Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 10 ppt

Chương 10: Xác định đường kính trục
lái
Trục lái là thiết bị chịu lực chủ yếu của thiết bị lái . Trục lái
là một trục tròn, thẳng có các cổ trục để lắp cần lái, phanh,… có
rảnh 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
d
ạng khác nhau. Ở đây ta chọn trục lái thẳng có đoạn mút côn.
3.1.2.1. Đường kính phần trên của 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
).
Đường kính phần trên của trục lái được tính theo công thức sau:
d
u
= 4,2.
3
.
sR
KT (mm )
Trong đó :
T
R
: mômen xoăn 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
= 126760,6 (N.m)
=> d
u
= 4,2.
3
88,0.6,126760 = 201,9 ( mm)
Khi tàu ch
ạy lùi ta có :
- T
R
= 77465,75 ( N.m)
=> d

u
= 4,2.
3
88,0.75,77465 = 171,57 (mm)
Ch
ọn đường kính phần trên của trục lái là : d
u
= 210 (mm ).
3.1.2.2. 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
= 201,9 (mm ).
M = M
3
= 206873,3 (N.m ).
T
R
= 126760,6 (N.m)
Suy ra :
d
l
= 201,9.
6
2
)
6,126760

3,206873
(
3
4
1 = 259,9 (mm).
Khi tàu ch
ạy lùi:
d
u
= 171,57 (mm ).
M = M
3
= 126424,17 (N.m ).
T
R
= 77465,75 (N.m).
Suy ra :
d
l
= 171,57.
6
2
)
75,77465
17,126424
(
3
4
1 = 220,8 (mm).
Ch

ọn đường kính phần dưới của trục là: d
l
= 260 (mm).
.
Hình 3-4. Kết cấu trục lái được thể hiện như hình trên
Tại các vị trí các ổ đỡ phía trên và phía dưới của trục ta có thêm
các
ống lót trục(áo bao trục), và được lắp bằng mối ghép căng.
Tại vị trí phía trên:
Chi
ều dày của ống lót: n = 0,05.270 = 14 (mm)
Chiều dài : l = 595 (mm)
T
ại vị trí phía dưới:
Chiều dày của ống lót: n = 0,045.270 = 12(mm)
Chiều dài : l = 320 (mm)
3.1.2.3. 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
= 126760,6 (N.m)
d
u
= 210 (mm)
Suy ra :
3
3
3
3
210
10.6,126760.1,5
10 1,5

u
R
t
d
T


= 69,8 (N/mm
2
).
Ứng suất cho phép là : [
88,0
6868
]

s
K

= 77,27 (N/mm
2
).
=> τ
t
< [τ ]
V
ậy 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
= 206873,3 (N.m) mômen uốn tại ổ đỡ 3.
d
l
= 270 (mm) đường kính trục .
T
R
= 126760,6 (N.m) mômen xoắn trên trục lái.
Suy ra :
+
3
3
3
3
270
10.3,206873.2,1010 2,10

l
b
d
M

= 107,7 (N/mm
2

)
+
3
3
3
3
270
10.6,126760.1,5
10 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.