LINIA DE ARBORI

LINIA DE ARBORI

1. Indicatii generale

Dimensiunile minime ale diametrelor arborilor, fara luarea in consideratie a adaosurilor pentru strunjirea lor ulterioara in perioada de exploatare, se determina cu formulele date in prezentul capitol. In acest caz se presupune ca tensiunile suplimentare produse de vibratiile torsionale nu vor depasi valorile admise . Diametrele arborilor determinati conform 2, 3 si 5 pentru navele cu zona de navigatie limitata 2 si 3 pot fi micsorate cu 5%.

2 Arborele intermediar

Diametrul arborelui intermediar d_in nu trebuie sa fie mai mic decat cel determinat cu formula

[mm]

In care

P - puterea de calcul la arborele intermediar [KW]

n - turatia de calcul a arborelui intermediar [s^-1]

A - coeficientul ce tine seama de orificiul axial din arborele, calculat cu formula :

unde :

d₀ - diametrul real al orificiului axial din arbore, [mm]

d_r diametrul real al arborelui cu orificiul axial, [mm]

Daca , se poate admite A = 1.

B - coeficient care ia in considerare materialul arborelui conform formulei

In care :

R_m rezistenta de rupere a materialului arborelui (N/mm²

Nu se iau in consideratie in calcule rezistentele de rupere de peste 800 N mm² pentru arborii intermediari si de impingere si de peste 600 N mm² pentru arborii port elice.

F coeficient ce tine seama de tipul instalatiei principale de propulsie.

95 pentru instalatiile cu turbine, instalatii cu motoare diesel si cuplaje cu frictiune, instalatii electrice de propulsie

= 100 pentru toate celelalte tipuri de instalatii de propulsie cu motoare diesel

K- coeficient care tine seama de tipul constructiv al arborelui intermediar.

pentru arborii cu flanse de cuplare dintr-o cuplare cu arborele sau pentru arborii cu flanse de cuplare montate fara pana, prin presare.

Pentru arborii cu gauri si decupaturi sunt prezentati in subtitlul 3.

[mm]

[mm]

[rot/min] rad/s

2.

; R_m = 410 [N/mm²]

F = 100

K = 1,22

3 Gauri si decupari in arbori

In cazul existentei in arborii intermediari a canalelor de pana, orificiilor radiale sau decuparilor, coeficientul K din formula 2.1 se adopta dupa cum urmeaza :

K 1,10 pentru arborii cu flanse de cuplare montate cu pana. La acesti arbori, dupa o lungime de minimum 0,2 d_in de la capatul canalului de pana trebuia sa fie rotunjite cu o raza de cel putin 0,0125 d_in.

K = 1,10 pentru portiunea de arbore cu gaura radiala sau transversala cu lungimea egala cu cel putin 7 diametre ale gaurii sau orificiului practicat. Diametrul gaurii nu trebuie sa fie mai mare de 0,3 d_in. Marginile gauri trebuie sa fie rotunjite cu o raza de cel putin 0,35 din diametrul gaurii iar suprafata acesteia trebuie sa fie ingrijit rectificata. Dupa portiunea de arbore mentionata, arborele poate fi redus treptat pana la diametrul calculat cu K = 1,0.

K pentru portiunea de arbore cu decupare longitudinala. Lungimea decuparii nu trebuie sa fie mai mare de 1,4 d_in iar latimea nu trebuie sa fie mai mare de 0,2d_in , in care d_in este calcula pentru K = 1,10. Extremitatile decuparii trebuie rotunjite cu o raza egala cu ½ din latimea decuparii, marginile cu o raza de cel putin 0,35 din latimea decuparii, iar suprafata acesteia trebuie rectificata ingrijit. Dupa o lungime de minimum 0,2 d_in de la capatul decuparii arborele poate fi redus la diametrul calculat cu K = 1,10.

Pentru orificii si decupari diferite de cele mentionate in paragraful 3, pentru arborii intermediari, cat si pentru arborii de impingere si port elice, coeficientul K constituie obiectul unei examinari speciale a ANR.

