Материал: Снижение затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741А путем модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства

·        удельная мощность гидравлического привода. То есть мощность, которая передаётся на единицу суммарного веса. Данный параметр выше в 3-5 раз, чем у электрических приводов, он растёт при увеличении мощности;

·        возможность бесступенчатой регулировки скорости в довольно широком диапазоне;

·        быстродействие. Гидропривод значительно быстрее выполняет операции пуска, реверса и остановки;

·        коэффициент усиления очень высок;

·        минимальная вибрация.

У гидравлического привода очень значительные плюсы, но при проектировании и принятии решения об использовании гидропривода, не стоит забывать и об его недостатках. В основном, недостатки данного типа привода, так или иначе, связаны с рабочей жидкостью.

Перечень основных недостатков гидропривода:

·        низкий КПД и, соответственно, большие потери энергии при передаче на большие расстояния;

·        высокая зависимость от условий, в который используется гидравлический привод;

·        очень чувствителен к загрязнениям, поэтому очень важен уровень обслуживания и качество гидравлических элементов;

·        постоянное снижение КПД по сроку выработки и снижении эксплуатационного ресурса;

·        высокая стоимость гидропривода;

·        при использовании гидропривода увеличиваются массогаборитные характеристики лебёдки.

Таким образом, мы имеем, с одной стороны неоспоримые преимущества, если сравнивать с другими типами приводов, но есть и очень значительные недостатки, с которыми необходимо считаться.

Конструкции буксирных лебёдок с гидравлическим двигателем новых ценных для эксплуатации качеств не имеют, поэтому на судно данного проекта будем устанавливать электрическую буксирную лебедку.

Требования Российского Речного Регистра, предъявляемые к буксирным лебёдкам:

-       Буксирные лебедки должны иметь тормоз с держащей способностью, меньшей разрывного усилия буксирного каната.

-       Детали буксирной лебедки, находящиеся под нагрузкой, должны быть проверены на прочность при действии максимального момента привода. При этом напряжения в деталях не должны превышать 0,95 предела текучести материала. При действии номинального тягового усилия на средний слой навивки каната на барабане напряжения в деталях не должны превышать 0,4 предела текучести их материала.

-       Детали буксирной лебедки, находящиеся при заторможенном канатном барабане под нагрузкой, должны быть проверены на прочность при действии на наружный слой навивки усилия, равного разрывному усилию буксирного каната. При этом напряжения в деталях не должны превышать 0,95 предела текучести материала.

-       При применении автоматических устройств для регулирования натяжения буксирного каната должна быть обеспечена возможность контроля значения тягового усилия‚ действующего в данный момент. Указатели должны быть установлены около лебедки и в рулевой рубке.

-       Должна быть предусмотрена звуковая предупредительная сигнализация‚ срабатывающая при максимально допустимой длине вытравленного каната.

-       Должна быть предусмотрена возможность свободного стравливания буксирного каната как с местного поста управления, так и из рулевой рубки.

Сравнительная характеристика судовых буксирных лебёдок, поставляемых в настоящее время на предприятия водного транспорта, приведена в таблице 1.10.

Таблица 1.10 - Сопоставление параметров судовых буксирных лебёдок

Лебёдка, установленная заводом изготовителем, морально устарела, что приводит к нецелесообразной эксплуатации и обслуживанию, а также затрудняет приобретение запасных частей.

Из выше перечисленных буксирных лебёдок была выбрана судовая буксирная лебёдка марки ЛБЯШ 30/150 с тяговым усилием 3 тс, напряжением 220 В и 380 В ,потому что данная серия лебёдок имеет сертификат Российского Речного Регистра и не требует изменений в конструкции фундаментной рамы лебёдки.

Рисунок 1.10 - Общий вид буксирной лебёдки марки ЛБЯШ 30/150

Данная судовая буксирная лебёдка предназначена для выборки и травления буксирного каната, буксировки состава и производства якорно-швартовных операций.Лебедка реверсивная, двухскоростная, электроприводная с одним грузовым и двумя швартовными барабанами, со счетчиком длины вытравленного каната.

Остальные выше упомянутые лебёдки имеют большое тяговое усилие, что не в полной мере удовлетворяет потребностям проектируемого судна.

Буксирная лебёдка маркиЛБГ-40. Лебёдка гидравлическая с системой управления и насосной станцией. У данной лебёдки достаточно большие массогабаритные характеристики и высокая стоимость, что противоречит экономическим показателям, поэтому нет необходимости её установки.

