Галашов Н.Н. Центровка судовых валопроводов: методические указания по выполнению лабораторных работ

Подождите немного. Документ загружается.

В некоторых случаях удлинение болта

∆l задается усилием вытяжки, кг, тогда:

FЕР ⋅⋅

∆

где

– площадь сечения стержня

болта, мм

Вытяжка болта выполняется специаль-

ным приспособлением от гидравлического

или пневмопривода [16], рис. 4.5.

Крепежные болты должны надежно

фиксироваться от самоотвинчивания одним

из методов: контргайками, шплинтование,

специальными шайбами (пружинными или

с фиксатором) и др.

Отверстия для болтов сверлятся по раз-

метке, по шаблонам или путем совместной

обработки с механизмом и подкладкой.

Рис. 4.5. Приспособление для затяжки резьбовых соединений методом предварительного

удлинения стержня болта: 1 – подставка; 2 - гидроцилиндр; 3 – шток; 4 – опорное кольцо;

5 – втулка; 6 – стержень болта; 7 – гайка

Рис. 4.4. Измерение удлинения

стержня болта индикатором при

затяжке гайки: 1 – стойка;

2 – индикатор; 3 – стержень

болта; 4 – гайка

Для предотвращения сдвига подкладки при сверлении допускается ее

прихватывать к фундаменту электросваркой; суммарная длина прихваток

20-30 мм, катет шва – 3 мм, шероховатость отверстия не должна превы-

шать Rz = 20 мкм.

Для крепежных болтов зазоры в отверстиях необходимо обеспечить в

пределах 0,5-2,0 мм, а для призонных болтов – натяг 10-15 мкм.

Отверстия для призонных болтов обрабатываются сверлением

и раз-

вертыванием по 2 классу точности и иметь шероховатость не грубее

Rz = 20 мкм.

Допуски расположения отверстий в фундаменте под крепежные болты

изложены в ГОСТ 26082–84 [9].

Рекомендуется посадку призонных болтов выполнять с предваритель-

ным охлаждением до температуры ниже –100°С или ручной запрессовкой.

Контроль качества монтажа

Контроль качества монтажа после затяжки крепежных

болтов выпол-

няется следующими методами:

1) проверка зазоров в стыках опорных поверхностей;

2) проверка соосности парноработающих механизмов [7];

3) проверка отклонения механизма от горизонтальности или другого

положения в соответствии с требованиями чертежа;

4) параметры затяжки крепежных болтов контролируют в соответст-

вии с требованиями чертежа;

5) после монтажа механизмов контролируются зазоры в подшипни-

ках, прямолинейность

оси коленчатого вала по раскепам и зазоры в зубча-

тых зацеплениях (рис. 4.6 и 4.7).

Необходимые инструменты и приборы для контроля качества монта-

жа и нормы зазоров, отклонений от соосности механизмов рассмотрены в

специальной технической литературе и справочниках [4, 5, 6].

а) б)

Рис. 4.6. Проверка качества зацепления зубьев шестерен:

а – по пятну контакта; б – по величине зазора

а) б)

Рис. 4.7. Измерение прямолинейности коленчатого вала по раскепам: а – схема измерений;

б – приспособлениедля определения раскепов: А и Б – места установки приспособления; 1 и

4 – ножки штатива; 2 – корпус приспособления; 3 – микрометрическая головка

Методические указания по выполнению лабораторной работы

1. Изучить теоретические сведения.

2. Получить задание по креплению конкретных судовых механизмов.

3. Выполнить расчеты по параметрам затяжек.

4. Оформить эскизы крепежных соединений.

5. Оформить отчет по лабораторной работе. В отчете указать: требо-

вания на монтаж оборудования; эскизы крепежных соединений и резуль-

таты расчетов; применяемое оборудование и

инструменты и контроли-

руемые параметры монтажа.

Примечание

: расчеты затяжки выполнить по следующим параметрам

– крутящему моменту; удлинению болта; углу поворота гайки; усилию

вытяжки.

Контрольные вопросы

1. Качество обработки сопрягаемых поверхностей лап двигателя, под-

кладок и опорных поверхностей фундаментов.

2. Применяемые конструкции подкладок.

3. Определение размеров подкладок.

4. Методы затяжки резьбовых соединений и расчеты затяжки.

5. Контроль механизмов (дизелей, редукторов) после

установки на

фундамент.

