Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 12 pps

Chương 12: Kiểm tra bền bánh lái
Theo đồ thị mômen và đồ thị lực cắt thì tiết diện nguy hiểm
nhất của bánh lái nằm ở vị trí chốt lái.
Xét mặt cắt nguy hiểm ở đó ta có tiết diện của bánh lái như hình vẽ
sau:
Để dễ cho việc tính toán ta có thể xem mặt cắt của bánh
tương đương như một h
ình chữ nhật các các thông số và tiết diện
như h
ình dưới đây:
Hình 3-10. Kết cấu mặt cắt kiểm tra bền bánh lái
Hình 3-11: Kết cấu mặt cắt tương đương của bánh lái
Ta xem kết cấu như các thanh hình chữ nhật liên kết với nhau từ
đó ta có
Tổng mômen quán tính của các hình chữ nhật là đối với trục trung
hòa là:

J =
111
3
33
3
22
3
11
2
12
.
12
.
.4

12
.
.2
xhb
hb
hbhb
 (mm
4
).
Trong đó
b
1
= 14 (mm)
b
2
= 14 (mm)
b
3
= 16 (mm)
h
1
= 1760 (mm)
h
2
= 192 (mm)
h
3
= 192 (mm)
x
1

= h
2
+
2
14
192
2
1

b
= 197 (mm)
Suy ra :


J = 197.1760.14.2
12
192.16
12
192.14
.4
12
1760.14
.2
333
 = 4533325813
(mm
4
)
Mômen ch
ống uốn của tiết diện:

W
u
=
max
y
J

Với : y
max
= 110 (mm)
=> W
u
=
110
4533325813
max


y
J
= 43174531,6 (mm
3
).
Tổng diện tích của tiết diện là:


F = 2.b
1
.h
1

+ 4.b
2
.h
2
+ b
3
.h
3
= 2.14.1760 + 2.14.192 + 16.192
= 63104 (mm
2
)
Ứng suất uốn và ứng suất cắt của bánh lái là:

b
=
u
u
W
M
(N/mm
2
)
τ
c
=

F
Q
(N/mm

2
)
V
ới:
M
u
= M
1
= 273095,07 (N.m) = 273095,07.10
3
(N.mm)
Q = N
1
= 2541374,8 (N)
Suy ra:

b
=
6,43174531
10.07,273095
3

u
u
W
M
= 6,325 (N/mm
2
)
τ

c
=
63104
8,251374


F
Q
= 4,02 (N/mm
2
)
Ứng suất tương đương là:

e
=
2222
02.4.3325,6.3 
cb

= 7,47(N/mm
2
)
Các
ứng suất cho phép là:
 
m
b
K
110



=
175,1
110
= 93,6 (N/mm
2
)
 
m
c
K
50


=
175,1
50
= 42,5 (N/mm
2
)


2222
5,42.36,93.3 
cbe

= 119,07 (N/mm
2
)
Suy ra :

σ
b
< [σ
b
] , τ
c
< [τ
c
], σ
e
< [σ
e
]
Vậy kết cấu của bánh lái đã chọn thỏa mãn điều kiện bền.
3.2.5. Các bước chế tạo bánh lái:
Tôn mạn bánh lái được khai triển sao cho số mối nối tôn là ít
nh
ất. Các vách đứng và vách nằm được hàn trước tạo thành bộ
khung của bánh lái. Sau đó tôn mạn phải được hàn vào khung bằng
các mối hàn chữ T liên tục ( không nên dùng mối hàn gián đoạn vì
gây g
ỉ mạnh). Tiếp theo các tấm tôn nắp , tôn đáy bánh lái được
hàn vào khung và vào tôn mạn phải. Trên các mép vách nằm và
vách đứng ở mạn trái , hàn các dải tôn có kích thước sau 12x75
(mm). Trên tôn mạn trái cắt các lỗ khoét phân bố đều trên các dải
tôn nói trên. Mối hàn quanh mép lỗ khoét sẽ liên kết tôn mạn trái
bánh lái vào khung. Kích thước lỗ khoét là 80x40 (mm) bước lỗ
khoét theo chiều cao bánh lái là 147(mm) và theo chiều rộng bánh
lái là 167 (mm).
Hình 3-12. Các lỗ khoét trên tôn mạn trái

Sau khi hàn, hình dạng bánh lái được kiểm tra bằng dưỡng.
Khe hở giữa mép dưỡng và tôn mạn bánh lái tại mỗi mặt cắt không
được quá 1% chiều d
ày prôfin tại mặt cắt đó.
Chiều dày tôn nắp và tôn đáy bánh lái ta chọn bằng 16 (mm),
và có các lỗ nút bằng đồng có ren để đưa nước vào và ra bánh lái
khi th
ử kín.
Nếu quy định khi sự cố, bánh lái được quay bằng cáp thì ở
cạch sau bánh lái có hàn các móc để mắc cáp .
Chiều dày tấm của thăm không nhỏ hơn chiều dày tôn mạn
bánh lái. Nắp được bắt vào cửa bằng các vít đồng đầu chìm và có
gioàng kín nước. khích thước cửa thường không quá 300 mm.
Để luồn dây nâng bánh lái lúc tháo lắp, trên bánh lái thường
hàn hai ống đường kính 100x14 (mm) xuyên ngang bánh lái, nút
lái b
ằng nút gỗ.
Bánh lái được thử kín nước bằng cách bơm kín nước vào bên
trong v
ới áp suất
P = 1,25.T +
60
2
v
( 2 – tr 95)
Trong đó : p – áp suất nước (m cột nước )
T = 7,6 (m)– chiều chìm
V = 13,5 (Hl/h) – v
ận tốc tàu ( hải lý /h).
Suy ra :

P = 1,25.7,6 +
60
5,13
2
= 12,5 (m cột nước ).
* Hãm chuyển dịch dọc trục của bánh lái :
Sự chuyển dịch dọc trục quay của bánh lái (chuyển dịch theo
phương thẳng đứng) thường được h
ãm bằng một trong các phương
pháp sau:
- M
ột hoặc hai chốt bánh lái ( thường là chốt trên) được thiết
kế có đầu hãm, vòng hãm hoặc đai ốc hãm.
- B
ộ phận hãm rời kết vào sống đuôi tàu bắng bulông hoặc
hàn.
- Vòng hãm hai n
ửa lắp trên trục lái.
- Vai trục tren trục lái tỳ vào vỏ ổ hai nửa.
- Một bộ phận của mặt trên bánh lái đặt sát vào vỏ tàu.
Hình 3-13. Lỗ luồn dây nâng bánh lái khi tháo lắp
- Bản lề bánh lái đặt dưới bản lề trụ lái khi tàu đang nổi trong
nước, phương pháp tốt nhất để tháo bánh lái l
à dùng vòng hãm hai
n
ửa lắp trên trục lái ở chỗ dễ tháo, đây cũng chính là phương án ta
chọn để chống chuyển dịch dọc trục cho bánh lái thiết kế. Dùng vai
tr
ục của trục lái có nhược điểm là phải làm vỏ ổ hai nửa phức tạp.
Hình 3-14. Các kích thước bánh lái