Основы проектирования и расчета судового валопровода, страница 17

При снятии гребного винта часто обходятся без гидродомкрата, поскольку ступица под действием осевой составляющей давления масла перемещается в сторону кормы.

Изложенная методика напрессовки гребных винтов в равной мере пригодна для расчета прессовых соединений фланцевых полумуфт и втулочных муфт с валами. Технологические процессы сборки и разборки этих соединений гидропрессовым способом имеют также много общего.

Рис. 5.21.  Схема насадки гребного винта гидропрессовым способом

5.8. Цель и задачи расчета колебаний судового                                      валопровода

Судовой валопровод представляет собой упругую систему, которую нагружают периодически изменяющиеся силы и моменты. Такое действие различных нагрузок вызывают вынужденные изгибные, крутильные и осевые колебания валопровода. Напряжения, обусловленные вынужденными колебаниями, обычно невелики и не представляют опасности для прочности валопровода. Поэтому необходимость расчета вынужденных колебаний устанавливается для каждого случая отдельно. Однако при совпадении частоты изменения переменной нагрузки с одной из собственных частот амплитуды колебаний валопровода возрастают, а напряжения в его сечениях могут достигать опасных пределов. Колебания и частоты вращения валопровода в этих условиях называются резонансными.

Расчет резонансных колебаний обязателен. Если в результате расчета окажется, что амплитуда напряжений в отдельных сечениях валопровода превышают допускаемые, то длительная работа на данном режиме сопряжена с опасностью его поломки. Границы зоны, где амплитуды колебаний превосходят допускаемые, устанавливаются расчетом околорезонансных колебаний. Найденный в результате такого расчета диапазон частот вращения валопровода называется запретной зоной.

Если запретные зоны препятствуют нормальной работе установки на предусмотренных режимах, то возникает вопрос об их устранении. Это достигается установкой успокоителей колебаний или смещением резонансных частот вращения за пределы эксплуатационных режимов.

Таким образом, расчет колебаний судового валопровода включают в себя решение шести основных задач:

– расчет частот и форм свободных колебаний;

– определение вынуждающих сил и моментов;

– определение демпфирующих усилий;

– расчет напряжений и деформаций, возникающих в элементах валопровода под действием вынуждающих усилий;

– оценка допустимости расчетных напряжений и деформаций;

– разработка мероприятий, обеспечивающих надежность работы валопровода.

Одним из первых и ответственных этапов динамического расчета судового валопровода являются расчеты по определению частот и форм  его свободных колебаний. Информация, полученная на этом этапе, служит исходной для последующих расчетов и может быть непосредственно использована для установления резонансных колебаний. Формы свободных колебаний характеризуют относительную интенсивность амплитуд упругих деформаций, возникающих во всех сечениях валопровода, а, следовательно, его напряженное состояние.

Задача по расчету свободных колебаний является нетривиальной в вычислительном отношении. Объясняется это тем, что нахождение собственных частот связано с вычислением корней системы алгебраических уравнений. К настоящему времени предложено несколько эффективных методов их определения. Основу этих методов составляют итерационные приемы, позволяющие отыскивать квадраты собственных частот с любой заданной точностью. При этом точность вычислений не зависит от размеров расчетной модели, идеализирующей реальную конструкцию, и достигается множеством повторяющихся итераций. В этом заключается недостаток всех методов расчетов свободных колебаний. Они трудоемки даже при использовании современных ЭВМ.