4 Arborele de impingere

Diametrul arborelui de impingere situat in afara motorului principal, trebuie calculat cu formula 2.1 in care coeficientul K = 1,10 :

pentru lagarele de alunecare pe o lungime egala cu diametrul arborelui de impingere de o parte si de alta a gulerului de impingere

pentru lagarele de impingere cu rulmenti in limitele corpului lagarului.

In afara distantelor mentionate diametrul arborelui poate fi micsorat treptat pana la diametrul arborelui intermediar.

5 Arborele port elice

Diametrul arborelui port elice, d_pe, nu trebuie sa fie mai mic decat cel determinat cu formula

In care

F = 100 pentru toate tipurile de instalatii de propulsie

A = 1, ceea ce impune ca raportul dintre diametrul real al orificiului axial si diametrul real al arborelui sa fie de maxim 0,4

K - pentru marginea prova cuprinsa intre marginea prova a lagarului etambou pupa sau a lagarului din cavalet, pana la fata prova a butucului elicei ori, daca exista, pana la suprafata prova a flansei arborelui pe care se monteaza elicea, dar in orice caz nu mai mica de 2,5 d_pe

K = 1,22 daca elicea este fixata pe arborele portelice fara pana, printr-o metoda apropiata a ANR, sau pe flansa realizata dintr-o bucata cu arborele

K = 1,26 daca elicea se monteaza cu ajutorul penelor.

Valorile de mai sus se adopta cand :

arborele port elice este uns cu ulei si garniturile de etansare sunt de un tip aprobat de ANR sau cand

arborele este prevazut cu bucsa de protectie continua.

La alte tipuri constructive valoarea lui K face obiectul examinarii speciale a ANR.

K 1,15 pentru portiunea de arbore situata intre marginea prova a lagarului etambou pupa (sau din cavalet) si marginea prova a etansarii prova a arborelui. Pentru arborii port elice cu ungere cu apa fara bucse de protectie continua, coeficientul K se mareste cu 2%.

Pe portiunea de arbore situata intre marginea prova a etansarii prova a tubului

etambou, spre flansa de cuplare cu arborele intermediar, diametrul arborelui portelice poate fi redus pana la diametrul real al arborelui intermediar.

Conul arborelui port elice in cazul utilizarii penei se va executa cu o conicitate de cel mult 1 : 12, iar in cazul presarii pe con a elicei fara pana, conform 2.1.

Piulita elicei trebuie sa fie blocata fata de arbore.

Terminatia canalului de pana pe conul arborelui port elice la arborii cu un diametru de 100 mm si mai mult trebuie sa fie in forma de lingura. Marginile superioare ale canalului pe partea bazei mari a conului trebuie sa fie rotunjite lin.

Marginile inferioare ale canalului se vor racorda cu o raza de aproximativ 0,0125 d_pe dar nu mai mica de 0,1 mm. Terminatia canalului de pana se va afla fata de baza mare a conului la o distanta de cel putin 0,2 din diametrul arborelui port elice.

Arborii port elice trebuie sa fie sigur protejati impotriva contactului cu apa de mare. Spatiul dintre tubul etambou si butucul elicei trebuie sa fie protejat cu o carcasa rezistenta.

Bucsa de protectie a arborilor port elice trebuie confectionata din aliaje cu o rezistenta mare la coroziune in apa de mare.

Grosimea t, a bucsei de protectie din bronz a arborelui nu trebuie sa fie mai mica decat cea determinata cu formula

[mm]

Grosimea bucsei de protectie intre lagarele de sprijin poate fi micsorata pana la 0,75 t.

Se recomanda folosirea unor bucse de protectie continue pe toata lungimea arborelui. Bucsele de protectie care sunt executate din parti componente trebuie sa fie imbinate prin sudura sau alt procedeu aprobat de ANR. Imbinarile sudate cap la cap se recomanda sa fie situate in afara portiunii de lucru a bucselor.

