Введение
Эффективность работы на речном и морском флоте в значительной мере определяется техническим уровнем и надёжностью его механизмов, в т. ч. и валопроводов.
Технический уровень и надёжность механизмов, в свою очередь значительно зависит от качества монтажа. Задача монтажа - установка на судах механизмов согласно координатам чертежа при отсутствии деформации и напряжений в узлах и деталях.
Механизмы различаются разнообразием конструкций и требованиями к точности монтажа, которые вытекают из необходимости сохранения стендовой сборки при монтаже на судно.
При монтаже механизмов, в стеснённых условиях судна, используют ограниченное количество оснастки и приспособлений, которые не могут полностью механизировать ручные операции, особенно связанные с креплением и перемещением механизмов внутри судна.
Основным направлением снижения трудоемкости монтажа является повышение технологичности в целом и особенно узлов крепления механизмов.
Целью данного дипломного проекта является разработка мероприятий для снижения трудоёмкости и повышения качества работ по монтажу валопровода и винто-рулевого комплекса судна путём внедрения современных технологий.
1. Краткая техническая характеристика судна
.1 Тип судна
Пассажирский четырех палубный теплоход Виссарион Белинский постройки 1979 г. (Германия, верфь Бойценбург). Район плавания по классификации Речного Регистра РФ О, ограничен проход через Ладожское и Онежское озера при максимальной длине волны 2,5Ч25 м. Остойчивость и спасательные средства соответствуют классу Регистра М.
1.2 Главные размеры и характерные данные
Габаритная длина судна - 125 м;
Дл. между перпендикулярами - 118 м;
Ширина по мидель-шпангоуту - 16 м;
Габаритная ширина судна - 16,7 м;
Высота борта - 4,5 м;
Осадка - 2,76 м;
Высота надводного борта - 1,14 м;
Габаритная высота судна - 13,2 м;
Водоизмещение - 3545 т3;
Пассажировместимость - 360 чел.;
Количество команды - 84 чел.;
Скорость судна при работе двигателей: Среднего ≈16км/ч. Бортовых ≈22км/ч. Всех трех ≈26км/ч.
Для привода судна предусмотрены 3 четырехтактных реверсивных судовых двигателя с наддувом Г70-5 отечественного производства, мощностью 883 кв./ч. и числом оборотов 350об/мин. Двигатели, самортизированные на фундаменте, соединены при помощи эластичной муфты ВЭМ 1100Ч190 с валопроводом. Три пятилопастные гребные винты (ВФШ) диаметром 1,85м.
Для выработки электроэнергии напряжением 380 - 220В установлены 4 дизель - генератора (каждый по 720 э.л.с., и один аварийный марки 6VD26/20AL - I SLK)
2. Описание конструкции валопровода
На судне установлены три главных двигателя модели 6ЧРН 36/45 (Г-70-5) с двумя системами валопровода, бортовые валопроводы состоят из гребного вала, промежуточного вала и упорного вала, в валопроводе на диаметральной плоскости отсутствует промежуточный вал.
Гребной винт пятилопастной, диаметром 1850 мм, стальная отливка. На данном проекте судна установлены два двигателе правого и один левого вращения, гребные винты соответствуют исполнению двигателей.
2.1 Конструктивное исполнение валопровода
Упорный вал соединён с маховиком с помощью призонных болтов, с другой стороны он соединен муфтой с валом проставышем. Упорный вал вложен в литой стальной корпус упорного подшипника. Упорные усилия, движущие судно вперёд воспринимаются самоустанавливающимся аксильным роликовым подшипником, а упорные усилия, продвигающие судно назад воспринимаются самоустанавливающимся роликовым подшипником. Упорный подшипник смазывается маслом.
После упорного вала следует промежуточный вал (только на бортовых валопроводах), он соединяет гребной и упорный валы. Соединение выполнено через муфту. Промежуточный вал опирается на опорный подшипник.
Опорные подшипники - самоустанавливающиеся роликовые подшипники. Подшипники укрепляются на валу специальными зажимными гильзами.
Гребной вал - установлен в дейдвудные подшипники (резинометаллические). Гребной винт - установлен на гребной вал, на поверхности с конусностью 1:10, имеет шпоночную фиксацию и закреплен гайкой.
3. Описание конструкции рулевого устройства
Электрогидравлическая рулевая машина приводится в действие двумя гидроцилиндрами. Гидроцилиндры приводят в движение главный румпель, который в свою очередь передает моменты на бортовые румпели.
Румпель посажен на баллер шпоночным соединением и закреплен гайкой.
Баллер находится в гельмпортовой трубке и держится в ней за счет опорного подшипника.
Перо руля крепится к баллеру фланцевым соединением, и получает момент от гидроцилиндров.
