Расчет сложного напряженного состояния валопровода

Производится с целью проверки прочности валопровода под действием всех значимых нагрузок. Расчетные зависимости Правил Регистра учитывают только одну нагрузку – вращающий момент двигателя и равный ему и противоположно направленный реактивный момент винта. Прочие нагрузки учитываются при проверке прочности. Сначала нужно составить расчетную схему с указанием всех действующих нагрузок, в том числе: – распределенных нагрузок, сосредоточенных сил – веса гребного винта и сил от сосредоточенных масс на пролетах, реакций опор валопровода, указанных выше моментов, пульсирующие нагрузки от работы винта в косом потоке за корпусом судна и др. На рис.4.3 представлена расчетная схема валопровода.

На рис.4.3 представлены следующие нагрузки, действующие на валопровод: вращающий момент двигателя M^кр = , кНм, и реактивный момент винта M^р, с точностью до моментов трения в сальниках и подшипниках равный M^кр; распределенные нагрузки q_гр и q_пр, равные весу погонного метра соответствующих валов , кН/м; вес гребного винта G_в, который можно определить, например, с помощью формулы Ф.М. Кацмана [10]:

G_в = т,

где l₀ – длина ступицы, м. Ориентировочно l₀ можно определить по статистическим оценкам: l₀ 0,2 D_в или 3 d_гр; d ₀ – средний наружный диаметр ступицы, м; d_к – средний диаметр конуса гребного вала, м; r – плотность материала винта; R₁ – R₃ – реакции опор валопровода. Реакция кормового подшипника промежуточного вала отсутствует, так как он монтажный. Для определения реакций опор следует привлечь программное обеспечение расчета статически неопределимых балок, например, метод конечных элементов [11]; упор винта P_гв = и равное ему и противоположно направленное усилие в упорном подшипнике, движущее судно; моменты от работы винта в косом потоке за корпусом судна: 1 в вертикальной плоскости и 2 в горизонтальной плоскости. Поток, стекающий с корпуса на винт, на самом деле прямой, но для винта в связи с его вращением этот поток становится косым, от чего создаются дополнительные моменты. Данные о дополнительных моментах от работы винта в косом потоке являются экспериментальными и зависят от сложной совокупности параметров, в том числе от формы кормового образования и числа лопастей винта. В первом приближении эти величины можно найти по рекомендациям [10]; пульсационные составляющие упора и дополнительных моментов, возникающие вследствие работы винта с конечным числом лопастей в потоке за корпусом судна. Эти составляющие можно определить по данным [10] и их амплитудные значения следует добавит к величинам, определенным в предыдущем абзаце.

Облегчением расчета фактических напряжений валопровода является то, что можно заранее указать расчетное сечение с наибольшим значением напряжения. Это – сечение расположено на кормовой опоре в расчетной точке приложения реакции. Для этого сечения следует определить нормальные, касательные и эквивалентные напряжения с учетом дополнительных монтажных напряжений и сравнить их с допускаемыми. Коэффициент запаса прочности должен лежать в заданных пределах.

Дата добавления: 2015-08-13