Thit kế bánh lái tàu hàng 11500 t chạy biển không hạn chế vận tốc 13hl(bản vẽ chuẩn bldt)

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :1
Trờng đại học hàng hải
Khoa đóng tàu
Ngời thực hiện: nguyễn văn a
Thiết kế môn học thiết bị tàu
Đề tài: Thiết kế bánh lái tàu hàng 11500 tấn chạy biển không hạn
chế với các thông số chính sau
* Vận tốc tàu v
S
= 13 hl/h
* Chiều dàI tàu L = 126 m
* Chiều rộng tàu B = 22 m
* Chiều cao mạn H = 10,5 m
* Chiều chìm thiết kế T = 7,6 m
HảI phòng 20


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiÕt kÕ m«n häc m«n thiÕt bÞ tµu
Trang :2
Môc lôc


GVHD : NguyÔn V¨n Vâ
Sinh viªn : NguyÔn §¨ng C¬ng
Líp : VTT - 41 - §H2


thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :3
Thiết kế môn học môn
- thiết bị tàu -
o0o
I.Các thông số chính của tàu
Thiết kế bánh lái tàu hàng 11500 tấn chạy biển không hạn chế
với các thông số chính sau
* Vận tốc tàu v
S
= 13 hl/h
* Chiều dàI tàu L = 126 m
* Chiều rộng tàu B = 22 m
* Chiều cao mạn H = 10,5 m
* Chiều chìm thiết kế T = 7,6 m
* Các hệ số béo
# Hệ số béo chung

= 0,7
# Hệ số béo sờn giữa

= 0,982
# Hệ số béo đờng nớc

= 0,81
II.Tính toán sức cản và đ ờng kính chong chóng
Ta xét các đặc trng của tàu
*
9,2
6,7

22
==
T
B
*
7,5
22
126
==
B
L
* = 0,7
Vậy ta áp dụng phơng pháp Papmiel để tính sức cản tàu
Công suất kéo của tàu đợc xác định bằng công thức


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :4
EPS =
0
3
C
v
L
D
S

Trong đó
* D = LBT = 1,025.0,7.126.22.7,6 = 15116 ,tấn là trọng lợng tàu
* L = 126 ,m là chiều dài tàu
* C
0
là hệ số tính theo công thức
C
0
=
11
11


x
C
Trong đó
*
1
=

L
B
10
=
7,0
126
22
10
= 1,2 là hệ số đặc trng về hình dáng thân
tàu

*
1
= 1 vì L > 100 m
* x
1
= 1 là hệ số kể đến ảnh hởng của phần nhô thân tàu phụ
thuộc vào số đờng trục
* C
1
là hệ số phụ thuộc vào
1
và tốc độ tơng đối v
1
=
L
v
s
1

=
0,098v
s
Hệ số này đợc cho trong đồ thị
Thay số vào ta đợc công thức tính công suất kéo của tàu
EPS =
0
3
120
C
v

S
với C
0
= 0,905C
1
Các giá trị công suất và lực cản đợc tính theo bảng


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :5
Vận tốc
giả thiết
v
S
(hl/h)
Vận tốc
tơng đối
v
1
=0,098v
s
Hệ số C
1
(tra đồ thị)
Hệ số
C

0
=0,905C
1
Công suất
kéo EPS
(Cv)
Lực cản
R (kG)
8 0.784 104 94.120 652.78 6119.85
10 0.980 101 91.405 1312.84 9846.29
12 1.176 94 85.070 2437.52 15234.51
13 1.274 91.5 82.808 3357.77 19367.90
14 1.372 90.5 81.903 4207.39 22537.80
16 1.568 87.5 79.188 6207.04 29095.50
S
E
P
S

=

f
(
v

)
S
R

=

f
(
v

)
8 9 10 11 12 13 14 15 16
v (hl/h)
S
10000
14000
18000
22000
26000
30000
34000
R (kG)
1600
2400
3200
4000
4800
5600
6400
EPS (Cv)
Ta
vẽ đợc đồ thị công suất kéo và lực cản
Đờng kính chong chóng
Đờng kính chong chóng đợc xác định dựa vào tích số tối u
giữa đờng kính và vòng quay chong chóng

4
8,11 TnD
m
=


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :6
trong đó T =
t
R

1
Sơ bộ cho t = 0,21 là hệ số lực hút
T =
21,01
19368

= 24516 kG = 24516.9,8.10
-3
= 240 kN
Để tàu chạy với vận tốc 13 hl/h thì EPS = 3358 Cv = 3358.0,7355
= 2470 kW
Sơ bộ cho
D

S
= 0,55
Công suất máy
P
S
=
SD
EPS

=
55,0
2470
= 4491 kW
Từ công suất máy ta chọn vòng quay hợp lý của chong chóng
là
n
m
= 160 vòng/phút
Thay số vào ta có đờng kính sơ bộ của chong chóng
D =
m
n
T
4
8,11
=
160
2258,11
4

= 3,6 m
Từ đờng kính chong chóng ta vẽ đợc sơ đồ khung giá lái
III.Lựa chọn dạng bánh lái
Ta lựa chọn dạng bánh lái cân bằng,đơn giản
* Bánh lái có dạng hình chữ nhật
* Profin bánh lái là profin NACA 0012


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :7
IV.Các đặc tr ng hình học của bánh lái
1.Diện tích bánh lái
1.1.Theo công thức thống kê
Diện tích bánh lái đợc tính bằng công thức
F
P
= àLT ,m
2
trong đó
à = 0,018 ữ 0,027 là hệ số diện tích bánh lái cho tàu đi biển 1
bánh lái
L = 126 ,m là chiều dài giữa 2 trụ của tàu
T = 7,6 ,m là chiều chìm trung bình của tàu ở trạng thái toàn tải
Thay số vào ta có
F
P

= 17,2 ữ 25,9 ,m
2
Ta chọn diện tích bánh lái F
P
= 19,44 ,m
2
1.2.Kiểm tra theo điều kiện diện tích tối thiểu
Diện tích của bánh lái phải không nhỏ hơn trị số tính theo công
thức sau
F
Pmin
=
)
75
150
75,0(
100 +
+
L
LT
pq
,m
2
trong đó
p = 1 vì bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt
q = 1 đối với tàu hàng
L,T lần lợt là chiều dài và chiều chìm tàu
Thay số vào ta có
F
Pmin

=
)
75126
150
75,0(
100
6,7.126
+
+
= 14,3 ,m
2
Vậy diện tích bánh lái đã chọn F
P
= 22 m
2
thoả mãn không nhỏ
hơn diện tích tối thiểu F
Pmin
= 14,3 m
2


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :8
2.Kích th ớc bánh lái
Các kích thớc đặc trng cho bánh lái hình chữ nhật gồm có

chiều cao và chiều rộng bánh lái
Dựa vào điều kiện bố trí trong khung giá lái mà ta chọn
# Chiều cao bánh lái h
P
= 5,4 ,m
# Chiều rộng bánh lái b
P
=
P
P
h
F
= 3,6 ,m
3.Độ dang bánh lái
Độ dang của bánh lái tính bằng công thức
=
P
P
b
h
=
6,3
4,5
= 1,5
4.Chiều dày lớn nhất của profin bánh lái
Với prôfin NACA 0012 thì chiều dày tơng đối

12,0=t
t
max

=
t
b
P
= 0,12.3,6 = 0,423 ,m
Vị trí chiều dày lớn nhất

x
= 0,3
Hoành độ chiều dày lớn nhất
x =
x
b
P
= 0,3.3,6 = 1,08 ,m
5.Vị trí đặt trục tối u
Vị trí đặt trục tối u đợc tính bằng công thức
a = a
opt
=
2
maxmin pp
xx +
Giá trị của x
pmin
và x
pmax
đợc tính theo bảng sau

GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :9

p
(độ
)
C
x
C
y
C
m
C
n
=C
x
sin
p
+C
y
cos

p
C
d
=C

m
/C
n
x
p
=C
d
b
p
(m)
5 0.02 0.2 0.05 0.20 0.25
0.90
10 0.04 0.4 0.1 0.40 0.25
0.90
15 0.09 0.6 0.16 0.60 0.27
0.96
20 0.16 0.85 0.23 0.85 0.27
0.97
27 0.34 1.2 0.35 1.22 0.29
1.03
Để tìm x
Pmax
và x
Pmin
ta vẽ đồ thị x
P
= x
P
(
P

)
0,89
0,9
5 107,9
x (m)
1,03
1,0
P

15 20 27 (độ)
0,9
P
1,0
Dựa vào đồ thị
ta có
x
Pmax
= 1,03 m tại
P
= 27 độ
x
Pmin
= 0,89 m tại
P
= 7,9 độ
Vị trí đặt trục tối u
a = a
opt
=
2

89,003,1
+
= 0,96 ,m


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :10
6.Hệ số cân đối của bánh lái
Hệ số cân đối của bánh lái đợc tính theo công thức
R =
P
P
F
F '

trong đó
F
P
= 0,96.5,4 = 5,184 m
2
là diện tích phần đối của bánh lái
F
P
= 19,44 m
2
là diện tích của toàn bộ bánh lái

R =
44,19
184,5
= 0,27 > 0,25
Vậy vị trí đặt trục tối u là
a = 0,25.3,6
a = 0,9 m
7.Xây dựng tuyến hình prôfin lý thuyết
Toạ độ thực của prôfin tính theo công thức

100
bx
x
=

100
.
max
ty
y

=
Tra bảng 1-9 tr 24 sổ tay thiết bị tàu thuỷ ta lập bảng toạ độ
prôfin
x
(%)
y
(%)
x(mm)
y(mm

)
x
(%)
y
(%)
x(mm)
y(mm)
0 0 0.00 0.00 17.5 46.3 630.00 195.85
0.25 7.2 9.00 30.46 20 47.78 720.00 202.11
0.5 10.28 18.00 43.48 25 49.5 900.00 209.39
0.75 12.45 27.00 52.66
30 50 1080.00 211.50
1 14.1 36.00 59.64 40 48.35 1440.00 204.52


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :11
1.25 15.8 45.00 66.83 50 44 1800.00 186.12
1.75 18.55 63.00 78.47 60 38.03 2160.00 160.87
2.5 21.8 90.00 92.21 70 30.5 2520.00 129.02
3.25 24.55 117.00 103.85 80 21.85 2880.00 92.43
5 29.6 180.00 125.21 85 17.08 3060.00 72.25
7.5 34.99 270.00 148.01 90 12.06 3240.00 51.01
10 39 360.00 164.97 95 6.7 3420.00 28.34
15 44.55 540.00 188.45 100 1.05 3600.00 4.44
V.Lực và mômen thủy động tác dụng lên bánh lái

1.Tàu chạy tiến
Vận tốc dòng nớc chảy đến bánh lái
v
ep
= 0,515v
S
(1-
r
) ,m/s
Trong đó
v
S
= 13 ,hl/h là là vận tốc khai thác của tàu

r
là giá trị trung bình của hệ số dòng theo tại vị trí đặt bánh lái

r
= 0,8
0
với
0
là giá trị trung bình của hệ số dòng theo tại vị trí
đĩa chong chóng
Theo Papmiel,với tàu biển ta có

0
=

B
x
D
V
x
3
165,0
trong đó
x = 1 là số chong chóng
= 0,7 là hệ số béo thể tích của tàu
V = LBT = 0,7.126.22.7,6 = 14747,04 ,m
3
là thể tích chiếm nớc
của tàu
D
B
= 3,6 ,m là đờng kính chong chóng


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :12
là phần kể đến sự tạo sóng
Vì Fr = 0,19 < 0,2 nên = 0
Thay số vào ta có

0
=
6,3
04,14747
1
7,0
165,0
3
= 0,301

r
= 0,8.0,301 = 0,241
là hệ số hiệu chỉnh có kể đến ảnh hởng của dòng nớc do
chong chóng đẩy ra đập vào bánh lái
đợc tính bằng công thức
=
)1(
''
1 +
B
P
P
k
F
F
3600
5
4
0
0

F''
P
D
B

=

3
6
0
0
trong đó
F
P
= 3,6.3,6 = 12,96 ,m
2
là diện tích của bánh lái bị phủ bởi
dòng nớc do
chong chóng đẩy ra
k
B
là hệ số kể đến sự gia tăng thêm của lực dạt do bánh lái đặt
trực tiếp trong dòng nớc của chong chóng


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu

Trang :13
k
B
phụ thuộc vào
B
/2 và đợc tra đồ thị với
B
là hệ số tải của
chong chóng

B
=
42
1
2
2
B
A
D
v
T



trong đó
T =
t
T
E

1
là lực đẩy của chong chóng
T
E
= R/x = 19368 kG là lực đẩy có ích của chong chóng
t là hệ số lực hút đợc tính bằng công thức
t = K
0
trong đó K = 0,5 ~ 0,7 cho tàu có bánh lái dạng thoát n-
ớc
Chọn t = 0,7
t = 0,7.0,301 = 0,211
T =
211,01
19368

= 24548 kG = 240566 N
v
A
là tốc độ dòng nớc chảy đến chong chóng đợc tính bằng
công thức
v
A
= 0,515v
S
(1-
0
)
= 0,515.13(1-0,301) = 4,68 ,m/s
= 1025 kg/m

3
là khối lợng riêng của nớc biển
Thay số vào ta có

B
=
22
6,3.14,3.68,4.1025.
8
1
240566
= 2,46
B
/2 = 1,23
Tra đồ thị ta có
k
B
= 2,3


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :14
là hệ số kể đến ảnh hởng toàn phần của tốc độ kích thích
chiều trục đến bánh lái và đợc xác định bởi công thức
=
2

12
2
2








+

+
B
kk

với k là hệ phụ thuộc vào tỉ số khoảng cách từ đĩa thiết bị đẩy
đến mép trớc của bánh lái chia cho đờng kính chong chóng
k =








B
D

z
f
Tra đồ thị với
6,3
5,1
=
B
D
z
= 0,42 ta có
k = 1,65
=
2
46,212
65,12
2
65,1








+

+
= 0,85

= 0,85

Thay số vào ta có
=
)185,0.3,2(
44,19
96,12
1 +
= 1,64


= 1,64

Vận tốc dòng chảy đến chong chóng
v
ep
= 0,515.13(1-0,241)1,64 = 8,33 ,m/s
v
ep
= 8,33 ,m/s
Lực và mômen thuỷ động tác dụng lên bánh lái đợc thể hiện
dới dạng bảng sau
ST
T
Đại lợng tính
toán
Đơn
vị
Góc bẻ lái

P
(độ)
5 10 15 20 27


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :15
1 C
x
- 0.02 0.04 0.09 0.16 0.34
2 C
y
- 0.2 0.4 0.6 0.85 1.2
3 C
m
- 0.05 0.1 0.16 0.23 0.35
4
C
n
=C
x
sin
p
+C
y
co

s
p
- 0.201 0.401 0.603 0.853 1.224
5 x
P
= (C
m
/C
n
)b
P
0.896 0.898 0.955 0.970 1.030
6 l = x
P
-a m -0.004 -0.002 0.055 0.070 0.130
7 P
n
= 1/2C
n
v
ep
2F
P
kG
14177.
9
28278.
5
42526.
8

60205.8
86313.
9
8 M

' = P
n
l kGm -62.3 -55.2 2358.7 4224.4 11201.7
9 M

= k
0
M

' kGm
-81.1 -71.7 3066.3 5491.7 14562.
2
2.Tàu chạy lùi
Tốc độ tàu chạy lùi
v
l
= 0,75v
S
= 0,75.13 = 9,75 hl/h
Tốc độ dòng chảy đến bánh lái
v
epl
= 0,515v
l

l
,m/s
trong đó
l
= 1,05 ~ 1,1
Chọn
l
= 1,1 ta có
V
epl
= 0,515.9,75.1,1 = 5,52 ,m/s
v
epl
= 5,52 ,m/s
Quá trình tính toán làm theo bảng
STT
Đại lợng tính
toán
Đơn
vị
Góc bẻ lái
P
(độ)
5 10 15 20 23
1 C
x
- 0.02 0.06 0.13 0.24 0.3
2 C
y
- 0.16 0.35 0.48 0.65 0.55

3 C
m
- 0.04 0.06 0.11 0.21 0.19


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :16
4
C
n
=C
x
sin
p
+C
y
co
s
p
- 0.161 0.355 0.497 0.693 0.623
5 x
P
= (C
m
/C
n

)b
P
m 0.894 0.608 0.796 1.091 1.097
6 l = x
P
-a m -0.006 -0.292 -0.104 0.191 0.197
7 P
n
= 1/2C
n
v
epl
2
F
P
kG
4996.3
4
11010.7
4
15419.6
5
21484.4
9
19332.9
6
8
M

' = P

n
l
kGm -31.65 -
3212.09
-
1598.79
4105.47 3809.33
9 M

= k
0
M

' kGm
-41.15 -
4175.72
-
2078.43
5337.12 4952.13
Từ kết quả ta vẽ đồ thị lực và mômen thủy động tác dụng lên
bánh lái
So sánh 2 trờng hợp tàu chạy tiến và chạy lùi ta có kết luận
# P
nmax
= 86314 kG tại
P
= 27 độ
# M

max

= 14562 kGm tại
P
= 27 độ
VI.Kết cấu của bánh lái
1.Vật liệu chế tạo bánh lái
* Chọn vật liệu chế tạo là thép CT 3C có

ch
= 2400 kG/cm
2
* Vật liệu chế tạo trục là phôi rèn bằng thép hợp kim thấp nhóm
8 theo ĐKLX có

ch
= 686 Mpa = 7000 kG/cm
2
2.X ơng gia c ờng
Khoảng cách giữa các xơng gia cờng tính theo công thức


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :17
a
0
=
4,0

100
2,0
+






L
với L = 126 m là chiều dài tàu
a
0
=
4,0
100
126
2,0
+






= 0,652 ,m
Vì khoảng sờn vùng đuôi là 600 mm nên ta chọn khoảng cách
giữa các xơng gia cờng ngang là
a
n

= 0,6 m
Chọn khoảng cách giữa các xơng gia cờng đứng bằng khoảng
cách giữa các xơng gia cờng ngang
a
d
= 0,6 m
Chiều dày các xơng gia cờng đợc lấy theo chiều dày tôn
bao(=0,8t
0
)
Vì a = 900 mm > t
max
= 423 mm nên ta phải có 2 xơng gia cờng
đứng thay thế cho trụ lái.Khoảng cách giữa chúng là 400 mm
400
600
3600
5
4
0
0
700 600600
6
0
0
6
0
0
6
0

0
6
0
0
6
0
0
6
0
0
6
0
0
700
900
6
0
0
6
0
0
Bố trí các xơng
gia cờng nh hình vẽ


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu

Trang :18
3.Chiều dày tôn bao
Chiều dày tôn bao bánh lái phải không nhỏ hơn trị số tính theo
công thức

0
=
][
2
1

C
P
S
a
F
P
Tk








+
+1,5 ,mm
trong đó
k

S
là hệ số phụ thuộc vào tỉ số b
C
/a
C
= 1,167 và nội suy theo
bảng
k
S
= 0,59
T là áp suất thuỷ tĩnh,về trị số bằng chiều chìm lớn nhất của tàu
T = 7,6.9,8/10,02 = 7,4 ,N/cm
2
a
C
= 60 cm là khoảng cách giữa các xơng gia cờng lấy trị số
bé hơn
[] là ứng suất cho phép của vật liệu.Lấy hệ số an toàn bằng 2
ta có
[] = 2400.9,8/2 = 11760 N/cm
2
P
n
= 845877 N là áp lực thuỷ động tác dụng lên bánh lái
F
P
= 194400 cm
2
là diện tích bánh lái
Thay số vào ta có

0
= 0,59
5,1
11760
60
194400
845877
4,7
2
+






+
= 2,6 mm
Trị số nhỏ nhất của tôn bao bánh lái tính theo công thức

0min
=
240126
37126
.7,0.40
240
37
40
+

+
=
+
+
L
L
a
C
= 12,47 mm
Chọn chiều dày tôn bao


0
= 14 mm


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :19
Chiều dày tôn mặt trên và tôn mặt d ới
Đợc lấy không nhỏ hơn 1,2
0
= 1,2.14 = 16,8 mm
Chọn chiều dày tôn mặt trên và dới


t

=

d
= 18 mm
Trên tấm tôn mặt trên và mặt dới có khoét lỗ để thử áp lực,sau
đó đợc làm kín bằng vít đồng có đờng kính 50 mm,phía ngoài
đợc hàn tấm ốp có đờng kính 100 mm
Chiều dày tôn bao vùng thay thế cho trục lái
Không nhỏ hơn 1,2
0
= 16,8 mm
Chọn chiều dày tôn bao vùng thay thế


0
= 18 mm
Chiều rộng tôn bao vùng thay thế S không nhỏ hơn 1/6h
max
với
h
max
= 6,5 m là khoảng cách lớn nhất giữa 2 gối kề nhau của
trục lái
Chọn S = 1,4 m
Chiều dày x ơng gia c ờng
Không nhỏ hơn 0,8
0
và không lớn hơn 1,2
0
Chọn chiều dày xơng gia cờng

x
= 15 mm
Chiều dày xơng gia cờng thay thế cho trục lái bằng (1,8~2)
0
=
25 ~ 28 mm
Chọn chiều dày xơng gia cờng thay thế cho trục lái


tt
= 28 mm
4.Lập là
* Chiều dày xơng lập là

= 15 mm


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :20
* Chiều rông lập là b = 100 mm
5.Kiểm tra bền trục lái
Bánh lái đợc coi là đủ bền nếu mômen chống uốn của xơng
đúng thay thế cho trục lái và mép kèm của nó lớn hơn mômen
chống uốn cho phép

W [W] =
][


M
trong đó M

là mômen uốn nhịp đợc tính ở phần sau
[] =
ch
/3 = 800 kG/cm
2

Chiều rộng mép kèm
b
mk
= h/6 = 5400/6 = 900 mm
Việc tính mômen chống uốn thực hiện theo bảng
STT
Quy cách
(cm)
Diện tích
F
i
(cm
2
)
Z
i
(cm)

F
i
Z
i
2
(cm
4
)
i
0
(cm
4
)
1 1,8x90 162 -30,2 147750,48 43,74
2 2x2,8x42,4 237,44 0 0 35571,
7
3 1,8x90 162 30,2 147750,48 43,74
x
900
4
2
4
3
z
2
1
28
1
8
1

8

561,44
331160,12


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :21
Mô men quán tính
I = 331160,12 cm
4
Mômen chống uốn
W = I/Z
max
= 331160,12/23 = 14398 cm
3
Mômen chống uốn cho phép
[W] = M
tt
/[] = 113437.10
2
/800 = 14179 cm
3
Vậy bánh lái đủ bền.
6.Khối l ợng & toạ độ trọng tâm bánh lái
Ta tính đợc toạ độ trọng tâm của profin bánh lái,cách mép tr-

ớc bánh lái một khoảng là 155 cm
Diện tích prôfin bánh lái
S = 10333 cm
2
Việc tính toán trọng tâm của bánh lái đợc thực hiện theo bảng
(mốc tính trọng tâm là mép trớc của bánh lái)
ST
T
Tên chi tiết
Kích thớc
Số lợng(cm)
Thể tích
V
i
(cm
3
)
X
i
(cm) V
i
X
i
(cm
4
)
1 Tôn bao 733x540x1,4 554148 155 85892940
2 Vách đứng 1 41,8x540x2,8 63201.6 70 4424112
3 Vách đứng 2 41,8x540x2,8 63201.6 110 6952176
4 Vách đứng 3 36x540x1,5

x0,9
26244 170 4461480
5 Vách đứng 4 26,2x540x1,5 19099.8 230 4392954
6 Vách đứng 5 13,7x540x1,5 9987.3 290 2896317
7 Vách ngang 10333x1,5x8 111596.4 155 17297442
8 Tôn đáy 10333x1,8x2 37198.8 155 5765814
9 Lập là 84480 155 13094400
S
969157.5 14517763
5


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :22
Chú ý: Hệ số 0,9 là hệ số kể đến việc chiếm diện tích của lỗ
khoét trên vách ngang và vách đứng
Từ bảng trên ta có khoảng cách từ trọng tâm bánh lái đến
mép trớc
x
G
=


i
ii
V

xV
=
5,969157
145177635
= 150 cm
Khoảng cách từ trọng tâm bánh lái tới trục lái
r = x
G
-90 = 60 cm
r = 60 cm
Khối lợng bánh lái
G = V
i
= 7850.0,9692
G = 7608 kG
VII.Kết cấu trục lái
Tải trọng tác dụng lên trục lái gồm có
# áp lực thuỷ động P
n
của nớc tác dụng vuông góc gây uốn
trục
# Mômen thuỷ động M

gây xoắn trục
# Lực tác dụng lên đầu sectơ lái
P
C
= M
C
/R

C
với R
C
là bán kính sectơ lái
# Trọng lợng bánh lái G
m
và trọng lợng bản thân của trục lái
1.Tính toán lần gần đúng thứ nhất
Ta giả thiết P
C
= 0 và ta áp dụng nguyên lý độc lập tác dụng


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :23
1.1.Trục lái dới tác dụng của P
n
và M

Ta coi bánh lái và trục lái nh 1 dầm tựa trên các đế cứng.Phản
lực tại các đế là R
i
.Độ cứng của bánh lái là EI
1
,của trục là EI
2

.Ta
giả thiết là
M'' = -496 kGm
1
R''
a = 3 m L = 6,5 m
11
b = 3,5 m
1
L = 0,65 m
3
L = 1,9 m
2
M

M' = 81705 kGm
L LL
M = 139430 kGm

1
ba
1
1
0
G
M
1
2 3
R''
1

R''
2
R'
0 n
P R'
1
R'
2
M = 4565 kGm
G
Tác dụng của P
n
Tác dụng của M
G
1
M'

EI
1
= 2EI
2
Khi đó dầm là siêu tĩnh bậc nhất
Viết phơng trình góc xoay cho gối 1

++
1
1
1
11
2
21
1
11
1
63
'
3
'
b
a
EI
baP
EI
LM
EI
LM
n
=0
suy ra M
1
=
21

11
1
1
2
1
2 LL
ba
b
a
P
n
+








+
=
9,1.25,6
5,3.3
5,3
3
1
2
86 314
+

+
= 81705 (kGm)
Mômen nhịp:
M

=
1
11
L
baP
n
=
5,6
5,3.3.86314
= 139430 (kGm)
Mômen tính toán


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :24

M
tt
=
1
1
1
1
11
'M
L
a
L
baP
n

= 101720 (kGm)
Đờng kính trục tại gối 1:
D
1

[ ]
3
22
1
1.0
'


MM
+

(cm)
Với
[ ]

= 0.4
T

= 0,4.7000 = 2800 (kG/cm
2
)
D
1

3
22
2800.1,0
14562008170500 +
= 30,9 (cm)
Đờng kính trục tại gối 2:
D
2

[ ]
3
1.0


M
= 17,3 (cm)
Phản lực tại các gối:

R
0
=
1
1
1
1
'
L
M
L
bP
n

=
5,6
81705
5,6
5,3.86314

= 33907 (kG)
R
1
=
( )
1
1
21
211
'

L
aP
LL
LLM
n
+
+
=
( )
5,6
3.86314
9,1.5,6
9,15,681705
+
+
= 95410 (kG)
R
2
= -
2
1
'
L
M
= -
9,1
81705
= -43003 (kG)
Đờng kính tại gối 0
D

0
10
4400
0
+
ch
R

=
44007000
33907
10
+
= 17,2 (cm)
D
0
2,76
[ ]

0
R
= 9,6 (cm)
Chọn D
0
= 24 (cm)
D
1
= 34 (cm)
D
2

= 30 (cm)


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2

thiết kế môn học môn thiết bị tàu
Trang :25
1.2.Trục lái chịu tác dụng của trọng lợng bánh lái G
m
M
G
= G
m
.r = 4565 kGm
với G
m
= 7608 kG
r = 0,6 m
Ta có phơng trình góc xoay:

2
1
2
1
1
1
3
1
6
L
a
EI
LM
G
= -
2
21
1
11
3
''
3
''
EI
LM
EI
LM

M

1
=-
21
1
2
2
1
1
2
31
2
1
LL
L
a
LM
G
+










M
1

= -496 (kGm)
Mômen tính toán :
M
tt
=
1
11
1
1
''
L
aM
L
bM
G

= 2687 (kGm)
Phản lực tại các gối :
R
0
=
1
1
1
''
L
M
L
M
G

= 778 (kG)
R
1
= -
2
1
1
1
1
''''
L
M
L
M
L
M
G
++
= -1040 (kG)
R
2
= -
2
1
''
L
M
= 261 (kG)
Khi đó trị số phản lực tổng cộng của các gối ở lần gần đúng

thứ nhất là:
R
i
=
22
'''
ii
RR
+
Vậy thay số ta có:
R
0
=
22
77833907
+
= 33916 (kG)


GVHD : Nguyễn Văn Võ
Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng
Lớp : VTT - 41 - ĐH2