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 = 4 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 = 2,1 м – диаметр гребного винта,

            ψ = 0,2 – коэффициент попутного потока.

Диаметр тормоза, исходя из момента:

где      р = 7500 кПа – допустимое удельное давление,

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

            k = 0,61– отношение ширины бугеля к диаметру тормоза,

            α = 120⁰ =2,09 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 = 0,4 м.

Сила трения:

Усилие затяжки (по формуле Эйлера):

где α = 2,06 рад – угол обхвата фрикционной колодки.

Для сжатия колодок применяем винт с резьбой М30.

Шаг резьбы s = 2 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 = 0,2 – 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.

 

Проверка вала на критическую частоту вращения.

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

 

      ,

где: - расстояние от середины опоры в кронштейне до центра масс гребного винта;

 - остальная длина гребного вала;

-интенсивность нагрузки вала собственной массой пролета вала длиной ,кНм;

- плотность стали,

;

 - интенсивность нагрузки вала собственной массой пролета вала длиной , кНм;

,

 - диаметр винта;

- дисковое отношение;

   

;

 - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси, м⁴;

;

 - модуль упругости материала вала.

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения :

,

.

Условие критической частоты вращения выполняется.

Устройство и элементы валопровода показаны на чертеже: КП-НГТУ-1557-(09-СУ-2)-12-001.

Спецификация к чертежу дана в приложении.

Проверка валопровода на продольную устойчивость.

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где  – длина пролета между опорами, м;

– радиус инерции сечения вала, м:

,

где F – площадь поперечного сечения, м².

,

.

.

Так как l≥80 то, проводим его расчет на продольную устойчивость.

, =1,3 =1,3*5,91=76,83 кН

- упор гребного винта;