thiết kế chong chóng tàu hàng khô 10000 tấn, vận tốc 13,5 hlgiờ, chạy tuyến hải phòng – tây âu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA CƠ KHÍ
THIẾT KẾ MÔN HỌC
LÝ THUYẾT TÀU
GV Hướng dẫn : Hoàng Trung Thực
Sinh viên : Cao Văn Trình
Lớp : MTT51 – ĐH1
Mã SV : 39283
Đề bài: Thiết kế chong chóng tàu hàng khô 10000 tấn, vận tốc 13,5 hl/giờ, chạy tuyến Hải
Phòng – Tây Âu. Cho kích thước chủ yếu của tàu như sau:
L × B × D × d = 124 × 21 × 10,5 × 7,6 (m)
C
B
× C
M
× C
WP
= 0,74× 0,98 × 0,835
GIỚI THIỆU CHUNG
Loại tàu: Tàu hàng khô
Chiều dài: L = 124 (m)
Chiều rộng: B = 21 (m)
Chiều chìm: d =7,6 (m)
Hệ số béo thể tích: C
B
= 0,74
Hệ số béo sườn giữa: C
M
= 0,98
Hệ số béo đường nước: C
WP

= 0,835
Trọng tải: 10.000T
Vận tốc : v
s
= 13,5 hl/giờ
1
MỤC LỤC
Trang
Đề bài
1
PHẦN 1
TÍNH TOÁN SỨC CẢN VÀ CÔNG SUẤT
KÉO CỦA TÀU
3
1.1 Lựa chọn phương pháp tính
3
1.2 Tính toán lực cản và công suất kéo
4
PHÀN 2 TÍNH TOÁN CHONG CHÓNG 7
2.1
Chọn vật liệu 7
2.2
Tính toán hệ số dòng theo và hệ số lực hút
7
2.3 Chọn sơ bộ đường kính chong chóng 8
2.3.1. Chọn sơ bộ công suất của động cơ 8
2.3.2. Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng 8
2.3.3. Chọn sơ bộ đường kính 8
2.4 Chọn số cánh chong chóng 9
2.5 Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng 9

2.5.1. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền 9
2.5.2. Tính toán các yếu tố cơ bản của chong
chóng và lựa chọn động cơ chính
10
2.5.3. Tính toán chong chóng đảm bảo khai thác
hết công suất của động cơ và đạt được tốc độ tối
đa
12
2.5.4. Kiểm tra tỉ số đĩa theo điều kiện bền
13
2.6 Xây dựng bản vẽ chong chóng 13
2.6.1. Xây dựng hình bao hình bao duỗi thẳng
của chong chóng
13
2.6.2. Xây dựng profin cánh 14
2.6.3. Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu
cạnh
15
2.6.4. Xây dựng củ chong chóng 15
PHẦN 1: TÍNH TOÁN SỨC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO CỦA TÀU
2
1. Tính sức cản của tàu
1.1. Lựa chọn phương pháp tính
Trong hàng loạt các vấn đề đặt ra cho người đóng tàu thuỷ khi thiết kế một con tàu mới cần
đảm bảo hình dạng vỏ tàu và trang trí động lực sẽ hiệu quả nhất về mặt động lực học trong phạm
vi yêu cầu thiết kế. Lần thử tàu cuối cùng sẽ tiến hành ở tốc độ yêu cầu, với công suất nhỏ nhất
phải đạt được sự phù hợp tốt nhất giữa sức cản và hiệu suất đẩy cao.
Một nhân tố khác ảnh hưởng đến thiết kế thuộc phương diện động lực học của con tàu là
cần đảm bảo không chỉ đặc tính vùng nước yên tĩnh tốt mà còn cả điều kiện hoạt động bình
thường trên biển, con tàu phải chuyển động bình thường, các mặt boong bị ướt và tổn thất tốc độ

