Процессы старения, восстановления и обеспечения точности сборки отдельных узлов судовых дизелей и элементов судовых энергетических установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

(ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»)

Кафедра технологии судоремонта

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЯ СУДОРЕМОНТА»

Выполнила студентка группы СП-41: Федоренко А.И.

Руководитель: Иванова Т. В.

Санкт-Петербург 2014



Содержание

Введение

1. Основы старения и расчёты износов деталей судовых механизмов

2. Обнаружение усталостных повреждений коленчатых валов магнитопорошковым методом

3. Восстановление работоспособности коленчатых валов среднеоборотных дизелей нанесением покрытий

4. Ремонт коленчатого вала механической обработкой

5. Сборка коленчатого вала с подшипниками после ремонта

6. Центровка валопровода по изломам и смещениям

7. Расчёт гидропрессового соединения валов валопровода

Выводы

Список литературы

валопровод коленчатый вал дизель



Введение

В данном курсовом проекте анализируются процессы старения, восстановления и обеспечения точности сборки отдельных узлов судовых дизелей и элементов судовых энергетических установок.

Износ деталей и сборочных единиц механизмов, в процессе их эксплуатации, приводит к снижению надежности и безопасности работы механизмов; падению мощности, подачи, тяговых усилий; росту расходов топлива, смазочного масла, потребляемой электроэнергии и т. д. Для восстановления деталей и узлов необходимо проводить различные виды ремонта.

Капитальный ремонт судовых дизелей производится в специализированных цехах. Технологический процесс ремонта двигателей предусматривает выполнение операций: демонтажа навесных агрегатов и приборов с проведением их ремонта, общей мойки дизеля, разборки его на детали, мойки и очистки деталей, их дефектации различными методами, восстановления работоспособности изношенных деталей, узловой и общей сборки дизеля, его испытания и окраски.

Критерием, отличающим капитальный ремонт судового двигателя от среднего, является техническое состояние коленчатого вала.

Коленчатый вал - одна из наиболее сложных по исполнению, дорогостоящих и ответственных деталей. В процессе дефектации определяется техническое состояние коленчатого вала. По результатам дефектации принимается решение о восстановлении работоспособности коленчатого вала. Восстановление валов с размерным износом может быть осуществлено механической обработкой шеек на ремонтный размер или наращиванием металла плазменным напылением, хромированием с последующей механической обработкой до требуемого диаметра шеек. Работоспособность коленчатых валов с трещинами в отдельных случая обеспечивается выборкой их специальным инструментом. К основным видам износов, приводящих к выбраковке коленчатых валов судовых дизелей, относится изменение формы и размеров шеек, нарушение параллельности осей шатунных и коренных шеек, возникновение трещин.

Рисунок 1 Проверка состояния коренных и шатунных подшипников коленчатого вала ( усталостный износ ).

Для принятия решения о продлении срока эксплуатации двигателя до капитального ремонта необходимо оценить техническое состояние не только коленчатого вала, но и других его ответственных деталей.

Ремонт судового валопровода начинается с разборки и дефектации его элементов. После ремонта деталей валопровода в цеховых условиях производится его сборка на судне и центровка одним из методов: по изломам и смещениям или по нагрузкам на подшипники.



1. Основы старения и расчеты износов деталей судовых механизмов

Основными причинами образования износов деталей судовых механизмов является трение и усталость металла. Изнашиванию от трения подтвергаются в процессе эксплуатации сопряжённые поверхности деталей. Под воздействием различных процессов возникающих в пятнах касания (микрорезание, упругое и пластическое деформирование, схватывание окисных плёнок и чистых металлов) происходит разрушение металла, изменяются форма и размеры деталей. Размерный износ определяется микрометрированием с точностью измерения от 0,002 до 0,01 мм. На основании данных, полученных при измерениях, расчитывают фактические износы, скорости изнашивания и сроки службы деталей, а так же ресурсы машин.

Таблица 1.1

Исходные данные для расчёта диаметра изношенной шейки коленчатого вала

Марка дизеля, мм	Диаметр шейки, мм	Ресурс до среднего ремонта, Т, тыс.ч	Наработка, t, тыс.ч.	Расчётный диаметр шейки, , мм
НВД-36	= 144,985 шатунная	15	40	144,57

Радиальный износ шеек коленчатого вала за время наработки t:

Фактическая скорость изнашивания

Средняя скорость изнашивания

где,

- первоначальный диаметр шейки коленчатого вала, мм;

- диаметр шейки после наработки t, мм;

- число измеряемых деталей (шеек).

