Раздел 16. Технологический раздел

11.1 Расчет и проектирование фундаментной рамы главного двигателя.

Дано:

Двигатель 6ЧНР 30/38

Максимальная мощность N = 640 кВт

Частота вращения вала n = 375 об/мин

Масса двигателя m = 17000 кг

Расчёт соединения главного двигателя с фундаментом.

1. Минимальная толщина опорного листа, мм:

-для среднеоборотных двигателей.

k =2,3- коэффициент пропорциональности

N = 640 кВт- максимальная мощность двигателя

Принимаем S_ол = 20 мм.

2. Общая толщина сжимаемых деталей, мм:

S_g = S_мет + S_ст

S_g = 98 + 10=108 мм

S_мет – толщина металлических деталей.

S_ст – толщина деталей из полимерного материала.

S_мет = S_л + S_ол +S_пр + S_пл

S_л =50 - толщина лапы двигателя мм.

S_ол = 20 - толщина опорного листа мм.

S_пр = 8 - толщина металлической прокладки мм.

S_пл = 20 - толщина платика мм.

3. Общая внешняя сила, Н:

Р_общ = mng

P_общ = 17000 * 3 *9,81 = 500310 кН

m = 17000 кг - масса двигателя

n = 3 - доля перегрузки для судов класса «О».

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения.

4. Внешняя осевая нагрузка на один болт, Н:

Р=500310/28=17868 Н

Р_общ – общая внешняя сила.

i = 28 - количество фундаментных болтов.

5. Коэффициент относительного ослабления соединения :

0,5

6. Отношение толщины сжимаемых деталей к диаметру болта:

с=108/24=4,5

S_g – общая толщина сжимаемых деталей.

d_б =24 - диаметр болта.

7. Диаметр болта, мм:

d_б=108/4,5=24

Принимаем 24 мм.

8. Относительная деформация:

 = 1,42

9. Диаметр зоны деформации, м:

D_g = 70 мм = 0,07

10. Диаметр клина или другого компенсирующего звена, мм :

D_к  D_g = 0,07

D_g – диаметр зоны деформации.

11. Максимальная сила, действующая на болт, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

 - относительная деформация.

k_ос – коэффициент относительного ослабления соединения.

12. Сила соответствующая внешнему пределу текучести материала болта, Н:

Р_0,2 = 1,33Р_б

P_0,2 = 1,33 * 28353 = 37709 Н

Р_б – максимальная сила, действующая на болт.

13. Проверка выполнения условия прочности.

Выбираем материал болта Ст.45.

Р_0,2  [P_0,2] =[Fб * σ_0,2]

Р_0,2 =37709275*452=124344 Н

Условие прочности выполнено.

14. Коэффициент:

 - относительная деформация.

15. Усилие предварительной затяжки, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

k_ос – коэффициент относительного ослабления соединения.

 - коэффициент.

16. Коэффициент.

 = 4370 Н/

17. Ожидаемая деформация, мм:

 = _р + m_ст  _ст + _п

 = 510^-3 + 2310^-3 + 510^-3 = 1610^-3

_р – деформация в резьбе

m_ст – количество стыков

_ст – деформация в стыке.

_п – деформация ползучести сжимаемых деталей.

18. Потеря силы предварительной затяжки, Н:

Р_пз = 

Р_пз = 1610^-3  4370 = 70 Н

 - ожидаемая деформация.

 - коэффициент.

19. Коэффициент деформации соединения:

Р_пз - потеря силы предварительной затяжки.

Р_зат - усилие предварительной затяжки.

20. Теоретический коэффициент ослабления соединения:

 - коэффициент деформации соединения.

k_ос – коэффициент относительного ослабления соединения.

21. Максимальная нагрузка, действующая на болт, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

 - относительная деформация.

22. Сила, соответствующая нижнему пределу текучести материала болта:

Р_0,2 = 1,33Р_б

Р_0,2 = 1,33*28415= 37792

Р_б – максимальная сила, действующая на болт.

23. Проверка выполнения условия прочности:

Р_0,2 =37792 [P_0,2] = 124344 Н

Условие прочности выполнено.

24. Усилие предварительной затяжки с учётом деформации, Н:

Р – внешняя осевая нагрузка на один болт.

 - коэффициент.

25. Часть внешней нагрузки, уменьшающая давление в стыке:

Р = Р

Р = 17868*0,587 = 10489 Н

26. Коэффициент относительного ослабления соединения с учётом деформации:

Р^т_зат – усилие предварительной затяжки с учётом деформации.

Р_пз – потеря силы предварительной затяжки.

Р – часть внешней нагрузки, уменьшающая давление в стыке.

k_ос - коэффициент относительного ослабления соединения.

27. Средний радиус окружности опираемый головкой болта мм:

Rср =4*d/3=4*24/3=32

28. Угол подъема резьбы :

=3/(п*d)=3/(3.14*24)=0.04

t=2 – шаг резьбы

29. Коэффициент трения в резьбе f:

f=0,14

30. Коэффициент трения под головкой болта :

=0,1

31. Момент затяжки болта :

=Р_зат *rср *(*f/(1-*)+)

=21040*32*(0.04*0.14/(1-0.1*0.04)+0.1)=71099 ^т

32. Площадь поперечного сечения болта, м²:

33. Наибольшее нормальное напряжение, Мпа:

Р_б – максимальная сила, действующая на болт.

F_б – площадь поперечного сечения болта.

34. Полярный момент сопротивления, мм³:

W_б = 0,2d³_вн

W_б = 0,224³ = 2765мм³

35. Касательное напряжение, МПа:

М_р - момент закручивания в резьбе.

W_б – полярный момент сопротивления.

36. Приведённое напряжение, МПа:

_max – наибольшее нормальное напряжение.

 - касательное напряжение.

37. Запас прочности:

Условие выполнено.