Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỀ TÀI: Thiết kế bánh lái tàu hàng 1000 tấn chạy biển không hạn chế với các thông số chính sau Vận tốc tàu vS = 11,5 hlh Chiều dàI tàu L = 62 m Chiều rộng tàu B = 9.8 m Chiều cao mạn H = 5 m Chiều chìm thiết kế T = 3.75 m
TKMH Thiết Kế Bánh lái Trang Trờng đại học hàng hải Khoa đóng tàu Ngời thực hiện: nguyễn văn a Thiết kế môn học thiết bị tàu Đề tài: Thiết kế bánh lái tàu hàng 10000 chạy biển không hạn chế với thông số sau * VËn tèc tµu * ChiỊu dµI tµu * ChiỊu réng tàu * Chiều cao mạn * Chiều chìm thiết kế vS = L B = H = T = 11,5 hl/h = 62 m 9.8 m m 3.75 m HảI phòng 20 Mục lục Thiết Kế Bánh lái TKMH Trang I.Các thông số tàu Thiết kế bánh lái tàu hàng 1000 thông số sau : * VËn tèc tµu vS = 11,5 hl/h * ChiỊu dµI tµu L = 62 m * ChiỊu réng tµu B = 9.8 m * ChiỊu cao m¹n H = m * ChiỊu ch×m thiÕt kÕ T = 3.75 m * C¸c hƯ sè bÐo # HƯ sè bÐo chung # HƯ sè bÐo sên gi÷a δ = 0,68 β = 0,982 # HƯ sè bÐo ®êng níc α = 0,836 phần I : Tính toán sức cản đờng kính chong chóng Chọn phơng pháp tính lực cản d SERI 60 để tính lực cản tàu Giới hạn áp dụng phơng pháp : B = 2.3 ữ 3.92 * T L = 5.5 ÷ 8.5 * B • δ = 0,6÷0.8 • ψ = 4.2 ÷ 6.35 Ta xét đặc trng tàu : B 9,8 = = 2,61 * T 3,75 L 62 = = 6.32 * B 9.8 • δ = 0,68 • ψ = L V = 5.36 VËy ta chän ph¬ng pháp tính lực cản d SERI60 để tính lực cản tàu Thiết Kế Bánh lái TKMH Trang Tính toán lực cản Quá trình tính toán lực cản đợc trình bày dới bảng sau C Các đại lợng tính vs v v2 Fr = v 1 1 đơn vị hl/h m/s m2/s Các giá trị tính to¸n 10.5 5.40 11 5.66 29.210 32.06 - 0.219 0.230 0.240 0.251 0.261 - 0.937 1.188 1.31 1.44 1.81 - 1.076 1.080 1.060 1.095 1.088 - 1.2 1.18 1.16 1.15 1.14 - 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 - 1.222 1.529 1.627 1.831 2.267 Re.10-8=(v.L.10-8)/ CF0 =f(Re) (Tra bảng 8-1, STKTĐT,Tập ) - 2.15 2.25 2.35 2.45 2.56 - 1.872 1.861 1.849 1.838 1.827 CA.103 - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 CAP.103 - 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 C.103 - 3.394 3.690 3.776 3.969 4.394 R=1/2.ρ.Ω.v2.C.10-6 kN PE kW PE cv gL CR.103 = f() (Tra đồ thị VII-12-STLTT) kxc (Tra đồ thị VII-15STLTT) k (Tra đồ thị VII13-STLTT) k/ aB/T (Tra đồ thị VII-14-STLTT) CR103 11.5 5.92 12 6.18 38.15 35.038 12.5 6.43 41.40 66.11 79.415 408.3 233.90 292.39 341.87 510.96 318.096 397.65 464.94 555.3 694.89 4 43.277 51.642 57.755 Tõ bảng ta vẽ đợc đồ thị lực cản công suất kéo Tính toán đờng kính chong chóng : ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang 2.1 Chän sè c¸nh chong chãng : ZP = 2 Tính hệ số dòng theo tính