ít trong điều kiện thời tiết xấu. Đặc tính nước yên tĩnh là điều kiện quan trọng nhất. Nước tĩnh là
vùng nước mà không có sóng, không có gió, không có dòng chảy.
Sức cản của một con tàu ở tốc độ cho trước chính là lực cần thiết để kéo con tàu với tốc độ
đó trong vùng nước yên tĩnh. Giả sử không có giao thoa từ tàu kéo, nếu vỏ tàu không có các
phần phụ, sức kéo này được gọi là sức cản vỏ tàu trần. Công suất cần được để thắng sức cản này
gọi là công suất có ích hay công suất kéo(EPS): EPS= R.v (W)
Sức cản tổng được tạo thành bởi một số các thành phần khác nhau do các nguyên nhân khác
nhau và tác động lẫn nhau theo quy luật rất phức tạp. Để giải quyết vấn đề này đơn giản hơn,
thông thường người ta coi sức cản tổng được tạo thành bởi 4 thành phần chính:
- Sức cản ma sát do chuyển động của vỏ tàu qua chất lỏng nhớt.
- Sức cản tạo sóng, do năng lượng được tàu cung cấp liên tục cho hệ sóng được tạo ra trên
mặt nước.
- Sức cản xoáy, do năng lượng mà các xoáy từ vỏ tàu hay các phần phụ mang đi. Hiện tượng
xoáy cục bộ sẽ xảy ra sau các phần phụ như củ chân vịt, trục, các thanh đỡ trục, từ các khung
đuôi và các bánh lái nếu các phần này không được tạo dáng động học phù hợp và không thẳng
hàng với dòng chảy. Cũng tương tự như vậy, nếu đuôi sau của tàu dài quá, nước có thể không
theo kịp mặt cong và sẽ tách ra khỏi vỏ tàu, sẽ làm tăng các xoáy và sức cản phân tách.
- Sức cản không khí sinh ra ở phần thân tàu trên mặt nước và kiến trúc thượng tầng do
chuyển động của tàu trong không khí.
Sức cản tạo sóng và sức cản xoáy thường lấy tên chung là sức cản dư. Ngoài ra còn 1 số sức
cản: sức cản hình dáng, sức cản phần nhô…
Sức cản tàu có thể tính theo nhiều phương pháp khác nhau, độ chính xác cũng khác nhau và
khả năng thực tế thực hiện của từng phương pháp cũng khác nhau. Có thể xác định sức cản của
tàu theo những phương pháp khác sau:
1. Xác định sức cản bằng phương pháp phân tích
2. Xác định sức cản trên cơ sở khảo sát mô hình
3. Xác định sức cản nhờ các công thức gần đúng
4. Xác định sức cản trên cơ sở phân tích các kết quả thử trên đoạn đường đo đạc.
Có rất nhiều phương pháp tính gần đúng sức cản tàu thủy dựa vào kết quả khảo sát mô hình
và kết quả đo ở các tàu thực.

3
Các phương pháp được biết nhiều nhất :
- Papmiel,Ayre, Lapa-Keller, Kabaczynski,Holtrop-Mennen cho tàu
vận tải 1 hoặc 2 chong chóng.
- Doust và Oertsmersen – tàu đánh cá.
- Kafali và Henschke – tàu vận tải cỡ nhỏ…
- Seri 60 – tàu hàng, tàu dầu, tàu chế biến hải sản…
⇒

Phương pháp lựa chọn để tính toán: phương pháp Seri 60
- Giới hạn áp dụng của phương pháp Seri 60 để tính sức cản của tàu:
C
B
= 0,6 ÷ 0,8
B/d = 2 ÷ 5
L/B = 6 ÷ 8,5
L/
3
∇
= 5 ÷ 7,5 (
∇
là thể tích chiếm nước của tàu)
- Kiểm tra điều kiện áp dụng:
L/B = 124/21 = 5,9 (1-1)
B/d = 21/7,6 = 2,76 (1-2)

B
C
= 0,74 (1-3)

⇒
Tàu thoả mãn các điều kiện áp dụng của phương pháp Seri 60
Vậy ta có thể áp dụng phương pháp Seri 60 để tính sức cản cho tàu.
1.2. Tính sức cản tàu
- Hệ số lực cản dư xác định theo công thức:
C
R
= C
Ro
× k
l
×

k
B/d
× a
B/d
Trong đó:
C
Ro
= f (C
B,
F
r
) – Tra trên đồ thị 6.9 theo C
B
= 0,74
Fr = v/
gL
(g = 9,81 m/s

