LABORATORIUM LINII WAŁÓW OKRĘTOWYCH
Imię i nazwisko:							Grupa:		V Mb
Temat ćwiczenia:	Wytyczanie osi linii wałów						Numer ćwiczenia:		2
Data wykonania ćwiczenia:		02.03.1999		Data oddania sprawozdania:		09.03.1999
Prowadzący:			Ocena:			Podpis:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z metodyką i sposobami wytyczania linii wałów oraz przedstawienie znaczenia prawidłowego ułożenia wału w otworach łożysk nośnych oraz pochwy wału. Jak wiadomo dzięki prawidłowemu określeniu osi linii wałów okrętowych a także i innych urządzeń, możliwe jest uniknięcie wystąpienia niedopuszczalnych odchyłek niewspółosiowości wału względem osi otworów łożysk. Jako że na długości linii wału znajduje się cały szereg (do kilkunastu) łożysk, ważne jest prawidłowe ułożenie wału. Schemat poglądowy zespołu napędowego pokazano na rysunku 1.

Rys.1. Schemat zespołu napędowego

Odchyłki niewspółosiowości otworów łożyskowych większe od dopuszczalnych powodują:

• zginanie wału (powstawanie dodatkowych naprężeń),

• zniekształcenia warstwy cieczy smarującej (istnieje możliwość zaistnienia niekorzystnych warunków tarcia suchego lub granicznego),

• powstawania nadmiernych nacisków brzegowych w łożyskach ślizgowych.

W związku z powyższym dzięki prawidłowo przeprowadzonemu wytyczeniu osi wałów i odpowiedniemu późniejszemu jego ułożeniu można znacznie zwiększyć żywotność i niezawodność układu ruchowego statku.

2. Wymagania stawiane ułożeniu linii wałów

Linia wałów ma przebiegać przez płaszczyznę symetrii kadłuba i musi przecinać się z pionem rufowym. Musi ponadto przebiegać w równej odległości od płaszczyzny podstawowej na długości pion rufowy - przednia gródź siłowni.

Przy prawidłowym ułożeniu linii wału (odchyłki niewspółosiowości zgodne z określonymi przez konstruktora) - dla każdego łożyska wspornikowego oraz dla pochwy wału, luzy montażowe i eksploatacyjne powinny mieścić się w granicach zgodnych z normami (np.: BN-71/3721-14). Przykładowe wartości tych luzów dla wału śrubowego przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Średnicowe luzy montażowe i eksploatacyjne w łożyskach wspornikowych i

pochew wałów śrubowych z wkładkami gwajakowymi.

Średnica nominalna wału [mm]	Średnicowy luz montażowy Δ [mm]		Dopuszczalny luz eksploatacyjny według W.A. Nikołajew* [mm]
		według W.A. Nikołajew*	według BN-71/3721-14	w łożyskach pochew wałów śrubowych	w łożyskach wsporników
100÷120	1,00÷1,25	0,0045÷0,005 nominalnej średnicy wału	2,8	4,0
120÷150	1,10÷1,35			3,0	4,5
150÷180	1,20÷1,45			3,3	5,0
180÷220	1,30÷1,55			3,6	5,5
220÷260	1,40÷1,70			4,0	6,0
260÷310	1,50÷1,90			4,5	6,6
310÷360	1,60÷2,00			5,0	7,2
360÷440	1,75÷2,10			5,5	7,8
440÷500	1,90÷2,50			6,0	8,5
500÷600	2,00÷3,00			7,0	9,0

* - na podstawie W. A Nikołajew. „Konstruirowanije i rasczot sudowych wałoprowodow”,

Sudpromgiz, Leningrad 1976.

3. Sposoby wytyczania linii wałów

Wyróżnia się pięć podstawowych sposobów wytyczania osi wałów, różniących się między sobą kosztami, trudnością i dokładnością wykonania pomiarów, a mianowicie:

1. Za pomocą struny;

2. Za pomocą wałka kontrolnego i tuszu;

3. Za pomocą wałka kontrolnego i czujnika zegarowego;

4. Metoda optyczna

a. za pomocą lunety i kolimatora,

b. za pomocą lunety i tarcz celowniczych,

c. za pomocą autokolimatora i lustra;

5. Za pomocą przyrządów laserowych;

Zestawienie wad i zalet wymienionych metod wytyczania osi linii wałów przedstawia poniższa tabela.

Tabela 2. Cechy podstawowych metod wytyczania osi linii wałów.