toán WT hệ số hút t theo công thức Taylor cho tàu chong chãng : WT =0.5 δ - 1.5 = 0,29 t = kt WT= 0,174 Trong ®ã: WT _ hệ số dòng theo tính toán ; t _ hệ sè hót ; δ _ hƯ sè bÐo thĨ tÝch cđa tµu δ = 0,68 ; kt _ hƯ sè phụ thuộc vào hình dáng bánh láI ; kt = 0.5 ữ 0.7 cho tàu chong chóng Chọn kt = 0.6 ; D nm = 11.84 T 2.3 Chọn sơ đờng kính chong chóng : Trong đó: D _ §êng kÝnh chong chãng , m ; nm _ Vßng quay cđa chong chãng , v / ph ; T _ lùc ®Èy cđa chong chãng , kN ; T=TE / ( - t ) , TE = R / Z P vs _ tèc ®é cđa tàu , hảI lý / , vs = 11,5 h l / h Tra đồ thị lực cản công suất kéo tàu ta có : R = 57755 N Công suất kéo tàu PE = 341,87 KW = 464,94CV TE = 57755 N T = 69921 N = 69,92 KN PS = PE/η η _ hiÖu st ®Èy cđa chong chãng , η = 0.6 PS = 569,78 kW = 774,9 Chọn số vòng quay sơ bé nm = 350 v / ph = 5,833 v / s ⇒D= 11.84 T nm = 1,82 m Thiết Kế Bánh lái TKMH Sơ đờng kính chong chãng : D = 1,82 m 2.4 Chän sè c¸nh chong chóng : Dựa vào hệ số lực đẩy theo vßng quay K NT = vA n ρ T Trong ®ã : v = v ( _ WT) , v _VËn tèc cđa tµu , m / s ; v = 5,916 m / s ⇒ VA= 4,2 m / s ; n - vßng quay cđa chong chãng , n = 5,833 v / s ; ρ_ khôí lợng riêng nớc biển , = 1025 kg / m3 T _ lùc ®Èy cđa chong chãng , T = 69921 N ; KNT = 0,605 < nên chọn số cánh chong chóng Z = ; 2.5 Chän tØ sè ®Üa : A AE ≥ max E Ao A o ' '' AE min; A o ®ã : ' AE A O TØ sè ®Üa theo ®iỊu kiƯn bỊn ; AE A O TØ sè ®Üa theo điều kiện xâm thực ; '' ' AE AE ≤ AO AO Chän tØ sè ®Üa theo ®iỊu kiƯn bỊn : ( AE Cz / 3 m' T )' = 0,375( ) A0 Dδ max 105 C’ _ hƯ sè phơ thc vµo vËt liƯu , C’ = 0.055 _ hơp kim đồng ; dmax _ chiều dày tơng đối profin tiết diện cánh chong chóng ; d max = 0.08 ÷ 0.1 Chän dmax = 0.09 ; m’ _ hƯ sè phơ thc vµo kiĨu tµu ; m’ = 1.15 _ tµu hµng ; ' AE = 0.424 AO Trang ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Chän tØ sè ®Üa s¬ bé : Trang AE = 0.55 AO 2.6 Tính toán đờng kính tối u tỉ số bớc chong chóng : Quá trình tính toán đợc trình bày dới bảng sau : Đại lợng tính nm n=nm/60 v=0.515.vs R =f (vs) TE = R/ zp STT Đơn vị v/ph v/s m/s N N 330 5.500 5.92 57755 57755 340 5.667 5.92 57755 57755 nm(vòng quay giả thiết) 350 360 370 5.833 6.000 6.167 5.92 5.92 5.92 57755 57755 57755 57755 57755 57755 ρ T - 1.306 1.306 1.306 - 0.290 0.174 1.024 4.200 69921 K DE = vD 10 wT = f (KDE) t = f(KDE) 1/iQ = f(KDE) vA = v(1-wT) 11 T = TE/(1-t) 12 K NT = J0 = f(KNT) Dopt = vA.a/(J0.n) KT = T/ 15 16 17 18 (ρn2D4opt) J = vA/ (n.Dopt) P/D = f(J,KT) η0 = f(J,KT) 19 N ρ n T vA 13 14 ηD = m/s 1− t η iQ − WT Tv Ps = E 10 − ηDηs 0.290 0.290 0.174 0.174 1.024 1.024 4.200 4.200 69921.3 69921.3 