Галашов Н.Н., Репин Ф.Ф., Леснов Ю.П. Монтаж судового оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

устройств (доков, слипов, судоподъемников и др.) и достроечных прича-

лов в акватории предприятия.

В судоремонтном производстве кроме монтажных работ выполняют-

ся: демонтаж оборудования, его ремонт и при необходимости, модерниза-

ционные работы.

3.2 Влияние деформаций корпуса судна на условия

монтажа оборудования

В процессе постройки и эксплуатации, корпус деформируется под

влиянием различных

факторов: изменение температурных условий, появле-

ние деформаций от сварочных напряжений, при спуске судна в воду и за-

грузке судна, при монтаже механизмов, в зависимости от волнения и т.д.

Валопровод и главные двигатели частично воспринимают возникаю-

щие в корпусе деформации, что приводит к изменению точности монтажа,

достигнутой при постройке судна

на стапеле. В результате нарушается

соосность валов, происходит перераспределение нагрузок на опоры вало-

провода, изменяются раскепы коленчатых валов дизелей, в гребных валах

возникают напряжения, которые достигают опасных значений, особенно

при наличии концентратов.

Деформации корпуса делятся на общие и местные.

Общий изгиб корпуса как балки, характеризуется изменением упругой

линии, вследствие следующих причин

– деформация при спуске судна со стапеля, в период плавания и пере-

распределения напряжений;

– разности температуры надводной и подводной частей корпуса;

– неравномерного нагрева солнечными лучами палубы и одного из

бортов.

Общие деформации трудно поддаются расчету. Практически рассчи-

тывают только нагрузку судна и влияние гидростатического давления во-

ды. Остальные факторы учитывают

по опытно-статистическим данным,

полученным на построенных судах.

Приближенно считают, что общий продольный изгиб корпуса проис-

ходит по плавной кривой (рисунок 3), в результате чего, упругая линия 3

получает стрелу прогиба y

max

Форма и направление изгиба определяются конструкцией судна, его

загрузкой и положением на волне. Степень влияния общих деформаций на

условия монтажа, зависит от многих факторов, в том числе от материала

корпуса, длины и места установки оборудования.

Рисунок 3 – Схема деформаций валопровода под влиянием

общего и местного изгиба корпуса судна.

1 – главный дизель; 2 – корпус судна; 3 – упругая линия валопровода;

4 – опоры деформируемого участка вала; 5 – переборки между деформируемым

участком вала; 6 – средняя опора деформируемого вала; 7 – деформируемый

участок вала (местный изгиб).

S – расстояние между опорами; L – расстояние от палубы до валопровода;

max

– наибольший прогиб упругой линии валопровода;

f – местная деформация вала; R – дополнительная нагрузка на среднюю

опору от местного изгиба корпуса судна

Наиболее протяженными механизмами на судне являются валопрово-

ды и крупногабаритные, главные двигатели. Оценку влияния общего из-

гиба можно произвести по напряжениям в валах и нагрузкам на подшип-

ники, возникающим в валопроводе, когда он находится в наиболее небла-

гоприятных условиях.

Академик Шиманский, считая валопровод жестко связанным с корпу-

сом судна, установил следующую

зависимость [3]:

⋅

⋅=

где

– напряжения в валопроводе;

– отношение модулей упругости материалов вала и корпуса;

r – радиус вала;

– отстояние палубы от упругой линии вала;

– напряжение в корпусе судна.

Таким образом, напряжение в валопроводе при совместном изгибе с

корпусом судна, зависит от материала валов, корпуса, а также во столько

раз меньше напряжений в корпусе, во сколько раз расстояние от палубы

до упругой кривой, больше радиуса вала.

Для металлических судов модули упругости E

и E

равны, тогда

⋅

= ,

Обычно величина l во много раз превышает радиус вала r и отноше-

ние l/r = 1/10…1/30.

При наибольших расчетных напряжениях в палубе

= 150 МПа, на-

пряжения в валопроводе составляют незначительную величину

= (5…15) МПа

При этом в расчетах не учитываются фактические зазоры в подшип-

никах, и линия валопровода не может точно следовать за изгибом корпу-

са. Поэтому, величина напряжений в валах будет значительно ниже ука-

занных небольших величин.