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.2

Таблица 1.2

Расчёт средней скорости изнашивания

№	, мм	, мм	W, мм	·1000, мм/т.ч.	, мм/т.ч.
1	144,985	144,805	0,0900	0,006000	0,004627
2		144,815	0,0850	0,005667
3		144,814	0,0855	0,005700
4		144,825	0,0800	0,005333
5		144,826	0,0795	0,005300
6		144,827	0,0790	0,005267
7		144,824	0,0805	0,005367
8		144,823	0,0810	0,005400
9		144,835	0,0750	0,005000
10		144,835	0,0750	0,005000
11		144,836	0,0745	0,004967
12		144,837	0,0740	0,004933
13		144,834	0,0755	0,005033
14		144,834	0,0755	0,005033
15		144,835	0,0750	0,005000
16		144,837	0,0740	0,004933
17		144,836	0,0745	0,004967
18		144,845	0,0700	0,004667
19		144,845	0,0700	0,004667
20		144,845	0,0700	0,004667
21		144,846	0,0695	0,004633
22		144,846	0,0695	0,004633
23		144,846	0,0695	0,004633
24		144,847	0,0690	0,004600
25		144,847	0,0690	0,004600
26		144,844	0,0705	0,004700
27		144,844	0,0705	0,004700
28		144,855	0,0650	0,004333
29		144,855	0,0650	0,004333
30		144,856	0,0645	0,004300
31		144,854	0,0655	0,004367
32		144,856	0,0645	0,004300
33		144,854	0,0655	0,004367
34		144,855	0,0650	0,004333
35		144,853	0,0660	0,004400
36		144,857	0,0640	0,004267
37		144,865	0,0600	0,004000
38		144,865	0,0600	0,004000
39		144,866	0,0595	0,003967
40		144,867	0,0590	0,003933
41		144,864	0,0605	0,004033
42		144,875	0,0550	0,003667
43		144,876	0,0545	0,003633
44		144,885	0,0500	0,003333
45		144,887	0,0490	0,003267

Для определения среднего квадратичного отклонения производим статистическую обработку скоростей изнашивания N деталей (таблица 1.3) в следующем порядке:

1. По массиву полученных расчётов скоростей изнашивания выбираем наименьшее = 0,003267 мм/т.ч. и наибольшее = 0,006 мм/т.ч. их значения;

2. Определяем полигон рассеяния скоростей изнашивания

3. Разбиваем полигон рассеяния скоростей изнашивания на десять равных интервалов ?= 0,00027 мм/т.ч;

4. Вычисляем среднее значение скоростей изнашивания в каждом интервале и количество значений скоростей, попадающих в каждый интервал;

5. Для каждого значения скоростей изнашивания рассчитывают вероятность появления значения скоростей изнашивания данного интервала в общей совокупности N по формуле:

Таблица 1.3

Результаты статической обработки скоростей изнашивания шеек коленчатого вала

№ инт	= 0,003267 мм/т.ч. = 0,006 мм/т.ч. ?= 0,00027 мм/т.ч.
	Скорость изнашивания, мм/тыс.ч	Количество значений скоростей изнашивания	Вероятность появления значений скоростей изнашивания в каждом интервале
	Наименьшая	Наибольшая	Средняя
1	0,003267	0,003333	0,003300	2	0,044
2	0,003633	0,003667	0,003650	2	0,044
3	0,003933	0,004033	0,003983	5	0,111
4	0,004267	0,004333	0,004300	6	0,133
5	0,004367	0,004633	0,004500	8	0,177
6	0,004667	0,004700	0,004684	5	0,111
7	0,004933	0,005033	0,004983	9	0,200
8	0,005267	0,005400	0,005334	5	0,111
9	0,005667	0,005700	0,005684	2	0,044
10	0,006000	0,006000	0,006000	1	0,022

По данным таблицы 1.3 строим гистограмму скоростей изнашивания.

