Анализ конструкций элементов валопроводов. 
Крутильные и продольные колебания системы коленчатый вал — валопровод

Преимуществом бесфланцевого втулочного соединения со штифтами, показан на рисунке 1.6 а, являются сравнительно малые габаритные размеры и меньшая точность изготовления. Кроме того, не требуется специальной обработки конических поверхностей. Соединение пригодно и для полых валов с введением в отверстия валов цилиндрической вставки, закрепленной двумя штифтами одного размера. Вставка может быть выполнена как хвостовик одного из валов. Штифтовое крепление можно применять для соединения гребного вала с дейдвудным. С этой целью в его состав дополнительно включают обтекатели и торцевые уплотнители. Рисунок 1.6 Бесфланцевое соединение с дополнительными элементами: а — втулочно-штифтовое: 1-соединяемый вал; 2 — втулка; 3 — гильза; 4 — штифты; б — втулочно-эксцентриковое (е — эксцентриситет); в — втулочно-замковое; г-прессовое со штифтами и вставкой: 1 — вал; 2 — втулка; 3 — штифты; 4 — вставка. Отличительной особенностью соединения, приведенного на рисунке 1.6, в, являются торцевые поверхности валов, выполненные в виде замков так, что выступы одного из них входят во впадины другого. Конфигурация замков определяется условиями эксплуатации: симметричная (I, II), несимметричная (III, IV), воспринимающая реакцию упора (II, IV) или не воспринимающая реакцию упора (I, III).На рисунке 1.6, б, соединение с эксцентриком, выполняет роль вставки и является силовым элементом, передающим вращающий момент. Соединение без гильзы представлено на рисунке 1.6, г. Оно более простой конструкции, но сложной технологии изготовления из-за: необходимости трех идентичных конических поверхностей.

Вместовставки можно применять замок. Результаты исследований показали преимущество бесфланцевых соединений с дополнительными элементами по сравнению с применяемыми. Гребной винт закрепляется на гребном валу, показано на рисунке 1.7 при помощи конического соединения (только для ВФШ) и фланцевого (предпочтительно для ВРШ). Чтобы обеспечить усталостную прочность вала, переходы от одного сечения к другому выполняют плавными, поэтому окончание шпоночной канавки имеет ложкообразную форму. Конусное крепление бывает и бесшпоночным, в этом случае вращающий момент передается посредством сил трения между коническими поверхностями соединения. Винт можно насаживать на конус завертыванием гайки, с помощью параллельных клиньев, установленных между ступицей и гайкой, путем подогрева ступицы паром и с помощью гидропресса. Конус гребного вала выполняют с конусностью не более 1:12 (со шпонкой), 1:15 (без шпонки, с концевой гайкой) и 1:50 (без шпонки и без концевой гайки).

Концевую резьбу делают правого исполнения независимо от направления вращения вала, гайку стопорят для' предотвращения самоотвинчивания. Уплотнительные кольца предохраняют поверхности конуса вала от воздействия морской воды. Обтекатель заполняют консервационной смазкой, а полости его крепежа заливают цементом. Рисунок 1.7 — Крепление гребных винтов: а — фиксированного шага:

1 — обтекатель; 2 — гайка; 3, 6 — уплотнительные кольца; 4 — гребной винт; 5 — шпонка; 7 — облицовка гребного вала; 8 — кожух; 9 — гребной вал; 10 — стопор; б — регулируемого шага: 1 — обтекатель; 2 — корпус ступицы; 3 — ползун; 4 — шатун; 5 — лопасть; 6 — штанга; 7 — гребной вал. Дейдвудное устройство состоит из дейдвудных подшипников, уплотнений и трубы, гребного (или дейдвудного) вала, систем смазки и охлаждения и прибора для замера просадки гребного вала. Классифицируют эти устройства по числу, месту расположения и типу подшипников (качения и скольжения), на которые опирается гребной вал: а) с двумя дейдвудными подшипниками;

б) с двумя дейдвудными подшипниками и одним выносным, показано на рисунке 1.8; в) с одним дейдвудным подшипником и одним выносным. Дейдвудную стальную трубу выполняют литой, литосварной, кованой и кованосварной. Ее заводят в корпус судна с носа или с кормы судна и крепят к корпусу сваркой или фланцами на шпильках. Подшипники качения в качестве дейдвудных применяются редко (преимущественно для валов малого диаметра). Обычно используются подшипники скольжения с неметаллическими и металлическими вкладышами. Неметаллический подшипник изготовляют, как правило, из бакаута, обладающего хорошими антифрикционными свойствами. Рисунок 1.8 Дейдвудное устройство с двумя дейдвудными подшипниками и одним выносным (не показан):