2
- gia tốc trọng trường)
k
B/d
và a
B/d
là hệ số tính đến ảnh hưởng của tỷ số B/d - Tra trên đồ thị 6.8 và 6.10 theo B/d = 2,76
k
l
là hệ số ảnh hưởng của chiều dài tương đối l = L/
3
∇
∇
là thể tích chiếm nước của tàu:
∇
= C
B
× L × B × d = 0,74 × 124 × 21 × 7,6 = 14644,90 (
3
m
)
l = L/
3
∇
= 5,07 (m)
k
l
tra đồ thị 6.11 theo l = 5,07
R
e

= vL/
ν
Trong đó:
R
e:
số Reynold
ν
: hệ số nhớt động học của chất lỏng, lấy
ν
= 1,056.10
-6
m
2
/s
C
Fo
.10
3
=[ 0,455/(lgR
e
)
2,58
] × 10
3
C
A
. 10
3
- hệ số kể đến độ nhám (bảng 1.2)
C

AP
. 10
3
– hệ số kể đến phần nhô (bảng 1.3)
- Lực cản tàu: R =
2
1
ρ
.C × 10
3
.
v
2
.
Ω
4
Trong đó:
ρ
=104 KG.s
2
/m
4
Ω
là diện thích mặt ướt của tàu
Ω
= (1,01 ÷ 1,03)
Ω
0
Ω
0

= L.d.[2 + 1,37.(C
B
– 0,274).
d
B
] = 124× 7,6 ×[2 + 1,37 ×(0,74 – 0,274)×2,76] = 3545,34 m
2
Ω
= 3600 m
2
Công suất kéo của tàu : P
E
= R × v
Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau:
BẢNG TÍNH LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO TÀU THEO SERI 60
TT Đại lượng tính toán Đơn vị Vận tốc giả thiết
1 Vận tốc giả thiết: v
s
hl/g 12 12,5 13 13,5 14
2 Vận tốc giả thiết: v = 0,5144
v
s
m/s 6,173 6,43 6,687 6,944 7,202
3 v
2
(m/s)
2
38,10 41,345 44,72 48,22 51,87
4
Fr = v/

gL
- 0,177 0,184 0,192 0,199 0,206
5 C
Ro
= f (C
B,
F
r
) – Đồ thị 6.9 - 1,08
x10
3
1,10
x10
3
1,12 x10
3
1,17 x10
3
1,30 x10
3
6 k
l
-

Đồ thị 6.11 - 1,39 1,40 1,41 1,43 1,44
7 k
B/d
- Đồ thị 6.8 - 1,05 1,06 1,03 1,06 1,04
8 a
B/d

– Đồ thị 6.10 - 0,915 0,915 0,916 0,917 0,919
9 C
R
= C
Ro
× k
l
×

k
B/d
× a
B/d
- 1,442 1,494 1,490 1,626 1,789
10 R
e
= vL/
ν
- 724,86
x10
6
755,04
x10
6
785,2
x10
6
815,4
x10
6

845,67
x10
6
11 C
Fo
.10
3
=[ 0,455/(lgR
e
)
2,58
] ×
10
3
- 1,64 1,63 1,62 1,61 1,60
12 C
A
. 10
3
- hệ số kể đến độ
nhám (bảng 1.2)
- 0,374 0,374 0,374 0,374 0,374
13 C
AP
. 10
3
– hệ số kể đến phần
nhô (bảng 1.3)
- 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
14 C × 10

3
= [9] + [11] + [12] +
[13]
- 3,606 3,648 3,634 3,76 3,913
15
R =
2
1
ρ
.[14].[3].
Ω
kN 257,2 282,3 304,2 339,4 380
16 P
E
= [15].[2] KW 1587,7 1815,19 2034,19 2356,79 2736,76
Với tàu có vận tốc 13,5 knot có
+ R = 339,4 kN
5
+ P
E
= 2356,79 KW
6
PHẦN 2 : TÍNH TOÁN CHONG CHÓNG
2.1. Chọn vật liệu
+Vật liệu thường dùng làm chong chóng là: đồng thau ( KHB
s
C-1) đối với chong
chóng có bước tiến cố định hoặc biến bước.
+ Thép-Cacbon thường được dùng đối với chong chóng có bước cố định kết cấu
hàn.

