Сталь для вала гребного винта

С учетом особенностей производства и эксплуатации греб­ных винтов материалы для их изготовления должны обладать следующими общими свойствами:

высокими механическими качествами, т. с. прочностью и пластичностью, обеспечивающими возможность противостоять усталостным нагрузкам, воспринимаемым лопастями;

повышенной коррозионной и эрозионной стойкостью и спо­собностью сохранять первоначальную чистоту поверхности про­должительное время;

высокими технологическими качествами, т. е. хорошими ли­тейными свойствами и легкостью обработки режущим инстру­ментом;

ремонтопригодностью — способностью легко подвергаться правке, заварке, наплавке и т. д.

Материалами для изготовления гребных винтов служат цветные сплавы и нержавеющие стали. Учитывая дефицитность цветных сплавов и высокую стоимость нержавеющей стали, вопреки требованиям эксплуатации, гребные винты изготовляют пока и из углеродистой стали. В качестве опытных материалов применяют пластмассы и титан.

Углеродистая сталь марок 25Л, ЗОЛ и 35Л обладает крайне низкими коррозионными свойствами. Винты, изготовленные из нее, выходят из строя вследствие коррозионного износа через 6—18 мес. Применение этого материала целесообразно лишь на судах, эксплуатирующихся в тяжелых ледовых условиях или подлежащих списанию в ближайшие годы. В целях повы­шения коррозионной стойкости и усталостной прочности греб­ных винтов из углеродистой стали в настоящее время осуще­ствляется внедрение электролитических покрытий из специаль­ных сплавов, наносимых на лопасти по методу инж. М. И. Дворкина.

В соответствии с классификацией Международной ассоциа­ции классификационных обществ (МАКО) цветные сплавы для изготовления гребных винтов разделяют на четыре категории с различным нижним уровнем механических свойств (табл. 3.3).

Из латуней в отечественной практике наиболее распростра­нена марганцовисто-железистая латунь марки ЛМцЖ55-3-1, химический состав и механические свойства которой приведены и табл. 3.5. Эта латунь обладает хорошими литейными, но низ­кими коррозионно-усталостными свойствами; ее условный пре­дел коррозионной выносливости в морской воде a σ_-1=(8.5-10) кгс/мм 2 = 80- 100 на базе 10 6 . Наиболее серьезными недостатками этой латуни являются следующие:

обесцинкование, т. е. выделение цинка из сплава при отсут­ствии протекторной защиты. Следствием обесцинкования явля­ются трещины и разрушения поверхности лопасти;

склонность к коррозионному растрескиванию, т. е. к разру­шению, вызванному перенапряжением материала при совмест­ном действии внутренних растягивающих напряжений и корро­зионной среды (морской воды).

Внутренние растягивающие напряжения возникают в ре­зультате нагрева и последующего охлаждения металла при сварке или правке. Они достигают значительной величины и могут быть ориентировочно оценены по формуле

где / — температура нагрева.

В лопастях из материалов, склонных к коррозионному рас­трескиванию, возникают трещины через 10 недель и более после нагрева, даже без приложения рабочих нагрузок. Склон­ность к коррозионному растрескиванию приводит к разруше­нию лопастей, если своевременно не снять внутренние напря­жения термической обработкой.

Недостаточный учет при проектировании и изготовлении гребных винтов низких коррозионно-усталостных свойств ла­туни ЛМцЖ55-3-1 и ее склонности к коррозионному растрески­ванию послужил причиной большого числа аварий гребных винтов на отечественных судах (рис. 3.51). Латунь ЛМцЖ55-3-1 при условии учета этих факторов целесообразно применять для изготовления гребных винтов средних размеров.