6. Способы установки призонных болтов.

Лабораторная работа № 5.

ЦЕНТРОВКА ВАЛОПРОВОДОВ ПО НАГРУЗКАМ НА

ПОДШИПНИКИ

Сущность центровки по нагрузкам

Основными критериями качества центровки валопроводов являются

расчетные нагрузки на подшипники валопроводов.

Как показали исследования и практический опыт, центровка по нагруз-

кам и смещениям не всегда обеспечивает нормальную работу валопрово-

дов, так как при этом не оцениваются фактическое напряженное состояние

в опорах, соединяемых муфтах и валах. Поэтому монтаж

валопровода за-

вершается центровкой, которая заключается в придании осям валов и под-

шипникам положений, обеспечивающих наилучшие нагрузки на них и на

фланцевое соединение валопровода с главным двигателем [4–10].

Окончательную центровку валопровода производят, как правило, на

плаву при водоизмещении судна, равном не менее 85% от водоизмещения

порожнем. Предварительную центровку можно выполнить на построеч-

ном месте, на стапеле.

Фактические нагрузки на подшипники определяются с помощью

пружинных динамометров (рис. 5.1).

Динамометры устанавливаются в

лапы подшипника, в отверстия для

призонных болтов, расположенные по

диагонали (рис. 5.2).

Каждый динамометр с индикато-

ром проходит тарировку, при которой

устанавливается зависимость прила-

гаемой нагрузки от деформации пру-

жины и строится график тарировки

(рис. 5.3).

Регулировка нагрузки на под-

шипник заключается в опускании или

подъеме поддерживающей гайки 7

(см. рис. 5.1), соответственно, в уве-

личении или уменьшении нагрузки.

Регулирование нагрузки осущест-

вляется только на подшипниках про-

межуточных валов, так как устано-

вить динамометры на кормовой под-

шипник двигателя и под дейдвудную

опору невозможно. поэтому контроль

нагрузок на этих опорах осуществля-

ется косвенно.

Рис. 5.1 Динамометр для измерения

нагрузок:

1 – манометр, тарированный на

нагрузки; 2 – пружина тарельчатая;

3 – лапа подшипника;

4 – опорный шток динамометра;

5 – опорная шайба, устанавливаемая на

фундамент 6; 7 – поддерживающая гайка

Рис. 5.2. Расположение динамометров

на подшипниках:

1 – вал; 2 – подшипник;

3 – динамометры

Рис. 5.3. Диаграмма тарировки динамометра:

1 – линия нагрузки динамометра; 2 – линия

разгрузки; 3 – средняя (расчетная) линия;

P – нагрузка, Н; ∆l – величина деформации, мм

Для определения расчетных нагрузок на подшипники валопровод

рассматривают как многоопорную балку переменного сечения, по-

коящуюся на жестких шарнирных опорах – подшипниках, нагружен-

ных стационарными нагрузками (распределенная нагрузка от массы

валов и гребного винта).

Расчет и оптимизация нагрузок на подшипники при монтаже валопро-

вода при постройке судна рассмотрены в специальной литературе [7, 8].

зависимости от конструктивных особенностей валопровода, рас-

четы нагрузок на подшипники выполняются для каждого конкретного

случая.

Необходимые обоснования, расчетные формулы и указания по цен-

тровке валопроводов по расчетным нагрузкам на оборы при постройке

судов изложены в специальной литературе и стандартах судостроитель-

ной промышленности [4–8] и методических указаниях [10].

Особенности центровки валопроводов при ремонте

Центровка валопроводов при ремонте отличается от аналогичных ра-

бот, выполняемых в судостроении, так как при постройке судна все эле-

менты валопровода и другое оборудование устанавливается вновь и нет

ограничений в перемещении оборудования.

При ремонте же очень часто является актуальным сохранение

имеющихся базовых конструкций (кронштейновые и дейдвудные

подшипники).

В результате при ремонте монтаж валопровода выполняется от

имеющихся конструктивных элементов, являющихся в этом случае

базовыми.

В случае применения редукторов следует учитывать жесткие требова-

ния, предъявляемые поставщиками редукторов к центровке редукторов с

валопроводами.

В настоящей лабораторной работе рассматривается пример центровки

валопровода, имеющего в своей конструкции реверс-редуктор, соеди-

няющий главный двигатель

с валопроводом.