Vậy ta chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng thau KHB
s
C-1.
QCVN 2010-Phần 7A về vật liệu –Chương 7 : Đồng và hợp kim đồng. – 7.2 :Hợp kim
đồng đúc (Đồng thau- Mangan – Cấp 1) : HBsC1
_Thành phần hóa học :
+Thành phần kẽm tương đương (%)=
100. (%)
100
100
Cu
A
−
+
Trong đó A=Sn+5Al-0,5Mn-0,1Fe-2,3Ni(%)
+Thành phần hóa học (%) của HBsC1:
(52 62)%Cu ÷
,
(0,5 3,0)%Al ÷
,
(0,5 4,0)%Mn ÷
,
(35 40)%Zn ÷
,
(0,5 2,5)%Fe ÷
,
1,0%Ni ≤
,
1,5%Sn ≤
,

0,5%Pb ≤
*Giới hạn độ bền
+Giới hạn chảy:
2
175( / )N mm≥
+Giới hạn bền kéo:
2
460( / )N mm≥
+Độ giãn dài(%):
20
≥
2.2. Tính toán hệ số dòng theo và hệ số lực hút
- Hệ số dòng theo
T
ω
Theo Papmiel :
T
ω
=
T
D
C
P
Z
B
ω
∆−
∆
3
165,0

Trong đó :
C
B
– hệ số béo của tàu
C
B
= 0,74
∇
: thể tích chiếm nước của tàu, m
3

∇
= 14644,90 m
3
7
D : đường kính chong chóng, m

D = 10,5 m
wT∆
: tổn thất dòng theo do kể đến quá trình tạo sóng
wT
∆
= 0,1.C
B
.(Fr-0,2)
Lg
v
Fr
.

=
= 0,199
⇒

wT∆

≈
0
Z
p
: số chong chóng
Z
p
= 1 (chong chóng)
⇒

T
ω
= 0,165.0,74.
1
3
5,10
90,14644
- 0 = 0,2845
- Hệ số lực hút t
t = 0,7.
T
ω
= 0,7. 0,2845 = 0,199
2.3. Chọn sơ bộ đường kính chong chóng

2.3.1. Chọn sơ bộ công suất của động cơ

P
s
=
k
P
E
.85,0

Trong đó :
k = 0,5
÷
0,7 – hệ số
Chọn k = 0,55
P
E
: công suất kéo của tàu
P
s
=
55,0.85,0
79,2356
= 5041,26 kW
Chọn P
s
= 5045 kW
Vậy với P
s
=5045 kW thì chọn sơ bộ máy chính

Mác động cơ Công suất
Kw
Vòng quay
rpm
Đường kính XL
D(mm)
Hành trình piston S(mm)
8
8L35MC 5200 210 350 1050
2.3.2. Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng
Số vòng quay n trong khoảng 100 – 250 rpm
Chọn n = 190 rpm
2.3.3. Chọn sơ bộ đường kính
Đường kính sơ bộ của chong chóng tính theo công thức :
D
sb
n
= 11,8
4
T
 D
sb
=
n
T
4
8,11

Trong đó :
D - đường kính chong chóng, m

T - lực đẩy chong chóng, kN
T = T
E
/(1-t) = R/(1-t), kN
T =339,4/(1-t) = 423,72 kN
n - vòng quay chong chóng, rpm
n = 190 rpm
⇒
D
sb
=
190
72,4238,11
4
= 3,88 m
Chọn D
sb
= 3,9 m
Kiểm tra điều kiện D
sb
= (0,5
÷
0,6)d
Xét d = 7,6 m
⇒
D
sb
/d = 3,9/7,6 =0,51 ( thỏa mãn )
2.4. Chọn số cánh chong chóng
k

