (мм),
где:
dгр‘ =250 мм - действительный диаметр гребного вала
S ³ 0,03.250 + 7,5= 15 мм.
Толщина бронзовой облицовки принимается равной S = 15 мм.
Наряду с определением основных размеров валопровода по Правилам Регистра определяется критическая частота вращения вала и проводится проверка вала на продольную устойчивость.
Соединения валов
Соединение валов в проектируемом валопроводе осуществляется с помощью фланцев.
Болты для соединения фланцев принимаем плотно пригнанные. Диаметр болтов соединительных фланцев должен быть не менее определяемого по формуле
где dпр =200мм – расчетный диаметр промежуточного вала;
Rmв =400МПа - временное сопротивление материала вала;
Rmб =600МПа - временное сопротивление материала болта, принимается в пределах
Rmв£ Rmб £ 1,7 Rmв, но не более 1000МПа;
i =8 - число болтов в соединении;
D =350мм - диаметр центровой окружности соединительных болтов, мм.
Радиус закругления фланцев валов не менее 0,08 требуемого диаметра вала в районе фланца. Закругление должно быть гладким, подрезка закруглений от головки и гайки соединительных болтов не допускается.
|
|
|
Толщина соединительных фланцев должна быть не менее 20% требуемого диаметра промежуточного вала или не менее диаметра болта в зависимости от того, что больше.
s' =0,2·200=40мм.
Принимаем толщину фланца 40мм.
|
|
|