Взамен недостаточно коррозионно-стойкой углеродистой стали разработана и широко применяется отечественная не­ржавеющая сталь марки 1Х14НДЛ (табл. 3.4). Этот сплав обладает сравнительно высокими коррозионно-усталостными свойствами при условии хо­рошей обработки поверхности лопастей. Учитывая технологи­ческие трудности при выполнении такой обработки, поверх­ность лопастей из этого сплава обычно только зачищают абра­зивами. Очень чувствительная к надрезам нержавеющая сталь 1Х14НДЛ в изделии фактически обладает o_i = 7,5-f-8 кгс/мм 2 [75—80 МПа] на базе 10 6 . Это ее свойство также явилось при­чиной разрушений лопастей гребных винтов вследствие израс­ходования ресурса циклической прочности на ряде отечествен­ных судов («Ленинский комсомол», «Мелитополь» и др.).

Наиболее перспективными и качественными материалами для изготовления гребных винтов являются специальные сплавы, в том числе никель-алюминиевые, и в еще большей степени марганцовисто-алюминиевые бронзы. Промышленностью освоено производство гребных винтов из следующих отечественных сплавов:

никель-алюминиевая бронза БрАЖН9-4-4;

марганцовисто-алюминиевые бронзы «Нева-60» и «Нева-70». Состав и физические свойства этих сплавов приведены в табл. 3.5.

Читайте также: Граверы dremel с гибким валом

Эти сплавы обладают значительно более высокой, по срав­нению с латунью, стойкостью против коррозионных и эрозион­ных разрушений и существенно большей коррозионно-усталост-ной выносливостью.

Никель-алюминиевые бронзы не склонны к коррозионному растрескиванию, т. е. после нагрева не требуют термообра­ботки; однако они становятся хрупкими при нагреве от 200 до 500°. Если лопасть гребного винта из такой бронзы нагреть в пределах этого диапазона температур, то она теряет свои пластические свойства (рис.3.52) и при приложении на­грузки (например, при правке) может сломаться. По­сле увеличения температуры нагрева до 700° С и выше пла­стические свойства этого ма­териала повышаются.

Марганцовисто-алюминие-вые бронзы не склонны к ох-рупчиванию при нагреве (см. рис. 3.52), но значительно в меньшей степени, чем ла­туни, они подвержены корро­зионному растрескиванию.

Высокие требования, предъ­являемые к материалам и к точности изготовления греб­ных винтов, явились причиной

покупки лицензии на материалы и технологию изготовления гребных винтов английской специализированной фирмы «Стоун».

Лицензионные сплавы аналогичны по свойствам соответст­вующим отечественным материалам. Они носят названия: ни­кель-алюминиевая бронза — «Никалиум»; марганцовисто-алюмипиевые бронзы — «Новостон» и «Суперстон-70».

На отечественных морских судах зарубежной постройки установлены гребные винты, изготовленные на специализиро­ванных заводах фирм ЛИПС (Голландия), «Теодор Цайзе» (ФРГ), «Стоун» (Англия), «Ансальдо» (Италия), «Мицубиси» (Япония), «Сосьсте Нантез де Фонтье» (Франция) и др.

Наиболее распространенные сплавы, применяемые этими фирмами, имеют следующие названия или обозначения:

никель-алюминиевые бронзы «Куниал» (фирма ЛИПС), «Алькуник» (фирма «Теодор Цайзе»), «Мицуби» (компания «Мицубиси»), «Ниальма» («Ансальдо»), «Нантиал» («Сосьсте Нантез де Фонтье»);

марганцовисто-алюминиевые бронзы «Линдрунел» (ЛИПС); AI—MnBzl3 («Теодор Цайзе»); «Мангал-99» («Сосьете Нан­тез») .

Изготовленные из зарубежных нержавеющих сталей греб ные винты установлены в основном только на судах, построен ных в Финляндии. Эти винты из стали «Кархула 15С130» обладающей более низкими, чем стали 1Х14НДЛ, коррозионно усталостными свойствами, и из еще менее качественной мало углеродистой легированной стали, содержащей 3% Ni.

Дата добавления: 2017-03-12 ; просмотров: 11260 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Видео:⚙️🔩🔧Смерть гребного вала без видимых причинСкачать

Гребной вал: описание, характеристики, назначение. Вал гребного винта

Гребным валом оснащается большинство гоночных, спортивных и учебных моторных лодок. Предназначение механизма заключается в создании определенной мощности за счет энергии, получаемой от двигателя. Усилие направляется на проекцию упорного давления, позволяющего преодолевать водное сопротивление движению судна.

