74 / 146
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.ruПроведён 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.