1 — отверстия для микрометра; 2 — яблоко ахтерштевня с дейдвудной трубой (вварной конструкции); 3 — гребной вал; 4, 5 — кормовой и носовой дейдвудные бакаутовые подшипники; 6 — сальник гребного вала. Этот материал представляет собой плотную и твердую древесину гваякового дерева (Южная Америка) с косым переплетением волокон. В связи с дефицитом бакаута широко используются его заменители: древесно-слоистые пластики, текстолита, термопластические материалы (капролон, капрографит), наборы из резинометаллических и резиноэбонитовых сегментов. Дейдвудный подшипник представляет собой латунную или бронзовую втулку, устанавливаемую в трубе с небольшим натягом и фиксируемую дополнительно. Внутреннюю поверхность втулки облицовывают бакаутом, как изображено на рисунке 1.9, или его заменителем в виде вкладышей сегментной формы. Их набирают по схеме «бочка» или «ласточкин хвост». Нижние вкладыши из бакаута имеют торцевое расположение волокон (износостойкость выше), а верхние — продольное. Чем меньше вкладышей (особенно по схеме «бочка»), тем прочнее выполнен набор. Неметаллические подшипники смазываются и охлаждаются забортной водой. В дейдвудных металлических подшипниках применяют чугунные втулки с заливкой их внутренних поверхностей высокооловянным баббитом и охлаждаемых маслом. Эти подшипники выдерживают большие давления: 0,7−10 МПа (против 0,2−0,3 МПа у неметаллических), что обусловливает их меньшую длину и отсутствие облицовки гребного вала, так как кольцевой объем между трубой и валом заполнен маслом. В связи с применением масла конструкция должна быть такой, чтобы предотвращались его утечки и, следовательно, возможная авария подшипников. Таким требованиям отвечают уплотнения типа «Симплекс-компакт», изображено на рисунке 1.

10. В кормовом уплотнении установлены три манжеты, две из которых предотвращают попадание забортной воды, а одна — утечки масла; в носовом уплотнении предусмотрены две манжеты. Уплотнение осуществляется по наружной поверхности втулок прижимом манжет кольцами и под действием давления масла в системе, которое превышает давление забортной воды на 0,02−0,03 МПа. Наружная манжета кормового уплотнения прижимается к втулке под действием гидростатического давления забортной воды. Рисунок 1.9 Подшипник с набором бакаута:

1 — дейдвудная втулка; 2, 5 — вкладыши бакаутовые торцевой и долевой; 3, 6 — вкладыши бакаутовые клиновые (из двух половин); 4 — планка упорная; 7 — винт; 8 — бакаутовые вкладыши; 9 — облицовка гребного вала. Втулку носового уплотнения крепят к кольцу, состоящему из двух половин и установленному с натягом на гребном валу. Уплотнения этого типа применяют на крупнотоннажных судах с большой осадкой. Конструкция подшипника кронштейна аналогична конструкции дейдвудного подшипника с водяной системой охлаждения и смазки. Рисунок 1.10 Дейдвудное уплотнение типа «Симплекс-компакт»:а — кормовое; б — носовое; в — бульбообразная манжета: 1 — гребной вал; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — гребной винт; 4 — прокладка; 5 — втулка; 6 — крышка; 7 — винтоновые манжеты бульбообразной формы; 8 — корпус; 9 — дейдвудная труба; 10 — масловвод; 11- кольцо; 12 — пружина. Переборочные уплотнения вала, проходящего через водонепроницаемые переборки, представляют собой сальник с просаленной пеньковой набивкой, как показано на рисунке 1.

11.Рисунок 1.11 Переборочное уплотнение:

1- переборка; 2 — корпус; 3 — масленка; 4 — кольцо; 5 — гайка; 6 -набивка; 7 — грундбукса; 8 — вал. В качестве опорных подшипников валов обычно применяют подшипники скольжения с индивидуальной смазкой. Масло подается с помощью фитилей, колец, а также комбинированным способом — с помощью дисков. Применение фитильной смазки основано на свойстве капиллярности и принципе сифона. Кольцевая смазка представляет собой циркуляционную смазку без давления. Кольца различают висящими и закрепляемыми на валу. Свободно висящее кольцо вращается за счет сил трения между ним и валом, а после образования масляного слоя — за счет вязкости масла. Для более равномерного распределения смазки по длине вкладыша применяют комбинированную систему смазки — фитильно-кольцевую. Выбор схемы системы смазки определяется окружной скоростью шейки вала и вязкостью масла. Так, фитильная смазка применяется до скоростей 1,5 м/с, свободно висящие кольца — при скорости более 0,5 м/с, закрепленные кольца — при малых скоростях и большой вязкости.

Если окружная скорость 3−10 м/с, следует использовать подшипники с дисковой системой смазки. На валопроводах диаметром 0,5−0,6 м используют также подшипники качения с жидкой смазкой. Главные упорные подшипника обычно выполняют как одногребенчатые подшипники скольжения с самоустанавливающимися упорными подушками. Эти подшипники воспринимают значительные упоры. Их смазка индивидуальная или централизованная (для тяжелонагруженных ГУП). Упорные подшипники качения применяют редко, в основном для валов диаметром до 0,3 м и ограниченных упорах.

[1].