Расчёты гидропрессовых соединений

Гидропрессовый бесшпоночный способ соединения деталей осуществляется после нагнетания масла через маслопроводящие канавки на сопрягаемые поверхности вала (баллера) и винта (румпеля) с помощью насоса высокого давления. Перемещение ступицы винта (румпеля) вдоль оси вала (баллера) производится специальным домкратом. Образующаяся масляная плёнка толщиной около 0,1 мм полностью разъединяет соприкасающиеся поверхности, и охватывающая деталь, в данном случае винт (румпеля), как бы всплывает на ней. Исключение составляют лишь узкие зоны у каждого торца охватывающей детали, которые действуют как своего рода жидкостный замок, удерживающий масло между контактными поверхностями.

При перемещении винта (румпеля) по валу (баллеру) на масляной плёнке требуется осевое усилие в 10 – 12 раз меньше, чем при сухой напрессовке.

Передача крутящего момента осуществляется за счёт сил трения, возникающих благодаря упругим деформациям материала ступицы винта (румпеля) и вала (баллера) при создании натяга.

На гребной вал 2 надет гребной винт. На хвостовике вала гайкой 5 закреплён осевой домкрат 4, предназначенный для перемещения винта по валу. Масло от насосов высокого давления 7 подаётся в осевой домкрат и через сверление в ступице на сопрягаемые поверхности винта и вала. Давление масла в магистралях контролируется манометрами 6 . Контроль за осевым перемещением винта осуществляется индикатором часового типа 1. Посадка румпеля на баллер осуществляется аналогично.

Рис.5.1 Оснастка для гидропрессовой посадки гребного винта, румпеля.

Контактное давление pk на сопрягаемых поверхностях, возникающее вследствие упругих деформаций материала ступицы винта и вала, обеспечивающее передачу крутящего момента на движитель, определяют из соотношения

pk=471 МПа

где Мкр - крутящий момент, развиваемый двигателем, НМ;

кHм

dср - средний диаметр конуса вала,м; dcр= 0,169м.

Wp = 0.2d3cp- полярный момент инерции сечения вала,м3;

fT= 0.15 - коэффициент трения при круговом смещении;

Lф - фактическая длина контакта поверхностей вала и винта; Lф= 0,11 м. Кз= 2,8 - коэффициент запаса несущей способности соединения.

Значение диаметрального натяга Sн, необходимое для создания контактного давления рк, определяется по формуле

Sн=м.

где E1 и E2 - модули упругости материала вала и винта, МПа; E1 = E2 =2,06*105МПа С1 и С2 - коэффициенты жесткости вала и ступицы винта.

Выражение для расчета коэффициентов жесткости С1 и С2 из задачи Ляме имеет вид

где d0 - диаметр сверления вала(для сплошного вала d0=0);

Dн - наружный диаметр ступицы винта; Dн=0,335 м.

μ1 и μ2- коэффициенты Пуассона материала вала и винта. μ1 = μ2=0,3

Осевое перемещение S винта по конусу вала связано с диаметральным натягом Sн зависимостью

S=Sн/К=8,04*10-4*10=0,00804 мм/м

где К - конусность вала.К=1/10

При известных значениях pк усилие напрессовки винта на вал с подачей масла на сопрягаемые поверхности будет определяться по формуле

кН

где p = 1,3pк - давление масла, подаваемого на сопрягаемые конические поверхности, Па;

Fф - фактическая площадь контакта конических поверхностей, М2;

Fф=3,14*0,11*0,169=0,05

fм = 0,01 - коэффициент трения между коническими поверхностями при наличии масляной пленки.