NT
=
4
T
n
v
A
ρ

k
DT
= v
A
.D.
T
ρ
Trong đó :
v
A
– Vận tốc tiến của chong chóng, m/s
v
A
= v
s
. (1-
T
ω
).0,5144 m/s
9
⇒

v
A
= 13,5.(1- 0,2845).0,5144 = 4,97 m/s
n - Vòng quay chong chóng, rps
n=190 rpm = 3,17 rps
T – Lực đẩy chong chóng, kN
D – Đường kính chong chóng, m
104=
ρ
KG.s
2
/m
4
= 1,04 KN.s
2
/m
4
⇒
k
NT
=
4
72,423
04,1
17,3
97,4
= 0,62
⇒
k
DT

= 4,97.3,9.
72,423
04,1
= 0,96
Nếu k
NT
<1 và k
DT
< 2 thì chọn Z=4 và ngược lại Z = 3
Vậy số cánh chong chóng Z = 4 ( cánh)
2.5. Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng
2.5.1. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền
[ ]
3
3/2
max
min
00
10
.
).08,1.(24,0
σδ
mT
D
Z
d
A
A
A
A

H
EE








−=








≥

Trong đó : Z – Số cánh chong chóng
D – Đường kính chong chóng
max
δ
- Chiều dày tương đối của chong chóng ở mặt cắt bán kính tương
đối
r
=
R

r
= 0,6 .
max
δ
= 0,08
T – Lực đẩy chong chóng, kN
m – hệ số kể đến trạng thái tải trọng , m = 1,15
[ ]
σ
- Ứng suất cho phép giới hạn của vật liệu,
[ ]
σ
= 6.10
4
kPa
d
=
D
d
H
= 0,167 – tỷ số giữa đường kính trung bình của củ chong chong
với đường kính của nó
10
[ ]
3
3/2
max
min
00
10

.
).08,1.(24,0
σδ
mT
D
Z
d
A
A
A
A
H
EE








−=









≥
= 0,24.(1,08 –0,167).(
08,0.4,4
4
)
3/2
3
4
10.6
72,423.15,1.10
= 0,48
2.5.2 Tính toán các yếu tố cơ bản của chong chóng và lực chọn động cơ chính
a : Hệ số hiệu chỉnh đường kính chong chóng tối ưu giữa làm việc trong nước tự do và
làm việc sau đuôi tàu.
Chọn a=1,05 (Tàu có 1 chong chóng)
0,85
E
k =
- Hệ số dự trữ công suất đối với tàu chạy biển
I
Q
hệ số kể đến ảnh hưởng của tốc độ không đều
Q
i
1
= 1 + 0,125.(
)1,0−
t
ω
= 1,023

97,096,0 ÷=
GS
ηη
. Chọn
96,0=
GS
ηη
11
TT Đại lượng tính toán Đơn vị Các giá trị tính toán
1 N rpm 170 180 190 200 210
2 n=N/60 rps 2,83 3 3,17 3,33 3,5
3 T
E
= R = f(v
s
) kN 339,4 339,4 339,4 339,4 339,4
4 T = T
E
/(1-t) - 423,72 423,72 423,72 423,72 423,72
5
4
.
T
n
v
k
A
NT
ρ
=

- 0,66 0,64 0,62 0,61 0,59
6 J
0
= f(k
NT
) - 0,40 0,39 0,38 0,37 0,36
7 J = a.J
0
- 0,42 0,41 0,399 0,389 0,378
8
D
opt
=
Jn
A
.
ν
m 4,18 4,04 3,93 3,84 3,76
9
k
T
=
42
opt
Dn
T
ρ
- 0,167 0,170 0,170 0,169 0,166
10
),( Jkf

D
P
T
=
- 0,72 0,715 0,70 0,70 0,68
11
),(
0
Jkf
T
=
η
- 0,54 0,535 0,53 0,525 0,52
12
0
1
11
η
ω
η
TQ
D
t
i −
−
=
- 0,59 0,585 0,58 0,575 0,57
13
P
D

=
D
S
Rv
η
kW 3994,8 4028,94 4063,67 4099,01 4134,96
14
P
s
=
E
GS
D
k
P
ηη
kW 4895,6 4937,43 4979,99 5023,3 5067,35
Dựa vào bảng tính ta xây dựng được đồ thị P
s
= f(N)
Dựa vào đồ thị chọn được động cơ cần thiết
Vậy chọn được máy MAN B&W 8L35MC có P
s
= 5200 kW
N = 210 rpm
Chọn vòng quay chong chóng n = 190 rpm
Vậy cần chọn hộp giảm tốc có tỉ số truyền
190
210
==

n
N
i
P
=1,1
Tỉ số bước: P/D= 0,70
Hiệu suất làm việc của chong chóng :
58,0=
D
η