In cazul unor bucse de protectie discontinue partea arborelui dintre bucsele de protectie trebuie sa fie protejata contra actiunii corozive a apei de mare printr-un procedeu aprobat de ANR.

6 Arborii navelor cu intarituri pentru gheata

Diametrele de calcul ale arborilor navelor cu intarituri pentru gheata trebuie sa fie marite in conformitate cu tabelul urmator :

Marirea diametrului arborilor

Diametrelor arborilor spargatoarelor de gheata si ale navelor cu intarituri pentru gheata de categoria G 60 fac obiectul unei examinari speciale a ANR.

7 Imbinarea arborilor

Imbinarea flanselor se va face cu ajutorul buloanelor cilindrice calibrate, in cazuri justificate, numarul buloanelor calibrate poate fi micsorat pana la 50% din numarul total, dar in nici un caz in acest numar nu trebuie sa fie sub 3.

Posibilitatea utilizarii imbinarilor cu flanse fara buloane calibrate formeaza in fiecare caz in parte obiectul unei examinari speciale din partea ANR.

Diametrul d_d al buloanelor flanselor de imbinare a arborilor intermediari, de impingere si port elice nu trebuie sa fie mai mica decat cel determinat cu formula :

[mm]

In care :

d_in - diametrul arborelui intermediar [mm] determinat pe baza formulei 1.1 cu luare in considerare a intariturilor pentru gheata conform Daca diametrul arborelui este marit din cauza oscilatiilor torsionale, drept d_in trebuie luat diametrul majorat al arborelui intermediar ;

i numarul buloanelor de imbinare ;

D - diametrul cercului centrelor buloanelor de imbinare [mm]

R_ma - rezistenta de rupere a materialului arborelui (N/mm²)

De asemenea trebuie indeplinita conditia

, dar nu mai mare de 1000 N/mm².

Grosimea flanselor de imbinare (sub capul boltului de cuplare) a arborilor intermediari, de impingere, respectiv a flansei din prova arborelui port elice, trebuie sa fie de cel putin 0,2 d_in determinat conform regulilor sau cel putin valoarea d_d a bolturilor de cuplare calculate conform 4.1 pentru un material avand aceeasi rezistenta de rupere cu cea a arborelui respectiv; se adopta valoarea care este mai mare.

Grosimea flansei din pupa arborelui port elice (sub capul boltului de cuplare) trebuie sa fie cel putin 0,25 din diametrul real al arborelui port elice in zona flansei.

Utilizarea flanselor de imbinare cu suprafete neparalele constituie in fiecare caz obiectul examinarii speciale a ANR.

Raza de racordare la baza flanselor arborilor trebuie sa fie cel putin 0,08 din diametrul real al arborelui in zona flansei.

Racordarea se poate face cu raza variabila in acest caz coeficientul de concentrare a tensiunii nu va fi mai mare decat in cazul racordarii cu raza constanta.

Curba trebuie sa fie slefuita ; suprafata racordata nu trebuie sa prezinte rizuri ; lamarea pentru capetele si piulitele buloanelor de imbinare nu trebuie sa intersecteze suprafata de racordare.

8 Lagarele arborilor

In functie de materialele folosite pentru lagarele tubului etambou lungimile aproximative ale lagarelor trebuie sa corespunda tabelului urmator :

L - lungimea lagarului, [mm]

d - diametrul arborelui in zona lagarului, [mm]

- in cazul cand se prevad in constructia liniei de axe.

"Nota"

Lungimea lagarelor pupa din metal alb poate fi redusa pana la cel mult 1,5 ori diametrul efectiv al arborelui in zona lagarului daca presiunea specifica pe lagar nu depaseste 0,65 N/mm² ;

In cazul prezentarii unor rezultate concludente din exploatare ANR poate admite reducerea lungimii lagarelor pupa din cauciuc sau alte materiale sintetice aprobate. In orice caz, lungimea unui astfel de lagar nu trebuie sa fie mai mica de 2 ori diametrul efectiv al arborelui port elice in zona lagarului.