1 1.306 1.306 0.290 0.174 1.024 4.200 69921 0.290 0.174 1.024 4.200 69921 0.623 0.614 0.605 0.597 0.589 m 0.4 1.85 0.394 1.82 0.388 1.80 0.383 1.77 0.375 1.76 - 0.192 0.412 0.760 0.51 0.192 0.406 0.748 0.5 0.191 0.400 0.735 0.495 0.192 0.395 0.730 0.49 0.186 0.387 0.715 0.48 - 0.607 0.596 0.590 0.584 0.572 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH kW PS' = PS / 0.85 573.95 585.432 591.346 597.38 609.82 kW 20 21 Trang 675.23 688.744 695.701 702.80 717.44 VËy chän động : động kiểu MA32GSC-4 -Công suất ®Þnh møc : PS = 900 kW =655 CV ; - Vòng quay định mức : nm = 350 v / ph ; Ta phải dự trữ công suất để tàu gặp sóng gió phát huy hết công suất động taù đảm bảo vận tốc Vs = 11,5 hl/h Do ta tính cho chong chóng sử dụng 85% công suất Các thông sè cña chong chãng : D = 1,8 m nm = 350 v / ph P/D= 0,735 ηD = 0.59 2.7 Kiểm tra tỉ số đĩa theo điều kiện xâm thùc : ( A A " AE K )"min = 130ξ1 c (nD) E ≥ ( E ) AO AO A0 P Trong ®ã : ξ1 = 1.5 _ chong chãng võa t¶I ; Kc = f(P/D ; z ; J ) = 0.23 (Tra đồ thị víi P/D, J vµ Z =4 ) ; n(v/s) : sè vßng quay chong chãng _n = 5,833 v / s ; D : §êng kÝnh chong chãng (m) _ D = 1,8 m ; P1 : ¸p st thđy tÜnh tut ®èi : P1 = P0 - Pd = 10330 +γ.hB - Pd γ = 1025 (kG / m2) ; Pd = 238 ( kG / m2 ) ; hB : độ ngập sâu trục chong chóng, hB = 0.7D = 1,26m ; ( AE )" = 0.434 A0 P1 = 11383,5 kG / m2 VËy tØ số đĩa : AE = 0.55 AO đà chọn ®¶m b¶o Chong chãng thiÕt kÕ cã : ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang TØ sè bíc P = 0,735 D TØ sè ®Üa AE = 0.55 AO HiƯu sè đẩy D = 0.59 Số cánh Đờng kính Z=4 D = 1,8 m phần ii : Tính toán thiết bị lái I , Các thông số hình học bánh lái : 1)Chọn dạng thiết bị lái Dựa vào thông số kích thớc tàu ,vận tốc tàu , vùng hoạt động tàu nh để chọn đợc loại bánh lái có hiệu cao , có độ tin cậy mà công suất lại thấp ta nên chọn loại bánh lái cân cã propin nasa 009 2)DiƯn tÝch b¸nh l¸i : Fp =à.L.T à=0,015 ữ 0.025 bảng (1-3) sttBtT1 Fp =3.4875 ÷ 5.8125 Ta chän diƯn tÝch b¸nh l¸i FP = m2 KiĨm tra Fp theo ®iỊu kiƯn : Fp > Fp L.T 150 Fp = p.q 100 [0.75 + L + 75 ] Trong ®ã: p =1.0 : bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt q= 1.0 : tàu hàng Do : Fp = 4.29 (m2) < Fp Chän diƯn tÝch b¸nh l¸i :FDmin = 5,0(m2) 3) ChiỊu cao b¸nh l¸i : hp -Tàu biển : độ ngập sâu bánh lái Và t π + hp T => Chän hp = 2.5(m) tπ 0.25.hp ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang 4)ChiỊu réng b¸nh l¸i : bp Fp 2,5 hp bcp = = = (m) 5)Độ dang bánh lái :λ p hp λp = b ep = 2,5 = 1.25 6)Chiều dày lớn profin bánh lái tmax = t.bep =0,9.2 = 0.18(m) 7)* Hoành độ chiều dày lín nhÊt profin b¸nh