Quy trình thiết kế bánh lái

Quy trinh ngắn gọn túm tắt các bước và các phương pháp giúp các bạn có cái nhìn tổng quan hơn... tính toán nhanh gọn. Đây là 1 tài liệu hay hy vong giúp dc các bạn trong quá trình làm đồ án chuc các bạn thành công

1.Chọn số lượng bánh lái bố trí trên tàu: - Kiểu tàu - Đặc trưng hình học vòm đuôi tàu - Số trục chân vịt - Yêu cầu tính ăn lái và độ tin cậy của thiết bị lái đẩy 2.Chọn kiểu bánh lái: - Điều kiện sử dụng tàu - Lượng dãn nước của tàu - Ưu nhược điểm kiểu bánh lái lựa chọn kiểu bánh lái cần thiết kế - Tính công nghệ phù hợp với nhà máy chế tạo 3. Xác định thông số hình học cơ bản của bánh lái: 3.1 Tính diện tích bánh lái: 3.1.1 Xác định diện tích sơ bộ của bánh lái: - Chọn theo tàu mẫu có tính ăn lái tốt - Chọn theo số liệu thống kê ( không có tàu mẫu ) ta dùng công thức kinh nghiệm sau: Fp = µ .L.d/100 ( tra 12 STTBT).Hoặc sử dụng công thức khác tài liệu đáng tin cậy. - Chú ý diên tích bánh lái chọn không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: (Tra STTBT .Trang15). 3.2 Xác đinh chiều cao bánh lái: - Chọn lớn nhất có thể phụ thuộc vào tuyến hình vòm đuôi tàu 3.3 Xác định chiều rộng bánh lái thông qua diện tich bánh lái và chiều cao và độ dang bánh lái đạt hiệu quả lái lớn nhất. Từ đó ta điều chỉnh chiều cao va chiều rông bánh lái phù hợp. 3.4 Nghiệm lại diện tích bánh lái thông qua chiều rộng và chiều cao. 3.5 Chọn dạng profin cho bánh lái: - Gồm có hai loại : + Dành riêng cho ngành tàu thủy ( IfS, ) thì ở cạnh đằng sau bánh lái đã có độ dày e k nhất định. + Dành cho ngành hàng không ( NASA, ) khi ứng dụng vào ngành tàu thủy phải sửa để tao thành chiều dày e k đó. - Chọn chiều dày tương đối bánh lái. Lập bảng tọa độ profin bánh lái ( trang 24 STTBT ). 4. Tính lực thủy động và momen thủy động tác dụng bánh lái: 4.1. Tính theo lý thuyết: - Xét cho hai trường hợp khi tàu chạy tiến và khi tàu chạy lùi. 4.1.2 . Khi tàu chạy tiến: - Vận tốc dòng chảy vào bánh lái . - Đặc tính thủy động học bánh lái. GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI min 150 (0.75 ) 100 75 P Ld F pq L = + = + - Chú ý : Đồ thị thực nghiệm đưa ra cho bánh lái NACA0012 có độ dang λ = 6 nên ta phải chuyển bánh lái thiết kế về độ dang: ( tra STDT1) và vị trí đặt trục tối ưu. 4.1.3. Khi tàu chạy lùi : Các bước tính tương tự. 4.2. Tính theo quy phạm: Tính cho hai trương hợp tàu chạy tiến và tàu chạy lùi. 4.3. So sánh kết quả tính theo lý thuyết ta đưa ra lực ,momen tác dụng lên bánh lái và lên trục lái để tính toán: F R = =MAX(F Rtiến , F Rlùi ,Pn) T R = =MAX(T Rtiến , T Rlùi ,Mσ) 5. Tính toán đường kính trục bánh lái: 5.1. Giản đồ lực tác dụng bánh lái dựakiếu bánh lái ta có. Ví dụ với bánh lái nủa treo. P C N 0 1 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah N 1 q 0 q 1 5.2. Tính toán sơ bộ hệ trục lái: 5.2.1.Tính toán biểu đồ nội lực hệ trục lái bỏ qua trọng lượng bánh lái: Ví dụ bánh lái nửa treo. P C= 0 N 0 1 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah N 1 q 0 q 1 GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI a Taâm aùp löïc Px Pt Taâm quay P Pn Py x p Vs 6 = λ Ta sử dụng phương pháp phương trình 3 momen. T a xá định được momen và lực tại các gối vẽ đươc biểu đồ nội lực : Ví dụ biểu đồ nội lực: P C= 0 N 0 N 1 1 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah R 0 R 1 M 1 1 M 0 0 h 1=eh N 1 R 1 M 1 1 R 2 M 2 2 e =ß h h 2 =ah q 0 q 1 388392.3N 381803.978N 46314.3N 9965.37N Q y 681822.61N.m 22217.899N.m 47644N.m M UX 197945.34N.m 5.2.2.Tính toán biểu đồ nội lực trục lái chỉ xét trọng lượng của bánh lái Gp. Ví dụ: P C= 0 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah R' 0 R' 1 M 1 1 0 h 