Таким образом, изменение нагрузок на подшипники при совместном

изгибе валов с корпусом настолько мало, что не может

повлиять на экс-

плуатационную надежность валопровода.

Однако необходимо иметь в виду, что напряжения в валопроводе

имеют знакопеременный характер и при неблагоприятных условиях могут

быть опасными.

Общий изгиб корпуса вызывает значительную несоосность валов при

разобщенных фланцевых соединениях, что опасно для соединения глав-

ного двигателя с валом, где происходит излом упругой линии

судна. Ме-

стные деформации корпуса создают вертикальное перемещение подшип-

ников, наибольшая величина которого f

max

наблюдается в случае располо-

жения подшипника 6 посередине между переборками, а смежных под-

шипников 4 вблизи них, в районе переборок (рисунок 3). Дополнительную

нагрузку подшипника от изгиба днища можно определить по формуле:

⋅

⋅=

где k – коэффициент, зависящий от характера защемления вала на

смежных подшипниках:

k = 192 – при жестком защемлении вала,

k = 48 – при свободно опертых концах вала;

⋅Ј

– жесткость вала при изгибе, где Ј

– момент инерции;

f – смещение опоры относительно смежных подшипников

(местная деформация вала).

Расчеты показывают, что местные деформации вызывают напряже-

ния, превышающие допустимые значения. Влияние местных деформаций

может быть ослаблено или даже исключено изменением расположения

подшипников относительно переборок судна, расположением кильблоков

при стапельной сборке корпуса судна и другими конструктивными и тех-

нологическими мерами.

Для уменьшения влияния местного изгиба корпуса судна целесооб-

разны следующие мероприятия:

1) Контроль и ограничение деформаций корпуса в стапельный период;

к началу монтажа оборудования готовность корпуса должна быть такой,

чтобы последующие сборочно-сварочные операции не вызывали замет-

ных общих и местных остаточных деформаций. Отсюда вытекают требо-

вания: до начала монтажных работ

должны быть закончены основные

сборочно-сварочные операции, проведены гидравлические испытания

отсеков и погружены тяжелые сосредоточенные грузы (котлы, дизели). В

период постройки корпуса и монтажа валопроводов и дизелей, ежедневно

контролируют положение корпуса на стапеле.

2) Расположение оборудования у наименее податливых узлов корпуса.

Например: подшипники валопровода целесообразно устанавливать, сооб-

разуясь с расположением поперечных

переборок корпуса.

3) Улучшение технологичности механизмов. Использование упругих

муфт позволяет расширить допуски на несоосность валов за счет компенси-

рующей способности этих муфт. Например: при жестком соединении ко-

ленчатого вала двигателя и валопровода разрешается иметь после монтажа

смещение до 0,1 мм и излом не более 0,1 мм/м, тогда как установка шин-

нопневматической муфты

позволяет увеличить монтажные допуски почти в

10 раз. Применение главных упорных подшипников без опорных вклады-

шей исключает влияние опоры на изгиб вала, повышая его гибкость.

4) При проектировании технологического процесса, с целью исклю-

чения влияния деформаций корпуса, необходимо:

– обеспечение стабильных температурных условий; при этом пробив-

ку осевой линии валопровода, чистовую обработку

опорных поверхностей

и контроль соосности валовой линии следует выполнять в условиях ми-

нимальных колебаний температуры;

– введения разности в монтажных допусках при установке центри-

руемых механизмов на стапеле и на плаву; как показывает опыт, умень-

шение допусков на центровку механизмов на стапеле в большинстве слу-

чаев компенсирует влияние деформаций корпуса.

– изменение

методов контроля качества монтажа. Вместо измерения со-

осности валов, на абсолютную величину которой значительно влияет дефор-

мация корпуса, целесообразно контролировать фактические нагрузки на

подшипники, которые мало изменяются от влияния деформаций корпуса;

– предварительный монтаж оборудования на стапеле со смещением на

величину, обратную знаку ожидаемой деформации при спуске судна.

Приведенные мероприятия обеспечивают

выполнение основного объ-

ема монтажных операций на стапеле. В этом случае условия работы более

благоприятны и производительность труда выше, чем при работе на плаву.