Рисунок 2 Гистограмма распределения скоростей изнашивания

Расчёт основных параметров распределения производим по следующим формулам:

1. Математическое ожидание:

2. Среднее квадратичное отклонение:

Для удобства и наглядности промежуточные расчёты сводим в таблицу1.4

Таблица 1.4

Расчёт математического ожидания и среднего квадратического отклонения

№инт.			·	-		·
1	0,003300	2	0,006600	-0,001320	0,00000174	0,00000349
2	0,003650	2	0,007300	-0,000970	0,00000094	0,00000188
3	0,003983	5	0,019915	-0,000637	0,00000041	0,00000203
4	0,004300	6	0,025800	-0,000320	0,00000010	0,00000062
5	0,004500	8	0,036000	-0,000120	0,00000001	0,00000012
6	0,004684	5	0,023420	0,000064	0,00000000	0,00000002
7	0,004983	9	0,044847	0,000363	0,00000013	0,00000118
8	0,005334	5	0,026670	0,000714	0,00000051	0,00000255
9	0,005684	2	0,011368	0,001064	0,00000113	0,00000226
10	0,006000	1	0,006000	0,001380	0,00000190	0,00000190

Параметр распределения скоростей изнашивания вычисляется по формуле:

Следовательно, принимаем из таблицы равную:

Нормативная (предельная) скорость изнашивания, мм/тыс.час:

где,

- средняя скорость изнашивания, в партии контролируемых деталей, мм/тыс.ч;

- минимальная скорость изнашивания, в партии контролируемых деталей, мм/тыс.ч;

Диаметр шейки коленчатого вала, подлежащий восстановлению до номинального размера:

2. Обнаружение усталостных повреждений коленчатых валов магнитопорошковым методом

Усталостный износ -- износ вследствие усталостного разрушения поверхностного слоя материала при многократном действии нагрузки, приводящем к зарождению и распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Усталостный износ характерен для роликов (шариков) в подшипниках качения, железнодорожных колёс и рельсов и т. п. Усталостный износ часто называют контактно-усталостным износом.

Усталостные разрушения материала детали не обязательно должны сразу привести к ее поломке. Возможно также возникновение усталостных трещин, шелушения и других дефектов, которые, однако, опасны, так как вызывают ускоренный износ детали и механизма.

На стадии микротрещен и начального развития макротрещен можно обнаружить разрушение с помощью физических неразрушающих методов контроля: магнитопорошкового, капиллярногои вихретокового. Наибольшее распостранения для контроля деталий дизелей из ферромагнитных материалов имеет магнитопорошковый метод.

Магнитопорошковая дефектоскопия основана на выявлении локальных магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектом, с помощью ферромагнитных частиц, играющих роль индикатора.

Магнитное поле рассеяния возникает над дефектом вследствие того, что в намагниченной детали магнитные силовые линии, встречая на своем пути дефект, огибают его как препятствие с малой магнитной проницаемостью, в результате чего магнитное поле искажается, отдельные магнитные силовые линии вытесняются дефектом на поверхность, выходят из детали и входят в нее обратно. При этом по обе стороны от трещин, то есть по краям дефекта, возникают местные магнитные полюсы N и S, создающие локальное магнитное поле рассеяния.

Рисунок 3 Магнитное поле рассеяния над дефектом.

Для обнаружения магнитного поля рассеяния на контролируемые участки детали наносят магнитный порошок.

Магнитное поле рассеяния выявляется благодаря тому, что на ферромагнитные частицы порошка действуют пондеромоторные силы этого поля, которые стремятся затянуть эти частицы в места наибольшей концентрации магнитных силовых линий. В результате ферромагнитные частицы собираются над дефектом, образуя рисунок в виде полосок или цепочек. Ширина полосок из скопившихся частичек обычно значительно больше ширины дефекта, поэтому этим методом контроля могут быть выявлены даже мельчайшие трещины, надрывы, волосовины и другие мелкие дефекты.

Контроль деталей магнитопорошковым методом состоит из четырех основных операций:

· намагничивание;

· нанесение на поверхность детали магнитной суспензии;

· осмотр поверхности детали;

· размагничивание.

