Основы проектирования и расчета судового валопровода, страница 8

Монтажные зазоры в дейдвудных подшипниках стараются делать минимальными. Однако при чрезмерно малых зазорах требуется высокая точность обработки деталей и их сборки. Исходя из технических и экономических факторов можно рекомендовать следующие зависимости для назначения установочных зазоров:

– для баббитовых подшипников

;

– для подшипников с набором из бакаута

;

– для подшипников с набором из текстолита

;

– для подшипников из капролона

.

Здесь  и  – наружный диаметр гребного вала и облицовки, соответственно, мм;  – установочный зазор для бакаутового подшипника, мм;  – толщина планок набора дейдвудного подшипника, мм.

Представленные зависимости учитывают неизбежное разбухание текстолита и капролона в воде. Поскольку сборка этих подшипников производится в сухом состоянии, соответственно водяные зазоры для них будут увеличенными по сравнению с бакаутом.

Правилами Российского морского регистра регламентируются системы охлаждения дейдвудных подшипников. В частности, система подачи воды должна иметь указатель потока. Для металлических подшипников предусматривается система охлаждения масла.

5.4. Условия работы судовых валопроводов

В процессе эксплуатации судна валопровод подвергается действию разнообразных сил и моментов. Среди них доминируют нагрузки, обусловленные вращением гребного винта и работой двигателя, поэтому они периодически меняются. В результате действия таких нагрузок в материале валов возникают переменные напряжения. Неравномерность напряжений резко усиливается в зонах концентраторов. Под действием переменных напряжений происходит зарождение и развитие усталостных трещин. Процесс постепенного накопления повреждений усугубляется коррозией в результате контакта поверхности вала с морской водой и фреттингом между сопряженными поверхностями при колебаниях и периодических деформациях, эрозией под действием кавитаций. Нетрудно заметить, что все упомянутые факторы свойственны гребным валам, которые к тому же воспринимают, как правило, наибольшие нагрузки. Поэтому трещины и поломки гребных валов – распространенные повреждения судовых валопроводов.

На ранних стадиях проектирования валопровода рассматривают обычно только те нагрузки, определение которых не вызывает особых трудностей. К ним относятся: крутящий момент, передаваемый гребному винту от двигателя; силы тяжести валов, гребного винта и других закрепленных на валах деталей; упор гребного винта; гидродинамические моменты.

Крутящий момент, развиваемый дизелем, имеет ярко выраженный циклический характер с периодом, равным интервалу между вспышками в цилиндрах. Средняя величина крутящего момента (Н×м) подсчитывается по формуле

                                          .                                    (5.8)

Амплитудное значение момента  зависит от тактности двигателя, его конструкции и числа цилиндров. Динамический анализ ДВС позволяет достаточно легко вычислить амплитуду и среднее значение индикаторного момента. Их отношение выражается коэффициентом , графическая зависимость для которого приведена на рис. 5.14. На этом основании

.

Следствием переменного действия крутящего момента служат крутильные колебания валопровода. Они, в свою очередь, вызывают напряжения, которые могут достигать опасных пределов.

Рис. 5.14. Относительные амплитуды крутящего момента судовых ДВС:                                                      1 – четырехтактных; 2 – двухтактных

Силы тяжести валов, гребного винта и других закрепленных на валах деталей подсчитываются по известным зависимостям. Масса вала обусловливает распределенную нагрузку. Ее интенсивность (Н/м) определяется формулой

,

где  – масса вала с учетом фланцев и крепежных болтов, кг;  – длина вала, м;  – 9,81 м/с2.

Массу детали, закрепленной на вале, принято считать сосредоточенной, если ее диаметр превышает длину в 1,5 раза. В противном случае массу детали полагают распределенной и добавляют к массе вала. Данные рассуждения в полной мере касаются учета деталей механизма изменения шага ВРШ. Так, масса штанги, проходящей внутри вала, заменяется распределенной нагрузкой, а цилиндр МИШ в зависимости от соотношения размеров – сосредоточенной или распределенной массой.