3.3 Монтажные базы

Монтажной базой

называют поверхность или совокупность поверхно-

стей и линий, относительно которых определяют положение механизмов

на судне. Базу можно рассматривать как некоторую координатную систему,

которая включает комплекс ориентирующих элементов, необходимых для

проектирования расположения и монтажа оборудования. Для монтажа ха-

рактерно наличие двух координатных систем: неподвижной и подвижной.

Неподвижная координатная система образуется основными

плоско-

стями судна (рисунок 4): диаметральная (ДП), основная (ОП), мидельш-

пангоута (

) и вспомогательные координатные плоскости 1, 2, 3, парал-

лельные им. Эту систему называют общей базой судна.

Рисунок 4 – Координирование оборудования от основных плоскостей судна.

1, 2 и 3 – вспомогательные координатные плоскости,

ДП, ОП и

– основные плоскости судна

(диаметральная, основная и плоскость мидельшпангоута).

В подвижную координатную систему входят поверхности, принадле-

жащие устанавливаемому оборудованию – эту систему называют базовой

системой механизма. Базирование механического оборудования в корпусе

судна можно рассматривать, как совмещение базовой системы механизма

с общей базой судна.

По назначению все монтажные базы являются установочными.

Кроме того, установочные базы могут быть сопрягаемыми, если при

сопряжении поверхностей

механизма и фундамента требуемое положение

достигается без выверки, или проверочными, если базирование механизма

достигается путём регулирования (например, риски на фундаменте).

Базы считаются основными, если они состоят из поверхностей, кото-

рые связаны точными размерами, или геометрическими зависимостями,

вытекающими непосредственно из условий работы механизма.

Вспомогательными

базами называют поверхности, которые создаются

непосредственно или используются только для облегчения установки ме-

ханизма на судне, но не имеют значения для работы. Классификация мон-

тажных баз показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Классификация монтажных баз

3.4 Монтажные размерные цепи

Анализ размерных цепей и рациональное использование методов рас-

чета позволяет выбрать технологические способы обеспечения заданной

точности монтажа.

Монтажная размерная цепь

– группа сопряженных размеров, обра-

зующих замкнутый контур и связывающих положение поверхностей или

осей механизмов и базовых судовых конструкций.

Звенья

– размеры, составляющие цепь.

Различают звенья:

1 Исходное (замыкающее) – звено, которое предусмотрено техниче-

скими требованиями или получается последним при построении размер-

ной цепи. Точность этого звена зависит от размеров и точности остальных

звеньев, которые называют составляющими.

2 Компенсирующее – предварительно выбранное звено цепи, измене-

нием размера которого достигается требуемая точность замыкающего

звена.

При монтаже оборудования чаще решают уравнения линейных и пло-

ских размерных цепей.

На рисунке 6 показан пример закрепления электронасоса на фундаменте.

Рисунок 6 – Размерная цепь при центровке электронасоса

1 – насос; 2 – электродвигатель; 3 – подкладка;

∆

– смещение осей валов насоса и электродвигателя.

, А

– звенья размерной цепи, при этом А

– толщина подкладки.

Для обеспечения соосности валов электродвигателя и насоса необхо-

димо выдержать в заданном допуске смещения валов A

∆

, что обеспечива-

ется изменением толщины А

подкладок между рамой и лапами электро-

двигателя.

Уравнение размерной цепи:

321

AAAA

−

∆

или

()

∑

−

∆

±=

AA ,

где n – число звеньев цепи.

Таким образом, величина замыкающего звена равна алгебраической

сумме номинальных размеров составляющих звеньев. Решения размерной

цепи состоит в определении не только размера, но и допуска замыкающе-

го звена, если известны составляющие звенья.

Наибольшее смещение:

∑

∆

−=

minmax

max

AAA .

Аналогично наименьшее смещение

∑

∆

−=

maxmin

min

AAA .

Вычитая второе уравнение из первого, получим

∑∑

∆∆∆

−+−=−=

min

maxmin

max

minmax

AAAAAAA

или

∑

−

∆

δδ

где

– допуск каждого i-го звена.

Итак, допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляю-

щих звеньев.

При монтажных операциях в качестве компенсирующего выбирают

звено цепи, в виде подкладок, проставышей или других дополнительных

деталей. Точность замыкающего звена достигается методом регулирова-

ния или пригонки компенсирующего звена.

