Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?нта 2 с обтекателем 1, кормового опорного роликового подшипника 9, опорного шарикового подшипника 15 проставочного вала 16 присоединенного к маховику двигателя, упорного шарикового подшипника 12, и упорного вала 13, а также эластичной муфты 14. Гребной и упорный валы соединены с помощью конической муфтой 10.
При расположении винта на консоли длиной l2 в м
2 = (1,63,3) dг + (2,53) dг / 2 = 2 0,175 + 2,5 0,175/2 = 0,57 м.
Рис.2.1 Схема валопровода
Длина дейдвудного пролета l1 в м
,
где dг - диаметр гребного вала, м, предварительно принимаем dг = 0,175 м;
? - коэффициент, принимаемый ? = 14 т.к. n ? 500 мин - 1,n - номинальная частота вращения гребного вала (с учетом того, что передача прямая), мин-1, n = 330 мин-1.
Принимаем длину дейдвудного пролета вала l1
м.
По Правилам Регистра валы судовых валопроводов должны изготовляться из стальных поковок с временным сопротивлением 430-690 МПа. В качестве материала для валов можно использовать сталь Ст5 с временным сопротивлением dв - 500600 МПа и пределом текучести ?т = 260290 МПа. Выбираем сталь Ст5.
Диаметры валов для СЭУ с четырехтактными главными двигателями должны быть не менее в мм:
промежуточного dпр и упорного dу для судов классов "М" и "О"
у = dпр = 24,7 [ (Рпр (1+0,4 km) / nпр] 1/3 = 24,7 [ (442 (1 + 0,41,15) / 5,5] 1/3 = 143 мм;
упорного в районе гребня
у` = 1,1 dпр = 1,1 143 = 157 мм;
гребного dг
dг = 1,1 dпр + kг Dв = 1,1 143 + 7 1,86 = 174 мм,
где Рпр - номинальная мощность, передаваемая промежуточным валом, кВт;m - коэффициент, учитывающий неравномерность крутящего момента и принимаемый равным для 6 цилиндровых четырехтактных ДВС 1,15, для 8 цилиндровых - 1,0, принимаем km = 1,4;пр - номинальная частота вращения промежуточного вала, с-1, принимаем равной частоте вращения главного двигателя с учетом передаточного числа редуктора, т.к. реверс-редукторная передача nпр = 330/60 = 5,5 с-1;г - коэффициент, принимаемый равным для валов без облицовки 10, с облицовкой 7, принимаем вал с облицовкой, следовательно kг = 7;в - диаметр гребного винта, м, Dв = 1,86 м.
Найденные диаметры валов округляются в большую сторону до значений, оканчивающихся на 5 или на 0. Поэтому окончательно принимаем dу = 145 мм; dу` = 160 мм; гребного dг = 175 мм.
2.3 Расчет на прочность основных элементов валопровода
Расчет валов на прочность выполняется по приведенным напряжениям dп с помощью следующей формулы:
dп = (d02 + 3tк2) 1/2 < dт /кэ,
где dо = dсж + dи +30 - наибольшие нормальные напряжения сжатия, МПа;
dсж = 0,001 N/ dв2 - напряжение сжатия от упора движителя, МПа;
dи = 0,01 Миз / dв3 - наибольшее напряжение при изгибе, МПа;
tк = 0,0008 Рв / (nв dв3) - напряжения кручения, МПа;
кэ - запас прочности, принимаемый равным для промежуточного вала 2,8, а для гребного - 3,15;
= 0,85 Рен ?п ?в ?пр / V = 0,85 442 1,0 0,98 0,5/1,39 = 143 - упор движителя, кН;
Рен - номинальная мощность главного двигателя, кВт, Рен = 442 кВт;
Рв - номинальная мощность, передаваемая валом, кВт, Рв = 442 кВт;в - номинальная частота вращения вала, с-1, nв = 330/60 = 5,5 с-1;в - диаметр рассчитываемого вала, м;- скорость судна, м/с, V = 5/3,6 = 1,39 м/с;
Миз = l2 (0,42 Dв3 + 30 l2 dг2) = 0,57 (0,42 1,863 + 30 0,57 0,1752) = 0,71 -
максимальный изгибающий момент на гребном вале в кНм при расположении винта на консоли длиной l2 в м.
Производим расчет гребного вала диаметром dг = dв = 0,175 м, для него
dп = (d02 + 3tк2) 1/2 = (36,02 + 3 13,22) 1/2 = 42,6 < 260 / 3,15 = 82,54,где dо = dсж + dи +30 = 4,7 + 1,3 + 30 = 36,0 МПа;
dсж = 0,001 N/ dв2 = 0,001 143/ 0,1752 = 4,7 МПа;
dи = 0,01 Миз / dв3 = 0,01 0,71/0,1753 = 1,3 МПа;
tк = 0,0008 Рв / (nв dв3) = 0,0008 442/ (5,5 0,1753) = 13,2 МПа;
кэ - запас прочности, для гребного - 3,15.
Условие прочности для гребного вала выполняется.
Производим расчет промежуточного вала диаметром dу = dв = 0,145 м, для него
dп = (d02 + 3tк2) 1/2 = (39,12 + 3 23,22) 1/2 = 56,1 < 260 / 2,8 = 93,где dо = dсж + dи +30 = 6,8 + 2,3 + 30 = 39,1 МПа;
dсж = 0,001 N/ dв2 = 0,001 143/ 0,1452 = 6,8 МПа;
dи = 0,01 Миз / dв3 = 0,01 0,71/0,1453 = 2,3 МПа;
tк = 0,0008 Рв / (nв dв3) = 0,0008 442/ (5,5 0,1453) = 23,2 МПа;
кэ - запас прочности, для промежуточного - 2,8.
Условие прочности для промежуточного вала выполняется.
Необходимый запас по критической частоте вращения гребного вала обеспечивается, если
[ (1 - 3,3 l23/l13) (1+0,014 Dв / l2 dг 2)] dг / (l12 nг) =
= 123000 [ (1 - 3,3 0,57 3/4,183) (1+0,014 1,86/0,57 0,175 2)] 0,175/ (4,182 330) = 72,6 1,2,
где l2 и l1 - длина дейдвудного пролета и консоли гребного вала, м;г - номинальная частота вращения гребного вала, мин-1.
Необходимый запас по критической частоте обеспечен.
Проверке гребного вала на продольную устойчивость подлежат валы, у которых
мах ? 20 dг = 20 0,175 = 3,5 м,
где lмах - максимальная длина дейдвудного пролета вала, м, выше определено lмах = l1 = 4,18 м.
Проверка необходима.
Для таких валов необходимый запас по продольной устойчивости обеспечивается, если
dг4/lмах2 = 104500000 0,1754/4,182 = 5600 > 2,75N = 2,75 143 = 393.
Условие продольной устойчивости соблюдается.
2.4 Разработка рекомендаций по использованию СГЭУ
В п.2.1 дипломного проекта была обоснована замена главных двигателей 8НВД48 мощностью 442 кВт при 330 мин-1 на двигатели 6ЧНР30/38 мощностью 486 кВт при 330 мин-1.
Для обоснования области эксплуатационных режимов работы главных двигателей 6ЧНР30/38 выполняем ?/p>