Способ звягинцева контроля укладки гребного вала в корпусе судна

 

Использование: в судостроении, при монтаже гребных валов в корпусе судна. Сущность изобретения: нагрузки на опоры 4 гребного вала 1, характеризующие его укладку , определяются расчетом по значениям изгибающих моментов и перерезывающих сил, действующих в выбранных сечениях вала и вычисленных по данным, полученным в результате замеров деформации в этих сечениях. Деформации вала 1 замеряются с помощью групп из трех стоек 3, жестко закрепленных на валу 1 перпендикулярно к его оси и равноотстоящих друг от друга, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 63 Н 23/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О (л

Ю (21) 4901702/11 (22) 11.01.91 (46) 23.01.93, Бюл.М 3 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота (72) В.Н.Звягинцев (73) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота (56) Авторское свидетельство СССР

N 475312, кл.B 63 Н 23/34, 1973, (54) СПОСОБ ЗВЯГИНЦЕВА КОНТРОЛЯ УКЛАДКИ ГРЕБНОГО ВАЛА В КОРПУСЕ СУДНА

„„HALI „„1790527 АЗ (57) Использование: в судостроении, при монтаже гребных валов в корпусе судна.

Сущность изобретения: нагрузки на опоры

4 гребного вала 1, характеризующие его укладку, определяются расчетом по значениям изгибающих моментов и перерезывающих сил, действующих в выбранных сечениях вала и вычисленных по данным, полученным в результате замеров деформации в этих сечениях. Деформации вала 1 замеряются с помощью групп из трех стоек 3, жестко закрепленных на валу 1 перпендикулярно к его оси и равноотстоящих друг от друга, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях,5 ил.

1790527

Изобретение относится к судостроению, в частности, к монтажу гребных валов в корпусе судна и может быть использовано в других отраслях машиностроения, требующих контроля монтажа укладки валов в подшипниках и изменения нагрузок, возникающих в опорах, и напряжений в валах.

Известен способ контроля укладки гребнога вала а КОрпусе судна, при котором контроль нагрузс>к на опорах определяют установкой подши6ников на динамометры, при этом расчетом — путем учета фактической жесткости валопровода в каждом пролете, определяют величину возникающих напряжений в валах.

Недостатком этого способа является то,. что он трудоемок, требует разбора валопровода, установки подшипниковых опор на динамометры, затем последующего пересаживания опор на фундаменты, что не обеспечивает требуемую точность контроля фактически возникающих нагрузок в опорах. Кроме того, этот способ не дает возможности измерить реакции действующих опор, которые жестко установлены в корпу се судна и не могут быть пересажены на динамометры.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и расширение технологических возможностей путем определения нагрузок на подшипники"по размерам деформации вала.

Указанная цель достигается тем, что на . участках вала между опорами устанавливают перпендикулярно оси вала группы иэ трех равностоящих друг от друга стоек так, чтобы между двумя групйами располагалось не более двух подшипниковых опор. Затем путем проворачивания вала устанавливают последовательно стойки в вертикальном и горизонтальном положениях и в каждой группе замеряют расстояние между упомянутыми стойками, Затем расчетом определяют изгибающие моменты и йеререзывэющие силы в сечениях вала в местах установки средних стоек в вертйкальной и горизонтальной плоскостях, после чего расчетом определяют нагрузки-на подшипники, при этом изгибающие моменты и перезывающие силы определяют по формулам: л. С 4 с 4 ° Е

Meeðò. = (де + дц) . с о

128 l d+2 h (2 2, P

24

Л С 4 — с ° Е

Mãîð. = (дг + ЛС) .

128I d+2h

QeePr (Д Д )

64 F (d + 2 h) цгор. (Z дг) .

64! (б+2 h) где М"Р, М"Р— изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях, Q P, Q P — перерезывающие силы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, hf " + Я - изменение расстояний между стойками соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, считая от кормы, d — диаметр вала в месте установки группы стоек, бо — диаметр сверления в вале, 1- расстояние между соседними стойками в группе, 2О tl высота точки замера над п08ерхНо стью вала,, у-удельный вес материала вала, Š—. модуль упругости материала вала.

Сущность изобретения поясняется чер26 теж. На фиг.1 изображена система нагружения цилиндрического участка междуопорного пролета вала и приводятся эпюры распределения нагрузки, перерезывающих сил и изгибающего момента, а тэк3О же схемы относительного поворота сечений вала под действием изгибающго момента и схема замера величины угла этих поворотов. На фиг,2 — поперечное сечение по А-А вала в месте установки стойки. На фиг.3—

35 приводится схема контроля нагрузок на двух опорах промежуточного участка вала.

На фиг.4 — схема контроля нагрузок на дейдвудных подшипниках гребного вала, На фиг.5 — схема контроля нагрузок на опорах

4р подшипниках вала двигателя внутреннего сгорания.

Предлагаемый способ контроля укладки гребного вала осуществляется следующим образом.