2.5.3. Tính toán chong chóng đảm bảo khai thác hết công suất của động cơ và đạt được
tốc độ tối đa
12
Do lựa chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất yêu cầu nên ta đi tính vận tốc tối đa
của tàu
TT Đại lượng tính toán Đơn vị Các giá trị tính toán
1 v
s
knot 12 12,5 13 13,5 14
2
)1(5144,0
. TSA
wvv −=
m/s 4,42 4,6 4,78 4,97 5,15
3
( )
SE
vfRT ==
kN 257,2 282,3 304,2 339,4 380

4
t
T
T
E
−
=
1
kN 321,1 352,43 379,78 423,72 474,4
5
4
.
T
n
v
k
A
NT
ρ
=
- 0,59 0,60 0,61 0,62 0,626
6
( )
NT
kfJ =
0
- 0,35 0,36 0,37 0,375 0,38
7
0
.JaJ =

- 0,368 0,378 0,389 0,394 0,399
8
Jn
v
D
A
opt
.
=
m 3,79 3,84 3,88 3,98 4,07
9
42
opt
T
Dn
T
k
ρ
=
- 0,149 0,155 0,160 0,162 0,165
10
( )
Jkf
D
P
T
,=
- 0,64 0,66 0,67 0,69 0,70
11
( )

Jkf
T
,
0
=
η
- 0,51 0,52 0,525 0,53 0,53
12
0
.
1
1
.
1
ηη
TQ
D
w
t
i −
−
=
- 0,558 0,57 0,575 0,58 0,58
13
D
D
Rv
P
η
=

kW 2845,24 3184,54 3537,82 4063,67 4718,3
14
EGS
D
S
k
P
P
ηη
=
kW 3486,81 3902,62 4335,56 4979,99 5779,8
Dựa vào bảng tính, ta xây dựng đồ thị : P
s
= f(v
S
), D
opt
= f(v
S
),
)(
0 S
vf=
η
, P/D = f(v
S
)
Dựa vào đồ thị với P
s
= 5200 kW ta xác định được các thông số :

V
S
= 13,656 hl/giờ
D
opt
= 4 m
P/D = 0,694
o
η
= 0,53
2.5.4. Kiểm tra tỷ số đĩa theo điều kiện không xảy ra xâm thực:
Theo Schoenher thì tỉ số đĩa nhỏ nhất không xảy ra xâm thực được tính theo công
thức sau :
13
( )
2
0
min
275,1 nD
P
k
A
A
c
o
E
ξ
=









Trong đó :
16,3,1 ÷=
ξ
- hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tải trọng chong chóng
Chọn
5,1=
ξ
k
C
= f(Z;P/D;J) – hệ số, tra đồ thị
k
C
= 0,17
)(
0 sa
hPP
γ
+=
, kN/m
2
P
a
=101,340 – áp suất khí quyển, kN/m
2

10=
γ
- trọng lượng riêng của nước, kN/m
2
h
s
=T-0,55D – khoảng cách từ tâm trục chong chóng đến đường nước thiết kế, m
n – vòng quay chong chong, rpm
D- đường kính chong chóng, m
T = d = 7,6 m
Kết quả
336,0
min
0
=








A
A
E
2.6. Xây dựng bản vẽ chong chóng
2.6.1. Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng
Chiều rộng lớn nhất của cánh b
max

b
max
=
0
187,2
A
A
z
D
E
, m
Kết quả b
max
= 0,846 m
Ta có bảng tọa độ để xác định hình bao duỗi thẳng theo Seri B tính theo % của b
max
như
sau :
Bảng hoành độ của hình bao duỗi thẳng
r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Từ trục
đến mép
đạp
46,8
9
52,75 56,3
4
57,6
6
56,1 51,3