l¸i; x= xb 100 (mm) *B¸n kính lợn phần mũi profin: R =1,1(tmax/bep) =0,099(m) 8)Tung độ lín nhÊt cđa profin b¸nh l¸i: y= ± y.t max 100 Bảng tung độ profin bánh lái NACA 009 : 9)Tính toán hệ số thuỷ động bánh lái: Báng(11_3)_STKTĐT cho hệ số thuỷ động =6 Dựa vào công thức tính chuyển ta tính đợc hệ số thuỷ động bánh lái có =1,25 Cy =Cy0 Cx=Cxo+C1.Cy2 Cm=Cm0 p=p0+C2.Cy Xác định C1,C2 1 1 1 C1 = π ( λ1 - λ ) = π ( 1,25 - ) =0,2017 57.3 1 57.3 1 C2 = π ( λ1 - λ ) = π ( 1,25 - )= 11,557 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang 10 Trong Cx0 ,Cy0,Cm0,po :Là hệ số thuỷ động góc bẻ lái bánh lái tiêu chuẩn Cx ,Cy,Cm,p : Là hệ số thuỷ động góc bẻ lái bánh lái có =1.25 po Các hệ số đợc xác định theo b¶ng sau: Cy0 Cx0 C2.Cy C2y.C1 Cx (3)+(5 ) Cm 0,32 0,008 0 0,008 0,017 3,698 0,0206 0,037 0,08 0,61 0,039 7,05 0,075 0,114 0,15 12 0,91 0,06 10,52 0,167 0,227 0,225 16 1,2 0,098 13,87 0,29 0,388 0,30 18 1,38 0,205 15.95 0,384 0,589 0,315 10) Xác định vị trí đặt trục tối u: Từ công thức : αp(0) (1)+(4) 7,689 15,05 22.52 29,87 33.95 Mσ* = pn.xp = ρ.cn.v2cp.Fp.xp (kG.m) (1) → Mσ* = ρ.cm v2cp Fp.bcp (kG.m) (2) cm Tõ (1) vµ (2) suy : cm.bcp =cn.xp → xp = c n bcp Trờng hợp tối u để mômen tác dụng lên trục lái nhỏ a=xp (lÝ tëng) Cx Cm Cy(Cy0) sinαp cosαp Cn Xp(m) αp(0) ((3): (Cx sinαp (7))bep +Cy cosαp) 0,008 0 0 7,689 0,0376 0,08 0,32 0,134 0,991 0,322 0.496 15,05 0,114 0,15 0,61 0,26 0,966 0,619 0.484 22.52 0,227 0,225 0,91 0,383 0,924 0,928 0.484 29,87 0,388 0,30 1,2 0,498 0,867 1,233 0.486 33.95 0,589 0,315 1,38 0,558 0,829 1,473 0.428 x p + x p max X¸c định a dựa vào công thức sau: a = ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang PC = 9900 kG RC = 0,165 m bán kính sectơ lái b, Tính toán lần gần thứ + Trục lái dới tác dụng M,Pn PC R'0 a1 = 1,25 m L1 = 2,8 m b1 = 1,55 m L2 = 1,2 m L3 = 0,5 m Mσ P n R'' R' MG a1 R'' b1 L1 Mπ = 103163 kGm R' M' P C R'' L2 L3 M' = 5745 kGm T¸c dơng cđa Pn ,PC M'2 = 4950kGm MG = 267,6 kGm Tác dụng MG Phơng trình gãc xoay viÕt cho gèi 1: - Pn a1b1 EI a M '1 L1 M '1 L M ' L 1 + + 3EI = − 3EI − EI L1 2 a Pn a1b1 1 + − M ' L2 L1 L1 + L2 → M’1 = víi M’2 = Pc.L3 = 9900.0,5 = 4950 (kGm) Vậy M1= 5745(kGm) Mômen tính toán : a1b1 a − M '1 L1 = 11048,4(kGm) Mtt = Pn L1 Vậy ta có biểu đồ mômen uèn nh h×nh vÏ M'' = -29 kGm 22 Thiết Kế Bánh lái TKMH Phản lực gối : Pn b1 M '1 − L1 L1 = 9238(kG) R’0 = Pn a1 + M '1 M '1 − M ' + L1 L2 R’1 = = 11904(kG) M '1 − M ' L2 R’2 = Pc = 8950(kG) Đờng kính trục lần tính thứ hai: M ui + M σ 0,1[σ ] (cm) Di ≥ D1 ≥ D2 ≥ M u1 + M σ 384 = 3.92(cm) M u2 + M 2σ 384 = 3,71 (cm) R' D0 ≥ 10 2400 + 2800 = 11,7(cm) R'0 D0 ≥ 2,76 [σ ] = 8,6 (cm) Tõ c¸c gi¸ trị ta chọn : D0 = 12 (cm) D1 = 20 (cm) D2 = 18 (cm) D3 = 15 (cm) + Trơc l¸i díi t¸c dơng cđa MG Ta tính tơng tự nh lần gần thứ Tính ph¶n lùc tỉng céng : 2 R0 = 9238 + 105,91 = 9239 (kG) 2 R1 = 11904 + 130 = 11904 (kG) R2 = 8950 + 24,14 = 8950 (kG) Xác định mômen ma sát gèi : Di f Ri Mmsi = π 2 Trang 23 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Mms0 24 0,12 0,1 9239 = Π = 70.62 (kGm) Mms1 Trang 0,2 0,1 11904 = Π = 151.6(kGm) 0,18 0,15 8950 = Π = 128.3(kGm) Mms2 Mômen xoắn toàn phần : n Mtp = Mσ + ∑M msi i =1 → Mtp = 790,54 + (70,62+151,6+128,3) = 1141(kGm) Mtp = 11,64kNm VËy m¸y l¸i đà chọn lần gần thứ thoả mÃn.Ta không cần chọn lại máy lái c, Kiểm tra bền trục lái Ta nên kiểm tra bền trục lái t¹i tiÕt diƯn nguy hiĨm # TiÕt diƯn 1-1 tiết diện mà gót ki lái liên kết với trục lái # Tiết diện 2-2 tiết diện ổ trục lái # Tiết diện 3-3 là nới lắp vành chặn nửa để đỡ toàn trọng lợng bánh lái trục lái # Tại tiết diƯn 1-1 cã m«men n tỉng céng : M1-1 = M '1 + M ' '1 ®ã : M1 mômen uốn tiết diện 1-1 Pn Pc gây M1 = R0.L1 = 0,15.9238 = 1385.8(kGm) M1 mômen uốn tiết diện 1-1 trọng lợng bánh lái Gm gây M1 = R’’0.L’1 = 0,15.105,9 = 15.9 (kGm) Suy M1-1 = 1385.8 (kGm) # Tại tiết diện 2-2 có mômen uốn M2-2 = Pc.L3 = 4950 (kGm) # T¹i tiÕt diƯn 3-3 cã m«men uèn M3-3 = Pc.L’3 = 9900.0,3 = 2970 (kGm) Quá trình tính toán đợc thực dới bảng sau: ST Đại lợng tính T Đờng kính trục Đơn vị cm 1 12 Kết 2 18 3 15 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Môđun chống uốn Wui Môđun chống xoắn Wxi Mômen uốn Mui ứng suất uốn σui øng st xo¾n τi øng st tỉng σi cm3 cm3 kGcm kG/cm2 kG/cm2 kG/cm2 Trang 172.8 345.6 138580 801.99 342.54 872.08 337.5 675 297000 880.00 175.38 897.31 2.75 §é dù tr÷ bỊn n = σch/σi > 2,5 583.2 1166.4 495000 831.36 101.49 837.53 2.87 25 2.67 8, Mèi nối a, Trục lái bánh lái Chọn dạng mối nối mặt bích hình chữ nhật nằm ngang có kÝch thíc nh h×nh vÏ 150 400 150 240 350 1.1.Đờng kính bu lông Phải không nhỏ trị số tÝnh theo c«ng thøc sau dB ≥ 5,54 Mu + Mσ n(σ ch + 4400)rC ,cm ®ã M = 79054 kGcm mômen xoắn thuỷ động Mu mômen uốn vị trí đặt bích Để thiên an toàn ta lấy Mu mômen uốn gèi Mu = M ' + M ' ' = 5745 + 29 = 5745.1 kGcm n = số bulông rC = 18 cm khoảng cách trung bình tâm bulông đến tâm mặt bích Thay số vào ta có 2 2 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH dB ≥ 5,54 Trang 26 79054 + 5745,12 6(2400 + 4400)18 = 1,89 cm Chọn đờng kính bulông dB = 55mm 1.2.Kích thớc mặt bích Kích thớc mặt bích chọn nh hình vẽ Chiều dày mặt bích không nhỏ đờng kính bulông nối Chọn chiều dày mặt bích S = 60 mm Bán kính lợn cạnh mặt bích R = 40 mm 1.3.KiĨm tra bỊn mèi nèi Bul«ng mèi nèi gồm có bulông thô bulông tinh Bulông đợc chia thành nhóm * Nhóm bulông cách xa tâm bulông ghép không khe hở T1 M T2 * Nhóm bulông gần tâm bulông ghép có khe hở a)Bulông dới tác dụng M Lực siết bulông phải tạo đợc ma sát nhằm chống lại mômen xoắn thuỷ động Gọi phản lực nhóm bulông T1 T2.Chúng phải thoả mÃn hệ phơng trình 4T1b1+2T2b2 = M T1/b1 = T2/b2 Thay số vµo ta cã T1 = 782 kG T2 = 602 kG Ta xÐt bul«ng ghÐp cã khe hë Lùc xiÕt cần thiết bulông kT2 N2 = f Thiết Kế Bánh lái TKMH Trang 27 Trong k = lµ hƯ sè an toµn f = 0,2 lµ hƯ số ma sát Thay số vào ta có N2 = 6020 kG øng suÊt kÐo N2 g©y (cã kể đến ứng suất xoắn) N2 d B k = 1,3 = 329,5 kG/cm2 Độ dự trữ bỊn cđa bul«ng k = σch/σk = 7,2 Víi nhãm bulông ghép khe hở ta kiểm tra bền theo điều kiện bền cắt bền dập ứng suÊt c¾t T1 πd B τ= = 329 kG/cm2 Ta ph¶i cã τ = 329 < [τ] = 0,6[k] = 960.0,6 = 576 kG/cm2 Vậy bulông thoả mÃn điều kiện bền cắt ứng suất dập thân bulông T1 σd = hd B ®ã h = cm chiều dày mặt bích Thay số vào ta cã σd = 237 kG/cm2 Ta cã σd = 237 < 0,4σch = 0,4.2400 = 960 kG/cm2 VËy bul«ng thoả mÃn điều kiện bền dập b)Bulông dới tác dụng Pn Dới tác dụng Pn mặt cắt ngang mối ghép bị uốn.Ta phải xác định lực xiết N để mối ghép không bị tách hở Khi cha có Pn mối ghép đà chịu dập với øng suÊt nN σd = F ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang Trong n = số bulông N lực xiết cần thiết F = 1400 cm2 diện tích bề mặt ghép Khi coi mặt bích cứng biến dạng uốn theo mặt bích đợc xem đờng thẳng có trị số lớn Mu σu = W u ®ã Wu = 4083 cm3 môđun chống uốn mặt bích bỏ qua lỗ khoét Mu = 495000 kGcm mômen uốn Pn gây gối ứng suất tổng max σ = σ d ± σ u = nN M u F Wu Điều kiện để mối ghép không bị tách hở = FM u nN M u − >0 F Wu hay N > nWu Để thiên an toàn ta thêm hệ số an toµn k = 1,3 k FM u 1400.49500 1,3 nWu = 6.4083 N> N > 3677 øng suÊt kÐo díi t¸c dơng cđa lùc xiÕt σK = 136 kG/cm2 < [] = 960 kG/cm2 Kết luận : Các bulông mối ghép đủ bền 2.Trục lái với vỏ tàu 2.1.ổ đỡ gót ki lái Đờng kính chốt không kĨ líp bäc p max [σ ] (cm) dch = pmax phản lực lớn chèt uèn pmax = 9239 kG [σ ] = 0,25 σ ch = 600 (kG/cm2) VËy dch = 11,8 cm 28 TKMH ThiÕt KÕ B¸nh l¸i Trang 29 Chän dch = 12 cm Chiều dài đoạn hình trụ chốt không nhỏ đờng kính chốt nhng không lớn 1,3 đờng kính chốt để thuận tiện cho công nghệ Chọn chiều dài đoạn hình trụ l = 15 cm Chiều dài đoạn côn chốt chọn lC = 15 cm §êng kÝnh nhá nhÊt cđa chèt: d ch − d c = ⇒ dc = lk k= cm Đờng kính đoạn ren chốt