Основы проектирования и расчета судового валопровода, страница 10

Амплитудные и средние значения гидродинамических                                   составляющих в процентах от крутящего момента

Волнение моря является постоянно действующим фактором, который увеличивает только пульсации вертикальной составляющей гидродинамического момента. Согласно [53] амплитуда изгибающего момента (кН×м), вызванная волнением, оценивается эмпирической формулой

,

в которой  – длина судна, м.

По своему силовому воздействию на валопровод гидродинамический изгибающий момент эквивалентен действию крутящего момента. Поэтому проблема уменьшения механических напряжений непосредственно связана с возможностью снижения амплитуд гидродинамических составляющих. Опытным и экспериментальным путем установлено, что уменьшить гидродинамические моменты можно за счет: смещения линии валопровода от диаметральной плоскости судна; придания кормовой части судна асимметричной формы; установки гребных винтов с четным числом лопастей; применения гребных винтов с саблевидным контуром лопасти; размещения неосесимметричных направляющих насадок.

При эксплуатации судна валопровод подвергается действию других, не рассмотренных выше нагрузок. Природа возникновения этих нагрузок обусловлена погрешностями изготовления и монтажа, а также специфическими условиями работы. Поэтому дополнительные нагрузки трудно прогнозировать, хотя они иногда становятся главным источником поломки валопровода. Например, нагрузки от эпизодического соударения лопастей гребного винта со льдом поддаются математическому описанию весьма тяжело. Вместе с тем, при тензометрировании валопроводов судов активного ледового плавания зарегистрированы: амплитуда крутящего момента, превышающая в 6¸10 раз среднее значение; изгибающий момент в 8¸15 раз больше, чем на чистой воде; превышение по упору в 1,5¸2,5 раза.

Усилие от расцентровки валопровода не представляет для него опасности. Однако, при данном дефекте усиливается неравномерность загрузки подшипников, что в конечном итоге ведет к их интенсивному износу и повышенной вибрации.

Силы и моменты от механической и гидравлической неуравновешенности являются следствием нарушения балансировки и разношаговости гребного винта в результате повреждений или поломки отдельных лопастей. При постройке судна статическая неуравновешенность винта нормируется.

5.5. Оценка нагруженности подшипников валопровода

Проблема повышения эксплуатационной надежности судовых валопроводов во многом определяется долговечностью  и безотказной работой подшипников. Основной вид повреждения подшипников – износ. В табл.5.4 приведены средние скорости изнашивания дейдвудных подшипников с разным антифрикционным материалом [53].

Величина скорости изнашивания зависит от материала подшипника и вида смазки, реакций опор и распределения давления по поверхностям трения. Последние факторы определяются расчетным путем, поэтому имеется возможность оценить в процессе проектирования ресурс подшипников.

При расчете реакций опор валопровод идеализируют неразрезной статически неопределимой балкой, покоящейся на жестких точечных опорах. Место расположения опоры принимается посередине длины подшипника. Исключение составляет кормовой дейдвудный подшипник, для него точечная опора размещается на расстоянии  от кормового торца втулки, где  =  – для неметаллических подшипников,  = 0,5  – для подшипников с масляной смазкой. Если целью расчета является определение эпюры контактных давлений, то дейдвудный подшипник идеализируется несколькими точечными опорами.

Таблица 5.4

Скорость изнашивания дейдвудных подшипников