Таблица 2.1

Выбор параметров магнитопорошкового контроля

Марка дизеля	Наимен. шейки	Расчётный диаметр, мм	Длинна шейки,	Расположен.дефекта на шейке	Режим намагнич.
НВД-36	Коренная	144,57	0,098	Неизвестно	Комбинир

Так как, расположение дефекта на шейке вала и материала не известны, то выбираем комбинированное намагничивание и контроль в приложенном поле соответственно.

Рисунок 4 Комбинированное намагничивание детали

Исходные данные для расчёта значений тока выбираем из таблиц 2.2 и 2.3

Для коленчатых валов уровень чувствительности А

Расчёт режимов намагниченности шейки вала:

1. Значение тока при циркуляционном способе намагничивании

где,

напряжённость магнитного поля, А/м (таблица 2.3);

- диаметр детали, м;

2. Значение тока продольного (полюсного) намагничивания рассчитываем с учётом магнитопровода конкретного дефектоскопа

где,

-магнитная постоянная;

-относительная магнитная проницаемость материала детали и магнитопровода;

- число витков катушки электромагнита;

-площадь сечения магнитопровода;

- длина магнитопровода;

- длинна шейки коленчатого вала (таблица 2.1);

- площадь сечения шейки коленчатого вала, :

3. Восстановление работоспособности коленчатых валов среднеоборотных дизелей нанесением

Ремонт коленчатых валов с шейками, износ которых достиг предельного значения, осуществляется наращиванием металла с последующей обработкой до номинальных размеров или только механической обработкой по системе ремонтных размеров.

Нанесение металла на изношенные поверхности шеек может производиться хромированием или плазменным напылением.

На выбор процесса наращивания покрытия влияют толщина и физико-механические свойства (твердость, прочность сцепления материала восстановленного слоя с основой, внутренние напряжения и так далее).

Толщина S слоя металла наносимого на шейки коленчатого вала, рассчитываем по следующему выражению:

где,

= 0,15 - толщина слоя металла, удаляемого с восстанавливаемой поверхности, для обеспечения её правильной геометрической формы, мм;

- радиальный износ шейки на сторону, для расчётного диаметра :

= 0,20 - припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм.

Численные значения и принимаем по таблице 4.1 [1].

Так как следовательно, для восстановления изношенных шеек в качестве основного метода будем использовать плазменное напыление.

Восстановление коленчатых валов плазменным напылением.

Плазменное напыление -- процесс нанесения покрытия на поверхность изделия с помощью плазменной струи.

Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подаётся распыляемый материал, который нагревается, плавится и в виде двухфазного потока направляется на подложку. При ударе и деформации происходит взаимодействие частиц с поверхностью основы или напыляемым материалом и формирование покрытия. Плазменное напыление является одним из вариантов газотермического напыления.

При плазменном напыление в качестве источника теплоты используют струю плазмы, представляющую собой сильно ионизированный газ с температурой от 1000 до 3000 К. Универсальная плазменная установка УПУ - ЗД предназначена для нанесения покрытий на поверхность деталей методом плазменного напыления проволочными или поошковыми материалами.

Таблица 3.1

Исходные данные для выбора параметров восстановления шеек вала плазменным напылением

Материал напыления	Дистанция напыления, Н, мм	Значение сцепления , в зависимости от пористости МПа	Отношение силы тока к расходу газа I/Q,	Значение сцепления в зависимости от толщины покрытия МПа	Среднее значение сцепления покрытия с основным металлом
Проволока	120	36	3,2	42	28,3

По графику рисунок 4.10 [1] для заданного значения дистанции напыления определяем пористость покрытия:

По графикам 4.11, 4.12 и 4.13 [1] определяем прочность сцепления покрытия с металлом, в зависимости от пористости, отношения I/Q и расчётной толщины покрытия соответственно, и заносим в таблицу 3.2

Таблица 3.2

Определение прочности сцепления покрытия с металлом в зависимости от пористости, отношения I/Q и расчётной толщины покрытия

Среднее значение сцепления:

Технологическое время плазменного напыления:

где,

- расчётный диаметр восстанавливаемой детали, мм (таблица 1.1);

- длинна восстанавливаемой шейки, мм (таблица 2.1);

- плотность нанесённого покрытия;

- производительность установки плазменного напыления;

- коэффициент использования материала при напылении.

