Определение фактических нагрузок на опорные подшипники

Для центровки валопровода по допустимым нагрузкам и для измерения нагрузки, приходящейся на каждый подшипник, на лапы подшипника устанавливают диагонально по два тарельчатых динамометра, по одному с каждой стороны (рис. 105), ввёртывая их хвостовики в отверстия лап, имеющих резьбу. Все отверстия в лапах освобождаются от крепёжных болтов.

Динамометр (рис. 105) предназначен для измерения весовой нагрузки на опорные подшипники при центровке валопровода и для регулиро­вания положений подшипников по приходящейся на них нагрузке. Хвос­товая часть корпуса I динамометра имеет размеры, соответствующие размерам отверстий в лапе подшипника, в которых динамометры закреп­ляется перед началом работы. При завинчивании динамометра шток 2 перемещается до упора в поверхность фундамента. При дальнейшем за­винчивании динамометра появляется нагрузка на шток, деформирующая пакет тарельчатых пружин 3; при этом подшипники поднимаются вместе с корпусом динамометра. Деформация пакета пружин определяется инди­каторной головкой 4 часового типа, установленной на динамометре. Индикаторную головку крепят на индикаторе перед его завинчиванием в лапу подшипника. Ножку индикатора доводят до контакта с верхней частью штока 2 и сжимают не менее, чем на 1,0 мм, а шкалу индикатора устанавливают на ноль.

Рис. 105. Динамометр для контроля нагрузок на подшипники валопровода

Нагрузки и схема их установки, соответствующие сжатию пружин, определяют по паспорту (рис. 106) для каждого динамометра (номер динамометра указан на его крышке).

Динамометры нагружают постепенно, поднимая их на штоках синхронно. При появлении зазора 0,20-0,25 мм между привальной поверхностью подшипника и поверхностью прокладок (клиньев) на которые они устанавливаются, считают, что нагрузка передана на динамометры. Когда валопровод поднят на всех динамометрах, снимают показания с индикаторных головок и по паспорту динамометра (рис. 106) переводят линейные перемещения тарельчатых пружин в нагрузку (кгс). Дополнительные нагрузки на подшипник от расцентровки валов определяют по формулам:

а)вертикальная нагрузка

,

где , – показания динамометров, соответственно в правой и левой лапах подшипника, кг; – масса подшипника, кг; – конструктивная нагрузка, кг (см. подробное описание ниже, в пункте 3);

б) горизонтальная нагрузка

где c, h – конструктивные размеры подшипника, мм (рис. 106).

Полученные фактические дополнительные нагрузки сравнивают с расчётными. Если полученные нагрузки выходят за пределы установленных расчётом, то отдельные подшипники поднимают или опускают до тех пор, пока нагрузка, приходящаяся на каждый подшипник, не достигнет допустимой. При этом добиваются, чтобы оба динамометра на каждом подшипнике несли одинаковую нагрузку: сумма показаний обоих динамометров не должна отличаться от расчётной более чем на 10 %, а разность показаний динамометров не должна превышать 20 % измеряемой нагрузки на подшипнике.

Сопоставляя замеренные (действительные) и расчётные нагрузки с допустимыми, судят о качестве центровки валопровода. Если центровка удовлетворяет требованиям распределения нагрузок на опорные подшипники и раскеп в кормовом кривошипе коленчатого вала главного двигателя находятся в пределах установленного допуска, то замеряют величину зазора между лапами подшипника и полкой его фундамента с точностью не ниже 0.05 мм. По полученным замерам изготавливают клиновые прокладки. После их установки под подшипники вновь проводятся контрольные измерения нагрузок последовательно на всех подшипниках до их отрыва от клиньев. При получении допускаемых нагрузок производится крепление подшипников к фундаментам.

Динамометр № 1 Динамометр № 2

Рис. 107. График тарировки индикаторов (паспорт динамометра)

3. РАСЧЁТ ДОПУСКАЕМЫХ НАГРУЗОК НА ОПОРНОМ ПОДШИПНИКЕ

3.1. Допускаемые нагрузки на подшипнике устанавливают дополнительно к величине средней конструктивной нагрузки P_к. В свою очередь средняя конструктивная нагрузка Pк равна массе всех промежуточных валов m_пр.в. вместе с деталями их соединения, разделённой на число опорных подшипников z_п: P_к = m_пр.в / z_п.

При этом должно выполняться условие равенства нулю раскепа кормового кривошипа коленчатого вала главного двигателя.

Допустимая дополнительная вертикальная нагрузка R_верт на опорные подшипники должна составлять 50% конструктивной нагрузки: R_верт 0,5 P_к.

Допустимая дополнительная горизонтальная нагрузка, соответственно 25%: R_гор 0,25 P_к.

3.2. Для обеспечения допустимого раскепа кормового кривошипа колен­чатого вала двигателя (рис. 104 и рис. 108) необходимо добиться того, чтобы выполнилось условие равновесия:

, (1)

где Мг – граничный момент, определявший действие промежуточного вала на рассматриваемую часть линии вала, Нм. Действие этого момен­та регулируется положением подшипника промежуточного вала;

Q_Г – граничная поддерживающая сила, Н;

G_В-К – вес вала-коротыша, Н;

G_М – вес маховика, Н;

l₁, l₂, l₃ – соответствующие линейные размеры, (рис. 108), мм.

Для ликвидации граничных нагрузок, девствующих на коленчатый вал двигателя, прикладываем их к промежуточному валу с обратным знаком. Из суммы моментов всех сил относительно опоры С (рис. 109) получим:

, (2)

а из суммы сил, действующих на вал:

, (3)

где Q – реакция (нагрузка на подшипник) от действия граничных нагрузок, Н;

μ_ο – опрокидывающий момент промежуточного вала, Нм.

Опрокидывающий момент M_о промежуточного вала определяется из уравнения суммы моментов всех сил относительно опоры С (рис. 110):

, (4)

где – вес полумуфты промежуточного вала, Н;

– вес промежуточного вала, Н.

Решая совместно систему уравнений (1, 2, 3, 4), находим реак­цию Q от действия граничных нагрузок:

.

Тогда номинальная нагрузка Р_н на опоре промежуточного вала оп­ределится как сумма конструктивной нагрузки Р_к и реакции от гранич­ных нагрузок:

.

Конструктивная нагрузка на опоре промежуточного вала рассчитывается по формуле:

,

где z_п – количество опор промежуточного вала;

– вес полумуфт промежуточного вала, Н;

– вес промежуточного вала, Н.

Окончательно с учетом веса опорного подшипника G_ОП промежуточного вала имеем:

,

где Р_D – нагрузка, которую необходимо создать на динамометре для того, чтобы обеспечить допустимый раскеп на кормовом кривошипе ко­ленчатого вала.

.

Таким образом, нагрузка которая может быть создана на динамометрах G_верт составляет:

G_верт = P_d 0.5P_к

Это при условии, что раскеп на кормовом кривошипе коленчатого вала составит:

где S – ход поршня, мм.

Рис. 108. Расчётная схема для обеспечения допустимого раскепа

Рис. 109. Расчётная схема ликвидации граничных нагрузок

Рис. 110. Схема промежуточного вала