ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОНТАЖА СУДОВЫХ МЕХАНИЗМОВ, ОБОРУДОВАНИЯ И УСТРОЙСТВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
А. А. Ива, канд. техн. наук, тел. (812) 6106589,
И. В. Грачёв, О. Е. Фёдорова (АО «ЦТСС») удк 629.5.061.1-036.6
Полимерные компенсаторы — это заливаемые в монтажные зазоры плоские прокладки или цилиндрические втулки из пластмасс холодного отверждения, применяемые при монтаже судовых механизмов, оборудования, валопроводов и устройств. Применение полимерных компенсаторов позволяет существенно уменьшить продолжительность и трудоёмкость монтажных работ, повысить их качество. При этом они обладают вибродемпфирующими свойствами, что значительно улучшает условия работы механизмов и устройств. Специалистами АО «ЦТСС» еще в 60-е годы [1, 2] прошлого века были разработаны способы монтажа с использованием пластмассы БКД на основе бакелита, малоусадочных пластмасс на основе эпоксидной смолы — ФМВ, ЖМ-250 и ЖМ-150ПК (рис. 1—3).
Полимерные компенсаторы при монтаже и ремонте главных двигателей, вспомогательных механизмов, валопроводов, рулевых устройств [3] применялись на большом количестве судов и подводных лодок. Так, например, в 1985 г. в эксплуатации находилось более 350 судов, на которых были использованы полимер-
ные компенсаторы при монтаже валопроводов. Валопроводы подводных лодок с 70-х годов прошлого века и по настоящее время устанавливаются с применением полимерного состава ЖМ-150ПК.
Однако начиная с 90-х и по 2000-е годы, в связи с экономическим кризисом в России, направление применения полимерных компенсаторов практически не развивалось. Разработанная ранее техническая документация, технологическое оснащение и полученный опыт постепенно устарели или были утеряны. В этот период в отечественное гражданское судостроение пришли зарубежные технологии [4] с сервисным обслуживанием и использованием таких полимерных материалов, как «Еросаэ1 36» (Германия), EPY (Польша), а также — «Бельзона» (Англия). Зарубежные технологии и материалы применяются, например, на Адмиралтейских верфях, Балтийском заводе, Северной верфи, Волгоградском, Ярославском, Амурском судостроительных заводах, заводе «Янтарь», ПО «Севмаш» и др.
В настоящее время АО «ЦТСС» разработана технология монтажа судовых механизмов, оборудова-
ния, валопроводов и устройств с применением отечественных полимерных компенсаторов нового поколения. Выполнены следующие работы:
— создан двухкомпонентный полимерный материал нового поколения ЭПМ;
— исследовано напряжённо-де-формированнное состояние полимерных компенсаторов применительно к современным узлам креплений главных и вспомогательных механизмов, валопроводов и рулей;
— разработаны соответствующие технология и средства технологического оснащения (СТО).
Так, разработана рецептура нового двухкомпонентного полимерного материала холодного отверждения ЭПМ, предназначенного для изготовления компенсаторов в узлах крепления судового оборудования, механизмов, устройств и валопроводов. Прошли испытания экспериментальных и опытных образцов (рис. 4).
Новый полимерный материал по своим физико-механическим свойствам превосходит используемый в настоящее время отечественный материал ЖМ-150ПК и не уступает импортным аналогам (таблица).
В результате были разработаны технические условия литера «О» на полимерный материал нового поколения и технология его изготовления.
При исследовании напряжённо-деформированнного состояния полимерных компенсаторов применительно к современным узлам креплений главных и вспомогательных механизмов, валопроводов и рулей были определены значения и полу-
Конструкция узла крепления главного двигателя 8ДР 43/61 к судовому фундаменту:
1 — лапа двигателя;
2 — проходной болт;
3 — прокладка из пластмассы ФМВ;
4 — полка фундамента
Рис. 2. Конструкция дейдвудного устройства с применением полимерных компенсаторов:
1 — яблоко ахтерштевня; 2, 7 — полимерный компенсатор (материал ЖМ-150ПК); 3 — дейдвудная труба; 4, 5 — подшипник; 6 — приварыш
. Схема опоры рулевого
устройства с применением полимерного компенсатора:
1 — подшипник; 2 — промежуточная втулка; 3 — полимерный материал (компенсатор);4 — мортира;
5 — ограничительное кольцо;
6 — технологическое уплотнение; 7 — баллер
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Рис. 4. Материал ЭПМ в виде пластины (а) и его образцы для определения физико-механических характеристик (б, в, г)
Сравнительные основные характеристики отечественных и зарубежных полимерных материалов для судовых монтажных компенсаторов
Наименование материала Предел прочности, МПа Ударная вязкость, кДж/м2 Модуль упругости при сжатии, МПа Время жиз-неспособности при 20 °С, мин
при сжатии при растяжении при сдвиге
ЭПМ (Россия) 178,8 53,8 72,0 11,7 5154 50
ЖМ-150ПК (Россия) 140,0 51,1 13 —15 9,7 4660 50
Пластмасса ЖМ-100ПК 120 _ 13 —15 — — 60
(Россия)
Epocast 36 (Германия) 164 49,4 _ — 5610 30
Chockfast Orange (США) 131 34 37,3 — 3682 30
EPY (Польша) 169,0 45,9 59,1 11,9 4915 30
чены картины распределения нормальных, касательных и эквивалентных напряжений (рис. 5—7) для типовых конструкций. Установлено сложнонапряженное состояние полимерных компенсаторов и что необходим расчет возникающих в них условных давлений и напряжений. По
результатам исследований разработаны расчетные методы определения условий применения полимерных компенсаторов.
При разработке технологии и СТО для изготовления компонента № 1 (основы ЭПМ) было создано специальное оборудование.
Смешивание компонента № 1 с компонентом № 2 при монтаже на судне предусматривается с помощью дрели с мешалкой или специального переносного смесителя (рис. 8).
Основные технические характеристики переносного смесителя
Частота вращения вала,
об/мин .....................100—500
Номинальная мощность привода,
кВт ..............................0,37
Электрическое напряжение, В ........380
Основной конструкционный материал.....сталь 12Х18Н10Т
Габаритные размеры, мм:
длина ............................400
ширина...........................430
высота............................825
Масса перемешивающего устройства, кг ......................26
Смеситель состоит из штатива, кронштейна с электродвигателем и круглого столика (для установки бан-
б)
в)
АН
JHÜI
н - ¡м'Г"
о •
>
"-— —
Рис. 5. Распределение нормального напряжения О^ возникающего в плоских полимерных компенсаторах при действии суммарной нагрузки; а, б, в — полимерные компенсаторы с 1, 2 и 4 отверстиями соответственно
Рис. 6. Распределение эквивалентного напряжения по внутренней
поверхности компенсатора валопровода для модели с учетом (а) и без учета (б) адгезии
Рис. 7. Распределение напряжений по полимерному компенсатору в опоре руля (верхнего штыря]
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
Рис. 8. Смешивание компонентов ЭПМ:
0 — при помощи ручной дрели; б — с помощью переносного смесителя;
1 — банка компонента № 1; 2 — дрель; 3 —мешалка; 4 — смеситель
Цилиндрические монтажные зазоры макетов опор валопрово-да и руля заполнялись самотеком через воронку или принудительным способом с помощью пневмо-ёмкости.
Демонтаж макетов узлов креплений после отверждения полимерного материала ЭПМ (рис. 12) подтвердил, что разработанная технология обеспечивает качественный монтаж полимерных компенсаторов нового поколения и может быть использована при монтаже.
По результатам отработки технологии и СТО разработаны технические требования к узлам крепле-
блока подтвердила характеристики и целесообразность его применения. АО «ЦТСС» поручено разработать сертификационные документы о допуске этого нового материала к применению при монтаже оборудования.
Применять новую импортозамещающую технологию с использованием полимерных компенсаторов нового поколения предлагается при постройке, ремонте, модернизации судов, кораблей и подводных лодок всех типов и назначений. Для внедрения этой технологии необходимы:
Рис. 9. Макеты для отработки технологии монтажа плоских полимерных компенсаторов нового поколения:
о, б, в — макеты узлов креплений соответственно с 1, 2, 4 крепежными болтами
Рис. 10. Макеты опоры валопровода (о) и опоры руля (б) для отработки технологии монтажа цилиндрических полимерных компенсаторов нового поколения
ки с компонентом № 1) на подшипниковой опоре, способного вращаться вокруг своей оси.
Мешалка представляет собой комбинированную конструкцию лопастей и рамных элементов.
Разработана также технология заполнения монтажных зазоров, включая исследование и определение материалов заливочных уплотнений, антиадгезионных покрытий на макетах типовых судовых узлов креплений (рис. 9 и 10). При этом заполнение плоских монтажных зазоров выполнялось в соответствии со схемой, приведенной на рис. 11.
ния, технология монтажа судового оборудования, механизмов, валопроводов и устройств, рабочая конструкторская документация на СТО для крепления оборудования с использованием полимерных компенсаторов нового поколения. В настоящее время в АО «ЦТСС» создаётся участок по изготовлению полимерного материала ЭПМ для обеспечения судостроительных и судоремонтных предприятий.
Проведённая в ОАО «ПО «Сев-маш» опытная заливка отечественного полимерного материала нового поколения при монтаже зонального
Рис. 11. Схема заливки ЭПМ при монтаже судовых механизмов и оборудования:
1 — лапа механизма; 2 — банка с ЭПМ; 3 — заливочная стенка; 4 — полка фундамента; 5 — пробка (имитатор болта); 6 — полимерный материал ЭПМ; 7 — заливочное уплотнение
— определение дополнительных характеристик полимерного материала ЭПМ для одобрения Российским морским регистром судоходства и прохождения межведомственных испытаний (МВИ);
— разработка, согласование с Российским морским регистром судоходства технических условий на полимерный материал ЭПМ;
4
5
6
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Рис. 12. Макеты с полимерными компенсаторами после их заливки и отверждения:
о — плоский полимерный компенсатор после демон
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.