Перед началом процесса осаждения рекомендуется <<толчок тока>>-ток в 1,5-2 раза превышающий номинальный. На повышенном токе процесс ведется в течение 30 с, затем плавно снижается в течении 300 с до рабочей величины.

После промывки вала производится демонтаж электролизера, просушивание покрытия сжатым воздухом, его контроль внешним осмотром и физическими методами.

Перед механической обработкой удаляются свинцовые заглушки с масляных отверстий шеек. Обработка производится шлифованием до номинального размера. Рекомендуется использование кругов на электрокорунде зернистостью 25-16 и твердостью CMI -CI на керамической связке, при окружной скорости вращающегося круга 30-35 м/с, с продольной подачей не более 20 мм/об.

Восстановление коленчатого вала завершаем контролем на магнитопорошковом дефектоскопе, с целью выявления шлифовочных трещин.

Технологическая схема ремонта коленчатого вала плазменным напылением представлена в таблице 3.3

Таблица 3.3

Технологическая схема восстановления изношенных шеек коленчатых валов методом плазменного напыления

№	Наименование операции	Оборудование	Материалы	Режимы
005	Очистка, мойка и сушка деталей	Моечная ванна	Моющий препарат «лобомид»	t=70..80°С
010	Дефектация	Микрометр, магнитопорошковый дефектоскоп ДМ-76	Магнитная суспензия
015	Механическаяобработка (шлифование)	Круглошлифо вальный станок	Абразивный круг
020	Пескоструйная обработка поверхностей шеек	Пескоструйный аппарат	Электрокорунд, грануляция 0,6-1,8 мм
025	Обезжиривание поверхностей шеек	Кисть	Ацетон
030	Изоляция мест, не подлежащих восстановлению		Абосцемент или лакоткань
035	Установка вала на токарном станке	Подъёмный кран, токарный станок
040	Плазменное напыление	Установка УПУ-3Д, плазмотрон ПМ-25	ПХ20Н80, плазмообра зователь: аргон, азот или гелий
045	Оплавление поверхностей	Тигельная печь СВС 2,55/3	Расплав cоли
050	Демонтаж вала	Подъёмный кран
055	Осмотр и обмер шеек	Микрометр
060	Шлифование черновое	Круглошлифо вальный станок	Абразивный круг марки ЭБ40СМ-Cl
065	Шлифование чистовое	Круглошлифо вальный станок	Абразивный круг марки ЭБ40СМ-Cl
070	Дефектация	Магнитопорошковый дефектоскоп ДМ-76, микрометр	Магнитная суспензия
075	Сдача ОТК

4. Ремонт коленчатого вала механической обработкой

Механическую обработку коренных и шатунных шеек обычно производят до установленных ремонтных размеров.

Ремонтный размер представляет собой заранее установленный размер, до которого следует вести обработку изношенной поверхности детали при ее исправлении.

Риски и задиры глубиной больше 0,1 миллиметра выводят на специальных круглошлифовальных станках. Шлифовать шейки вала можно лишь в том случае, если диаметр их уменьшается не больше чем на 3% по сравнению с номинальными. После механической обработки шейки вала полируют.

Количество ремонтных размеров детали определяется следующими факторами:

- эксплуатационным - значением предельного радиального зазора ,

- технологическим - припуском на механическую обработку Z,

- браковочным размером детали.

Таблица 4.1

Исходные данные к расчёту ремонтных размеров шеек коленчатых валов

Марка дизеля	Ном-й размер шейки вала , мм	Срок службы до кап ремонта, тыс.ч.	Нормативная скорость изнашивания , мм/тыс.ч	Припуск на мех обработку Z, мм	Ремонтный интервал г, мм	Кол-во ремонтных размеров, n	Ближайший ремонтный размер изношенной шейки , мм
6ЧСП18/22	коренная	36	0,0052	0,10	0,574	3	134,426
							133,852
							133,278

Значение любого диаметрального ремонтного размера шейки коленчатого вала рассчитываем по формуле:

где,

- значение предшествующее - му ремонтному размеру, мм;

- радиальный износ шейки за межремонтный период, мм;

- припуск на механическую обработку шейки (таблица 4.1)

- ремонтный интервал, мм.