Расчет центровки валопровода на лабораторной установке

Расчетная схема валопровода

Лабораторная установка (валопровод т/х «Метеор») представлена на

схеме (рис. 5.4). Расчетная схема гребного вала – на рис. 5.5.

Рис. 5.4. Схема валопровода лабораторной установки

Рис. 5.5. Расчетная схема гребного вала

Исходные данные для расчета

масса гребного винта m

= 62 кг;

масса гребного вала m

= 140 кг;

масса промежуточного вала m

= 24 кг;

масса опорного подшипника промежуточного вала m

= 60 кг;

массы полумуфт гребного и промежуточного валов 18

.....

===

гр

пм

прн

пм

прк

пм

mmm кг;

диаметр гребного вала d

= 0,075 м;

диаметр промежуточного вала d

= 0,075 м;

диаметр шейки гребного вала d

= 0,09 м.

Расчет номинальных нагрузок на опоры

Нагрузки на подшипник промежуточного вала. Распо-

ложение подшипника промежуточного вала по оси валопровода совпадает

с центром тяжести собранного с полумуфтами промежуточного вала, так

как длины консолей промежуточного вала равны между собой и являются

равными массе полумуфт промежуточного вала.

В таком случае номинальная нагрузка на подшипник промежуточного

вала, Н, равна сумме весов промежуточного вала и двух полумуфт:

(

)

....

прн

пм

прк

пм

ном

mmmgP ++= ,

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с

(

)

58918182481,9 =++=

ном

P .

Нагрузка (номинальная) на носовую опору гребного вала может быть

определена из расчета гребного вала как балки на двух опорах. При этом

равномерно распределенная нагрузка от силы тяжести гребного вала за-

меняется сосредоточенной силой тяжести гребного вала, Н (рис. 9):

∑

М ; 05,3

11211

=⋅+−+−

гр

пм

ном

GDbGaG l ;

5,3

⋅+−

гр

пм

ном

GaGbG

D ; 6086281,9

=⋅== gmG ;

137414081,9

=⋅== gmG Н; 1771881,9 =⋅==

гр

пм

гр

пм

gmG ;

870

96,2

2574

96,2

5,317738,060859,11374

⋅

−

⋅

ном

D .

Нагрузка (номинальная) на кормовую опору гребного вала может

быть определена из уравнения статики

∑

= 0

F :

1201

=−+−+−

гр

пм

номном

GDGDG ;

номгр

пм

ном

DGGGD

1210

−++= ;

12898701771374608

=−++=

ном

D Н.

Расчет допускаемых нагрузок на подшипниках валопровода из

условия из несущей способности

Допускаемые пределы изменений нагрузок, кН, на резинометалличе-

ских подшипниках, согласно ОСТ 5.4078–73, ОСТ 5.4368–81 [8, 9], рас-

считываются по следующим формулам:

dR l250

max

= ;

dR l50

min

= ,

где

– длина подшипника, м;

d – диаметр подшипника, м.

При d = 0,09 м, l = 0,12 м:

70,209,012,0250

max

=⋅⋅=R ; 54,009,012,050

min

=⋅⋅=R .

По ОСТ 5.4368–81 минимальная нагрузка на опоре качения может

приниматься равной нулю.

Назначение допускаемых отклонений от расчетных номинальных

нагрузок на подшипниках валопровода

Данное назначение допускаемых отклонений проводят с учетом сле-

дующих обстоятельств.

При эксплуатации судов нагрузки на подшипниках валопроводов бу-

дут изменяться по причине износа подшипников гребного вала

. Подшип-

ник промежуточного вала является подшипником качения. Подшипники

качения при эксплуатации имеют незначительных износ по сравнению с

износом резинометаллических подшипников гребного вала.

При таких обстоятельствах при эксплуатации, в результате износа под-

шипников гребного вала, нагрузка на носовом подшипнике гребного вала

будет уменьшаться, а на подшипнике промежуточного вала – возрастать.

В таком

случае желательно при монтаже на подшипнике промежу-

точного вала иметь минимально допускаемую нагрузку (или, хотя бы на-

грузку в пределах от номинальной до нуля), а на гребном вале желательно

иметь нагрузку от D

ном

до R

max

или:

max11

RDD

монтном

≤≤ .

Подобным образом монтажная нагрузка на подшипнике промежуточ-

ного вала должна быть:

номмонт

РP ≤≤0.