На междуопорном участке вала 1 устанавливаются с помощью хомутов 2 стойки 3 группами по три в каждом избранном пролете между подшипниковыми опорами 4. В случае, если опоры 5. 6 дейдвудные, стойки

66 3 устанавливаются в пролете вала у носовой дейдвудной опоры 6. Стойки 3 располагают на равном расстоянии I друг от друга. и размещают в верхней части вала, выставив их в вертикальной плоскости, проходящей через ось вала при измерении нагрузок в вертикальной плоскости, или горизонтально к левому борту судна и в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала- при измерении нагрузок в горизонтальной плоскости. Между стойками 3 размещают мик1790527 рометрические индикаторы 7 на высоте h от поверхности вала, которые устанавливают измерительной шкалой в нулевое положение, Затем поворачивают вал 1 на половину оборота и контролируют показания индикаторов 7. Как видно из схемы измерения и приведенных эпюр (фиг,1), относительно взаимные углы поворота сечений О1 и Ог, равны: () = (1), а2 = — (2), Ь! и

d+2h d+2h где: О1 и Щ, — взаимные углы поворота крайних сечений первого и второго пролетов между стойками в группе, в радианах, Ь1 и da — величины изменения расстояния между стойками после поворота вала, м, d — диаметр вала в месте установки группы стоек, М, h — высота точки замера над поверхностью вала, м

Угол поворота О определяется формулой

М бх

О=,! е . (3), где: М вЂ” изгибающий момент, Нм, I — момент инерции поперечного сечения вала,м4, Š— модуль упругости материала вала, Па, и равен площади, ограниченной кривой эпюры изгибающего момента в пролете вала (фиг,1 и 2), которые выразятся через меньшие площадй S1, Sz. Яз зависимостью:

О1 = — = (S1- Яг - Яз)

Е! (4)

6 = " (Я1+Яг-Яз) (5), 1

El где: S1= M I — площадь фигуры, ограниченной величиной изгибающего момента М в месте установки средней стойки в группе, Q, I2

Яг = — — площадь, ограниченная наклонной прямой изгибающего момента от перерезывающей силы вала 0 в месте установки средней стойки в группе, Яз . 6 — площадь, ограниченная кривой второго порядка эпюра изгибающего момента от распределенной нагрузки собственного вала — q, I — расстояние между опорами, м

Складывая и вычитая уравнения (4) и (5), получим:

М = 8> +Я) Е 1 + Е 1 (6)

2! 6 а 92-в! Е! г

6 - — — - (6) ! - д (С! — бо) (9), где d — диаметр вала в месте установки группы стоек, м, d0 — диаметр сверления в вале, м, - удельный вес материала вала, Н/м з

Подставляя (1), (2), (8), (9) в (6) и (7), получим:

М= (%+ 2) (10) 24 о Р ь) (11)

20 64 Iz (d + 2 h)

Учитывая, что при измерении нагрузок горизонтальной плоскости второй член формулы (10) равен нулю, окончательно имеем:

Mâ"åðò. = р +дв) . (12) 24

М"".= (Л1+ж) (13) () ()

64! (d+2h) а" = (м-ж), (15) где M и М оР— изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскости в месте установки средней стойки, Q" и Q — вертикальная и горизон40 тальная перерезывающие силы в месте установки средней стойки в группе из трех стоек, Я +Я вЂ” изменения расстояний между стойками в первом и втором пролете после проворота; соответственно для вертикальнбй и горизонтальной плоскости установки стоек,м

В случае расположения групп стоек в пролетах вала, между которыми расположены не более двух подшипниковых опор (фиг.2), реакции опор 4 определяются из условия статического равновесия участка âàла, закл)оченного между средних стоек (М1 M2 Мееса R1, Rz) = 0 (16) . С! (С(1 02, Овеса, R1, Rz) = 0 (17), 1790527

Ю

М"Р - {Я+63) 24

Мго . Рг + ДЦ), где Mg и 01 — изгибающий момент и перерезывающая сила в левом пролете в сечении у средней стойки, Mg u Qz — изгибающий момент и перерезывающая сила в правом пролете в сечении у средней стойки этого пролета, М е — изгибающий момент от весовой нагрузки вала в правом пролете в сечении у средней стойки, . Q,« — вес пролета вала между контрольными сечениями, т.е, между средними стойками групп стоек, Ri u Rz — реакции опор

Для дейдвудного пролета (фиг.4) необходимо принять, что в (16) и (17) M> = 0 и

01- О.

Формула изобретения

1. Способ контроля укладкй гребного вала в корпусе судна, заключающийся в определении нагрузок на опорные подшипники вала, отличающийся тем,.

4То, с целью снижения трудоемкости и расширения технологических возможностей путем определения нагрузок на подшипники по замерам деформации вала, на участках вала между опорами устанав-.: ливают перпендикулярно к оси вала группы из трех равноотстоящих одна от другой стоек так, чтобы между двумя группами располагалось не более двух подшипниковых опор, путем проворачивания вала устанавливают-последовательно стойки в вертикальном и горизойтальном положениях и в каждой группе замеряют расстояние между упомянутыми стойками, затем расчетом определяют нагрузки на подшипники.

2. Способ по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что при расчетах нагрузок на подшипники значения изгибающих моментов и перерезывающих сил в сечениях вала в местах установки средних стоек в вертикальной и горизонтальной плоскостях определены соотношениями:. Для участка валопровода в месте упорного подшипника 8 главного двигателя внутреннего сгорания (фиг.5) при определении изгибающего момента Мз и перерезываю- .

5 щей силы Π— необходимо учитывать действительную величину изгибной жесткости колена коленчатого вала.

Таким образом, предлагаемйй спо-. соб позволяетучесть все действующие на

10 йодшипниковые опоры и вал нагрузки как в горизонтальной, так и в вертикаль-ной плоскости, не требует непосредственного измерения реакций опор, разббрки-вала, перестановки. опор на ди15 намбметры, что снижает трудоемкость измерения и расширяет его технологические возможности, .

Оверт. (Ав д) .

64! (о+2 h}

Q" (Ж а)

64 F (d + 2 h) где М Р, M"о" — изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

Q"Р, Q Ot — перерезывающие силы в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

Д + b3" — изменение расстояний между стойками соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, считая от KopMbl;

d --дйаметр вала в месте установки группы стоек:

do — диаметр сверления в вале; I — расстояние между соседними стойками в группе;

h — высота точки замера над поверхностью вала; у- удельный вес материала вала;

Š— модуль упругости материала вала.

1790527

Ug.

1790527

Составитель Н. Воробьева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 363 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5