Значение предельного радиального износа шейки вала при нормативной скорости изнашивания шейки вала ,мм/1000ч, и сроке службы коленчатого вала до капитального ремонта , тыс.ч (таблица 4.1):

К разделу прилагается схема образования ремонтных размеров шейки вала с указанием значений

5. Сборка коленчатого вала с подшипниками после ремонта

Сборка узла шейка вала-подшипник осуществляется по принципу полной взаимозаменяемости.

Для обеспечения полной взаимозаменяемости деталей сборочной единицы необходимо при изготовлении или восстановлении обрабатывать и шейку коленчатого вала и подшипник с определенными квалитетами точности, определяющими поля допусков деталей.

Если при обработке партии деталей инструментом, настроенным на размер отклонения размера от формируются под влиянием большого количества независимых или слабо зависимых случайных факторов, то кривая их распределения соответствует нормальному закону или кривой Гаусса. Для нормального закона распределения из условий полной взаимозаменяемости допуск принимают равным ±3, т.е. 6 ( - среднее квадратическое отклонение).



Таблица 5.1

Исходные данные

Марка дизеля	Ремонтный диаметр вала , мм	Предельное отклонение размера шейки вала, мм	Предельные отклонения погрешностиК	Значение монтажного зазора, мм	Предельные отклонения диаметра подшипника, мм
		Верхнее es	Нижнееei				ES	EI
НВД-36	134,426	0	-0,025		0,15	0,12	+0,2	+0,1

Определим число шеек коленчатого вала в партии 200 шт, отклонения которых находятся в пределах

По таблице 6.1 [1] находим, что Ф(1.5)=0,4332, а так, как кривая Гаусса симметрична относительно среднего арифметического размера, то 2Ф(1,5)=0,8664. Следовательно, 86,6% шеек имеют заданные предельные отклонения.

Число их будет равно:

Допуск на обработку шеек:

Поскольку кривая гаусса симметрична, то средний арифметический размер:

Значения отклонений диаметра деталей в пределах

Рассчитаем предельные отклонения :

Таким образом, у 173 деталей из партии 200 шт. размеры будут в пределах:

С допуском равным 0,012 мм.

Рисунок 5.1 Вероятность отклонений размеров шеек коленчатого вала.

Предельные отклонения диаметра подшипника, обеспечивающие сборку узла по принципу полной взаимозаменяемости:

где,

-нижнее предельное отклонение подшипника и шейки вала, мм;

- верхнее предельное отклонение подшипника и шейки вала, мм;

и -максимальное и минимальное значение монтажного зазора, мм;

Средний арифметический диаметр:

Среднее квадратическое отклонение:

Коэффициент распределения:

Значение интеграла. По таблице 6.1 [1] находим, что Ф(К1)=0,1554; Ф(К2)=0,4032.

Число подшипников обеспечивающих требуемые условия сборки с шейками вала:

Рисунок 5.2 Вероятность отклонений размеров шеек коленчатого вала

6. Центровка валопровода по изломам и смещениям

Перед центровкой проверяется положение контрольных рисок на фланцевых соединениях парных валов. Они должны совпадать и соответствовать положению валов до разборки валопровода.

Применяемые способы центровки, технология центровки и допустимые меры расцентровки валов зависит от конструктивной схемы валопровода, его длины и диаметра вала.

При смещении валов их оси не совпадают, но остаются параллельны друг другу. При изломе осей валов между осями (торцами фланцев) образуется определённый угол, то есть оси пересекаются. В силу различных погрешностей изготовления и монтажа валопровода обычно возникает более сложный случай нарушения центровки валопроводов: одновременно смещение и излом осей валов.

Рисунок 6 Измерение изломов и смещений валов щупом и линейкой

Направлениям изломов и смешений приписываются определённый знак. Излом считается положительным, если фланцы раскрыты вверх или в сторону левого борта судна (для горизонтальной плоскости). Смещение считается положительным, если фланец носового вала смещён вниз или в сторону правого борта (для горизонтальной плоскости).

Для определения численных значений изломов и смещений на фланцах валов устанавливаются стрелы (рисунок 6.1)

Рисунок 6.1 Стрелы для измерения зазоров

Смещения валов в вертикальной плоскости определяют по зазорам a1 и b1, а изломы - по зазорам c1 и d1. По аналогии и значения зазоров a2 и b2 характеризуют смещения валов в горизонтальной плоскости, а зазоры c2 и d2 - изломы в этой же плоскости.

