tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm, chương 16 ppsx

Chương 16: Xác định đường kính
trục lái
- Trục lái là thiết bị chịu lực chủ yếu của thiết bị lái, nó có
nhiệm vụ truyền mômen từ máy lái đến bánh lái.Trục lái là một
trục tròn, thẳng có các cổ trục để lắp cần lái, phanh,…có rãnh để
lắp then và vòng hãm…Phần dưới của trục lái, tuỳ thuộc vào
phương pháp ghép nối giữa trục lái và bánh lái mà ta có các dạng
khác nhau.
 Đường kính phần trên của trục lái.
- Theo quy định của quy phạm 2003 thì đường kính phần trên
c
ủa trục lái d
u
yêu cầu để truyền được mômen xoắn phải được
xác định sao cho ứng suất xoắn không được lớn hơn 68/K
s
(N/mm
2
).
-
Đường kính phần trên của trục lái được tính theo công thức
sau:
d
u
= 4,2.
3
.
sR
KT (mm) [12-P2-
Ch.21]

Trong đó: T
R
: mômen xoắn trên trục lái.
K
s
: Hệ số vật liệu trục lái
- Chọn vật liệu chế tạo trục lái là thép CT5, theo bảng 3-8 [5-
tr.40] có:

b
= 550 (N/mm
2
).

ch
= 280 (N/mm
2
).
Suy ra: K
s
=
e
ch
)
235
(

Với: - e = 0,75 khi 
ch
> 235 (N/mm

2
)
- e = 1,00 khi

ch
< 235 (N/mm
2
)
=> K
s
=
75,0
)
280
235
(
= 0,88
- Khi tàu ch
ạy tiến ta có:
- T
R
= 127470 (N.m)
=> d
u
= 4,2.
3
88,0.127470 = 205,56 (mm)
- Khi tàu ch
ạy lùi ta có:
- T

R
= 78023,4 (N.m)
=> d
u
= 4,2.
3
88,0.4,78023 = 171,98 (mm)
 Đường kính phần dưới của trục lái.
- Đường kính phần dưới của trục lái chịu mômen uốn và
mômen xo
ắn phải được xác định sao cho ứng suất tương đương ở
trục lái không lớn hơn 118/K
s
(N.mm
2
).
- Đường kính phần dưới của trục lái được xác định theo công
thức sau:
d
l
= d
u
.
6
2
)(
3
4
1
R

T
M
 (mm)
Trong đó: d
u
: đường kính phần trên trục lái.
M: mômen uốn tại tiết diện đang xét của phần dưới.
T
R
: mômen xoắn của trục lái.
Khi tàu chạy tiến:
d
u
= 205,56 (mm).
M = M
3
= 208031,08 (N.m).
T
R
= 127470 (N.m).
Suy ra: d
l
= 205,56.
6
2
)
127470
08,208031
(
3

4
1
 = 264,63 (mm).
Khi tàu ch
ạy lùi:
d
u
= 171,98 (mm).
M = M
3
= 127334,22 (N.m).
T
R
= 78023,4 (N.m).
Suy ra: d
l
= 171,98.
6
2
)
4,78023
22,127334
(
3
4
1
 = 221,49 (mm).
III.3.2.1.3. Kiểm tra bền trục lái.
- Đường kính phần trên của trục lái d
u

yêu cầu để truyền
được mômen xoắn phải được xác định sao cho ứng suất xoắn
không được lớn hơn 68/K
s
(N/mm
2
).
-
Ứng suất xoắn phần trên trục là:
3
3
10 1,5
u
R
t
d
T


(N/mm
2
)
Trong đó: T
R
= 127470 (N.m)
d
u
= 205,56 (mm)
Suy ra:
3

3
3
3
56,205
10.127470.1,5
10 1,5

u
R
t
d
T

= 74,85 (N/mm
2
).
Ứng suất cho phép là: [
88,0
6868
]

s
K

= 77,27 (N/mm
2
).
=> τ
t
< [τ ]

Vậy phần trên của trục thỏa mãn điều kiện bền.
- Đường kính phần dưới của trục lái chịu mômen uốn và
mômen xo
ắn phải được xác định sao cho ứng suất tương
đương ở trục lái không lớn hơn 118/K
s
(N.mm
2
).
-
Ứng suất tương đương được tính theo công thức:
22
3
tbtd

 (N/mm
2
).
Trong đó:
3
3
10 2,10
l
b
d
M


(N/mm
2

)
3
3
10 1,5
l
R
t
d
T


(N/mm
2
)
V
ới: M = M
3
= 208031,04 (N.m) mômen uốn tại ổ đỡ 3.
d
l
= 264,63 (mm): đường kính trục.
T
R
= 127470 (N.m) mômen xoắn trên trục lái.
Suy ra:
3
3
3
3
63,264