1=eh R' 1 M 1 1 R' 2 M 2 2 e =ß h h 2 =ah m o m 1 1 m o m 1 Ta sử dụng phương pháp phương trình 3 momen. T a xá định được momen và lực tại các gối vẽ đươc biểu đồ nội lực. Ví dụ: GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI σ M P C= 0 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah R' 0 R' 1 M 1 1 m o 0 h 1=eh R' 1 M 1 1 R' 2 M 2 2 e =ß h h 2 =ah mo m1 m 1 1 10492.97N 25.48N 10467.49N 21672.94N.m 4417.255N.m 23138.146Nm 121.82N.m Qx Muy 5.2.3.Tính toán biểu đồ nội lực hệ trục bánh lái dưới tác dụng của các lực Pn,Mσ,và trọng lượng bánh lái. - Dùng phương pháp cộng biểu đồ hai biểu đồ nội lưc trên. Ví dụ: GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI 21672.94N.m 4417.255N.m 23138.146Nm 121.82N.m Muy 197945.34N.m 681822.61N.m M UX 217391.3N.m 681822.61N.m M UX P C N 0 1 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah N 1 q 0 q 1 m o m 1 y x 88686.276N.m 125207.72N.m 5.2.4. Tính sơ bộ đường kính trục lần thứ nhất: - Dựa vào biểu đồ nội lực trên ta xác định đường kính trục tại mặt cắt nguy hiểm. - Đường kính chốt. - Chú ý: điều kiện tháo lắp. 5.3. Tính đường kính trục theo quy phạm: -Áp dụng quy phạm Phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - Phần 2A - Kết cấu thân tàu và trang thiết bị: TCVN 6259-2:2003. - Tính được đường kính theo quy phạm. 5.4. Chọn đường kính trục và chốt sơ bộ lần 2: d = max( d(tính theo lý thuyết ), d(tính theo quy phạm)). 5.5 Chọn sơ bộ máy lái: - Tính mômen ma sát tại các gối trục được tính theo công thức: - Tính mômen xoắn tổng cộng tác dụng lên trục lái: - Dựa vào điều kiện : Mc ≥ MKP. Ta chọn máy lái có thông số :Mc , Rc . - Lực sectơ lái tác dụng lên trục lái: Pc = 5.7. Tính tải trọng cực đại tác dụng lên đường trục đường trục lái: Ví dụ: GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI σ M σ M 2 4 ig iims d RfM π = =+= msKP MMM σ = C C R M y 171299.29N.m 3733.684N.m 18783.063Nm 152.944N.m Muy 197585.6N.m M UX 217391.3N.m 473053.6N.m M UX P C N 0 1 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah N 1 q 0 q 1 m o m 1 x 83860.277N.m 100894.4N.m 5.8. Xác định sơ bộ đường kính trục và chốt lần 3. - Dựa vào biểu đồ nội lực ta xác định đương kính truc và chốt tạicác mặt cắt đó. 5.9. Kiểm tra hệ trục lái tại một số tiết diện nguy hiểm theo lý thuyết và theo quy phạm 2A-6259. - Theo lý thuyết sức bền vật liệu ( sử dụng thuyết bền 4). - Đường kính trục và chốt thảo mãn khi thảo cả theo lý thuyết và quy phạm 5.10. Kiểm tra điều kiện máy lái theo đường kính trục tính ở lần 3. M C ≥ M KP 5.11. Kết luận: Chọn đường kính trục và chốt banh lái , máy lái cần thiết kế. 6. Tính kết cấu bánh lái: - Tính theo quy phạm : Chiều dày của tôn bánh,xương bánh lái,xương lập là, khoảng cách xương gia cường… - Kiểm tra độ bền của cốt bánh lái: - Áp dụng công thức sức bền để kiểm tra theo điều kiện quy phạm 7.Liên kết: - Tính theo STTTBT1 và quy phạm. GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI σ M GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI . sức bền để kiểm tra theo điều kiện quy phạm 7.Liên kết: - Tính theo STTTBT1 và quy phạm. GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH. đường kính trục theo quy phạm: -Áp dụng quy phạm Phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - Phần 2A - Kết cấu thân tàu và trang thiết bị: TCVN 6259-2:2003. - Tính được đường kính theo quy phạm. 5.4 các gối vẽ đươc biểu đồ nội lực. Ví dụ: GVHD: TS. Vũ Ngọc Bích SVTH: Lê Hải Hòa VT05B QUY TRÌNH THIẾT KẾ QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNH LÁI BÁNH LÁI σ M P C= 0 0 2 h 0 h 1=eh h h 3 e =ß h h 2 =ah R' 0 R' 1 M 1 1 m o 0 h 1=eh R' 1 M 1 1 R' 2 M 2 2 e =ß h h 2 =ah mo