Измерённые зазоры заносят в таблицу, производят расчёт смещения и излома каждого вала, определяют положение смещения и излома и на этом основании принимают решение об устранении расцентровок за счёт шабрения нижней половины вкладыша подшипника или изменения высоты прокладок под корпусами подшипников.

Таблица 6.1

Данные для расчётов по центровке валопровода

Наим.расстояние между тремя опорами , м	Наружный диаметр валов d, м	Положение стрел	Значения зазоров характеризующих	Расстояние между точками измерений 2R, м	Расстояние от фланца до подшипника, м
			смещение, мм	излом, мм		кормового	носового
7,0	0,12	Верх	a1= 2,5	c1= 0,8	0,8	0,30	3,0
		Низ	b1= 0,3	d1= 2,6
		ПБ	a2= 1,4	c2= 3,4
		ЛБ	b2= 2,9	d2= 1,4

В табличной форме (таблица 6.2) используя данные таблицы 6.1, рассчитаем значения смещения и излома проверяемого вала, определим их положение:

Таблица 6.2

Результаты измерения зазоров на фланцах валов

Положение стрел	Значение зазора характеризующего	Смещение мм	Излом мм/м	Положение
	смещение, мм	излом, мм			смещение	раскрытия фланцев
Верх	a1= 2,5	c1= 0,8	1,1	- 2,25	Низ	Низ
Низ	b1= 0,3	d1= 2,6
ПБ	a2= 1,4	c2= 3,4	- 0,75	2,5	ПБ	ПБ
ЛБ	b2= 2,9	d2= 1,4

Смещения проверяемого вала:

Изломы проверяемого вала:

Строим схему расположения проверяемого вала относительно базового для вертикальной линии горизонтальной плоскости:

Рисунок 6.2 Схема расположения валов

С целью упрощения расчёта разделим процесс подцентровки проверяемого вала на два этапа.

Сначала устраним излом проверяемого вала относительно базового. За центр разворота вала примем центр фланца проверяемого вала.

Из треугольника 1:

- абсолютное значение излома, мм;

- излом проверяемого вала, мм/м;

тогда,

и - расстояние от фланца до кормового и носового подшипников.

Таким образом, для устранения излома необходимо кормовой и носовой подшипники опустить на величины и соответственно. Теперь проверяемый вал занимает положение, параллельное базовому, но его ось смещена вниз на величину мм, поэтому для окончательной центровки переместим (поднимем) кормовой подшипник на величину:

а носовой опустим на величину:

Центровкой добиваются такого положения валов, при котором выполняются следующие условия:

где,

и - допустимые значения смещения и излома для конкретного валопровода.

Для расчёта допускаемых значений расцентровка валопровода (часть или все промежуточные валы установлены на одном валу) используется зависимость:

где,

и - наружный и внутренний диаметр промежуточных валов, м;

- среднее расстояние между опорами трёх смежных пролётов, общая длинно которых наименьшая для данного валопровода, м.

Полагая в уравнении , определяем , при , рассчитываем:

По полученным значениям и строим номограмму допускаемых значений расцентровок волопровода (на листе формата А1).

7. Расчет гидропрессового соединения валов валопровода

Одним из способов соединения валов между собой при использовании для валопровода подшипников качения является муфтовое гидропрессовое соединение. Муфтовые соединения - устройства, соединяющие концы двух валов с целью передачи вращения.

Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения, возникающих при упругой деформации материалов валов, гильзы и муфты при создании натяга.



Таблица 7.1

Исходные данные для расчёта гидропрессового соединения валов

Марка дизеля, мощность и частота вращения	Диаметр валов , м	Длинна муфты , м	Наружный диаметр гильзы , м	Наружный диаметр муфты , м	Конусность соединенияК	Диаметральный зазор между валом и гильзой ?, мм
6ЧСП 18/22	0,10	0,30	0,13	0,20	1:75	0,10

Исходной величиной для расчёта гидропрессовой посадки является момент, передаваемый соединением:

где,

- передаваемая мощность, кВт;

- частота вращения ;

Контактное давление на сопрягаемых конических поверхностях муфты и гильзы, обеспечивающее обжатие последней до устранения диаметрального зазора:

где,

- зазор между валом и промежуточной гильзой, м;

- модуль упругости материала промежуточной гильзы, для стали ;

- средний наружный диаметр промежуточной гильзы, м;

- диаметр шейки вала, м.

