Напряжения изгиба, обусловленные поперечными изгибными колебаниями, определяются теми же факторами, что и напряжения кручения. Расчет на поперечные изгибные колебания является необходимым для всех валопроводов.
Направление упора гребных винтов оказывает влияние на основные усилия и вызываемые ими напряжения в валопроводе. Если судно движется вперед, то основные усилия вызывают кручение, поперечный и продольный изгибы, если назад – кручение, растяжение и поперечный изгиб. При той же схеме движения судна критическая частота вращения по поперечным изгибным колебаниям валопровода будет соответственно меньше (система сжимается) и больше (система растягивается). /10/
При конструировании валопровода должны учитываться следующие основные требования: /9/
- валопровод должен быть сконструирован таким образом, чтобы обеспечивалась надежность его работы, технологичность изготовления, простота обслуживания, монтажа и демонтажа;
- стальные элементы валопровода, не защищенные от коррозии (за исключением гребного винта), не должны соприкасаться с забортной водой;
- при двух и более гребных валах для нормального разворачивания судна гребными винтами оси линий валов должны пересекаться в нос от центра вращения судна;
- состав линии валопровода определяется при общем проектировании в зависимости от типа судна, требуемых мореходных качеств, мощности и типа судовой установки, а также условий размещения, обслуживания, монтажа и демонтажа валопровода и его элементов;
- валопровод должен быть сконструирован таким образом, чтобы при любых условиях эксплуатации и даже при отказе любого из его элементов была обеспечена непотопляемость судна. При проектировании следует предусматривать максимально возможную унификацию узлов и деталей валопровода, а также материалов, применяемых для их изготовления;
- все крепежные изделия в системе валопровода должны быть надежно застопорены. Валопроводы и их элементы должны надежно работать при длительном бортовом крене до 10 - 15°, при бортовой качке до 30 - 40° и дифференте судна на корму или в нос до 5 - 10°.
Методика прочностного расчета судовых валопроводов разработана на основе обобщения большого числа экспериментальных данных, проверена многолетней практикой и содержится в Правилах Регистра РФ. В соответствии с этой методикой определение диаметров валов осуществляется исходя из условного предположения, что валы подвергаются воздействию статического крутящего момента.
Расчетным элементом служит промежуточный вал. Его наименьший диаметр dп, мм, можно определить по формуле
где Nв – расчетная мощность, кВт;
n– расчетная частота вращения, об/мин;
k– коэффициент (имеет различные значения для разных типов установок).
Диаметр упорного вала dу, мм, должен быть
.
Диаметр гребного вала dг, мм
,
где k – коэффициент;
D – диаметр гребного винта, м.
Далее рассчитываются расстояния между опорами, толщины соединительных фланцев, допускаемые напряжения, производится подбор материала вала.
Затем производится расчет вала на прочность, который включает в себя следующие пункты:
- определяются все основные действующие на валопровод нагрузки;
- статический расчет валопровода как не разрезной балки, рассчитывается один наиболее нагруженный пролет; вал рассматривается как балка, свободно лежащая на двух опорах и нагруженная: максимальным крутящим моментом от ГД, сжатием от упора гребного винта, изгибающим моментом от равномерно распределенных нагрузок и навешанных на вал деталей, дополнительным изгибающим моментом от неточности монтажа и расцентровки валопровода;
- расчет валопровода на усталостную прочность, запасы прочности на усталость определяются в тех точках валопровода, где имеют место факторы концентрации напряжений, для элементов валопровода местами концентрации напряжений следует считать гантельные переходы;
- расчет валов на продольную устойчивость, проверке подлежат наиболее длинные участки гребных валов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.