Zakaj je uravnoteženje propelerjev pomembno za morska plovila?

Neuravnoteženi propelerji ustvarjajo centrifugalne sile pri hitrosti gredi, ki se prenašajo skozi ležaje v trup. To povzroča prekomerne vibracije, pospešeno obrabo ležajev in tesnil krmne cevi, utrujenostne razpoke v gredi in nelagodje potnikov/posadke. Pravilno uravnoteženje v skladu s standardom ISO 21940 zmanjšuje te učinke.

Katero stopnjo uravnoteženja G naj uporabim za ladijski propeler?

G16 je najpogostejši razred za ladijske propelerje. G6.3 se uporablja za visokohitrostna ali vojaška plovila, kjer so omejitve vibracij strožje. G40 je lahko sprejemljiv za propelerje delovnih čolnov z nizko hitrostjo.

Kako se izračuna dodatek na rezilo?

Skupna dovoljena neuravnoteženost se enakomerno porazdeli med vse lopatice. Pri 4-krakem propelerju s skupno dovoljeno maso 1000 g·mm ima lahko vsaka lopatica do 250 g·mm neuravnoteženosti. To predpostavlja, da so lopatice simetrično razporejene.

Kakšno centrifugalno silo ustvarja neuravnoteženost propelerja?

Centrifugalna sila F = U × ω² / 1.000.000, kjer je U neuravnoteženost v g·mm in ω kotna hitrost v rad/s. Že majhna neuravnoteženost pri visokih vrtljajih ustvarja znatne sile – na primer, 5000 g·mm pri 300 vrtljajih na minuto ustvari približno 5 N, pri 3000 vrtljajih na minuto pa približno 500 N.

Ali lahko propeler uravnotežim na gredi, ne da bi ga odstranil?

Da, uravnoteženje propelerjev na kraju samem je možno z uporabo prenosnih instrumentov za uravnoteženje, kot je Vibromera serija Balanset. Na propeler se pritrdijo poskusne uteži, izmeri se odziv na vibracije in izračunajo se korekcijske mase. S tem se izognemo dragemu suhemu doku.

Brezplačno inženirsko orodje

Kalkulator neuravnoteženosti propelerja

Izračunajte dovoljeno neuravnoteženost propelerja, centrifugalno silo, ekscentričnost in toleranco na lopatico v skladu s standardom ISO 21940. Bistveno za nadzor vibracij gredi plovil.

ISO 21940-11 Ladijski propelerji Dovoljena vrednost na lopatico

Masa propelerja (kg)

Število lopatic

Premer propelerja (mm)

Hitrost gredi (RPM)

Razred uravnoteženosti G

Hitre prednastavitve

Rezultati

Dovoljena neuravnoteženost

—

Specifična neuravnoteženost (ekscentričnost)

—

Centrifugalna sila pri dovoljeni neuravnoteženosti

—

Dovoljena vrednost na lopatico

—

Kotna hitrost ω

—

Dovoljena neuravnoteženost propelerja (ISO 21940)

Dovoljena neuravnoteženost propelerja se izračuna po isti formuli ISO 21940-11, ki se uporablja za vse vrteče se stroje:

Kje G je kakovostni razred uravnoteženja (mm/s), m je masa propelerja (kg) in ω = 2π·n/60 je kotna hitrost (rad/s).

Centrifugalna sila zaradi neuravnoteženosti

Centrifugalna sila, ki jo povzroči neuravnoteženost pri delovni hitrosti:

U — neuravnoteženost (g·mm)
ω — kotna hitrost (rad/s)
F — centrifugalna sila (N)

Dovoljena vrednost na lopatico

Pri simetričnih propelerjih se skupna dovoljena neuravnoteženost enakomerno porazdeli med vse lopatice:

Tipične stopnje uravnoteženja propelerjev

Razred	Uporaba
G40	Propelerji za delovne čolne z nizko hitrostjo, nekritični
G16	Standardni ladijski propelerji, tovorna plovila
G6.3	Visokohitrostna plovila, mornariška plovila, potniški trajekti
G2.5	Precizni propelerji, tihe podmornice

Praktični primer

Primer – 4-kraki ladijski propeler

Dano: Masa = 500 kg, hitrost = 300 RPM, kakovostni razred = G16, 4 lopatice

ω = 2π × 300 / 60 = 31,42 rad/s

U_per = 16 × 500 × 1000 / 31,42 = 254.620 g·mm

Ekscentričnost = 16 × 1000 / 31,42 = 509,2 μm

F = 254.620 / 1.000.000 × 31,42² = 251,5 N

Na rezilo: 254.620 / 4 = 63.655 g·mm

⚠️ Opomba: Ladijski propelerji delujejo v težkih pogojih. Obraščanje, poškodbe lopatic in kavitacijska erozija lahko sčasoma spremenijo uravnoteženost. Za odkrivanje razvijajoče se neuravnoteženosti je priporočljivo redno spremljanje vibracij.