3.5 Разработка технологии монтажа судового оборудования

Исходными данными для разработки являются:

– производственная программа;

– характеристика монтируемого оборудования (размеры, масса, на-

значения);

– расположение его на судне;

– опорные поверхности и расположение крепежных деталей;

– характеристика и размеры фундамента;

– соединительные муфты (для парноработающих механизмов);

– технические требования по точности монтажа и взаимного располо-

жения механизмов (требования стандартов по монтажу

Технологическая документация разрабатывается в следующем объе-

ме: расчетно-пояснительная записка, монтажный чертеж и технологиче-

ские карты.

Пояснительная записка

должна содержать:

– исходные данные;

– расчет и обоснования по выбору подкладок, амортизаторов и расче-

ту усилий затяжки крепежных болтов;

– выбор средств транспортировки и погрузки механизмов на место ус-

тановки на судно; при этом необходимо провести схему строповки.

Монтажный чертеж

является основным документом при проектиро-

вании технологического процесса монтажа судового оборудования.

Монтажный чертеж выполняется на формате А1, А2 или А3 по

ГОСТ 2.301 (ЕСКД, форматы)

На монтажном чертеже приводятся:

– изображение контура механизма;

– изображение плана фундамента с указанием расположения крепеж-

ных, призонных и отжимных болтов;

– основные размеры (габариты, координаты относительно базовых

поверхностей);

– конструкция подкладок, их размещение и материал;

– схема строповки;

– конструкция заземления электромеханизмов;

– масса;

– технические требования на монтаж.

Образец оформления монтажного чертежа приводится

в методических

указаниях [9].

Технологическая документация

Технологический процесс монтажа судового оборудования оформля-

ется на бланках технологических карт в соответствии с отраслевым стан-

дартом ОСТ 5.0385-84 «Технологические документы судостроительной

верфи. Правила оформления механомонтажного производства».

В учебных целях допускается оформление технологических процес-

сов монтажных работ на бланках маршрутных карт (формы 2 и 2а по

ГОСТ 3.1105-74).

Для описания отдельных операций при

необходимости можно приме-

нять карты эскизов (формы 5 и 5а по ГОСТ 3.1105-74)

В технологических картах в последовательности выполнения всех ра-

бот приводятся все операции, начиная с транспортировки, базирования и

т.д. до выполнения контроля качества монтажа.

На картах эскизов приводятся схемы и конструкции отдельных дета-

лей и механизмов в соответствии с работами

, выполняемыми в рассмат-

риваемой операции.

Для описания операций по центровке механизмов, пробивке осевых

линий, подготовке жидкотекучих пластмасс и других сложных операций

рекомендуется применять бланки технологических инструкций (формы 2

и 2а по ГОСТ 3.1105-74).

В технологических картах следует указать краткое содержание опера-

ций, наименование и марки применяемого оборудования, приспособлений

и инструментов.

Образцы оформления

технологических карт приводятся в методиче-

ских указаниях [9].

Технические требования на монтаж судового оборудования можно

найти в отраслевых стандартах [16 – 24].

4 ЭТАПЫ МОНТАЖА СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Типовой технологический процесс монтажа включает шесть общих этапов:

– подготовка монтажных баз;

– погрузка и транспортировка оборудования;

– базирование оборудования на судне;

– установка компенсирующих звеньев;

– крепления оборудования на фундаменте;

– контроль качества монтажа.

Отдельные этапы состоят из нескольких операций. Например, крепле-

ние механизма на фундаменте, сверление отверстий, их развертывание

под призонные

болты, подрезание полок фундамента и установка, затяги-

вание болтов и прочее.

4.1 Подготовка монтажных баз

Монтажная база – совокупность поверхностей или одна поверхность,

относительно которых определяют положение механизма на судне. Выде-

ляют два вида систем монтажных баз; базовая система судна и базовая

система механизма.

Подготовка базовой системы судна состоит из нанесения плазовых

точек или рисок на корпусных конструкциях, контроле правильности ус-

тановки фундаментов на судне и обработки

их опорных поверхностей.

Особенно тщательно контролируют расположение фундаментов под

главные двигатели, координаты которых задают расстояниями L, B и H

(рисунок 7) относительно основных базовых плоскостей судна, а также от

оси валопровода (расстояние Н

), материализованное струной 1, натяну-

той между плазовыми точками А и Б на переборках машинного отделения.

Рисунок 7 – Проверка фундамента под главный двигатель