4.3. Сборочные единицы крепления ДВС

4.3.1. Определение размеров прокладок при монтаже ДВС

      Прокладки или клинья должны обеспечить надежное крепление и минимальную трудоемкость монтажа механизмов. Эти требования для одного и того же механизма могут быть удовлетворены при различных конструкциях и материалах прокладок. Окончательный выбор определяется технологичностью конструкции компенсирующего звена и техническими возможностями завода – строителя судна.

      При выборе материала основное значение имеет неизменность механических характеристик и формы прокладок под нагрузкой при различных температурных условиях эксплуатации. Размеры прокладок выбирают, исходя из удельного давления от веса механизма и усилия затяжки фундаментных болтов. При расчете вначале задаются числом и площадью прокладок, а затем проверяют на удельное давление правильность выбора.

      Удельное давление на прокладку от веса механизма:

 МПа,

где  Н – вес механизма;

       – число прокладок;

       мм² – площадь прокладки.

      Усилие затяжки фундаментных болтов:

 Н,

где  – напряжение от затяжки болта:

 МПа,

      где  МПа – предел текучести материала болта, для стали 45;

       – площадь поперечного сечения болта:

 мм²,

      где  – внутренний диаметр резьбы болта.

      Удельное давление на прокладку от усилия затяжки фундаментных болтов:

 МПа.

      Суммарное давление на прокладку:

 МПа.

      Суммарное удельное давление на прокладку не должно превышать допускаемого значения, выбираемого в зависимости от материала лап механизма и типа прокладок.

      Допускаемое удельное давление на металлическую прокладку (остов механизма из чугуна):

 МПа.

       – условие выполняется.

4.3.2. Расчёт количества призонных болтов при монтаже ДВС

      Крепление судовых механизмов на судовом фундаменте обычно состоит из простых болтов и призонных цилиндрических болтов.

      Крупногабаритные дизели, рулевые машины и другие механизмы дополнительно имеют бортовые упоры, которые разгружают основное крепление от сдвигающих нагрузок.

      Отверстия для призонных болтов должны быть изготовлены с отклонением Н6 (Н7) и иметь шероховатость не грубее 7-ого класса, т. е.  мкм. После сверления отверстия дополнительно обрабатывают черновыми и чистовыми развертками. Призонные болты изготавливаются индивидуально для каждого отверстия. Стержень болта обрабатывается по фактическому диаметру отверстия после чистовой развертки с допускаемым отклонением, обеспечивающим плотную посадку и шероховатость не грубее мкм.

      Усилие от динамических нагрузок, пропорциональное земным ускорениям (удары, сотрясения при аварийных ситуациях и т.д.):

 кН,

где  – коэффициент перегрузки, значение которого выбирается в зависимости от массы и частоты колебания оборудования;

       т – масса двигателя;

       м/с² – ускорение свободного падения.

      Усилие от упора гребного винта равно нулю, так как упор воспринимается упорным подшипником, расположенным в валопроводе: .

      Усилие от веса механизма при крене судна:

 кН,

где  кН – вес механизма;

       – угол крена судна.

      Усилие от инерционных нагрузок при бортовой качке судна:

 кН,

где  сек, период качки судна;

       м – расстояние по высоте от центра тяжести механизма до центра тяжести судна.

      Усилие от момента, который возникает при работе механизма и стремится повернуть его вокруг центра крепления болтов:

,

где  – нагрузка наиболее удаленного от центра крепления и нагруженного болта;

 – число всех болтов.

      Нагрузку  рассчитывают по формуле:

,

где  кН.м – момент, действующий в плоскости крепления;

       – расстояния от оси болта до центра крепления, м;

       – количество болтов на соответствующих радиусах.

       вычислим по теореме Пифагора:

,

где  м и  м – размеры расположения болтов (рис. 4.1).

 м;

 м;

 м;

 м.

      Таким образом:

 кН;

 кН.

      Геометрическая сумма всех векторов усилий, приведенных к центру крепления, определяет расчетное значение эксплуатационной нагрузки (рис 4.1):

 кН,

где  Þ .

      Для обеспечения неподвижности оборудования необходимо, чтобы эксплуатационные нагрузки, сдвигающие механизм в плоскости крепления, были в 2 раза меньше силы трения от затяжки фундаментных болтов и силы сопротивления призонных болтов срезу.

      Сила трения от затяжки болтов :

 кН,

где  – коэффициент трения.

      При определении сопротивления  призонных болтов срезу считается, что они несут половину нагрузки болтового соединения:

 кН,

где  МПа – допускаемое напряжение на срез для стали 45;

       – площадь сечения болта по стержню:

 мм²,

      где  мм – диаметр стержня болта;

       – число призонных болтов.

      Таким образом условие неподвижности выполнено:

.

4.3.3. Установка призонных болтов

      Посадку призонных болтов выполняют предварительным охлаждением или непосредственной запрессовкой. Первый способ более совершенен. В этом случае исключаются задиры и уменьшение натяга из-за среза и смятия микронеровностей, характерных для запрессовки болтов.

      Температура охлаждения болта, обеспечивающая его свободную установку:

 8С,

где  8С – температура окружающей среды;

       м – фактический натяг напряженной посадки;

       м – зазор для установки болта;

       1/8С – коэффициент линейного сжатия материала болта;

       м – диаметр болта при температуре окружающей среды.

      В качестве охлаждающей среды целесообразно применять жидкий азот, имеющий температуру кипения  8С. Охлаждение производят в ваннах, в которые заливают азот из сосудов Дьюара.

      Температуру охлаждения контролируют по времени охлаждения. Время охлаждения до  °С составляет 5 сек, а до  °С – 12 сек на 1 мм диаметра болта.

      Момент затяжки фундаментных болтов:

 Н.м,

где  Па – предел текучести материала;

       м – внутренний диаметр резьбы болта.