Видео:Гребной винт СОЛАС НЬЮ САТУРН не покупаем, ПОКА!!!Скачать

История создания

Создание рассматриваемого элемента приписывают Архимеду. В качестве движителя водоподъемный винт было предложено использовать Бернулли в 1752 году. Несмотря на это, признание к агрегату пришло не сразу. Лишь в 1836 году изобретатель из Британии Ф. Смит укоротил «Архимедову» спираль до одного витка.

Конструкцию установили на пароход водоизмещением 6 тонн. Опытные испытания прошли успешно, после чего Смит открыл компанию, которая построила корабль водоизмещением 240 тонн. Пароход оборудовали парой ходовых машин (суммарной мощностью 90 лошадиных сил). Единственный винт имел в диаметре два метра.

Видео:Гребные винты для подвесных моторов 60-140 л/с, СтальСкачать

Конструкционные особенности

Гребной вал по сути — это движитель реактивного типа, развивающий упор, направленный на массы воды, отбрасываемые лопастями в направлении, противоположном перемещению плавательного средства.

В конструкцию узла входит ступица с размещенными на ней лопастями пропеллерного типа. Соединительный отсек именуется корнем лопасти. Поверхность, обращенная в сторону лодки — засасывающая, обратная часть — нагнетающая. Точка сопряжения двух указанных поверхностей является кромкой лопасти, проходит по ее контуру. Часть, смотрящая в сторону движения лопасти, называется входящей кромкой, противоположная — выходящей. Поверхности пропеллера представляют собой элементы сложной конфигурации.

Видео:Почему у подводных лодок, на гребных винтах, больше лопастей, чем у надводных кораблейСкачать

Основные геометрические параметры

Ниже приведены основные геометрические характеристики лодочных винтов:

1. Диаметр элемента (размер окружности, описываемой наиболее удаленными от оси вращения кромками лопастей).
2. Шаг (дистанция вероятного продвижения приспособления в жесткой гайке, а не в воде).
3. Количество и ширина лопастей.
4. Сторонность вращения.
5. Площадь пропеллера.
6. Толщина и конфигурация лопастей.
7. Размер ступицы по диаметру.

Гребные валы обладают различным шагом в разных частях лопасти. В этом случае основным показателем считают усредненный параметр, измеряемый на участке, где радиус составляет примерно 0,7 от общего размера. Количество лопастей — две, три или четыре штуки. Важно отметить, что по направлению вращения винты подразделяются на лево- и правосторонние.

Читайте также: Ремонт неразборного карданного вала

Видео:Прибыл Гребной Стальной ВИНТ для #Yamaha 9.9-15, Сравнение СТАЛИ И АЛЮМИНИЯ , какой лучше???Скачать

Другие размеры

Лопасти по ширине меряются от входящей и выходящей кромки на одинаковом радиусе (чаще всего в точке, где параметр составляет 0,7 от общей величины). Итоговую характеристику и работу гребного вала определяет дисковое соотношение (площади всех винтовых лопастей к плоскости, перпендикулярной оси вращения).

Сечения лопастей могут обладать круговой конфигурацией, формой авиационного крыла либо клиновидным профилем. Последние конструкции эксплуатируются на особо быстроходных и гоночных судах с оборотистыми моторами. Чтобы обеспечивалась необходимая прочность лопастей, наибольшая толщина делается у корня, снижаясь к концу до полного заострения (от 0,2 до 0,05 мм). Размер ступицы в диаметре находится в диапазоне 1,8-2,0 диаметра винта.

Видео:Подбор гребного винта Стальной винт SolasСкачать

КПД гребного вала

Винт, создавая упор, преобразовывает в полезном направлении только часть энергии, получаемой от мотора. Это связано с бесполезными затратами на:

• завихрение потока;
• силу трения;
• витки, создаваемые на кромках лопастей, и тому подобное.

