Соединение пера руля с баллером

Горизонтально-фланцевое соединение

Соединения обеспечивают прочную и надежную связь руля и баллера.

Диаметр соединительных болтов должен быть не меньше чем:

, мм

где:

              D – диаметр баллера руля в мм;

              n – количество болтов, но не меньше 6;

    е – среднее расстояние от центров болтов до центра фланца в мм, которое принимается равным;

              k_r – критерий материала баллера руля;

k_b – критерий материала болтов.

Данные для расчета:

для баллера руля и соединительных болтов будем использовать сталь с пределом текучести R_EH=345 Н/мм²; D=358,7 мм; n=6;        e= 408,4 мм; k_r=0,803; k_b=0,803.

 мм.

Примем диаметр соединительных болтов d_b=90 мм.

Болтовое соединение в этом случае представляет собой ответственный узел, работающий со знакопеременной нагрузкой, вследствие чего все болты выполняют призонными с гайками нормальной высоты, которые после затяжки надежно стопорят с помощью шплинтов. Головки болтов могут быть круглыми или шестигранными нормальной высоты. Болты с круглыми головками снабжают угловой шпонкой или срезают две фаски под ключ.

Толщина фланца должна быть не меньше высчитанной по следующей формуле:

 мм;

 мм

где:

              D – диаметр баллера руля в мм;

              n – количество болтов, но не меньше 6;

    е – среднее расстояние от центров болтов до центра фланца в мм, которое принимается равным;

              k_r – критерий материала баллера руля;

k_f – критерий материала для фланцевого соединения.

Данные для расчета:

для фланцевого соединения будем использовать сталь с пределом текучести R_EH=345 Н/мм²; D=358,7 мм; n=6;

e = 408,4 мм; k_r = 0,803; k_b = 0,803.

 мм

 мм

Фланец баллера может быть круглым, прямоугольным, овальным, однако во всех случаях отстояние края отверстий для болтов до наружных кромок фланца не должно быть меньше:

, мм

    где:

 

              d_b – диаметр соединительных болтов.

 мм.

 

Диаметр штырей

Диаметр штырей должен быть не менее определенного по формуле:

, см

где:

    В₁ – сила поддержания, Н;

    k_r – критерий материала штыря.

Данные для расчета:

В₁=3850,64 Н; k_r=0,75

 см.

Примем диаметр штырей равным d=19 см.

    Толщина втулки или вкладыша должна быть не менее чем:

, см

Данные для расчета:

В₁=3850,64 Н

 см

Штырь имеет конусную часть, предназначенную для его закрепления в петле руля или пятке ахтерштевня. Конусность по диаметру не должна превышать 1:12. При установке штыря на место особое внимание обращают на уплотнение его конусной части.

Хвостовик штыря имеет нарезку, наружный диаметр которой принимают:

d_s=0,8d_c, см

где:

              d_c – малый диаметр конуса штыря, см;

 см.

Наружный диаметр гайки штыря принимают равным 1,5d_c, а высоту ее Н = 0,6d_c. Для предотвращения самоотдачи гайку стопорят при помощи не менее чем двух приварных планок или одной приварной планки и шплинта.

Так как штырь снабжен рубашкой, изготовленной из оловянистой бронзы, то ее толщину определим по формуле:

, см

где:

d  – диаметр посадочной шейки штыря, см, d=19 см;

 см.

Толщину материала петель руля и ахтерштевня за пределами отверстия для штыря принимают равной 0,5d, где d – диаметр штыря. Высота петли должна быть не меньше 1,2d.

Цилиндрическую часть штыря, вращающую в петле, снабжают износо- и коррозионно-стойкой облицовкой из бронзы БрАМц9-21, латуни ЛМц58-2, нержавеющей стали ОХ18Н10Т или белого металла. Если штырь не имеет облицовки, то в от­верстие петли устанавливают бронзовую втулку. Толщина втулки в зависимости от диаметра штыря должна составлять: 10—15% при диаметре штыря до 200 мм и 5 –10% при диаметре штыря более 200 мм (большие значения процентов относятся к меньшим диаметрам). Для вращения штыря во втулке рекомендуется зазор между втулкой и облицовкой 1—1,5% при диаметре штыря до 200 мм и 0,5—1% при диаметре штыря более 200 мм.

Перо руля

Перо руля и ахтерштевень проектируют совместно, чтобы требования обтекаемости и учета влияния работы гребного винта были учтены в конструкции этих деталей. Конфигурация пера руля (проекция пера руля на диаметральную плоскость) находится в зависимости от подъема нижней кромки пера руля, от его защиты в верхней части, от обводов корпуса судна и в большой степени от типа судна, для которого проектируется руль. Подъем нижней кромки пера руля, то есть уклон линии, образующей нижнюю кромку пера от носа в корму, предусматривают, чтобы избежать повреждения руля при касании о твердый грунт. Верхнюю кромку пера руля выполняют горизонтально или параллельно обводам кормы судна, последнее предпочтительней. На судах, предназначенных для плавания в ледовых условиях, прибегают к скашиванию верхней кромки пера руля по направлению в корму, создавая между обшивкой корпуса судна и верхней кромкой пера руля некоторый угол.

Обшивка пера руля

Толщина обшивки пера руля, в мм, может быть высчитана согласно следующей формуле:

,

    где:

              , в кН/м²;

а – расстояние между горизонтальными ребрами или вертикальными диафрагмами, смотря по тому, что меньше, м;

k – критерий материала для обшивки пера руля;

Т – осадка судна, м;

А – площадь пера руля, м²;

Данные для расчета:

Т=9,94 м; С_R=3575,59 Н; А=24,91 м²; k=1; а=0,66 м

 кН/м²;

мм.

В дальнейшем примем толщину обшивки пера руля t_p=14 мм.

Толщина горизонтальных ребер и вертикальных диафрагм не должна быть меньше 70% толщины обшивки пера руля, но и не менее чем:

, мм;

 мм.

Толщина горизонтальных ребер и вертикальных диафрагм:

мм

Примем толщину горизонтальных ребер и вертикальных диафрагм t_c= 10 мм.