Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 8 pps

Chương 8: Xác định lực và mômen thủy động tác động l ên bánh lái theo quy ph ạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép 2003 2.4.5.1. Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi: Lực F R tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi được dùng làm cơ sở xác định các khích thước cơ cấu của bánh lái và được tính theo công thức sau: F R = k 1 . k 2 .k3.132.S.v 2 (N) Trong đó: S = 12,19 (m 2 ) diện tích bánh lái . v = 13,5 (Hl/h) tốc độ tàu. Nếu tốc độ tàu chạy tiến nhỏ hơn 10 (Hl/h) thì v được lấy bằng v min xác định theo công thức sau : v min = 3 20  v (Hl/h). Khi tàu ch ạy lùi tốc độ lùi v l được tính theo công thức sau : v l = 0,5.v = 0,.5.13,5 = 6,75 (Hl/h) . - k 1 hệ số phụ thuộc hệ số hình dạng của bánh lái và được tính theo công thức sau : k 1 = 3 2  A Với : A = 19,12 6,4 22  S h = 1,736 h : là chi ều cao trung bình của bánh lái. Suy ra : k 1 = 3 2736,1  = 1,25 - k 2 hệ số phụ thuộc prôfin bánh lái. Tra bảng 2B/21.1.1-TCVN6259-2B:2003 ta có: k 2 = 1,1 khi tàu chạy tiến . k 2 = 0,8 khi tàu chạy lùi . - k 3 hệ số phụ thuộc vị trí bánh lái. Vì bánh lái một phần nằm trong dòng đẩy chân vịt nên k 3 = 1. V ậy : Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến là : F R = 1,25.1,1.1.132.12,19.13,5 2 = 403225,4 ( N ). L ực tác dung lên bánh lái khi tàu chạy lùi là: F R = 1,25.0,8.1.132.12,19.6,75 2 = 73313,7 ( N ) 2.4.5.2. Mômen xoắn tác dụng lên trục lái: T R = T R1 + T R2 ( N.m ) Tuy nhiên, khi tàu chạy tiến T R không được nhỏ hơn T Rmin xác định theo công thức sau : T Rmin = 0,1.F R . S bSbS 2211  (N.m) Trong đó: - T R1 và T R2 : mômen xoắn tương ứng do các phần diện tích S 1 và S 2 của bánh lái. - S 1 = 5,76(m 2 ) và S 2 = 6,54(m 2 ): diện tích phần trên và phần dưới của bá nh lái (m 2 ) sao cho: S = S 1 +S 2 (A 1 bao gồm cả S f1 và A 2 bao gồm cả S f2 ). - b 1 = 2,28(m) và b 2 = 2,4 (m)chiều rộng tương ứng giữa các phần diện tích S 1 và S 2 . - F R và S : lực và diện tích bánh lái. - T R1 và T R2 được xác định như sau: T R1 = F R1 .r 1 (N.m) T R2 = F R2 .r 2 (N.m) F R1 và F R2 lực tác dụng lên phần diện tích S 1 và S 2 được xác định như sau : F R1 = F R . S S 1 (N ) F R2 = F R . S S 2 (N) Hình 2-9. Sự phân bố diện tích bánh lái - r 1 và r 2 : khoảng cách từ tâm của lực tác dụng tương ứng của các phần diện tích S 1 và S 2 của bánh lái đến đường tâm của trục lái, được xác định theo công thức sau: r 1 = b 1 ( α – e 1 ) (m) r 2 = b 2 ( α – e 2 ) (m) Trong đó : - e 1 và e 2 : hệ số cân bằng ứng với S 1 và S 2 của bánh lái. e 1 = 1 1 S S f ; e 2 = 2 2 S S f Với S f1 = 0,5124 (m 2 ) , S f2 = 1,413 (m 2 ) phần diện tích cân bằng. Suy ra : e 1 = 76,5 5124,0 = 0,089 e 2 = 54,6 413,1 = 0,219 - α : được xác định : + Đối với phần bánh lái không nằm sau phần cố định của giá bánh lái Khi tàu chạy tiến : α = 0,33 Khi tàu ch ạy tiến : α = 0,66 + Đối với phần bánh lái nằm sau giá bánh lái. Khi tàu chạy tiến : α = 0,25 Khi tàu ch ạy tiến : α = 0,55 Do đó : Khi tàu chạy tiến : r 1 = b 1 (α – e 1 ) = 2,28.( 0,25 – 0,089 ) = 0,367 (m ) r 2 = b 2 (α – e 2 ) = 2,4.( 0,33 – 0,219 ) = 0,266 (m ) Khi tàu ch ạy lùi : r 1 = b 1 (α – e 1 ) = 2,28.( 0,55 – 0,089 ) = 1,051 (m ) r 2 = b 2 (α – e 2 ) = 2,4.( 0,66 – 0,219 ) = 1,058 (m ) V ậy : - Khi tàu chạy tiến : T Rmin = 0,1.403225,4. 19,12 4,2.54,628,2.76,5  = 94646,5 (N.m) F R1 = F R . S S 1 = 19,12 76,5 .4,403225 = 190531,4 (N ) F R2 = F R . S S 2 = 19,12 54,6 .4,403225 = 213355,5 (N) Suy ra : T R1 = F R1 .r 1 = 190531,4.0,367 = 69958,4 (N.m) T R2 = F R2 .r 2 = 213355,5.0,266 = 56802,2 (N.m) => T R = T R1 + T R2 = 69958,4 + 56802,2 = 126760,6 (N.m) - Khi tàu ch ạy lùi: T Rmin = 0,1.73313,7. 19,12 4,2.54,628,2.76,5  = 17208,8 (N.m) F R1 = F R . S S 1 = 19,12 76,5 .7,73313 = 34642,08 (N ) F R2 = F R . S S 2 = 19,12 54,6 .7,73313 = 38791,91 (N) Suy ra : T R1 = F R1 .r 1 = 34642,08.1,051 = 36414,89 (N.m) T R2 = F R2 .r 2 = 38791,91.1,058 = 41050,86 (N.m) => T R = T R1 + T R2 = 36414,89+ 41050,86 = 77465,75 (N.m) . : + Đối với phần bánh lái không nằm sau phần cố định của giá bánh lái Khi tàu chạy tiến : α = 0,33 Khi tàu ch ạy tiến : α = 0,66 + Đối với phần bánh lái nằm sau giá bánh lái. Khi tàu chạy tiến. phụ thuộc prôfin bánh lái. Tra bảng 2B/21.1.1-TCVN6259-2B:2003 ta có: k 2 = 1,1 khi tàu chạy tiến . k 2 = 0 ,8 khi tàu chạy lùi . - k 3 hệ số phụ thuộc vị trí bánh lái. Vì bánh lái một phần nằm. Chương 8: Xác định lực và mômen thủy động tác động l ên bánh lái theo quy ph ạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép 2003 2.4.5.1. Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và