Установка компенсирующих звеньев

Необходимость установки компенсирующих звеньев диктуется целым рядом причин (неточностями изготовления корпусных кон­струкций, разностью величин допусков на корпусные и судомонтажные работы и др.). В связи с этим на стадии проектирования искусственно создается зазор между опорными поверхностями механизма и фундамента достаточный для установки забойного участка монтажной размерной цепи. Эту цепь составляет группа сопряженных размеров, образующих замкнутый контур и связы­вающих положение поверхностей механизма и базовой судовой конструкции.

Компенсирующим называется предварительно выбранное звено размерной цепи, изменением размера которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

Рассмотрим уравнение линейной размерной цепи на примере монтажа на­сосного агрегата (рис. 2.16). При монтаже необходимо совместить с заданной точностью ∆L осевые риски 1 рамы и судового фундамента. ∆L=L₁-L₂, где L₁ - расстояние от базового шпангоута до риски фундамента; L₂ - расстояние от базового шпангоута до риски на раме агрегата.

Горизонтальность агрегата с отклонением ∆H достигается за счет компен­сирующих подкладок 2 высотой Н_3к: ∆H =H₁-(H₂+H₃+H₄). Точность размеров замыкающего звена получают регулированием или пригонкой компенсирую­щих звеньев.

В судостроении применяют компенсирующие звенья различных видов. Условно можно выделить пять типов соединений механиз­мов с фундаментами: непосредственное, при помощи пригоняемых по месту подкладок, при помощи выравнивающих подкладок, компенсирующее неточности сопряжения установкой подкладок из полимерных материалов и с помощью подкладок композитной конструкции.

Стальные компенсирующие звенья относятся к наиболее на­дежным. Несмотря на высокую трудоемкость установки и появление более технологичных компенсирующих звеньев их продол­жают широко применять для установки главных и вспомогатель­ных механизмов большей массы, строго связанных с координа­тами судна. Подкладки изготовляют из стали марок Ст.З, ВМСт.Зсп и других (ГОСТ 380—80). Величина допускаемого удельного давления [q], принимаемого в расчетах, не должна превышать 40 МПа для стальных корпусов механизмов и 20 МПа для корпусов из чугуна, силумина и других материалов. Форму подкладок выбирают преимущественно круглой исходя из усло­вий асимметричного нагружения сжимаемых болтом деталей со­единения.

Подкладки делают в механических цехах по замерам с места с припуском на пригонку до 0,5 мм. После пригонки между со­прягаемыми поверхностями механизма, подкладки и фундамента не должна проходить пластина щупа 0,05 мм. При этом допуска­ются местные проходы щупа 0,1 мм, если их общая длина не пре­высит 1/3 периметра подкладки. Для определения высоты подкла­док применяют индикаторный нутромер.

Сферические самоустанавливающиеся подкладки(рис. 2.19, а) состоят из двух половин: верхней и нижней. Они выполнены в форме дисков и сопрягаются по сферической поверхности, бла­годаря чему без дополнительной пригонки достигается компенса­ция уклона фундамента. Радиус сферы R колеблется от 200 до 400 мм в зависимости от диаметра диска. Высоту подкладки оп­ределяют по одному замеру по оси отверстия в лапе механизма.

Подкладки обязательно маркируют, так как они не взаимо­заменяемы. При изготовлении к ним предъявляют высокие тре­бования: между сопрягаемыми половинами не должна проходить пластина щупа 0,05 мм, а обе половины должны быть взаимоза­меняемыми. Отверстие в подкладке под нормальные болты допу­скается сверлить при ее изготовлении, а под призонные - после установки на место через лапу механизма, подкладку и фунда­мент. Для сверления обе половины подкладки прихватывают электросваркой.

Регулируемые по высоте клинья(рис. 2.19,б) состоят из двух дисков и сопрягаются плоскими поверхностями, выполненными с уклоном 1:20. Компенсация зазора и уклона фундамента происходит за счет сдвига и поворота верхнего диска по нижнему. Сдвиг диска в одну сторону не должен превышать 10 мм, что обеспечивает подъем или опускание верхней плоскости на 0,5 мм. Так как сдвигать верхнюю половину можно в обе стороны, общее отклонение верхней плоскости по высоте может достигать 1 мм. Поворот верхнего диска относительно нижнего обеспечивает уклон подкладки до 8°. Для удобства регулирования в резьбовые гнезда половин заворачивают рукоятки. Подкладки изготовляют в окончательный размер без припуска на пригонку. На боковые поверхности половин наносят установочные риски, при совмещении которых верхняя и нижняя плоскости подкладки должны быть параллельны между собой.

Подкладки наборные(рис. 2.19, в) состоят из двух или более пластин из листового материала. Их обрабатывают на фрезер­ном станке, предъявляя при этом лишь требования к плоскост­ности. Этот вид стальных компенсирующих звеньев применяют для установки нецентруемых механизмов с жестким корпусом, когда деформации лап при стягивании пластин не нарушают ра­ботоспособность механизма.