10.04,208031.2,1010 2,10

l
b
d
M

= 107,7 (N/mm
2
)
3
3
3
3
63,264
10.127470.1,510 1,5

l
R
t
d
T

= 32,84 (N/mm
2
)
=>
22
3
tbtd


 =
22
84,32.37,107  = 121,83 (N/mm
2
)
Ứng suất cho phép là: [σ ] =
88,0
118118

s
K
= 134,1 (N/mm
2
)
][


td
Vậy đường kính phần dưới của trục thỏa mãn điều kiện.
III.3.2.2. Tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái.
- Vật liệu làm tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái là
thép CT3 theo b
ảng 3-8 [5- tr.40]: σ
b
= 300 (N/mm
2
)

ch

= 200 (N/mm
2
).
III.3.2.2.1. Tôn bánh lái:
- Chiều dày tôn bánh lái t không được nhỏ hơn trị số tính
theo công thức sau:
t = 5,5.l.β
5,2).
10.
(
4


pl
R
k
S
F
d (mm)
Trong đó: d- áp suất thủy tỉnh, về trị số lấy bằng chiều chìm
l
ớn nhất của tàu.
d = 7,6 (N/m
2
)
F
R
= 402960,8 (N) - Lực tác dụng lên bánh lái khi
tàu ch
ạy tiến.

S = 12,182 (m
2
) - diện tích bánh lái.
k
pl
: hệ số vật liệu làm tôn bánh lái.
V
ới: - e = 0,75 khi 
ch
> 235 (N/mm
2
)
- e = 1,00 khi

ch
< 235 (N/mm
2
)
k
pl
=
e
ch
)
235
(

=> K
s
=

1
)
200
235
(
= 1,175
β: được xác định theo công thức sau, nhưng β không được
lớn hơn 1,0.
β =
2
).(5,01,1
a
l

Trong đó: l = 0,46 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các
xương đứng của bánh lái, lấy giá trị n
ào nhỏ hơn.
a = 0,61 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các
xương đứng của bánh lái, lấy giá trị n
ào lớn hơn.
Suy ra: β =
2
).(5,01,1
a
l
 =
2
)
61,0
46,0

.(5,01,1  = 0,903
V
ậy: t = 5,5.0,46.0,903. 175,1).
182,12
10.8,402960
7(
4
 + 2,5 = 16,36
(mm)
III.3.2.2.2. Xương bánh lái:
- Thân bánh lái được gia cường bằng các xương đứng và
xương nằm sao cho thân báng lái có tác dụng như dầm chịu uốn.
- Khoảng cách chuẩn l của các xương nằm của bánh lái được
tính theo công thức sau:
l = 0,2.(
100
L
)+0,4 = 0,2.(
100
156
)+0,4 = 0,712 , (m).
- Kho
ảng cách chuẩn từ xương đứng tạo nên cốt bánh lái đến
xương đứng lân cận không được lớn hơn 1,5 lần khoảng cách các
xương nằm.
Vậy khoảng cách giữa các xương đứng là: < 1,5.0,712 =
1,068 (m).
- Theo quy ph
ạm chiều dày của các xương đứng bánh lái
không được nhỏ hơn 8 (mm) hoặc 70% chiều d

ày tôn bao bánh lái
l
ấy trị số nào lớn.
III.3.2.2.3. Cốt bánh lái:
- Các xương đứng tạo thành cốt bánh lái phải được đặt ở phía
trước và sau đường tâm trục lái
với khoảng cách gần bằng chiều
rộng của tiết diện bánh lái nếu cốt gồm hai xương đứng và đặt theo
đường tâm của trục lái nếu cốt gồm một xương.
- Môđun chống uốn tiết diện cốt phải được tính toán theo các
xương đứng quy định tr
ên cùng với dải mép kèm của tôn bánh lái.
Chi
ều rộng của dải tôn mép kèm được lấy như sau:
+ Nếu cốt gồm hai xương đứng thì chiều rộng của mép
kèm được lấy bằng 0,2 lần chiều d
ài của cốt.
+ Nếu cốt gồm một xương đứng thì chiều rộng của mép
kèm được lấy bằng 0,16 lần chiều d
ài của cốt.
- Đối với bánh lái ta thiết kế cho tàu này thì cốt bánh lái gồm
một xương đứng.
Mô đun chống uốn v
à diện tích tiết diện nằm ngang của cốt
bánh lái phải sao cho ứng suất uốn, ứng suất cắt và ứng suất tương
đương không được lớn hơn các trị số sau đây:
- Ứng suất uốn:
m
b
K

110


- Ứng suất cắt:
m
c
K
50


- Ứng suất tương đương:
m
cbe
K
120
3
22

