Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 4. 2017 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments ____________________________________________________________________ 74 УДК 620.192.4 ПРИЧИНА И ПРОФИЛАКТИКА ОТКАЗОВ СВАРНЫХ БАЛЛЕРОВ ВИНТО-РУЛЕВЫХ КОЛОНОК А.О. ТОКАРЕВ, доктор техн. наук, профессор И.Г. МИРОНЕНКО, доктор техн. наук, профессор Е.С. ФЕДОТОВА, аспирант (СГУВТ, г. Новосибирск) Токарев А.О. - 630099, г. Новосибирск, ул. Щетинкина, 33, Сибирский государственный университет водного транспорта, e-mail: aot51@ngs.ru Проведён анализ причин частых поломок полых, собранных сваркой валов – баллеров, служащих для поворота винторулевой насадки судна типа «Балт Флот». Баллер состоит из средней части, изготовленной из бесшовной трубы, прокатанной из стали 35 (0,32 – 0,39% углерода). По концам полого вала располагаются износостойкие шлицевые втулки, приваренные стыковыми швами. Материал втулок – легированная сталь 42 Cr Mo (С - 0,38 – 0,45%; Si - 0,17 – 0,37%; Mn - 0,50 – 0,80%; Cr - 0,90 – 1,20%; Mo - 0,15 – 0,25%). Установлено, что поломки произошли вследствие несплавления сварного шва с основным металлом. Фактором, способствующим распространению трещин, которые вызвали непровары, явилось наличие закалочных структур в зоне термического влияния сварного шва. Трещины возникшие на поверхностях разделки сварного шва распространяются в направлении наибольших механических напряжений, двигаясь по границам дендритных зёрен сварного шва. Предложены меры по устранению несплавления, это сварка полого вала в предварительно подогретом состоянии и последующий отжиг. Ключевые слова : винторулевая колонка, вертикальный вал, авария, микротрещина, сварной шов, микроструктура, зона термического влияния сварки. Введение К материалу деталей сложных технических устройств часто предъявляются сложные противоречащие один другому требования. Например, сочетание высокой конструктивной прочности, надёжности в сложных условиях эксплуатации с высокой износостойкостью по- верхности. Такие требования предъявляются к баллеру винторулевой колонки судна. Винто- рулевой колонкой (ВРК) называют средство управления судном. Винто - рулевая колонка представляет собой навешенный на корму судна движитель. Концепция ВРК обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным пропульсивным комплексом [1 - 4]. Длина ма- шинного отделения (МО) может быть сокращена на 2О÷ЗО%. Это достигается за счёт корот- кого валопровода, отсутствия дополнительного редуктора (роль редуктора выполняет ВРК), а также вследствие того, что гребные винты могут быть расположены дальше в корме ввиду отсутствия рулей. Укороченное МО позволяет увеличить объём грузовых трюмов. Масса пропульсивного комплекса с использованием ВРК ниже традиционного на 20÷30 %. Баллер – полый вал, вращающий весь этот пропульсивный комплекс (рисунок табли- цы 1), должен обеспечивать надёжность устройства активного управления в сочетании с вы- сокой износостойкостью внутренних шлицевых соединений, передающих крутящий момент на рулевое устройство.