Нерегулируемые по высоте подкладки(клинья) (рис. 2.19,г) изготовляют по замерам высоты, выполняемым в четырех точках. Пригонку клиньев производят на краску ручными пневматиче­скими шлифовальными машинками. Эта операция трудоемка и может быть поручена только рабочим высокой квалификации. Поэтому механизмы на клинья устанавливают в исключительных случаях, если невозможно применить более технологичные звенья или зазор между опорными поверхностями менее 12 мм.

Резинометаллические компенсирующие звенья. Для звукоизолирующей и противоударной защиты судового механического обо­рудования применяют амортизаторы различных конструкций. Амортизаторы сами по себе не компенсируют полностью зазор между опорными поверхностями механизма и фундамента, так как имеют постоянную высоту, и требуют установки пригоночных подкладок или выравнивающих шайб, толщину которых опреде­ляют по месту с учетом деформации амортизатора.

Применяемые для установки судовых механизмов амортиза­торы должны иметь достаточно высокие прочностные и упругие характеристики, мало различающиеся для данной группы амор­тизаторов; обеспечивать необходимый перепад звуковых вибра­ций; допускать монтаж и эксплуатацию при нестабильных темпе­ратурных условиях судна; быть достаточно технологичным при закреплении к фундаменту и механизму.

Амортизаторы пластинчатые судовые (АПС) предназначены для восприятия и гашения нагрузок на сжатие (5-22 кН) (рис. 2.22).

Их виброизолирующий эффект 12-15 дБ. Применение амортизаторов с резиновым массивом, накло­ненным под углом 30°, повышает виброизолирующий эффект и исключает необходимость установки боковых упорных амортиза­торов. Выравнивающие подкладки могут устанавливаться под лапу механизма или между фундаментом и амортизатором. Уста­новка амортизаторов этого типа осложняется наличием в нижней пластине глухих резьбовых гнезд и применением кондукторов для сверления отверстий в фундаменте.

Амортизаторы арочные (АА) предназначены для вос­приятия и гашения нагрузок сжатия (2,5-20 кН) и могут быть применены для установки неуравновешенных механизмов, напри­мер дизель-генераторов. Виброизолирующий эффект - до 20 дБ. Его повышение достигается с помощью специальной конструкции резинового массива, выполненного в форме арки. Выравнивающая подкладка устанавливается под лапу механизма и должна плотно прилегать к его опорной поверхности и аморти­затору с зазором не более 0,2 мм.

Амортизаторы корабельные сварные со стра­ховкой (АКСС) также предназначены для восприятия и гаше­ния нагрузок сжатия (0,1-4,0 кН). Виброизолирую­щий эффект (10-20 дБ) зависит от марки применяемой резины. В амортизаторе АКСС-400М применена твердая маслобензостойкая резина, а в амортизаторе АКСС-40И - мягкая, эластичная. Между механизмом и амортизатором АКСС устанавливают вы­равнивающие шайбы, толщина которых должна быть от 3 до 20 мм. Поверхности шайб обрабатывают не выше R_z = 20 мкм. Качество прилегания проверяют пластиной щупа 0,1 мм.

Корабельные амортизаторы сварные (КАС) пред­назначены для восприятия и гашения нагрузок сжатия (0,01-6,5 кН). Конструкцией амортизатора предусмотрена страховка от боковых перемещений. Установка выравнивающей шайбы аналогична АКСС.

Амортизаторы цилиндрические упорные и опорные. В ряде случаев при установке механизмов на амор­тизаторы возникает необходимость страховки их от боковых сдвигов. Для этого применяются упорные амортизаторы.

Деревянные компенсирующие звеньяизготавливают из твердых пород дерева (дуб, бук, граб, ясень) толщиной не менее 25 мм. Древесина не должна иметь сучков, трещин и других пороков. Перед установкой подкладку пропитывают горячей олифой в те­чение нескольких часов. Подготовка фундамента заключается в зачистке мест установки подкладок до металлического блеска и покрытии их суриком. Для более плотного прилегания подкладки ее устанавливают на парусину, также пропитанную суриком. Эти подкладки применяют для установки только вспомогательных ме­ханизмов, так как они имеют низкий предел прочности при сжа­тии. Величина удельного давления не должна превышать 10 МПа.

Пластмассовые компенсирующие звенья. Этот тип звеньев яв­ляется одним из наиболее технологичных, так как исключает пригонку по месту, чем значительно сокращает трудоемкость мон­тажа механизмов. Во избежание адгезии и для облегчения демон­тажа опорные поверхности смазывают 2 %-ным раствором воска или парафина в бензине.

Применяемые пластмассы должны иметь высокие механиче­ские характеристики (σ_сж = 80-120 МПа), линейную усадку после отверждения - не более 0,5% высоты подкладки; процесс отверждения должен длиться не менее 1 ч для возможности фор­мирования подкладок и заполнения монтажных зазоров; пластмассы должны обладать стойкостью при различных условиях экс­плуатации механизмов.

