Энергетический вопрос. Расчёт валопровода

где, - предел текучести материала вала, 320 МПа; Кэ – запас прочности гребного вала, 3,15;

МПа;

МПа;

46,6 < 101,6 – условие прочности соблюдается.

При проверке прочности промежуточного вала рассчитываем пролёт, имеющий длину между фланцами соседних валов. Вал рассматриваем как балку, свободно лежащую на опорном подшипнике. Влиянием смежных пролётов при изгибе, создающих упругую заделку конусов вала, и увеличением вала на участках расположения шейки под упорным подшипником пренебрегаем. Вал нагружен равномерно распределённой нагрузкой от собственной массы, упор гребного, упором гребного вала и крутящим моментом от упорного вала. Кроме того, на вал действуют дополнительные усилия от неточности монтажа или расцентровки валопровода.

Рис13.5. Схема для расчёта промежуточного вала.

l – длина между фланцами гребного и упорного валов, 2,746 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:

=;

где, N – упор движителя, кН; d2гр – диаметр гребного вала, м;

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, l – длина пролёта, 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:

;

где, - предел текучести материала вала, 320 МПа; Кэ – запас прочности промежуточного вала, 2,8;

МПа;

МПа;

72,2 < 114,3 – условие прочности соблюдается.

Оценка запаса по критической частоте вращения и продольной устойчивости гребного вала

Крутильными колебаниями валопровода называются периодические колебания закреплённых на валу масс в плоскости их вращения, при которых участки вала между массами закручиваются в пределах упругости материала вала. Эти колебания создают дополнительные касательные напряжения в материале вала. Крутильные колебания особенно опасны при резонансе.

Целью расчёта является определение критической частоты вращения валов, т.е. вращения валов, при которой они утрачивают прямолинейность своих осей и имеют поперечные колебания.

Рис 13.6. Схема для расчёта критической частоты вращения.

где, l1 - – расстояние между центрами кормового и носового дейдвудных подшипников, 8,28 м. l0 – полная длина консоли,0,94 м.

Необходимый запас по критической частоте вращения гребного вала обеспечивается, если:

;

где, Dв – диаметр гребного вала, м; n – номинальная частота вращения гребного вала, мин-1.