Valvula care intrerupe debitul apei destinate ungerii lagarelor tubului etambou trebuie sa fie montata pe tubul etambou sau pe peretele picului pupa.

Pe tubulatura de alimentare cu apa pentru ungerea lagarelor tubului etambou trebuie prevazut un indicator de circulatie a apei.

Se recomanda prevederea unui sistem care sa protejeze tubul etambou contra inghetarii.

Lagarele tubului etambou care sunt unse cu ulei, vor avea o racire fortata a uleiului, in afara de cazul cand spatiul din jurul tubului etambou este umplut permanent cu apa.Trebuie sa se prevada un control permanent al temperaturii cuzinetilor sau uleiului in lagare.

In cazul ungerii gravitationale cu ulei a lagarelor arborelui portelice tancurile de ulei trebuie amplasate deasupra liniei de plutire corespunzatoare pescajului maxim si trebuie dotate cu indicatoare de nivel si semnalizare a nivelului minim.

Se recomanda ca distanta dintre mijlocele lagarelor adiacente ale liniei de arbori, in lipsa unor mase concentrate intre lagare, sa satisfaca conditia

In care

l - distanta intre cuzineti, [m]

d_int diametrul arborelui intre cuzineti, [m]

coeficient care se ia egal cu

14 pentru [rot/min] ;

pentru n 500 [rot/min] ;

n - turatia de calcul.

9 Alinierea arborilor

Alinierea arborilor si amplasarea lagarelor din cadrul instalatiilor de propulsie trebuie sa se realizeze astfel incat reactiunile in lagare sa fie permanent pozitive si pe cat posibil egale, iar in momentele de incovoiere sa se incadreze in limite corespunzatoare pentru toate conditiile de incarcare si exploatare a navei, in starea calda sau rece a instalatiei.

Lagarele de sprijin ale arborilor port elice atat din interiorul cat si din exteriorul tubului etambou, vor fi dispuse astfel incat in starea calda a instalatiei, indiferent de starea de incarcare a navei, reactiunile sa fie pozitive si cu valoare de cel putin 20% din greutatea arborilor pe lungimea suportata de lagar.

La alegerea distantei dintre lagarele liniei de arbori in raport cu flansa de cuplare la motor sau reductor trebuie sa se excluda posibilitatea aparitiei unor forte transversale sau momente de incovoiere necorespunzatoare in arborele cotit respectiv in arborele de iesire al reductorului.

Calculele parametrilor de centrare trebuie sa fie efectuate tinand seama de deformatiile termice ale carcasei reductorului, motorului, corpului navei si uzurile maxime ale lagarelor. Alinierea arborilor trebuie verificata prin masuratori.

10 Probe hidraulice

Urmatoarele piese ale liniei de arbori trebuie sa fie supuse unei probe hidraulice la terminarea prelucrarii mecanice :

bucsele arborilor port elice la o presiune de 2 bar

tuburile etambou la o presiune de 2 bar.

In cazul ungerii cuzinetilor cu ulei, presetupele tubului etambou trebuie supuse dupa montaj unei probe de etanseitate cu o presiune egala cu inaltimea coloanei de ulei in tancurile de presiune la nivelul de lucru. De regula, proba trebuie sa se efectueze cu rotirea arborelui portelice.

11. Montarea fara pana, prin presare, a elicei si cuplajelor liniilor de arbori

In cazul presarii pe con a elicelor si flanselor fara pana, capetele arborilor trebuie sa aiba o conicitate de maximum 1 : 15. Daca conicitatea nu va depasi 1 : 15, imbinarile arborilor cu flansele pot fi executate fara piulita de siguranta sau alte procedee de fixare a flansei.

Dispozitivele de blocare a piulitelor de siguranta trebuie sa fie fixate pe arbori.

Presarea elicei pe arborele port elice, in cazul imbinarilor fara pana, de regula se va realiza fara utilizarea unei bucse intermediare intre butucul elicei si arborele port elice.

Constructiile cu utilizarea unei bucse intermediare constituie obiectul unei analize speciale din partea ANR.

