Разработка технологии сборки втулочно-эксцентриковых соединений валов судовых и корабельных валопроводов

• Автор: Нестеров, Владимир Георгиевич
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ СОЕДИНЕНИЙ ВАЛОВ ВАЛОПРОВОДОВ
1.1. Оценка технологичности и влияния конструктивных решений на технологию сборки соединений валов
1.2. Обоснование технологических аспектов формирования втулочноэксцентрикового соединения валов валопровода
1.3. Выводы к главе 1 и постановка задач исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВТУЛОЧНО-ЭКСЦЕНТРИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ
2.1. Физика контакта эксцентрика с валом и определение величины
натяга в соединении
2.2. Исследование собираемости втулочно-эксцентрикового соединения валов
2.3. Исследование технологических параметров сборки втулочноэксцентрикового соединения
2.4. Выводы к главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СБОРКИ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВТУЛОЧНО-ЭКСЦЕНТРИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ
3.1. Экспериментальные исследования распределения контактных давлений в соединении эксцентрика с валом
3.2. Исследования влияния технологических параметров сборки и масштабного фактора на несущую способность втулочноэксцентрикового соединения

3.3. Исследования усталостной прочности втулочно-эксцентрикового соединения валов
3.4. Выводы к главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ ВТУЛОЧНО-ЭКСЦЕНТРИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВАЛОВ
4.1. Разработка методики расчета технологических параметров сборки втулочно-эксцентрикового соединения
4.2. Разработка технологии сборки втулочно-эксцентрикового соединения валов валопровода
4.3. Практическая реализация результатов работы
4.4. Технико-экономическая эффективность от внедрения результатов
работ
4.5. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Судовой валопровод представляет собой конструктивный комплекс, кинематически связывающий главный двигатель с движителем и предназначенный для передачи крутящего момента и осевой силы (упора), которые создаются при работе главной энергетической установки и движителя. Валопровод, как правило, состоит из системы валов - гребного, дейдвудного, промежуточного и упорного, соединяющих движитель с энергетической установкой, а также подшипников, на которые опираются валы. В единую систему валы объединяют соединительные устройства в виде глухих конических соединений, фланцев или муфт - фланцевых, втулочных, вибродемпфирующих.
Аварии, причиной которых являются движительные комплексы, в первую очередь связаны с повреждениями гребных и дейдвудных валов валопроводов. Выход из строя валопровода наносит ущерб, во много раз превышающий стоимость поврежденного или разрушенного вала. Возникают ремонтные расходы, включающие оплату дока, стоимость заменяемых валов и затраты на буксировку судна, кроме того, происходит потеря эксплуатационной прибыли за время вынужденного простоя судна. Обобщение опыта эксплуатации валопроводов показывает, что подавляющее большинство повреждений валов связано с возникновением трещин в основном усталостного характера, и спровоцированных концентраторами напряжений - шпоночными пазами, резьбовыми хвостовиками и напрессованными на вал деталями, в том числе муфтами. Необходимо также отметить, что при проведении ремонта валопровода возникают значительные сложности и большая потеря времени при разборке и последующей сборке соединительных устройств. Это объясняется низкой технологичностью соединений, т.к. при проектировании валопровода, как правило, используются традиционные разработанные несколько десятков лет назад конструктивные решения, например, глухое коническое соединение или соединение шпоночной фланцевой муфтой и соответствующие технологические процессы сборки соединений без какой-либо модернизации.
Оценивая нынешнее состояние производства и монтажа валопроводов, следует признать, что традиционно применяемые соединения валов имеют

На рис. 2.4а показано сечение соединения по эксцентрику до сборки соединения. При перемещении толстостенной втулки по тонкостенной конической гильзе (см. рис. 1.12) на сопрягаемых поверхностях этих деталей создается контактное давление рп при этом гильза упруго деформируется, устраняя зазор А0 между гильзой и валом. Втулка благодаря своей жесткости расширяется мало, а вал не испытывает деформаций. На рис. 2.4 б показано распределение напряжений: радиальных <УГ и окружных СУ1 в гильзе и втулке
после сжатия гильзы контактным давлением р1.
Зная величину монтажного диаметрального зазора Д0 можно определить контактное давление рх по формуле, известной из задачи Ляме [30], связывающей уменьшение внутреннего диаметра кольца и постоянное внешнее давление, нагружающее это кольцо. Для этого воспользуемся зависимостями, приведенными в [49]. Возникающие под действием внешнего давления р{ окружные напряжения с', и радиальное перемещение стенки Ал для цилиндра с малой толщиной стенки 5 могут быть представлены уравнениями
Отсюда, зная диаметральное перемещение Дд = 2 Ак стенки цилиндра, получим формулы:
- для окружного напряжения
(2.46)
(2.47)
* 2Е
(2.48)