7
41,7
1
25,39 -
14
Chiều
rộng cánh
tính bằng
% chiều
rộng ở
bán kính
0,6R
Từ trục
đến mép
thoát
29,1
1
33,3 37,4 40,74 43,9 46,6
6
48,3
7
46,95 20,14
Chiều
rộng toàn
bộ
75,99 86,05 93,7
4
98,4 100 98,0
3
90,08 72,34 -

Khoảng cách từ
đường chiều dày lớn
nhất đến mép đạp
theo % chiều rộng
cánh
35 35 35,1 35,5 38,9 44,3 48,6 50 -
2.6.2. Xây dựng profin cánh
2.6.2.1. Xác định chiều dày lớn nhất của các profin tại các tiết diện :
- Chiều dày tại mút cánh :
e
R
=aD(50-D), mm
Trong đó :
a = 0,06 – đối với chong chóng làm bằng hợp kim đồng
D- đường kính chong chóng, m
Kết quả e
R
= 11,04 mm
- Chiều dày giả định tại đường tâm trục :
e
0
, mm
với e
0
= 0,045D – cho chong chóng 4 cánh
Kết quả e
0
=0,18 m = 180 mm
- Chiều dày lớn nhất của profin tại các bán kính :
)(

00 R
eeree −−=
Trong đó :
R
r
r =
R
r
r =
e
max
0,2 146,4
0,3 129,6
0,4 112,8
0,5 96,0
0,6 79,2
0,7 62,4
15
0,8 45,6
0,9 28,8
2.6.2.2. Bảng tung độ profin cánh
Bảng tung độ profin cánh
Từ điểm có chiều dày lớn nhất
tới mép thoát (%e
max
)
Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
(%e
max
)

Tung
Độ
Mặt
hút
r/R 100
%
80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100
%
0.2 - 78 106.2 127.1 141.0 144.2 138.2 127.2 108.8 94.1 82.3 -
0.3 - 65.88 92.59 112.24 125.1
7
127.2
4
121.5
5
110.9
5
93.75 81.01 70.99 -
0.4 - 53.62 78.98 97.3 109.0
5
110.4 104.8
3
94.77 79.14 67.62 58.68 -
0.5 - 41.46 65.34 82.24 92.61 93.71 88.26 78.61 64.67 54.26 46.42 -
0.6 - 31.61 52.79 67.14 76.10 77.13 71.74 62.38 50 41.04 34.08 -
0.7 - 24.32 41.30 52.41 59.66 60.25 54.82 46.24 35.19 27.28 21.61 -
0.8 - 18.35 30.39 38.24 43.35 43.49 38.24 30.80 21.63 15.49 10.96 -
0.9 - 12.61 19.56 24.31 27.10 27.10 24.31 19.56 12.61 8.41 6.15 -
0.9
5

- - - - - - - - - - - -
Từ điểm có chiều dày lớn nhất
tới mép thoát (%e
max
)
Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
(%e
max
)
Tung
Độ
Mặt
Đạp
r/R 100
%
80% 60% 40
%
20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100
%
0.2 43.86 26.61 15.94 7.97 2.27 0.66 3.36 8.63 19.66 29.66 38.1 58.48
0.3 32.78 15.78 7.50 2.20 - 0.06 1.68 5.95 14.03 21.40 28.71 48.56
0.4 20.07 6.20 1.50 - - - 0.34 2.98 8.77 14.05 20.12 38.78
0.5 8.66 1.67 - - - - - 0.67 4.11 8.07 12.70 29.04
0.6 4.01 - - - - - - - 0.63 3.50 6.60 19.26
0.7 - - - - - - - - - 0.25 1.51 9.91
0.8 - - - - - - - - - - - 3.32
0.9 - - - - - - - - - - - -
0.9
5
- - - - - - - - - - - -

2.6.3. Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
- Chọn góc nghiêng cánh bằng

10
2.6.4. Xây dựng củ chong chóng
2.6.4.1. Xác định đường kính trục chong chóng
- Đường kính trục chong chóng:
Dkdd
CPB
+= 12,1
16
Với d
P
là đường kính trục trung gian được tính theo công thức sau
( )
3
192 k
n
P
d
m
S
P
+=
, mm
Trong đó: k = q(a – 1) q = 0,4 (động cơ 4 kỳ) a = 1,4 (động cơ 8 xilanh )
k = 0,16
P
S
– công suất trên bích ra của động cơ hoặc hộp số ( nếu có hộp số )

P
s
= 4979,99 kW= 6722,99 cv
n
m
– vòng quay định mức của trục chong chóng, rps
d
P
=
3
16,.1
190
99,6722
92
= 318 mm
Chọn d
P
= 320 mm
d
B
=1,12.320+10.4= 399 mm
k
C
= 10 (trục có ống bao là hợp kim đồng)
D – đường kính chong chóng, m
- Độ côn trục: k = 1/10 ÷ 1/15. Chọn k = 1/12
- Chiều dài phần côn trục: l
k
= (90 ÷ 95)%l
H

Lấy l
K
= 0,9.l
H
= 0,777 (m)
2.6.4.2. Xác định kích thước củ chong chóng
- Chiều dài củ l
H
lấy lớn hơn 2% ÷ 3% chiều rộng lớn nhất của hình chiếu cạnh
l
H
= 1,05.1,02= 0,86 (m)
- Độ côn củ chong chóng: k
H
= 1/15 ÷ 1/20. Chọn k
H
= 1/15
- Đường kính trung bình củ chong chóng:
Dd
H
167,0=
= 0,167.4 = 0,72 (m)
- Chiều dài lỗ khoét để giảm nguyên công cạo rà: l
0
= (0,25 ÷ 0,3)l
k
Lấy l
0
= 0,3l
K

= 0,3.0,777 =0,233 (m)
- Chiều sâu rãnh khoét chọn hợp lý theo khả năng công nghệ
2.6.4.3. Chọn then
- Chiều dài then: l
t
= (0,9 ÷ 0,95)l
k
Chọn l
t
= 0,9l
K
= 0,9.0,777 = 0,7 (m)
- Chiều rộng và chiều cao theo tiêu chuẩn Việt Nam
- Kiểm tra bền:
+ Ứng suất dập nhỏ hơn ứng suất dập cho phép:
[ ]
2
/,80 mmN
dd
=≤
δδ
+ Ứng suất cắt nhỏ hơn ứng suất cắt cho phép:
[ ]
2
/,50 mmN
cc
=≤
ττ
17
Ứng suất dập tính toán:

2
d
B t t
T
d b l
δ
=
Ứng suất cắt tính toán:
ttB
c
lhd
T
T
2
=
Ta có mô men xoắn trên trục chong chóng là : T = 7162
m
D
n
P
P
D
: Công suất truyền đến chong chóng
P
D
=
ss
P
η
= 0,97.5200 = 5044 (kW)

Thay vào T = 7162
190
5044
= 36901,588 (N.m) = 36901588 (N.mm)

2
d
B t t
T
d b l
δ
=
=
700.100.399
36901588.2
= 2,64 (N.mm
2
) <
[ ]
2
/,80 mmN
d
=
δ

ttB
c
lhd
T
T

2
=
=
700.50.399
36901588.2
= 5,28 (N.mm
2
) <
[ ]
2
/,50 mmNT
C
=
Vậy then đủ bền
2.6.4.4. Chọn mũ thoát nước
- Chiều dài mũ thoát nước: l
0
= (0,14 ÷ 0,17)D, m
l
0
= 0,15D = 0,6 (m)
- Bán kính cầu ở cuối mũ: r
0
= (0,05 ÷ 0,1)D, m
r
0
= 0,08D = 0,32 (m)
Trong đó: D – đường kính chong chóng, D = 4 m
2.6.4.5. Tính khối lượng chong chóng
Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau:

2
6,0
4
6,0
3
4
59,071,010.22,6
10.4
HH
H
dl
D
e
D
d
D
b
D
Z
G
γγ
+













−+








=
Trong đó:
Z = 4 (Số cánh chong chóng)
18
γ
- Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng,
γ
= 8600 kG/m
3
D - Đường kính chong chóng, D = 4 m
d
H
- Đường kính của củ chong chóng, d
H
= 0,72 m
l
H

- Chiều dài củ chong chóng, l
H
= 0,86 m
6,0
e
- Chiều dài cánh tại 0,6R
6,0
b
- Chiều rộng cánh tại 0,6R
Kết quả : G = 5440 kg
19