2.4.3 Расчет тормозного устройства

Согласно ПСВП, в составе каждого валопровода должно быть тормозное или стопорящее устройство, предотвращающее вращение валов в случае выхода из строя главного двигателя.

Скорость буксировки принимаем v = 3 м/с.

При буксировке судна с выключенным главным двигателем гребной винт под действием набегающего потока создает вращающий момент:

где k_m = 0,027 – коэффициент момента,

ρ = 1 т/м³ – плотность воды,

D_B = 2,408 м – диаметр гребного винта,

ψ = 0,25 – коэффициент попутного потока.

Диаметр тормоза, исходя из момента:

где р = 7500 кПа – допустимое удельное давление,

f = 0,4 – коэффициент трения (сталь-феррадо),

k = 0,11– отношение ширины бугеля к диаметру тормоза,

α = 100⁰ =1,7 рад – угол обхвата тормозной колодки.

Так как тормозное устройство устанавливается на фланцевом соединении гребного и промежуточного валов, то принимаем диаметр тормоза равным диаметру фланца.

D_T = D_Ф = 0,62 м.

Сила трения:

Усилие затяжки (по формуле Эйлера):

где α = 1,7 рад – угол обхвата фрикционной колодки.

Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М30.

Шаг резьбы s = 3,5 мм.

Средний диаметр принимаем d_ср = 0,9d = 0,9∙30 = 27 мм.

Угол подъема винтовой линии:

Угол трения резьбы:

где β = 60⁰ = 1,05 рад – угол профиля резьбы,

μ = 0,25 – коэффициент трения

Момент затяжки:

Усилие затяжки:

L-длина рычага,м

P_з ≤ 0.735кН для 1 чел.

Конструкция тормоза показана на рисунке 1.

Рис. 1 – Тормозное устройство

1 – гайка тяги; 2 – тяга; 3, 5 – штыри тяги и бугеля; 4, 8 – бугели с головкой для штыря и тяги; 6 – фундамент; 7 – фрикционные колодки.

2.5 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Расчетная схема балки показана на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема нагрузки гребного вала

А – середина подшипника кронштейна, В – середина дейдвудного подшипника.

l₁ = 11,27 м, l₂ = 1,38 м.

Вес гребного винта:

где D_B = 2,7м – диаметр гребного винта

θ = 0,55 – дисковое отношение

Экваториальный момент инерции сечения вала

где d = 0,205 м – наружный диаметр гребного вала,

Распределенные нагрузки на гребной вал

Критическая частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

где E = 2,16^.10⁸ - модуль упругости материала вала, кПа.

Критическая частота вращения вала должна быть равна или больше её номинального значения.

Номинальная частота вращения вала n=176 об/мин.

Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр гребного вала до 230 мм. Тогда:

Экваториальный момент инерции сечения вала

Распределенные нагрузки на гребной вал

Принимаем d_гр = 230 мм

2.6 Проверка валопровода на продольную устойчивость

Проверке подлежит гребной вал, так как он имеет наибольшую длину.

Радиус инерции сечения гребного вала:

Гибкость гребного вала:

где L_max = 11,27 м – длина вала между опорами;

Расчёт вала производится, если λ≥80. Критическую силу определяют по формуле

Коэффициент запаса устойчивости должен быть

где =(1,25…1,30) - максимальный упор гребного винта.

_{Условие выполняется.}