Пластмассу готовят из отдельных компонентов в механических мешалках непосредственно перед заливкой в формы. Время отверждения различно и зависит от состава пластмассы и темпе­ратуры окружающего воздуха.

При монтаже центруемых между собой и прицентровываемых к валопроводу механизмов базирование выполняют с превыше­нием на величину усадки пластмассы ∆σ=βh + q/50, где β=0,03 - коэффициент усадки пластмассы; h — средняя высота подкладок, мм; q — суммарное удельное давление на подкладку от веса ме­ханизма и усилия затяжки болта, МПа.

Для установки главных и ответственных вспомогательных ме­ханизмов применяют пластмассы на основе эпоксидной смолы ЭД5 (ФМВ, ЖМ-250, ЖМ-150ПК) и на основе бакелита (БКД).

Пластмассу готовят смешиванием смолы, отвердителя и пла­стификатора, затем вводят наполнитель и перемешивают до по­лучения однородной массы. Готовую пластмассу раскладывают в формы. Форма состоит из двух П-образных скоб, стягиваемых струбциной до появления излишек пластмассы. В некоторых случаях используют неразъемную круглую форму, которую заполняют винтовым шприц-прессом. Для дополнительного уплотнения массы в крепежные отверстия заби­вают деревянные пробки.

Пластмасса ЖМ-250 (жидкотекучая малоусадочная). Наполнитель - стальные опилки порошкообразной грануляции (250% к массе эпоксидной смолы), обеспечивающий жидкотекучесть. Предел прочности при сжатии – 50-100 МПа. Пластмассу ЖМ-250 применяют в виде тонких прокладок толщиной 5-10 мм между втулкой и отверстием кронштейна гребного вала, узлами рулевого устройства, арматурой и т. п. Плотность заполнения до­стигается заливкой пластмассы под давлением 0,1-0,2 МПа.

Пластмасса ЖМ-150 ПК. В качестве наполнителя исполь­зуют пылевидный кварц (150% к массе эпоксидной смолы). При­меняют в узлах соединений, требующих водонепроницаемости, а также для установки кронштейнов валопровода к корпусу судна. Заливку пластмассы выполняют под давлением.

Пластмасса БКД имеет низкий предел прочности при сжа­тии – 47-57 МПа, большую линейную усадку – 4-7%, является наиболее дешевой и наименее дефицитной из перечисленных марок. Ее широко применяют для установки отдельно стоящих вспомогательных механизмов с жестким корпусом при горизон­тальном расположении фундамента. Для приготовления пласт­массы БКД контакт Петрова смешивают с водой и заливают в ба­келит. В смесь добавляют просеянные деревянные опилки и пере­мешивают до получения однородной массы.

Компенсирующие звенья композитной конструкции состоят из стальной подкладки и двух слоев полимерного материала, который возмещает неточности сопряжения стыков и обеспечивает большую поверхность контакта. Применение компенсирующих звеньев композитной конструкции ограничивает обработку фундамента зачисткой до металлического блеска мест установки под­кладок и исключает пригонку сопрягаемых поверхностей. Вместе с тем при большой жесткости сжимаемых деталей высокая оста­точная сила затяжки дает требуемую надежность соединения. При установке оборудования применяют пластмассы холодного отверждения.

Пластмасса состоит из нескольких компонентов и для ее при­готовления необходимо уметь определить количество каждого из них.

Выбор типа компенсирующего звена зависит от назначения и конструкции механизма, технологической оснащенности завода-строителя судна и экономической целесообразности. Из рассмот­ренных выше типов компенсирующих звеньев наиболее техно­логическими являются пластмассовые и звенья композитной конструкции. Вместе с тем применение трудоемких стальных ком­пенсирующих звеньев обусловлено их высокой надежностью.

Величина удельного давления на компенсирующее звено не должна превышать допускаемое удельное давление материала звена, т. е. q = q₁ + q₂≤[q], где q₁ - удельное давление от массы механизма, МПа; q₂ - удельное давление от усилия затяжки фун­даментных болтов, МПа; [q]—допускаемое удельное давление, МПа.

Удельное давление от массы механизма равно q₁ = Q/(пF), где Q - масса механизма, кг; п - число подкладок; F - площадь подкладки, см². Удельное давление от усилия затяжки болтов q₂=V_зат/F. Усилие затяжки болта V_зат= σ_затF_σ, где σ_зат = (0,6-0,8)σ_т - напряжение от затяжки болта, МПа (σ_т - пре­дел текучести материала болта, МПа); F_σ=πd²_вн/4 - площадь поперечного сечения по внутреннему диаметру резьбы болта, см².

Величина удельного давления от усилия затяжки болтов зна­чительно превышает удельное давление от массы механизма и является определяющей при выборе размеров и материала под­кладок.