không nhỏ 0,8dc = 7,2 cm Chọn đờng kính ren dg = cm Đai ốc bắt chốt lµ M80 ChiỊu dµy èng lãt chèt lÊy b»ng 5% ®êng kÝnh chèt vµ b»ng mm,vËt liƯu lµm èng lót chốt thép không gỉ Chiều cao lỗ lÒ dch < lbl < 1,3dch ⇒ chän lbl = 14 cm Chọn vật liệu lót ổ đồng có chiều dày 10 mm Khe hở hai èng lãt = (0,5~1)%dch Chän = mm ChiỊu dµy moayơ chốt = 1/2dch = cm Kiểm tra áp lùc riªng cđa chèt p max p = d ch hch ≤ [ p ] Trong ®ã Pmax = 9239 kG phản lực ổ dch = 12 cm hch = 15 cm Thay sè vµo ta cã p = 51.3 kG/cm2 = 503 N/cm2 Víi vËt liƯu thÐp CT3C th× [ p ] = 685 (N/cm2) VËy chèt đủ bền 2.2.ổ đỡ sống đuôi ổ ổ đỡ trợt Chiều cao bạc tính theo công thức h = (1~1,2)d = 20 ~ 24 cm TKMH ThiÕt KÕ Bánh lái Trang 30 d = 20 cm đờng kính trục Chọn chiều cao bạc h = 24 cm Chiều dày bạc tính công thức = (5~10)%d = 10 ~ 20 mm Chän chiỊu dµy bạc = 15 mm Kiểm tra bạc theo điều kiƯn bỊn dËp R 11904 σd = hd = 24.20 = 24,8 kG/cm2 = 2,43 Mpa < [P] = 4,9 MPa Ta làm kín nớc vòng tết sợi vải tẩm cao su Cạnh vòng b = d = 28,3 mm Chon b = 28 mm ChiÒu cao vòng h = 0,9b = 25 mm 2.3.ổ đỡ chặn Vì ổ phải chịu lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn theo bảng 1-30 (sttbtt) chọn ổ có số hiệu : 8228 9, Truyền động lái 1.Máy lái # Mômen đầu máy Mc = 16 kNm # Đờng kính đầu trục lái d = 150 mm # Thêi gian quay cđa b¸nh l¸i,trơc l¸i t = 28 s # Khối lợng máy Gm = 400 kg # Hành trình pítông s = 190 mm # Đờng kính pítông D = 100 mm # Đờng kính cần pítông Dc = 40 mm 2.Máy lái dự tr÷ v s ' = 0,5v = 5,75 hl/h s Chän m¸y l¸i cã v’s = hl/h VËn tèc dòng nớc chảy đến chong chóng vcp = 0,515vs(1-wr) ®ã ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang 31 wr = 0,227 Tra đồ thị sức cản ta có vận tốc hl/h R = 1824 kG.Tính toán tơng tù ta cã χ =1,57 ⇒ vcp = 4,375 (m/s) Lập bảng tính mômen thuỷ động: STT Đ lƯợng tính §.vÞ Cx - Cy Cm Cn Cd =Cm/Cn Xp=Cd.bcp l=Xp-a - Gãc bẻ lái p(độ) 7.689 0.0376 15.05 0.114 22.52 0.227 29.87 0.388 33.95 0.589 m m 0.00 0 0 -0.46 0.32 0.08 0.322 0.248 0.497 0.0369 0.61 0.15 0.619 0.242 0.485 0.0247 1.2 0.3 1.233 0.243 0.487 0.0266 1.38 0.315 1.473 0.214 0.428 -0.0323 Pn= kG M'= kGm 0.00 7357.3 181.73 14714.7 391.41 15450.5 3923.9 144.79 0.91 0.225 0.928 0.242 0.485 0.024 11036 -499.05 10 M=Ko.M' kGm 0.00 173.75 218.07 469.70 -598.86 Mômen lực thuỷ động lớn 27o Pnmax = 15450 kG Msmax = 598.8 kGm TÝnh M msi trục lái: a)Phản lực Pn g©y M1 = Pn a1 a1b1 1 + b l + 2l = 5199 kGm Pn a1b1 M = l1 = 10691 kGm Phản lực gèi : 274.8 329.7 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Pn b1 M − = l1 l1 R’0 = 6696kG M ( l1 + l ) Pn a1 − l1 l1 = 13088 kG