Rodzaj metody	Zalety	Wady
za pomocą struny	prosty sposób pomiaru, niski koszt pomiaru	pomiar kłopotliwy, wymaga wprawy od przeprowadzającego, konieczność uwzględniania zwisu struny
za pomocą wałka kontrolnego i tuszu	prosty sposób pomiaru, niskie koszty pomiaru	ograniczone zastosowanie, tylko dla krótkich maszyn, w tym wytyczanie osi otworów pod łożyska główne spalinowych silników średnioobrotowych i innych krótkich maszyn nie stosuje się dla wytyczania osi linii wałów okrętowych
za pomocą wałka kontrolnego i czujnika zegarowego	prosty sposób wykonania pomiaru, brak zwisu występującego przy pomiarze za pomocą struny	konieczność posiadania odpowiedniego oprzyrządowania
metoda optyczna	duża dokładność, maksymalny błąd pomiaru niewspółosiowości równy połowie średnicy soczewki skupiającej lunety,	konieczność posiadania specjalistycznego sprzętu
za pomocą przyrządów laserowych	bardzo duża dokładność pomiaru	bardzo drogi sprzęt, duża wrażliwość na drgania kadłuba, możliwość pomiarów tylko do 40m długości wałów (dla większych długości moc świetlna lasera musiałaby być zbyt duża, co stwarzałoby niebezpieczeństwo dla personelu obsługującego)

4. Opis wytyczania linii wałów za pomocą struny

Otwór w tylnicy podobnie, jak otwory gniazd łożysk linii wałów badamy przy pomocy struny. Jest to metoda najczęściej stosowana w Stoczni Szczecińskiej S.A., w związku z jej niskim kosztem i wystarczającą dokładnością. Wytyczona oś linii wałów musi być zgodna z wcześniej opisanymi wymaganiami. Po wcześniej ustalonych poprzez pomiary geodezyjne punktach leżących na osi wału, a mianowicie:

• na przedniej grodzi między siłownią i ładownią,

• w punkcie wyjścia wału śrubowego przez kadłub,

• w punkcie przejścia płaszczyzny symetrii kadłuba (przechodzącej przez wytyczaną oś) przez pion rufowy.

Wytyczanie osi wału odbywa się dla jednego z dwóch przypadków:

• mniejszy od średnicy łożyska wyjściowy otwór w tylnicy, jest rozwiercany po wytyczeniu osi za pomocą wytaczarki,

• otwór większy od średnicy łożyska, po wytyczeniu i ustaleniu tulei ustalającej łożysko, przestrzeń pomiędzy tuleją, a tylnicą jest wylewana masą epoksydową.

Pomiar jest przeprowadzany po ułożeniu struny w wytyczonej wstępnie osi. Struna jest naciągana za pomocą ręcznego urządzenia naciągającego.

Rys.1. Miejsca przeprowadzania pomiarów średnicówką

w metodzie z użyciem struny

Po zamontowaniu i naciągnięciu struny pomiędzy otworami gniazd łożysk w których chcemy przeprowadzić pomiar, przystępujemy do właściwej części pomiaru. Do pomiaru odległości pomiędzy struną a wewnętrzną ścianką gniazda pod łożysko wykorzystujemy średnicówki z sygnalizacją świetlną lub akustyczną (co pozwala uniknąć odkształceń struny podczas pomiaru). Wykonujemy po cztery pomiary dla każdego otworu zgodnie z rysunkiem 2. Przy dużych odległościach pomiędzy punktami podparcia struny należy uwzględniać jej zwis (strzałka ugięcia).

5. Wnioski

Poprawne przeprowadzenie czynności wytyczenia linii wałów napędu okrętowego jest koniecznym warunkiem prawidłowego ułożenia wału w łożyskach. Bardzo ważna jest minimalizacja niewspółosiowości otworów łożyskowych jako, że odchyłka niewspółosiowości jednego łożyska, o wartości 0,1 - 0,2 mm powoduje 2 - 3 krotne zwiększenie naprężeń w wale oraz 2 - 3 krotne zmniejszenie nośności tego łożyska.

Dzięki minimalizacji naprężeń w łożyskach i w odcinkach wału znacznie zwiększa się żywotność układu trybologicznego wał-łożysko. Ponadto minimalizacja uszkodzeń tych par współpracujących związana jest ze:

• zmniejszeniem naprężeń termicznych,

• niedopuszczeniem do przekroczenia określonych parametrów wytrzymałościowych (których wartości krytyczne ulegają zmniejszeniu ze wzrostem temperatury)

• zmniejszeniem zużycia ciernego w miejscach współpracy poprzez niedopuszczenie do warunków niedostatecznego smarowania (tarcia suchego lub granicznego).

6. Literatura

1. Cudny K. Linie wałów okrętowych, biblioteka okrętownictwa, Wydawnictwo

Morskie Gdańsk 1976.

2. Nikołajew. W.A. Konstruirowanije i rasczot sudowych wałoprowodow, Sudpromgiz,

Leningrad 1976.

3. Piotrowski I. Okrętowe silniki spalinowe, Trademar, Gdańsk 1998.

5

---