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 . 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. < [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. 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