Электрическая буксирная лебёдка типа TW-E-4-8/16. Данная лебёдка имеет высокую стоимость и большую скорость выбирания буксирного троса, вследствие этого буксирный трос будет подвергаться очень большим нагрузкам на растяжение, что может привести к его быстрому износу и дальнейшему разрыву троса.

1.6     Цель и задачи дипломного проекта

Целью дипломного проекта является снижение затрат на ремонт и эксплуатацию теплохода проекта 1741Апутем модернизации судовой энергетической установки и буксирного устройства, с последующим использованием судна на рейдовых работах и на малых извилистых реках.

Для достижения принятой цели, необходимо решить следующие задачи дипломного проектирования:

1.       Дать общую характеристику теплохода проекта 1741А;

.        Провести сравнительный анализ и выбор главного двигателя, описать технические характеристики выбранного двигателя;

3.       Произвести анализ судовых буксирных лебёдок, выбрать наиболее подходящую лебёдку;

.        Выполнить проверочный расчёт систем главных двигателей и валопровода;

.        Разработать технологический процесс изготовления полумуфты ТНВД;

.        Рассмотреть вопросы по охране труда и окружающей среды при эксплуатации СЭУ теплохода;

.        Произвести технико-экономический расчет, с целью определения размера экономического эффекта.

2. 
Расчетная часть

2.1     Проверочный расчет валопровода

Судовойвалопровод работает в сложном напряженном состоянии. Он нагружен крутящим моментом, испытывает продольное сжимающее усилие от силы упора гребного винта на переднем ходу или растягивающее усилие на заднем ходу и изгибается под собственной массой и массой навешенных на него деталей. Эти нагрузки носят переменный и циклически повторяющийся характер. Точный расчет элементов валопровода при указанных условиях довольно сложен и требует ряд допущений. Поэтому главным является расчет, основанный на условном предположении, что вал подвергается воздействию статического крутящего момента.

2.1.1  Определение диаметра валопровода

Для установки на судно и монтажа с двигателем 6ЧН 21/21 принят реверс-редуктор с передаточным отношением 2,99. Согласно правилам Речного Регистра промежуточные, упорные и гребные валы должны изготавливаться из стали с временным сопротивлением от 430 до 690 МПа.

Сначала осуществляется предварительные расчеты диаметров валов, поскольку размеры всех элементов валопровода после формирования крутильной схемы должны быть уточнены по результатам расчета напряжений от крутильных колебаний, в том числе на режимах, соответствующих частотам вращения, запретным для длительной работы.

Диаметр промежуточного, упорного и гребного вала, должны быть не менее определяемого по формуле:

где  - временное сопротивление материала вала, МПа;

 - коэффициент усиления для судов, плавающих в битом льду ;

 = 220 - расчетная мощность, передаваемая валом, кВт;

 - расчетная частота вращения вала, мин^-1;

 - действительный диаметр вала, мм;

 - диаметр осевого отверстия вала, мм, так как этот диаметр меньше , то его можно принять равным ;

 - коэффициент для промежуточных валов со шпоночными муфтами.

Гребные валы должны быть защищены от коррозии способом, одобренным Речным Регистром.

Существующий на судне гребной вал имеет диаметр 130 мм, и он больше полученного аналогичным путём значения. Принимаем для дальнейших расчётов диаметр гребного вала равный 130 мм.

2.1.2  Проверочный расчет прочности промежуточного вала

Проверку прочности вала при сложном напряженном состоянии выполняют путем определения эквивалентных приведенных напряжений по энергетической теории прочности и расчетных запасов прочности по отношению к пределу текучести

где   

где   

При проверке прочности промежуточного вала рассчитывают пролет, имеющий наибольшую длину между центрами опорных подшипников (Рисунок 2.1). Вал рассматривают как балку, свободно лежащую на двух опорах. Влиянием смежных пролетов при изгибе, создающих упругую заделку концов вала, и увеличением диаметра вала на участках расположения шеек под опорные подшипники и переборочные сальники пренебрегают. Вал расточки не имеет. Для определения напряжений берут общий случай, когда между опорами одно фланцевое (или муфтовое) соединение массой G0, вал нагружен равномерно распределенной нагрузкой от собственной массы, упором гребного винта и крутящим моментом от главного двигателя. Кроме того, на вал действуют дополнительные усилия от неточности монтажа или расцентровкивалопровода.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема для проверочного расчета статической прочности промежуточного вала

Напряжение кручения

где    мощность, передаваемая валом, кВт;

 частота вращения вала, мин^-1;