Значение диаметрального натяга между муфтой и гильзой, соответствующее контактному давлению :

и - безразмерные коэффициенты, зависящие от диаметра вала, гильзы и муфты:

где,

- наружный диаметр муфты.

Контактное давление на сопрягаемых поверхностях вала и гильзы, обеспечивающего передачу крутящего момента:

где,

- момент сопротивления вала кручению, ;

- фактическая длинна контакта сопрягаемых поверхностей, м;

- коэффициент трения при круговом смещении (сталь по стали, без смазки);

- коэффициент запаса несущей способности соединения по трению.

Диаметральный натяг между гильзой и валом, соответствующий контактному давлению :

Контактное давление на сопрягаемых конических поверхностях муфты и гильзы в рабочем состоянии:

Диаметральный натяг между втулкой и гильзой в рабочем состоянии:

Осевое перемещение муфты по конусу гильзы:

где,

- конусность соединения.

Усилие установки муфты в начальное положение (до полного соединения поверхностей):

где,

- контактное давление на сопрягаемых поверхностях;

- фактическая площадь контакта сопрягаемых поверхностей, вычисляемая:

-коэффициент трения при осевом смещении (сталь по стали).

Усилие окончательной напрессовки муфты с подачей масла на сопрягаемые конические поверхности:

где,

- давление масла на сопрягаемых поверхностях, находим следующим образом:

- коэффициент трения при осевом смещении муфты с подачей масла.

Приведённые напряжения на внутренней поверхности муфты:

Условие прочности:

где,

- предел текучести материала муфты.

Напряжения на внутренней поверхности муфты не превосходят допустимые по условию прочности, следовательно материал муфты не требует замены на другой, с более высокими механическими свойствами.

Приведённые напряжения на внутренней поверхности гильзы

где,

- тангенциальные напряжения, которое рассчитывается:

- радиальные напряжения:

Из условия прочности

где,

- предел текучести материала гильзы.

Напряжения на внутренней поверхности гильзы не удовлетворяют условию прочности, поэтому необходимо заменить материал гильзы на материал с более высокими механическими свойствами.



Выводы

В курсовом проекте были изучены и рассчитаны различные способы ремонта судовых деталей и узлов.

С помощью гистограммы наглядно и просто были показаны скорости изнашивания деталей судовых механизмов.

Для обнаружения усталостных повреждений материала коленчатого вала, было выбрано комбинированное намагничивание и контроль в приложенном поле соответственно.

Была разработана технологическая схема восстановления изношенных шеек коленчатых валов методом плазменного напыления.

Рассчитан ремонт коленчатого вала механической обработкой до установленных ремонтных размеров. Приведена схема образования ремонтных размеров шейки вала.

Рассчитана и показана графически вероятность отклонений размеров шеек коленчатого при сборке его с подшипниками после ремонта.

Выполнена центровка валопровода по изломам и смещениям. Для устранения излома необходимо кормовой и носовой подшипники опустить на величины рассчитанных и соответственно. Для окончательной центровки переместим (поднимем) кормовой подшипник.

Расчёт гидропрессового соединения валов валопровода. Напряжения на внутренней поверхности муфты не превосходят допустимые по условию прочности, следовательно материал муфты не требует замены на другой, с более высокими механическими свойствами. Напряжения на внутренней поверхности гильзы не удовлетворяют условию прочности, поэтому необходимо заменить материал гильзы на материал с более высокими механическими свойствами.



Список литературы

1. Журавлев В.П. Технология судоремонта: Методические указания по выполнению курсового проекта. СПб: СПГУВК, 2005.

2. Сумеркин Ю.В., Журавлёв В.П., Кузьмин А.А. Технология судоремонта: Учебник. СПб: СПГУВК, 2003. 274 с.

3. Воловик Е.П. Справочник по восстановлению деталей. М.: Машгиз, 1981. 96 с.

4. Шадричев В.А. Основы выбора рационального способа восстановления автомобильных деталей металлопокрытиями, М. - Л. Машгиз, 1962. 296 с.

Размещено на Allbest.ru