R’1 = M1 R’2 = - l = -4333 kG b)Ph¶n lùc Gm g©y R’’0 = 105,9 kG R’’1 = -130 kG R’’2 = 24,14 kG Ph¶n lùc tỉng cộng gối R' + R' ' i i Ri = R0 = 6697 kG R1 = 13088 kG R2 = 4333 kG Mômen ma sát sinh gối : Di f Ri Mmsi = π Mms0 = 51,2 (kGm) Mms1 = 150 (kGm) Mms2 = 62 (kGm) Vậy mômen xoắn tổng cộng Mtp = M+ ∑ M msi = 598,8+(51,2+150+62) = 862 kGm = 8,8 kNm Chọn máy lái dự trữ máy lái xilanh điện thuỷ lục P09 , Mc = 10 kNm Đờng kính đầu trục lái 125 mm 3.Máy l¸i sù cè vs’’ > hl/h Chän m¸y l¸i có vs = hl/h Vận tốc dòng nớc chảy ®Õn chong chãng vcp = 0,515v’’s(1-wr)χ ®ã wr = 0,227 Tra đồ thị sức cản ta có vận tốc hl/h R = 564,9 kG.Tính toán tơng tù ta cã Trang 32 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH Trang 33 χ =1,56 ⇒ vcp = 2,48 m/s LËp bảng tính mômen thuỷ động: STT Đ lƯợng tính Đ.vị Cx - Cy Cm Cn Cd =Cm/Cn Xp=Cd.bcp l=Xp-a - 10 Góc bẻ lái p(độ) 7.689 0.0376 15.05 0.114 22.52 0.227 29.87 0.388 33.95 0.589 m m 0.00 0 0 -0.46 0.32 0.08 0.322 0.248 0.497 0.0369 0.61 0.15 0.619 0.242 0.485 0.0247 1.2 0.3 1.233 0.243 0.487 0.0266 1.38 0.315 1.473 0.214 0.428 -0.0323 Pn= kG kGm kGm 0.00 0.00 2371.9 58.59 70.30 4743.81 126.19 151.42 4981.01 M'= M=Ko.M' 1265.0 46.68 56.01 0.91 0.225 0.928 0.242 0.485 0.024 3557 88.59 106.3 Mômen lực thuỷ động lớn t¹i 27o Pnmax = 4981 kG Msmax = 193 kGm Tính M msi trục lái: a)Phản lực Pn g©y M1 = Pn a1 a1b1 1 + b l + 2l = 1676 kGm Pn a1b1 M = l1 = 3447 kGm Phản lực c¸c gèi : Pn b1 M − = l1 l1 R’0 = 3356 kG M ( l1 + l ) Pn a1 − l1 l1 = 4219 kG R’1 = -160.89 -193.06 ThiÕt KÕ B¸nh l¸i TKMH M1 R’2 = - l = -1397 kG b)Ph¶n lùc Gm g©y R’’0 = 105,9 kG R’’1 = -130 kG R’’2 = 24,14 kG Ph¶n lùc tỉng cộng gối R' + R' ' i i Ri = R0 = 3358 kG R1 = 4221 kG R2 = 1397kG Mômen ma sát sinh gối : Di f Ri Mmsi = π Mms0 = 25,7(kGm) Mms1 = 48,4 (kGm) Mms2 = 20 (kGm) Vậy mômen xoắn tổng cộng Mtp = M+ ∑ M msi = 193+(25,7+48,4+20) = 287 kGm = 2,93kNm Chọn máy lái dự trữ máy lái xilanh ®iƯn thủ lơc P01, Mc = 6,3 kNm §êng kÝnh đầu trục lái 95 mm Trang 34 TKMH Thiết Kế B¸nh l¸i Trang 35 ...Thiết Kế Bánh lái TKMH Trang I.Các thông số tàu Thiết kế bánh lái tàu hàng 1000 thông số sau : * Vận tốc tàu vS = 11,5 hl/h * ChiỊu dµI tµu L = 62 m *... Tính toán thiết bị lái I , Các thông số hình học bánh lái : 1)Chọn dạng thiết bị lái Dựa vào thông số kích thớc tàu ,vận tốc tàu , vùng hoạt động tàu nh để chọn đợc loại bánh lái có hiệu cao ,... tâm profin bánh lái, cách mép trớc bánh lái khoảng 84 cm Diện tích prôfin bánh lái S = 2456.05 cm2 Việc tính toán trọng tâm bánh lái đợc thực theo bảng (mốc tính trọng tâm mép trớc bánh lái) STT