Файл: Детали из стеклопластика в судовом машиностроении..pdf

ШІ

46

Рис. 17. Цельнопластмассовый гребной винт.

1 — пластмассовая опрессовка; 2 — окантовка; 3 — армировочное кольцо; 4 — бочкообразная ступица; 5 — коническая ступица; 6 — гайка-обтекатель; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — стопорная шайба.

Рис. 18. Цельно­ пластмассовое ра­ бочее колесо цент­ робежного насоса.

1 — пластмассовая опрессовка; 2 — армировочная втулка.

47

Направляющие аппараты из-за большой трудоемкости изготов­ ления пресс-формы на цельнопластмассовую конструкцию целе­ сообразно выполнять сборными, состоящими из пластмассовых лопа­ ток и металлических деталей с посадочными и присоединительными размерами к остальным деталям насоса (рис. 19).

Пластмассовые обтекатели и защитные колпаки выполняются аналогично металлическим с учетом вышеуказанных конструктивных особенностей (рис. 20—23). Пластмассовые обтекатели прессуются

ционных материалов, однако для ответственных деталей следует учитывать технологические особенности структуры и анизотропии материала. Для сборных конструкций дополнительно необходимо определять прочность узла соединения пластмассовых лопастей (ло­ паток) с металлической ступицей.

Для металлических деталей винтов используются нержавеющие и углеродистые стали, а для рабочих колес и направляющих аппа­ ратов — бронзы и латуни. Металл защитной окантовки должен иметь высокую пластичность и относительное удлинение порядка 40—45%, например листовая латунь Л63М.

Для удобства извлечения изделий из формы боковая поверхность ступицы цельнопластмассовых винтов и рабочих колес должна иметь форму усеченного конуса с большим диаметром на носовом торце сту­ пицы. Для винтов допускается применение также и бочкообразной формы ступицы с большим диаметром также на носовом торце. Диаметр ступицы должен составлять не более 0,20—0,25 диаметра винта.

48

А-А 1

Рис. 20. Пластмассовый обтекатель судового гребного винта:

1 — пластмассовая опрессовка; 2 — металлическое кольцо.

Рис. 21. Пластмассовый обтекатель.

1 — пластмассовая опрессовка; 2 — армировочное кольцо.

Соединение цельнопластмассового винта с валом может быть как шпоночным, так и шлицевым. При шпоночном соединении винта с валом из-за низкой межслоевой прочности стеклопластика конус­ ное отверстие армируется металлической втулкой. Если винт или рабочее колесо имеют резьбовые отверстия, то для них также необходимо предусматривать металлические армировочные эле-

Рис. 22. Пластмассовая гайка-обтекатель.

1 — пластмассовая опрессовка; 2 — армировочное кольцо; 3 — армировочная втулка.

менты. Для улучшения сцепления армировочной втулки с пла­ стмассой по наружной поверхности втулки предусматриваются накатка, радиальные и осевые канавки. При шлицевом сое­ динении винта с валом армировочную втулку можно не приме­ нять.

В качестве материала для армировочных втулок используется сталь, так как из металлических материалов она имеет коэффициент линейного расширения, наиболее близкий к коэффициенту линей­ ного расширения стеклопластика. Это важное обстоятельство не­ обходимо учитывать, ибо в процессе прессования металлическая втулка и стеклопластик нагреваются до 160° С и охлаждаются до 20—30° С, что может послужить причиной появления трещин в сту­ пице из-за различных величин линейного расширения металла и стеклопластика.

При изготовлении таких цельнопластмассовых деталей судового машиностроения, как гребные винты, рабочие колеса, неизбежен изгиб стекловолокна в местах перехода лопасти к ступице. В связи с этим возникают неблагоприятные условия работы стекловолокна

50

в лопасти. Ввиду того что указанного недостатка избежать в цельно­ пластмассовых винтах и рабочих колесах не представляется возмож­ ным, кроме увеличения радиусов галтелей и утолщения профиля

на 25—30%.

