Стр. 88 - Расчет амортизации главных двигателей и валопроводов силовых установок высокоскоростных судов

РАСЧЕТ АМОРТИЗАЦИИ ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ВАЛОПРОВОДОВ
СИЛОВЫХ УСТАНОВОК ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ СУДОВ
86
σ σ
а а
∗ =125, , (4.47)
где σ а - расчетная величина амплитуды изгибных напряжений.
Как показали результаты тензометрирования гребных валов СПК на тихой
воде, расчетные напряжения в пролете гребного вала σ а пр могут быть
откорректированы коэффициентом 0,75 - 0,85 , т.е.
( )
σ σ
а пр а пр
∗ = ÷0 75 0 85, , . (4.48)
Уменьшение изгибных напряжений в пролете вала, по всей видимости,
объясняется аэрацией гребных валов при работе их в косом потоке (засасывание
атмосферного воздуха в каверну за валом и уменьшением в связи с этим
распределенной нагрузки qм ). Оценка усталостной прочности вала из стали
08Х17Н6Т, наиболее применяемой на быстроходных отечественных судах,
упрочненной обкаткой гребного вала, может быть выполнена по графику
зависимости амплитуд неразрушающих напряжений изгиба от числа циклов
нагружения (рис.4.7). Например, при расчетной величине напряжения в
пролете σ а пр
∗ = 120 МПа число циклов составит 1⋅109 . При наработке
валопроводом 2200 ч ежегодно общий ресурс валопровода по условиям
усталостной прочности составит около 5 лет эксплуатации.
Пример. Требуется выполнить расчет валопровода на усталостную
прочность для следующих исходных данных: тип двигателя - ДВС с редуктором;
полная мощность -
3676 кВт; частота вращения гребного вала на режиме полной мощности -
17,2 с-1; гребной винт трехлопастный; максимальный упор гребного
винта - 69,86 кН; вес гребного винта - 2,5 кН; вес погонного метра гребного
вала - 1,0414 кН/м; материал гребного вала - сталь 08Х17Н6Т ГОСТ 5632-72;
характеристики материала: предел текучести σт = 700 МПа; модуль упругости
Е=21 ⋅ 104 МПа; удельный вес γ = 7,85 ⋅ 104 Н/м3 . Поверхностное
упрочнение гребного вала - обкатка роликом по ОСТ 5.9049-78. Подшипники
опорные - резинометаллические по ГОСТ 7199-77. Диаметр гребного вала -
0,13 м (под подшипником- 0,135 м). Угол наклона гребного вала - 12о30/ .
Крутящий момент, передаваемый гребным валом, - 34,2 ⋅ 10-3 МН⋅м. Скорость
хода судна - 25,72 м/с. Расчетная схема валопровода приведена на рис. 4.7.
Кроме постоянно действующих крутящего момента и упора на гребной
вал действуют гидродинамические нагрузки, обусловленные работой гребного
вала и гребного винта в косом потоке:
1) вертикальная сила Q на гребном винте (направлена постоянно вверх);
2) изгибающий момент Мр на гребном винте;