Расчет судового валопровода

где   τ_K – касательное напряжение от кручения, кПа;

        σ_О – наибольшее нормальное напряжение, кПа.

3.3 Напряжение кручения вала:

                               

кПа,                          (17)

где  М_КР – крутящий момент, передаваемый валом, кН∙м;

       W_KP – момент сопротивления при кручении, м³;

          P_e – расчетная мощность, передаваемая валом, кВт;

         n – расчетная частота вращения вала, мин^-1;

         d_гр – диаметр гребного вала, м.

С учетом числовых значений по (17) получаем:

 кПа.

3.4 Наибольшее нормальное напряжение равно:

                                                  

кПа,                                          (18)

где  σ_СЖ – напряжение сжатия при действии упора гребного винта, кПа;

       σ_U – наибольшее расчетное напряжение при изгибе, кПа.

3.5 Напряжение сжатия при действии упора гребного винта равно:

                                                  

кПа,                                          (19)

где   Р – упор гребного винта, кН.

Так как Р =78,158 кН, то по (22) имеем:

 кПа.

3.6 Наибольшее  расчетное напряжение при изгибе  равно:

                                              

кПа,                                       (20)  

где  M_U – максимальный изгибающий момент, кН∙м;

       W_U – момент сопротивления изгибу, м³.

3.7 Изгибающий момент для определения напряжения изгиба от массы винта и консольной части вала равен:

                                         

кН∙м;                                    (21)

где   q – интенсивность нагрузки вала собственной массой, кН/м;

      G_B – нагрузка от массы гребного винта, кН.

3.8 Интенсивность нагрузки вала собственной массой находим по формуле:

                                

кН/м.                           (22)     

3.9 Нагрузка от массы гребного винта равна:

                                           

кН,                                           (23)

где   D_B – диаметр гребного винта, м;

          θ – дисковое отношение винта.

С учетом числовых значений по (23) и (21) получаем:

 кН;

 кН∙м.

Далее, по формулам (20) и (18) имеем:

 кПа,

 кПа.

Эквивалентное приведенное напряжение по энергетической теории прочности и расчетных  запасов прочности по отношению  к пределу текучести находим  по формуле (16):

 МПа.                                     

3.10 По  условию прочности гребного вала, запас прочности относительно  предела текучести материала  вала находим по формуле:

                                

                                (24)

 

 

 

 

 

4 Расчет гребного вала на критическую частоту вращения

 

4.1 Критическую частоту вращения гребного вала, при которой возникают поперечные колебания вала, рассчитывают в соответствии с [1] по эмпирической зависимости:

                                 

мин^-1,                            (25) 

где  m – расстояние между гребным винтом и кормовым подвесным подшипником (см. рис. 4), м;

         k – расстояние между кормовым подвесным и дейдвудным подшипником (см. рис. 4), м;

q₁ – интенсивность нагрузки пролета гребного вала, кН/м;

 Е – модуль упругости материала вала, для стали Е = 216∙10⁶ кПа;

 I  – экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси, м⁴;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

4.2 Интенсивность нагрузки пролета вала равна:

                                               

кН/м.                                           (26)

4.3 Экваториальный  момент инерции сечения вала  относительно его оси:

                                                   

м⁴.                                               (27)

Далее, с  учетом числовых значений получаем:

 м⁴;

 кН/м.

По формуле (25):

 

 4.4 Критическая частота вращения вала должна быть значительно больше ее номинального значения n, при этом необходимый запас частоты вращения равен:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Практическая  работа № 1. Расчет судового  валопровода.

2. Ефремов Н.А. Правила Российского Речного Регистра в сопоставлении с европейскими предписаниями для судов внутреннего плавания. – Москва. – 2011. – 228 с.