4. Недостатки существующих конструкций и предложения по их модернизации
.1 Шпоночное соединение гребного винта и вала
В рассмотренной конструкции, для закрепления гребного винта на валу используется шпоночное соединение. Такая конструкция соединения имеет ряд существенных недостатков. На конусе вала и внутренней поверхности ступицы винта строганием или фрезерованием приходится изготавливать шпоночные пазы, которые уменьшают живое сечение деталей и являются концентраторами напряжений. Кроме этого необходимо изготовить шпонку. Процесс пригонки шпонки по пазам деталей достаточно трудоёмок, так как включает в себя большой объём ручных работ.
В настоящее время более распространена посадка гребного винта гидропрессовым способом. Существо гидропрессовой посадки заключается в замене натяга, возникающего при перемещении детали по конусной поверхности, масляным зазором, который образуется за счёт подачи масла под высоким давлением на сопрягаемые поверхности.
Посадку гребного винта на вал осуществляют с помощью осевого домкрата, подавая масло под высоким давлением на сопрягаемые поверхности и под кольцевой поршень домкрата.
Домкрат закрепляют на хвостовике гребного вала с помощью специальной гайки, осевое перемещение гребного винта по валу на расчётную величину контролируется индикатором.
4.2 Цельнолитой гребной винт
Рассматриваемый гребной винт является цельнолитым. Цельнолитые гребные винты имеют конструкцию, трудно поддающуюся обработке на станках из-за сложности криволинейных поверхностей лопастей. Обработку лопастей винтов при изготовлении осуществляют пневматическими зубилами и шлифовальными кругами.
Тяжёлые условия труда, значительный объем ручных работ при изготовлении цельнолитых гребных винтов привели к необходимости изменения их конструкции на сборную, состоящую из ступицы и лопастей. Такая конструкция винта является более технологичной, что позволило исключить ручные работы по обработке составляющих элементов винта.
В сборных гребных винтах, предназначенных для работы на судах речного флота, лопасти имеют фрикционное соединение со ступицей. Надёжность крепления лопасти со ступицей обеспечивают за счёт сил трения, которые возникают при сборке комля лопасти со ступицей с расчётным натягом.
От разворота лопасти дополнительно фиксируют фланцем специальной формы.
Сборные винты отличаются высокой ремонтопригодностью, которая заключается в возможности замены лопасти винта без подъёма судна из воды. Сборку лопастей со ступицей осуществляют путём нагрева ступицы, охлаждением лопастей или комбинированным способом - нагревом охватывающей детали и охлаждением охватываемой. Разборку прессового соединения лопастей со ступицей производят подачей масла под высоким давлением под торец комля лопасти через специальное отверстие.
4.3 Шпоночное соединение румпеля и баллера
В рассмотренной конструкции, для закрепления румпеля на баллере используется шпоночное соединение. Такая конструкция соединения имеет ряд существенных недостатков. На конусе баллера и внутренней поверхности ступицы румпеля строганием или фрезерованием приходится изготавливать шпоночные пазы, которые уменьшают живое сечение деталей и являются концентраторами напряжений. Кроме этого необходимо изготовить шпонку. Процесс пригонки шпонки по пазам деталей достаточно трудоёмок, так как включает в себя большой объём ручных работ.
Посадку румпеля на баллер осуществляют с помощью осевого домкрата, подавая масло под высоким давлением на сопрягаемые поверхности.
Домкрат закрепляют на хвостовике баллера с помощью специальной гайки, осевое перемещение румпеля по баллеру на расчётную величину контролируется индикатором.
5. Расчёты гидропрессовых соединений
.1 Конструкция и принцип работы гидропрессового устройства
Гидропрессовый бесшпоночный способ соединения деталей осуществляется после нагнетания масла через маслопроводящие канавки на сопрягаемые поверхности вала (баллера) и винта (румпеля) с помощью насоса высокого давления. Перемещение ступицы винта (румпеля) вдоль оси вала (баллера) производится специальным домкратом. Образующаяся масляная плёнка толщиной около 0,1 мм полностью разъединяет соприкасающиеся поверхности, и охватывающая деталь, в данном случае винт (румпеля), как бы всплывает на ней. Исключение составляют лишь узкие зоны у каждого торца охватывающей детали, которые действуют как своего рода жидкостный замок, удерживающий масло между контактными поверхностями.
При перемещении винта (румпеля) по валу (баллеру) на масляной плёнке требуется осевое усилие в 10 - 12 раз меньше, чем при сухой напрессовке.
Передача крутящего момента осуществляется за счёт сил трения, возникающих благодаря упругим деформациям материала ступицы винта (румпеля) и вала (баллера) при создании натяга.