В итоге параметр мощности на гребной вал всегда превышает аналогичный показатель, отдаваемый на движение плавательного средства. Эффективность работы винта по соотношению к мощности двигателя и является коэффициентом полезного действия (КПД). Даже у самых лучших элементов данный параметр не превышает 1/3 от мощности силового агрегата.

Видео:Гребной валСкачать

Расчет мощности

На величину КПД лодочного винта преимущественно влияет правильный расчет при выборе оптимальных взаимосвязей между мощностью мотора, оборотистостью пропеллера, геометрическими параметрами элемента и скоростными характеристиками судна.

Рассчитать подобные соотношения довольно проблематично. Это связано с тем, что на показатели влияют субъективные причины. Среди них:

• водное сопротивление перемещению плавательного средства;
• особенности корпуса судна;
• величина потока, набегающего на лопасти.

Обустройство или строительство лодок с моторами спортивного и гоночного предназначения силами спортсменов или отдельных команд ведется по упрощенным расчетам. Это связано с тем, что высчитать оптимальные соотношения, указанные выше, самостоятельно практически невозможно.

Видео:Какой гребной винт купить стальной или алюминиевый?Скачать

Оборотистость

На катерах туристического предназначения, скорость которых не превышает 20 км/ч, хорошие результаты показывают винты с оборотами от 600 до 1200 вращений в минуту. Соответственно, чем больше скорость и мощность плавательного средства, тем большая оборотистость лопастей потребуется.

Для средних спортивных судов понадобится больший размер гребного вала. При мощности лодки 30-75 л.с. и скорости до 50 км/ч оптимальным числом винта считается 2-3 тысячи оборотов в минуту. При этом диапазон выгоднейших чисел вращений уменьшается со снижением скоростного режима и повышением показателей мощности. Для быстроходных гоночных плавсредств, скорость которых превышает 70 км/ч, потребуются гребные валы на подшипниках с интенсивностью вращения 4-5 тысяч оборотов в минуту.

Видео:Балансировка винта , а надо ?Скачать

Кавитация

Оборотистые винты гоночных и самых быстроходных лодок или катеров функционируют в особых условиях. Они характеризуются наличием вскипания воды на фронтальной засасывающей части лопастей. Указанное явление называется кавитацией. Жидкость при этом отрывается от поверхности пропеллера, образуя своеобразные пузырчатые пустоты (каверны). Они заметно ухудшают работу винта, часто разрушают лопасти, приводят к эрозийному износу сальника гребного вала. Чтобы минимизировать негативные последствия от кавитации, используют клиновидные элементы.

Если предположить, что винт работает не в воде, а по типу болта в гайке, логично представить его перемещение на один виток винта за один оборот. На практике особенности жидкой среды вносят свои коррективы, обеспечивая меньшее перемещение (поступь).

Видео:Гребной вал для катера.Устройство.Что и для чего нужно и как это работает.Скачать

Материал изготовления

На спортивных моторизованных катерах и лодках небольшой мощности, а также подвесных моторах нередко монтируют алюминиевые винты гребных валов. В этом случае сечение лопасти у корня делают толще, чем у латунных аналогов. Модификации из алюминия просты в отливке, легко поддаются обработке.

Литые винты из стали на мотосудах указанного типа не применяются по причине сложности их изготовления. Иногда используют сварные стальные версии, ступицы которых выполнены методом поковки. Лопастные элементы вырезают из листовой стали, кромки заостряют, деталь изгибают по специальным шаблонам. Полученные заготовки приваривают к ступицам, затем обрабатывают и выверяют.

Для установления характеристик винта, проверки шага лопастей, устранения люфта гребного вала и выверки прочих параметров требуется обмер изготовленного элемента. Это делают следующим образом:

1. Подготовленный винт помещают на ровную плоскость (фанерный лист или чертежную доску) строго горизонтально.
2. Ступица должна четко совпадать с центром окружности, предварительно нанесенной на доску, которая имеет диаметр порядка 0,7 части аналогичного полного показателя гребного винта.
3. При помощи угольников замеряют высоты кромок, лежащих строго над начерченной окружностью.
4. Там же отмечают две точки, от которых измерялись указанные расстояния.

