Энергетический вопрос. Расчёт валопровода

Судовой валопровод работает в сложном напряженном состоянии. Он нагружен крутящим моментом, испытывает продольное сжимающее усилие от силы упора гребного винта на переднем ходу или растягивающее усилие на заднем ходу, изгибается под собственной массой и массой навешанных на него деталей. Кроме того, эти нагрузки носят переменный и циклически повторяющийся характер. Поэтому главным является расчёт, основанный на условном предположении, что вал подвергается воздействию статического крутящего момента. Где купить бумагу для принтера дешево офисная бумага для принтера купить mekka.spb.ru.

Характеристика основных элементов валопровода

Главный двигатель: Марка 6ЧРН36/45; Номинальная мощность 883 кВт;

Частота вращения 5,8 с-1;

Гребной вал: Материал Сталь 35; Диаметр вала 190 мм; Длина вала 10201 мм;

Промежуточный вал: Материал Сталь 35; Диаметр вала 150 мм; Длина вала 2746 мм;

Упорный вал: Материал Сталь 35; Диаметр вала 150 мм; Длина вала 1192 мм;

Винт гребной: Диаметр винта 1850 мм.

Проверка диаметров валов

Диаметры валов для СЭУ с четырёхтактными главными двигателями должны быть не менее:

- гребной вал:

мм.

где, К – бесшпоночное соединение гребного винта с валом. Р – мощность на валу, кВт; n – частота вращения, об/мин.

190 > 166 – условие соблюдается.

- промежуточный вал:

мм.

где, F=100 для механических установок СДВС.

150 > 136 – условие соблюдается.

- упорный вал:

мм.

150 > 149,6 – условие соблюдается.

Расчёт валов на прочность

Необходимость расчёта устанавливают в зависимости от типа ГД, типа передачи, конструктивных характеристик валопровода и гребного винта. К числу таких проверочных расчётов относят: расчёт прочности вала при сложном напряжённом состоянии под действием условно принимаемых статических нагрузок; расчёт на крутильные колебания; расчёт на поперечные изгибающие колебания; расчёт на продольную устойчивость.

Проверка прочности гребного вала

Расчёт производится для участка между дейдвудными подшипниками и консоли, на которой навешен гребной винт. Усилие от массы гребного винта δв рассмотрим как сосредоточенную нагрузку, приложенную к консоли:

Рис 13.4 Схема для расчёта прочности гребного вала.

l – расстояние от центра тяжести гребного винта до центра кормового дейдвудного подшипника,0,72 м;

l0 – полная длина консоли,0,94 м;

l1 – расстояние между центрами кормового и носового дейдвудных подшипников, 8,28 м.

Наибольшие нормальные напряжения сжатия, МПа:

где, - напряжения сжатия от упора движителя, МПа; - наибольшие напряжения при изгибе, МПа; 30МПа – монтажные напряжения.

Напряжения сжатия от упора движителя, МПа:

=;

Упор движителя, кН

;

где, Рен – номинальная мощность главного двигателя, кВт; - КПД главной передачи, 1; - КПД валопровода, 0,98; - пропульсивный КПД движителя, 0,55; V – скорость судна, м/с

кН;

= МПа;

Наибольшее напряжение при изгибе, МПа:

;

где, Миз – максимальный изгибающий момент на гребном валу, кНм;

Миз=;

где, l2 – длина консоли, м; Dв – диаметр гребного винта, м;

Миз=кНм;

МПа;

МПа.

Напряжение кручения:

;

где, Рв – номинальная мощность, передаваемая валом, кВт; n - номинальная частота вращения вала, с-1;

МПа;

Расчёт валов на прочность выполняется по приведённым напряжениям с помощью следующей формулы:

;