Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 7 doc

Chương 7:
Xác định lực và mômen thủy động
tác dụng lên bánh lái
2.4.4.1. Lực tác dụng lên bánh lái:
* L
ực nâng L tác động lên bánh lái:
L = C
L
. k
v
. k
cv
.
2
.
2
v

. S, kG
Trong đó:
C
L
- hệ số lực thủy động.
n

- tỷ trọng của nước biển ,
n

= 104,5 (kGS
2
/m

4
).
v
n
- vận tốc của dòng nước. Trong tính toán ta lấy bằng tốc
độ của con t
àu, m/s ta có: v
n
= v = 6,939 (m/s ).
S = 12,19 (m
2
) – diện tích bánh lái.
Do đó :
L = C
L
.0,522.2,08. 19,12.
2
939,6.5,104
2
= 33297,96.C
L
(kG).
* Lực cản D tác dụng vào bánh lái:
D = C
D
. k
v
. k
cv
.

2
.
2
v

. S, kG
Trong đó :
C
D
– hệ số lực thủy động.
Do đó :
L = C
D
.0,522.2,08. 19,12.
2
939,6.5,104
2
= 33297,96.C
D
(kG).
* Hợp lực R tác dụng vào bánh lái:
R =
22
DL  =
22
).96,33297().96,33297(
DL
CC  (kG )
2.4.4.2. Mômen thủy động tác dụng lên bánh lái:
Mômen thủy động tác động lên bánh lái, với điểm đặt ở mép

dẫn của bánh lái là:
M
td
= C
M
. k
v
. k
cv
.
2
.
2
v

. S. b, kG.m
V
ới :
C
M
: hệ số mômen thủy động.
b = 2,65 (m) chiều rộng bánh lái.
Do đó :
M
td
= C
M
.0,522.2,08. 19,12.
2
939,6.5,104

2
.2,65 = 88239,59.C
M
(kGm)
* K
ết quả tính lực nâng L, lực cản D, lực tổng hợp R và mômen
th
ủy động tác động lên bánh lái M
tđ
được thể hiện qua bảng sau:
1 2 3 4 5 6 7 8
α C
L
C
D
C
M
L D R M
td
0 0 0,010 0 0 332,98 332,98 0
6,2411
1
0,3 0,031
0,075
9989,3
9
1023,3
6
10041,6
7

6617,9
7
12,556
9
0,61 0,086
0,15
20311,
8
2847,3
6
20510,3
6
13235,
9
18,798 0,91 0,167 0,225
30301,
1
5559,4
8
30806,9
3
19853,
9
24,889
7
1,19 0,283
0,3
39624,
6
9410,6

9
40726,7
5
26471,
9
30,458
5
1,4 0,396
0,36
46617,
1
13170,
4
48441,8
9
31766,
3
33,929
6
1,53 0,505
0,38
50945,
9
16821,
8
53651,2
3
33531
Dựa vào bảng tính trên ta có :
- L

ực cản lớn nhất : L
max
= 50945,9 (kG)
- L
ực nâng lớn nhất: D
max
= 16821,8 (kG)
- L
ực tổng hợp lớn nhất tác dụng lên bánh lái : R
max
=
53651,23 (kG)
- Mômen th
ủy động lớn nhất tác động vào bánh lái : M
td
=
33531(kGm)
2.4.4.3. Mômen trên trục lái:
aNMM
tdo
. . Với: S
v
CkkN
nn
Ncvv
.
2
.

2



S
v
aCbCkkM
nn
NMcvv
.
2
.
) (.
2
0


S
v
Cb
b
a
b
e
kkM
nn
Ncvv
.
2
.
) (.
2

0



).(.59,88239
).(.65,2.19,12.
2
939,6.5,104
.08,2.522,0
0
2
0
b
a
b
e
CM
b
x
b
x
CM
N
ta
N


Kết quả tính được thể hiên trong bảng sau :
Bảng tính mômen trên trục lái:
1 2 3 4 5 6

α độ C
N
a/b e/b (4)-(3)
M
td
=(2)*(5)*88239,5
9 (kGm)
0 0
0,250
4
0
-
0,2504
0
6,241 0,302
0,250
4
0,248
7
-
0,0017
-45,30220551
12,55
7
0,614
0,250
4
0,244
3
-

0,0061
-330,4925604
18,79
8
0,915
0,250
4
0,245
8
-
0,0046
-371,4004343
24,89 1,198
0,250
4
0,250
3
-
0,0001
-10,57110288
30,45
8
1,407
0,250
4
0,255
8
0,0054
670,4267569
33,93 1,551

0,250
4
0,244
9
-
0,0055
-752,7278225
Giá trị M
0
nhận giá trị dương lớn nhất chính là mômen trên
tr
ụ lái cần sử dụng tính toán.
Mômen thủy động tác dụng lên trục lái là: M
0
= 670,427
(kGm)
Mômen lái trên tr
ụ lái được tính theo công thức sau:
M
1
= k
0
. M
0
+ M
ms
, kG.m [2-tr.55]
Trong đó:
k
0

= 1,2 ÷ 1,3 – hệ số tính đến lượng tăng mômen lái
khi quay lái ngược.
chọn k
0
= 1,2 .
M
ms
= (20% ÷ 30%).M
0
– mômen ma sát tại các ổ đỡ
trục lái và chốt lái.
Chọn M
ms
= 20%M
0
= 20%.670,427 = 134,0854
(kGm).
Suy ra :
M
t
= 1,2.670,427 + 134,0854 = 838,6 (kGm) = 83,86
(kNm)