Видео:Новый уровень скорости: необычные тороидальные гребные винты для кораблика!Скачать

Винты регулируемого шага (ВРШ)

• механизм для передачи усилия от контрольного маховика на блок управления;
• ступица;
• лопасти;
• поворотная штанга;
• полый вал.

Простейшая конструкция может использоваться на средних плавательных средствах с двигателями мощностью 70-100 лошадиных сил со скоростным порогом до 25-30 км/ч.

Усовершенствованные ВРШ имеют гидравлический либо механический привод для поворота лопастей. Управление механизмом судового валопровода осуществляется при помощи электромотора или посредством отбора мощности от вала. Такие модели могут эксплуатироваться на всех типах катеров и лодок, за исключением гоночных судов. В последнем случае это не имеет смысла, поскольку увеличенный размер ступицы немного снижает КПД по сравнению с обычными версиями, рассчитанными на один предельный скоростной режим.

Видео:ПРАВКА ГРЕБНОГО ВАЛА ЛОДОЧНОГО МОТОРАСкачать

Преимущества и недостатки

Винтовой движитель функционирует по назначению только при возрастающей или непрерывной скорости вращения, в остальных случаях — выполняет функцию активного тормоза. Это не особо удобно, особенно на спортивных соревнованиях. КПД винта только в теории составляет порядка 75%. На самом деле этот параметр не превышает 35%. К сведению, у весла аналогичный показатель достигает 60%.

Если сравнить гребное колесо и винт, последний элемент по полезности выигрывает за счет компактности и легкости. При этом поврежденный колесный механизм легко отремонтировать, а при деформации винта потребуется замена гребного вала. Еще один недостаток — высокая опасность для морской флоры и фауны, а также уязвимость (по сравнению с прочими движителями).

При этом колесные элементы гарантируют больший параметр тяги с места, что удобно для буксиров. Но при сильном волнении они быстро оголяют рабочие части, что способствует неравномерности погружения элементов (один из них полностью оказывается в воде, а второй — работает вхолостую). Такая ситуация чрезмерно перегружает тяговый агрегат. Это делает колесный движитель непригодным для мореходных судов. Ранее они использовались только ввиду отсутствия альтернативы. Винтовая установка имеет большое преимущество при обустройстве военных кораблей. Это связано с тем, что нивелируется проблема размещения артиллерийских орудий. Батарею можно устанавливать по всей площади борта. Кроме того, маскируется цель для врага, винт полностью находится под водой.

Видео:Втулки и гребные винты для лодочных моторовСкачать

В завершение

Самые большие гребные валы с винтами могут достигать высоты трехэтажного дома, их производство требует специального оборудования и соответствующих навыков. Например, во времена возведения пароходов типа «Великая Британия» на изготовление заготовки уходило больше недели. Современные технологии позволяют сделать это за несколько часов (при условии применения роботизированного манипулятора). Конфигурация винта вводится в программу компьютера, после чего алмазный инструмент на конце манипулятора подготавливает идеальную пенопластовую копию. Затем готовую модель помещают в песочно-цементный раствор для получения максимально точного оттиска. Когда бетон остывает, половинки формы соединяют между собой и заливают в них расплавленный металл.

Гребной винт должен обладать высоким прочностным показателем, чтобы выдерживать огромное давление и нагрузку, а также противостоять коррозийным процессам в морской воде. Гребные валы делают из бронзы, латуни, стальных сплавов, куниаля. Не так давно для этих целей стали использовать сверхпрочные полимеры.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/stal-dlya-vala-grebnogo-vinta

  📹 Видео

  Как подобрать гребной винт для лодочного мотораСкачать

  

  Гребной валСкачать

  

  Правка вала гребного винтаСкачать

  

  Винт Ямаха 9.9-15 л.с., 3*9-1/4*11-J, сталь.Скачать

  

  Гребной валСкачать

  

  Ремонт гребных винтов (часть 1)Скачать

  

  Как делают гребные винтыСкачать