Вследствие худшей работы стек­ лопластика на срез и скалывание по сравнению с металлом все сто­

втулках.

Допуски на геометрические эле­

чать с учетом технологических воз­ можностей прессования без исполь­ зования механической доработки. Практически достижимыми допу­ сками для винтов и колес диамет­ ром до 1 м являются следующие

[44]:

Допуски на присоединительные размеры винтов и колес назна­ чаются по действующим стандартам.

Цельнопластмассовые винты и рабочие колеса после отпрессовки должны иметь шероховатость рабочих поверхностей не ниже 7-го класса чистоты, а остальных 5-го класса.

Преимуществом применения цельнопластмассовых винтов и

с большими значениями шаговых углов из-за смещения пресс-

материала.

Для сборных гребных винтов и направляющих аппаратов важней­ шим вопросом является решение узла присоединения пластмассовой лопасти (лопатки) к металлической ступице. Наибольшую проч­ ность соединения обеспечивает клиновидная форма комля лопасти,

выполненная по типу соединений «ласточкин хвост». Комель такой лопасти представляет собой усеченный клин.*

При проектировании дополнительно определяется ряд конструк­ тивных элементов с помощью формул (25)—(38), полученных экспе­ риментально. Так, толщина стенки между отверстием под вал и посадочным гнездом в сечении, проходящем через ось о—х, перпен­ дикулярную оси ступицы, принимается равной (рис. 16)

= (0,015—0,020) DB,

где большее значение относится к винтам и направляющим аппаратам с числом лопастей (лопаток) более трех, а также к деталям с гидро­ прессовой посадкой (DB— диаметр винта).

Расстояние между основанием посадочного гнезда ступицы и осью ступицы винта выбирается по формуле

где dK— диаметр отверстия в сечении, проходящем через ось о—х, перпендикулярную оси ступицы. Средняя высота контактной грани посадочного гнезда ступицы и комля лопасти выбирается по формуле

Торцевые диаметры ступицы принимаются конструктивно из условия размещения гайки упорной и обтекателя, а также обтекае­ мости винто-рулевого комплекса.

Наибольший диаметр ступицы направляющего аппарата выби­ рается конструктивно.

Ширина посадочного гнезда ступицы зависит от толщины корне­ вого сечения лопасти (лопатки) и определяется по формуле

* В направляющих аппаратах, закрепляющихся в корпусах насоса неподвижно, комлевые части лопатки имеют не трапецеидальное (как у лопасти гребного винта), а прямоугольное сечение. Это вызвано тем, что лопатки направляющих аппаратов не испытывают центробежных нагрузок и для их закрепления достаточно одних сил трения.

52

где ^max Толщина корневого сечения Лопасти (лопатки), опреде­ ляется расчетом прочности; ав — угол между основанием и гранями посадочного гнезда ступицы и комля лопасти.

Толщина стенки между соседними посадочными гнездами сту­

где а к — угол между осями посадочного гнезда и ступицы, равный

Дальнейшее построение посадочного гнезда ступицы осуществляется с помощью графического метода.

При определении размеров посадочного гнезда ступицы воз­ можны случаи, когда контактные поверхности неодинаковы по вели­ чине. Для получения равных контактных поверхностей допускается перемещение оси гнезда вверх—вниз и вправо—влево на расстояние 15—20 мм. Допускается разница в величинах контактных поверх­ ностей на 15—20%. Величину площади контактной поверхности по­ садочного гнезда ступицы (комля лопасти или лопатки) можно при­

где /к г — длина основания контактной грани.

Нормальное сечение комля лопасти (лопатки) вычерчивается аналогично нормальному сечению посадочного гнезда ступицы.

где 7в — угол между осью лопасти (лопатки) и линией, проходящей через ось винта (направляющего аппарата); Д — величина вертикаль­ ного перемещения лопасти в результате посадки клиньев, равная А = (1 + 0,00ШВ) мм.

53