La montarea unei imbinari conice presate fara pana, deplasarea axiala a butucului elicei in raport cu arborele sau bucsa intermediara, din momentul stabilirii contactului metalelor pe suprafata conica dupa disparitia jocului, nu va fi mai mica decat cea determinata cu formula :

5.4

Unde :

h - deplasarea axiala a butucului elicei la montaj, [cm] ;

B - coeficient care ia in considerare materialul si forma imbinarii, [cm²/daN] ;

Unde :

E_b - modulul de elasticitate al materialului butucului elicei, [daN/cm²]

E_a - modulul de elasticitate al materialului arborelui, [daN/cm²]

v_a numarul lui Poisson pentru materialul butucului

v_b - numarul lui Poisson pentru materialul arborelui ; pentru otel

y - coeficientul mediu al diametrului exterior al butucului

w coeficientul mediu al diametrului orificiului arborelui

La imbinarile, cu arbori din otel, plini, fara gaura axiala coeficientul B se poate adopta din tabel folosind o interpolare liniara.

D_a - diametrul mediu exterior al arborelui in locul de contact cu butucul sau cu bucsa intermediara, [cm] ;

Fara bucse intermediara :

Cu bucse intermediara:

pentru butucul elicei

pentru arbore

h - inaltimea de lucru (contact) a conului arborelui sau bucsei intermediare cu butucul elicei, scazand canalele de alimentare cu ulei, [cm] ;

z conicitatea butucului elicei

P - puterea transmisa prin imbinare, [KW]

n - turatia imbinarii, [s

L - coeficientul intaririi contra ghetii conform tabelului

T impingerea elicei la punct fix, la sensul de rotatie inainte", [daN] ;

_b - coeficient de dilatare termica liniara a materialului butucului elicei, [1/ºC]

_a coeficient de dilatare termica liniara a materialului arborelui, [1/ºC]

t_b temperatura la care lucreaza imbinarea in conditiile de exploatare, [ºC]

t_m temperatura imbinarii in timpul asamblarii, [ºC]

K = 1 - pentru imbinari fara bucse intermediara ;

K = 1,1 - pentru imbinari cu bucse intermediara.

D_b diametrul mediu interior al butucului elicei in locul contactului cu arborele sau bucsa intermediara, [cm].

Coeficientul L functie de valoarea intariturilor pentru gheata :

Pentru navele cu intarituri pentru gheata, valoarea lui h se va lua ca cea mai mare dinte marimile calculate pentru temperaturile limite admise in exploatare, adica pentru :

t_c = 35ºC si L

t_c = 0ºC si respectiv L 1.

Cand intariturile pentru gheata lipsesc, calculul se va executa numai o singura data pentru cea mai mare temperatura de exploatare

t_c = 35ºC si L =1.

Adaosul pentru presare in timpul asamblarii imbinarilor nedemontabile ale cuplajelor de otel pe arborii de otel nu trebuie sa fie mai mic decat valoarea determinata cu formula

D - adaosul pentru presare la asamblare, in functie de diametru, [cm].

Pentru butucul elicei imbinate fara pana in executie demontabila sau nedemontabila, trebuie sa se realizeze conditia :

A - coeficientul formei butucului,

Coeficientul A se poate lua din tabel prin interpolare liniara.

pentru imbinari demontabile

- pentru imbinari nedemontabile

- deplasarea reala a butucului adoptata in timpul asamblarii la temperatura t_m, [cm] ;

D_r - adaosul real in timpul asamblarii prin presare pentru imbinarea nedemontabila, [cm] ;

R_eh - limita de curgere a materialului butucului elicei, N mm²]

Coeficientul A

12 Dispozitive de franare

In componenta liniei de arbori trebuie sa se prevada un dispozitiv de franare. Un astfel de dispozitiv poate fi alcatuit dintr-o frana, un dispozitiv de blocare sau de rotire a arborelui care sa previna rotatia arborelui in cazul defectarii motorului principal aferent.