В конкретных величинах, полученных в данном расчете, будем иметь, Н:

2700870

≤≤

монт

D ;

5890 ≤≤

монт

P .

Расчет нагрузки, возникающей на носовой опоре гребного вала в

случае обеспечения на подшипнике промежуточного вала монтажной

нагрузки, равной нулю

При обеспечении на опорном подшипнике промежуточного вала на-

грузки, равной нулю, на носовой опоре гребного вала возникает нагрузка

больше номинальной. Возникающую в таком крайнем случае нагрузку

следует определить.

Увеличение нагрузки на носовой опоре гребного вала произойдет по

причине навешивания всего промежуточного вала на гребной вал.

Это увеличение (или приращение) нагрузки на носовой опоре гребно-

го вала обозначим ∆D

. Определение нагрузки ∆D

проводим согласно

расчетной схеме, изображенной на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Влияние передачи веса промежуточного вала на гребной вал

На этой схеме подшипник промежуточного вала не изображается, так

как в данном случае этот подшипник не несет нагрузки.

Нагрузка, возникающая от силы веса промежуточного вала передается

(в данном случае) на гребной вал (см. рис. 5.6). Дополнительную нагрузку

∆D

, Н, на носовой опоре гребного вала определяем из следующего урав-

нения статики:

∑

М ; 09,3

=∆+ lDP

ном

;

96,25899,3

⋅∆=⋅ D , откуда 776

96,2

5899,3

⋅

=∆D .

В таком случае полная нагрузка, Н, на носовой опоре гребного вала

будет равна:

1646776870

111

=+=∆+= DDD

ном

В соответствии с требованиями, допускаемые нагрузки на опорах

гребного вала находятся в пределах от 540 Н до 2700 Н. Полученная в

результате расчета нагрузка D

= 1646 Н занимает практически среднее

положение между минимально и максимально допускаемых нагрузок, то

есть является не только допускаемой, но и желаемой при монтаже, так как

при эксплуатации судна нагрузка на носовой опоре гребного вала будет

уменьшаться по причине влияния износа подшипников гребного вала на

нагрузки на подшипниках валопровода.

Дополнительная нагрузка ∆D

, Н, на кормовой опоре гребного вала

может быть определена из уравнения статики ΣF

= 0:

=−∆+∆

ном

РDD ;

187776589

−=−=∆−=∆ DРD

ном

В данном случае полная нагрузка, Н, на кормовой опоре гребного вала

будет равна:

1102)187(1289

000

=−+=∆+= DDD

ном

;

Допускаемые нагрузки на опорах гребного вала находятся в пределах

от 540 Н до 2700 Н. Полученная в результате расчета нагрузка

= 1102 Н является допускаемой.

При эксплуатации судна нагрузка на кормовой опоре гребного вала

будет увеличиваться по причине влияния износа подшипников гребного

вала на нагрузки на подшипниках валопровода.

Расчет допускаемых суммарных монтажных нагрузок на

динамометрах, устанавливаемых в лапах подшипника

промежуточного вала

При нагрузке на подшипнике Р = 0 центровочная (суммарная) нагруз-

ка, Н, на

динамометрах будет равна только весу подшипника:

58981,960

4min

=⋅== gmЦ .

При нагрузке Р = Р

ном

центровочная (суммарная) нагрузка на динамо-

метрах, Н, будет равна сумме веса подшипника и веса промежуточного

вала с его полумуфтами:

117858981,960

4max

=+⋅=+=

ном

PgmЦ .

В таком случае суммарная нагрузка на динамометрах подшипника

промежуточного вала должна быть при центровке в пределах от 589 до

1178 Н.

На каждом динамометре должна быть нагрузка от 295 до 590 Н. В

этих пределах допускается регулировать нагрузки на динамометрах с це-

лью обеспечения допускаемых расцентровок между собранным валопро-

водом и

ведомым валом редуктора.

Расчет изгибающего момента на носовой опоре гребного вала в

случае навешивания промежуточного вала на гребной вал

Изгибающие моменты, Н⋅м, от различных нагрузок на носовой опоре

гребного вала будут равны (см. рис. 9 и 10):

от веса промежуточного вала с полумуфтами:

55494,058994,0

=⋅=⋅=

ном

PМ ;

от веса полумуфты гребного вала:

9554,01881,954,0

=⋅⋅=⋅=

гр

пм

gmМ ;

от веса носовой консоли гребного вала: