tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm, chương 16 ppsx

Chương 16: Xác định đường kính trục lái - Trục lái là thiết bị chịu lực chủ yếu của thiết bị lái, nó có nhiệm vụ truyền mômen từ máy lái đến bánh lái.Trục lái là một trục tròn, thẳng có các cổ trục để lắp cần lái, phanh,…có rãnh 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 dạng khác nhau.  Đường kính phần trên của trục lái. - Theo quy định của quy phạm 2003 thì đường kính phần trên c ủa 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) [12-P2- Ch.21] Trong đó: T R : mômen xoắn 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 = 127470 (N.m) => d u = 4,2. 3 88,0.127470 = 205,56 (mm) - Khi tàu ch ạy lùi ta có: - T R = 78023,4 (N.m) => d u = 4,2. 3 88,0.4,78023 = 171,98 (mm)  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 = 205,56 (mm). M = M 3 = 208031,08 (N.m). T R = 127470 (N.m). Suy ra: d l = 205,56. 6 2 ) 127470 08,208031 ( 3 4 1  = 264,63 (mm). Khi tàu ch ạy lùi: d u = 171,98 (mm). M = M 3 = 127334,22 (N.m). T R = 78023,4 (N.m). Suy ra: d l = 171,98. 6 2 ) 4,78023 22,127334 ( 3 4 1  = 221,49 (mm). III.3.2.1.3. 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 = 127470 (N.m) d u = 205,56 (mm) Suy ra: 3 3 3 3 56,205 10.127470.1,5 10 1,5  u R t d T  = 74,85 (N/mm 2 ). Ứng suất cho phép là: [ 88,0 6868 ]  s K  = 77,27 (N/mm 2 ). => τ t < [τ ] Vậy 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 = 208031,04 (N.m) mômen uốn tại ổ đỡ 3. d l = 264,63 (mm): đường kính trục. T R = 127470 (N.m) mômen xoắn trên trục lái. Suy ra: 3 3 3 3 63,264 10.04,208031.2,1010 2,10  l b d M  = 107,7 (N/mm 2 ) 3 3 3 3 63,264 10.127470.1,510 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. III.3.2.2. Tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái. - Vật liệu làm tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái là thép CT3 theo b ảng 3-8 [5- tr.40]: σ b = 300 (N/mm 2 )  ch = 200 (N/mm 2 ). III.3.2.2.1. Tôn bánh lái: - Chiều dày tôn bánh lái t không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: t = 5,5.l.β 5,2). 10. ( 4   pl R k S F d (mm) Trong đó: d- áp suất thủy tỉnh, về trị số lấy bằng chiều chìm l ớn nhất của tàu. d = 7,6 (N/m 2 ) F R = 402960,8 (N) - Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu ch ạy tiến. S = 12,182 (m 2 ) - diện tích bánh lái. k pl : hệ số vật liệu làm tôn bánh lái. V ới: - e = 0,75 khi  ch > 235 (N/mm 2 ) - e = 1,00 khi  ch < 235 (N/mm 2 ) k pl = e ch ) 235 (  => K s = 1 ) 200 235 ( = 1,175 β: được xác định theo công thức sau, nhưng β không được lớn hơn 1,0. β = 2 ).(5,01,1 a l  Trong đó: l = 0,46 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị n ào nhỏ hơn. a = 0,61 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị n ào lớn hơn. Suy ra: β = 2 ).(5,01,1 a l  = 2 ) 61,0 46,0 .(5,01,1  = 0,903 V ậy: t = 5,5.0,46.0,903. 175,1). 182,12 10.8,402960 7( 4  + 2,5 = 16,36 (mm) III.3.2.2.2. Xương bánh lái: - Thân bánh lái được gia cường bằng các xương đứng và xương nằm sao cho thân báng lái có tác dụng như dầm chịu uốn. - Khoảng cách chuẩn l của các xương nằm của bánh lái được tính theo công thức sau: l = 0,2.( 100 L )+0,4 = 0,2.( 100 156 )+0,4 = 0,712 , (m). - Kho ảng cách chuẩn từ xương đứng tạo nên cốt bánh lái đến xương đứng lân cận không được lớn hơn 1,5 lần khoảng cách các xương nằm. Vậy khoảng cách giữa các xương đứng là: < 1,5.0,712 = 1,068 (m). - Theo quy ph ạm chiều dày của các xương đứng bánh lái không được nhỏ hơn 8 (mm) hoặc 70% chiều d ày tôn bao bánh lái l ấy trị số nào lớn. III.3.2.2.3. Cốt bánh lái: - Các xương đứng tạo thành cốt bánh lái phải được đặt ở phía trước và sau đường tâm trục lái với khoảng cách gần bằng chiều rộng của tiết diện bánh lái nếu cốt gồm hai xương đứng và đặt theo đường tâm của trục lái nếu cốt gồm một xương. - Môđun chống uốn tiết diện cốt phải được tính toán theo các xương đứng quy định tr ên cùng với dải mép kèm của tôn bánh lái. Chi ều rộng của dải tôn mép kèm được lấy như sau: + Nếu cốt gồm hai xương đứng thì chiều rộng của mép kèm được lấy bằng 0,2 lần chiều d ài của cốt. + Nếu cốt gồm một xương đứng thì chiều rộng của mép kèm được lấy bằng 0,16 lần chiều d ài của cốt. - Đối với bánh lái ta thiết kế cho tàu này thì cốt bánh lái gồm một xương đứng. Mô đun chống uốn v à diện tích tiết diện nằm ngang của cốt bánh lái phải sao cho ứng suất uốn, ứng suất cắt và ứng suất tương đương không được lớn hơn các trị số sau đây: - Ứng suất uốn: m b K 110   - Ứng suất cắt: m c K 50   - Ứng suất tương đương: m cbe K 120 3 22   . Chương 16: Xác định đường kính trục lái - Trục lái là thiết bị chịu lực chủ yếu của thiết bị lái, nó có nhiệm vụ truyền mômen từ máy lái đến bánh lái. Trục lái là một trục. lấy bằng 0,2 lần chiều d ài của cốt. + Nếu cốt gồm một xương đứng thì chiều rộng của mép kèm được lấy bằng 0 ,16 lần chiều d ài của cốt. - Đối với bánh lái ta thiết kế cho tàu này thì cốt bánh lái. các dạng khác nhau.  Đường kính phần trên của trục lái. - Theo quy định của quy phạm 2003 thì đường kính phần trên c ủa trục lái d u yêu cầu để truyền được mômen xoắn phải được xác định sao