Скачиваний:   3
Пользователь:   byrish
Добавлен:   18.10.2015
Размер:   34.0 КБ
СКАЧАТЬ

2. Строганов Андрей Сергеевич

Повышение параметров качества и малоцикловой долговечности поверхности гребного вала технологическими методами

 

В связи с увеличением размеров судов, оснащенных мощными двигателями, участились аварии, связанные с повреждением гребных валов. На плакате №1 представлены статистические данные повреждений и замен валов (около 8000) за определенный период. Из таблицы видно, что примерно за десятилетний период с момента ввода судов в эксплуатацию были заменены гребные валы на половине судов. Средний срок службы валов до замены составлял 3,5...5,5 лет, а общий – 20…25 лет.

Кроме воздействия морской воды, в качестве особых факторов снижающих усталостную прочность вала, является циклическое изменение напряжений при эксплуатации. При работе вращающегося гребного вала (плакат №2), в нем возникают циклические напряжения, приводящие к усталостным повреждениям.

Значительная доля гребных валов на судах заменялась из-за растрескивания облицовок в условиях фреттинга-коррозии, работавших в подшипниках из слоистого пластика; формирования трещин у выхода носового участка шпоночного паза; в районе вала между ступицей и торцом кормовой облицовки; под кормовым концом кормовой облицовки; коррозионное растрескивание у кольцевого пространства между ступицей, облицовкой и шпоночным пазом; в 80% из-за коррозионной усталости (износа и коррозии) подступичной части в районе большого основания конуса вала из-за поступления к нему морской воды. Коррозионно-усталостное разрушение наблюдали 2-ух видов: от изгиба и от знакопеременного кручения с величиной напряжений 25...35 МПа. Результаты анализа показали, что частота аварий валов от коррозионной усталости была несколько ниже, когда они были защищены дейдвудным устройством.

На плакате №2 представлена конструктивная схема гребного вала с дейдвудным устройством. Длина вала составляет 3м, его поперечное сечение 30см.

Обобщение опыта эксплуатации показывает, что подавляющее большинство гребных валов заменяется вследствие обнаружения трещин усталостного происхождения, то есть вследствие действия циклически изменяющихся напряжений. Усталостное повреждение усиливается в присутствии концентраторов, агрессивных сред, насаженных деталей. Поэтому изучение вопросов, связанных с повышением усталостной прочности гребного вала и надежности его работы составляет важную задачу.

Согласно Гос. стандарта – надежность – понятие, обеспечивающее такие свойства конструкции, как безотказность, ремонтоспособность, сохраняемость и долговечность, то есть способность к эксплуатации в заданный срок службы.

На плакате №3 представлена схема, иллюстрирующая направления работ в области повышения надежности (ресурса) гребных валов крупнотоннажных судов. Главным ее элементом является статистический сбор информации о фактических условиях эксплуатации. Далее, на основе анализа наблюдающихся неисправностей, определения эксплуатационных свойств материала, оценки причин и характера разрушения – проведение уточняющих расчетов на прочность. Завершающим этапом, обосновывающим увеличение ресурса гребных валов, прежде чем это найдет отражение в технических условиях, является проведение стендовых ускоренных – эквивалентных испытаний на малоцикловую долговечность в морской воде, моделирующих условия эксплуатации.

Усталостные трещины обычно зарождаются на поверхности детали. Поэтому качество поверхности, его упруго-напряженное и структурно-химическое состояние, формирующееся в результате технологической обработки или в процессе эксплуатации, являются определяющими.

Обкатка является наиболее эффективным и доступным технологическим средством повышения усталостной прочности, износостойкости поверхности, эксплуатационной долговечности и надежности гребных валов.

Рейнбергом Е.С. («Судостроение», 1966, №4) предложена методика определения основных параметров обкатки судовых гребных валов. Из большого числа параметров обкатки: размеров обкатываемого вала, размера ролика, давления на ролик, подача ролика, скорость накатывания и число проходов, показано, что наибольшее влияние на повышение циклической прочности вала оказывает величина давления обкатки. Это давление вызывает наклеп, повышение твердости поверхностного слоя и остаточные напряжения сжатия. Существенное влияние на глубину наклепа, а также на величину остаточных напряжений у поверхности оказывают размеры упрочняющего ролика (его диаметр и профильный радиус).

Стандартными материалами для изготовления крупногабаритных валов являются углеродистые и малолегированные стали и сплавы титана, обладающий относительно более высокой коррозионно-усталостной прочностью.

На плакате №4 представлены результаты исследования влияния на твердость и глубину упрочненного слоя гребного вала величины усилия на ролик и скорости подачи при холодной обработке. Исследования проводили на образцах валов из стали 45. Результаты усталостных испытаний образцов подтвердили наличие упрочненного слоя. В результате обкатки вала диаметром 300мм при нагрузке на ролик 8т (напряжении 5000 МПа), окружной скорости 122 мм/сек и скорости подачи 3 мм/мин глубина упрочненного слоя достигает 25 мм и изменяется на 230 и 155 единиц по Виккерсу на поверхности и глубине 25мм, соответственно. Максимальная глубина упрочненного слоя отмечается при нагрузке на ролик 10т; эта нагрузка и считается оптимальной. Увеличение числа проходов влияние оказывает незначительно.

На втором графике представлено влияние скорости подачи роликов на поверхностную твердость, глубину упрочненного слоя и уменьшение радиуса обкатываемого образца вала. При этом нагрузка на ролик увеличивалась до 8т, скорость обкатки составляла 59 мм/сек. Из рисунка видно, что поверхностная твердость и глубина упрочненного слоя быстро увеличивается, если скорость подачи составляет менее 4 мм/мин.

На плакате №6 приведены результаты усталостных испытаний на изгиб при вращении до, и после обкатки образцов валов, с насадками и без них. Роликовая обкатка поверхности валов (диаметр 228,6мм, профильный радиус 38,1мм) по оптимальному режиму привела к увеличению предела усталости стали 45 на 35 МПа.

без обкатки

с обкаткой

s-1 = 240МПа (на воздухе)

s-1 = 275МПа (на воздухе)

На плакате №7 представлен чертеж вала.

 На плакате №8 технологический процесс изготовления гребного вала из стали 45.

На плакате №9 представлено приспособление для обработки гребного вала шариком.

Применение роликовой обработки, позволило повысить долговечность гребных валов в 1,8 раза, что дало экономический эффект ~100 тыс. руб. (плакат 10).

 

 

 

 

2. Строганов Андрей Сергеевич

Повышение параметров качества и малоцикловой долговечности поверхности гребного вала технологическими методами

 

ПЛАКАТЫ

1. Анализ причин выхода из строя гребных валов при эксплуатации

2. Конструктивная схема гребного вала с дейдвудным устройством

3. Мероприятия по повышению надежности гребных валов

4. Результаты исследования влияния на твердость и глубину упрочненного слоя гребного вала, величины усилия на ролик и скорости подачи при холодной обкатке.

5. Результаты влияния оптимального режима обкатки на сопротивление усталости

6. Чертеж вала

7. Технологический процесс изготовления гребного вала из стали 45

8. Приспособление для роликовой обкатки валов

9. Расчет экономической эффективности

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика