Đề tài : Thiết kế bánh lái cho sà lan chở đất có các thông số kỹ thuật sau: Công suất : 2x225cv Kích thước tàu : LxBxT = 50,2x10,2x2.25 (m) Vận tốc khai thác : 8,7knot. Gồm 2 giai đoạn thiết kế : GĐ 1 : Lựa chọn diện tích bánh lái và các thông số hình học của bánh lái GĐ 2 : Xác định các đặc trưng thủy động học của bánh lái, lựa chọn kiểu bánh lái.
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 cho sà lan chở đất có các thông số kĩ thuật sau: Công suất : N e = 2x225 (cv) Kích thớc tàu :LxBxT = 50,2x10,2x2,25 , m Vận tốc khai thác : v = 8.7knot HảI phòng 20 MUÏC LUÏC NHIỆM VỤ THIÊT KẾ BÁNH LÁI Các thông số cơ bản: Xà lan chở đất có N e =2x225 (cv) Kich thước chủ yếu: L=50.2(m) B=10.2(m) T=2.25(m) δ=0.81 Vận tốc khai thác: v=8.7knot Các giai đoạn thiết kế bánh lái: Giai đoạn 1: Lựa chọn diện tích bánh lái và các thông số hình học của bánh lái. Giai đoạn 2: Xác đònh các đặc trưng thủy động học của bánh lái,lưa chọn kiểu bánh lái. PHẦN MỘT LỰA CHỌN CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH LÁI I. Lựa chọn kiểu bánh lái. Với yêu cầu thiết kế bánh lái cho xà lan chở đất hoạt động trong vùng nội đòa nên có chiều chìm nhỏ.Để phù hợp với khả năng đi lại của tàu ở vùng sông ngòi ta chọn loại bánh lái có hiệu quả cao mà công suất lái nhỏ là loại bánh lái kiểu cân bằng đơn giản. Ta chọn kiểu bánh lái có Profin đối xứng NACA0012. II. Diện tích bánh lái (Fb). 100 T.L .F b µ=Σ (m 2 ). Trong đó: µ: hệ số diện tích bánh lái .Tra bảng(1-4) sổ tay thiết bò tàu thủy tập một với xà lan chở đất µ=3.7÷3.57. Chọn µ=3.6 066.4 100 25.2x2.50 x6x3F b ==Σ (m 2 ). Kiểm tra điều kiện bền b F Σ >F bmin . ) 75L 150 75.0( 100 LxT .pxqF minb + += (m 2 ). L: chiều dài tàu. T: chiều chìm tàu. p=1:chọn bánh lái đặt sau mỗi chân vòt q=1:Chọn q cho xà lan. 2.2) 752.50 150 75.0( 100 25.2x2.50 x1x1F minb = + += ( m 2 ) Ta có: b F Σ >F bmin .nên ta lấy b F Σ =4(m 2 ) III. Chiều cao bánh lái hp(m). Với tàu sông ta có: t π ≥(0.05÷0.1)h p t π + h p ≤d. Trong đó : d: chiều chìm tàu(m) t π : độ ngập sâu của tấm bánh lái so với mớm nước. Chọn t π =0.05h p ta có 2.2 05.1 25.2 h p == (m). IV. Chiều rộng bánh lái bcp. ).m(8.1 2.2 4 h F b p b cp == Σ = V. Độ dang của bánh lái λ . .21.1 4 2.2 F h 2 b 2 p == Σ =λ VI. Chiều dày lớn nhất của profin bánh lái. cpmax b.tt − = Trong đó )3.01.0(t _ →= lấy 12.0t _ = ta cót max =0.12x1.8=216(mm)→t max =210(mm). VII. Vẽ profin bánh lái NACA. Tọa độ tương đối của profin bánh lái được xây dựng dựa vào bảng (1-9) Sổ tay thiết bò tàu thủy tập 1(trang 24). Tọa độ thực của profin được tính theo công thức: 100 b.x x _ = ; 100 b.t .yy _ _ ±= ; Trong đó:x,y:tọa độ các điểm trên profin. _ x , _ y :tọa độ tương đối((bảng 1-9). _ t :chiều dày tương đối của profin.b:chiều rộng profin. Bảng tọa độ profin: stt x(%) x(cm) y(%) ±y(cm) x(%) x(cm) y(%) ±y(cm) 1 0 0 0 0 17.5 31.5 46.3 10 2 0.25 0.45 7.2 1.555 20 36 47.78 10.32 3 0.5 0.9 10.28 2.22 25 45 49.5 10.69 4 0.75 1.35 12.45 2.689 30 54 50 10.8 5 1 1.8 14.1 3.046 40 72 48.35 10.44 6 1.25 2.25 15.8 3.413 50 90 44 9.504 7 1.75 3.15 18.55 4.007 60 108 38.03 8.214 8 2.5 4.5 21.8 4.709 70 126 30.5 6.588 9 3.25 5.85 24.55 5.303 80 144 21.85 4.72 10 5 9 29.6 6.394 85 153 17.08 3.689 11 7.5 13.5 34.99 7.558 90 162 12.06 2.605 12 10 18 39 8.424 95 171 6.7 1.447 13 15 27 44.55 9.623 100 180 1.05 0.227 Bán kính lượn phần mũi profin: ).m(0295.0 8.1 22.0x1.1 b xt1.1 r 22 l === PHẦN HAI XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY ĐỘNG CỦA BÁNH LÁI I. Tính toán đặc tính thủy động học của bánh lái. Trong bảng 11-3 người ta cho biết đặc tính của loại bánh lái cóλ=λ 1 =6.Nhờ các công thức (11-25) và(11-26) Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy tập 1 ta tính cho bánh lái đang tính với λ 2 =1.21. .21.0) 6 1 21.1 1 ( 1 ) 11 ( 1 C 12 1 =− π = λ − λπ = .04.12) 6 1 21.1 1 ( 3.57 ) 11 ( 3.57 C 12 1 =− π = λ − λπ = Bánh lái thiết kế có λ 2 =1.21. C y1 =C y2 =C y ;C m1 =C m2 =C m ; C x2 =C x1 +C 1 .C y 2 ;α p2 =α p +C 2 .C y . Tính toán các hệ số C y ,C x ,C m theo bảng (11-3) Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1 cho profin NACA0012. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 α p C y C x1 C m C y 2 C 1 .C y 2 C x2 C 2 .C y α p2 0 0 0.01 0 0 0 0.01 0 0 4 0.3 0.018 0.075 0.09 0.019 0.037 3.612 7.612 8 0.61 0.037 0.15 0.372 0.078 0.115 7.344 15.34 12 0.91 0.059 0.225 0.828 0.174 0.233 10.96 22.96 16 1.2 0.098 0.3 1.44 0.302 0.4 14.45 30.45 20 1.43 0.14 0.36 2.045 0.429 0.569 17.22 37.22 22.2 1.52 0.216 0.38 2.31 0.485 0.701 18.3 40.5 Các hệ số C có thể được biểu diễn dưới dạng đồ thò tương ứng với các góc dẫn α p2 Đồ thò đó biểu diễn đặc tính động học của bánh lái mà ta thiết kế. II. Xác đònh vò trí đặt trục tối ưu. Ta có mômen xoắn thủy động với mép trước của bánh lái: .X.F.v.C 2 1 M pb 2 cpn ρ= ∗ σ (1). .b.F.v.C 2 1 M cpb 2 cpm ρ= ∗ σ (2). Từ (1) và (2) ta có C m .b cp =C n .X p .→ cp n m p b. C C X = ,trường hợp tối ưu nhất là a=X p . a≤X p →a≤ cp n m b. C C ta có bảng xác đònh X p :ư Vò trí đặt trục tối ưu là: )cm(56.43 2 664.4445.42 2 XX a maxpminp = + = + = ;a=425(mm). Ta xét .25.023.0 8.1 425.0 b a cp <== Từ kết quả trên ta thấy sự xê dòch tâm áp lực theo chiều rộng bánh lái không vượt quá 1.4% tức bằng 25.2mm. III. Tính lực và mômen thủy động. A.Với tàu chạy tiến. Tốc độ dòng chảy sau vỏ bao v cp =0.515.(1-ω r )v s .χ (m/s). Trong đó ω r =0.8ω o với tàu sông . D V . x 16.0 11.0 B 3 x 0 ω∆−δ+=ω x=2. δ=0.81. ∆ω:hệ số điều chỉnh kể đến sự tạo sóng phụ thuộc vào Fr ta có 2.0 L.g v Fr == nên ta có ∆ω=0. V=δ.L.B.T=0,81.50,2.10,2.2,25=933,2(m 3 ). D B =(0,6-0,75).T chọn D B =1,6(m). .2397,00 6,1 2,933 81,0. 2 16,0 11,0 3 2 0 =−+=ω ω r =0.8ω o =0,8.0,2397=0,192. ).1.K( F F 1 B b '' b −∆+=χ '' b F :diện tích bánh lái bò phủ do dòng nước tạo ra từ chân vòt. '' b F =b cp .D B =1,8.1,6=2,88(m 2 ) F b =4(m 2 ). ∆: hệ số ảnh hưởng toàn phần của tốc độ kích thích chiều trục. .) 12 K2 2 K ( 2 B σ+ − +=∆ trong đó ) D x (fK B = chọn 1,0 D x B = tra đồ thò PHC 44 ta có k=1,2. . v.F 2 1 P 2 pb B B ρ =σ )t1(x R t1 P P e B − = − = trong đó t=0,8ω 0 (1+0,25. ω 0 )=0,8.0,2397(1+0,8.0,2397)=0,203. v 75.EPS R = . trongđó EPS=0,9.η đt . η hs . η tbđ .N e =0,9.0,98.0,98.0,5.450=194,48(cv). 55,1676 7,8 75.48,194 R == (KG). 15,4207 )203,01.(2 55,1676 P B = − = (KG). 0096,2 4 D. F 2 B b = π = (m 2 ). .18,0 2 36,0 41,3.0096,2.1000. 2 1 15,4207 B 2 B = σ →==σ .89,0) 36,012 2,12 2 2,1 ( 2 = + − +=∆ Tra ñoà thò PHC 43 ta coù K B =1,2. .049,1)189,0.2,1( 4 88,2 1 =−+=χ Ta coù v cp =0,515.(1-0,192).8,7.1,049=3,8(m/s). [...]... làm ổ : Bạc lót đồng * Chiều cao ống bọc :h=(1÷1,2)D chọn h=1,2.D =2 4 cm Chiều dày của ống bọc : P1 = R 1 32550 = = 43,4(Kg / cm 2 ) h.D 20.24 =( 5÷10)%.D =1 0 mm * Kiểm tra theo độ bền dập: P1 < [P] =4 9(Kg/cm2) 2 Chọn ổ trên sàn Sector lái Chọn ổ đỡ chặn có số hiệu 8228π D = 150 ; DN = 200 ; DT = 140 ; δ = 10 ; D4 = 210 ; D3 = 235 ; Hk=205 ; hh=110 ; d : M24 ; Số lỗ bu lông : 8 P= R2 2323 = = 10,3(Kg... PHẦN 3 KẾT CẤU BÁNH LÁI I Tính kết cấu bánh lái Chọn khoảng sườn vùng đuôi tàu: ao=500mm Chọn khoảng cách các xương gia cường ngang:bc=1,1.ao=550mm bc = 1,1 ac Khoảng cách các xươnmg gia cường đứng: →ac=500mm Chiều dày tôn bao bánh lái dược tính như sau: Pn a 2 δ 0 = k s (d + ) c + 1,5(mm) Fb [ σ] Trong đ : - Ks = f( bc ): a c Ks=0,576 d:áp lực thủy tónh:d=2,25(N/cm2) Pn=465330(N) Fb=4.104cm2 [ σ] = 0,5.σT=0,5.240 0=1 200(Kg/cm2 )=1 2.103(N/cm2)... ÷ 2 ).Dk = (24 ÷ 40)cm Dk = D1 = 20 cm ; lk = 30 cm ; lth = 0,8 lk = 24 cm ; chọn độ côn 1:7 ta có dk = 16cm PHẦN 5 TRUYỀN ĐỘNG LÁI I Máy lái chính * Các thông số cơ bản của may lái chính : + Mô men lái : 10 kN.m + Khối lượng máy : 375 Kg + Bán kính cần lái : R =2 10mm Đường kính đầu trục lái : d = 100 mm Thời gian quay bánh lái : 10(s) II Máy lái dự trữ Hệ truyền động lái dự trữ dùng để điều động... ổ : 70 Kg Dùng bạc lót bằng thép tráng đồng Chiêu cao bạc lót : h = D =1 50 mm P < [P] =4 9(Kg/cm2) III Tính mối ghép 1 Mối nối côn Dk = D0 = 120mm chọn lk = 210mm ; Độ côn chọn là 1:7 nên ta có dk = 90mm Chiều dày vòng chặn là : δ = 0,3.dk =2 7 mm 2 Mối nối bánh lái với trục lái Mô men xoắn truyền tư máy lái sang bánh lái thông qua trục lái bằng một mối nối then Chiều dài côn :lk = (1,2 ÷ 2 ).Dk =. .. đứng: δ2≥1,2 δ0 δ 2=1 ,2 δ 0=1 4,4mm Chiều dsày các xương gia cường ngang: δ3≥δ0 lấy δ 3=1 2mm Chiều dày xương lập l : δ4≥0,8 δ0 lấy δ 4=1 0mm Bề rộng xương lập l : bll=10 δ 0=1 0.1 2=1 20mm II Thử áp lực Bánh lái được thử kín nước bằng cách bơm nước vào bên trong với áp suất: H = 1,25.T + v s2 8,7 2 (m.H 2 0) H = 1,25.2,25 + = 4,074(m.H 2 0) 60 60 → III Xác đònh tọa độ trọng tâm bánh lái Trọng tâm bánh lái với bánh. .. + Gối 0 R' 0 = Pn b1 M1 − = 19873,3(Kg) R' 0 = 19873,3(Kg) l1 l1 + Gối 1 : R'1 = M1 M1 Pn a1 + + = 37324(Kg) l1 l2 l1 R' 2 = − M1 = 10664(Kg) l2 * Đường kính sơ bộ tại gối 0 : D 0 ≥ 2,76 R' 0 19873,3 ; D 0 ≥ 2,76 = 12,6(cm) [ σ] 960 Chọn D 0=1 4(cm) b Tính trục lái dưới tác dụng của trọng lượng bánh lái Gm: Ta có MG=Gm.r= 23,6.40,2 = 949(kN.cm)→ MG = 949(Kg.m) * Mô men tính toán : M tt = M G b1 M'1 a1... chạy lùi ωl= ωt M = M’σ(K 0=1 ) Tốc độ khi tàu chạy lùi vsl=(0,7÷0,75)vs vsl=0,7.vs=0,7.8, 7=6 ,09knot Tốc độ dòng nước lên bánh lái khi tàu chạy lùi: vcpl=0,515.vsl. =0 ,515.6,09.1, 1=3 ,45(m/s).Trong đó =1 ,05÷1,1 lấy =1 ,1 No Đại lượng tính Đơn vò Góc bẻ lái a(độ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Cx Cy Cd Cosαp Sinαp Cy.Cosαp Cx.Sinαp Cn=6+7 C= Xp=Cd.bcp l=Xp-a 1 P = ρ.C n v 2 Fb cp 2 1 P = ρ.C.v 2 Fb... gối : M msi = 4.fi D i R i π.2 trong đó Di : ường kính trục (m) fi :hệ số ma sát gối Mmso=26,5(Kg.m) ; Mms 1=5 9,4(Kg.m) ; Mms 2=1 4,2(Kg.m) * Mô men xoắn tổng cộng tác dụng lên trục lái trong lần gần đúng thứ nhất : 2 M TP = M σ + iΣ0 M msi = 713,8(Kg.m ) = * Chọn máy lái có mô men đònh mức Mc= 10 (kN.m) * Lực tác dụng lên đầu sector lái : PC = MC 10 = = 47,6( kN) R C 0,21 3 Tính chính xác trục lái dưới... R"1 = −286(Kg) R"2 = 73,08(Kg) * Phản lực tổng cộng tại các gối ở lần gần đúng thứ hai : R 0 = R' 2 + R"2 = 6914,8(Kg) 0 0 2 2 R 1 = R'1 + R"1 = 5565,5(Kg) R 2 = R'2 + R"2 = 3706,1(Kg) 2 2 * Mô men ma sát : Mmso = 7,9 (Kg.m) ; Mms1 = 8,86(Kg.m) ; Mms2 = 4,96(Kg.m) * Mô men xoắn tổng cộng : MTP = 234,96 (Kg.m) thỏa mãn với máy lái chọn ở lần gần đúng thứ hai : * Chọn máy lái trục : + Mô men lái :2 ,5... Mπ : Pn a1 b1 46533.1,1.1,3 = = 27726(Kg.m ) l1 2,4 Mπ = Ta có mô men tính toán Mtt : Mtt= Mπ-M1 = 14929 (Kg.m) * Đường kính sơ bộ tại gối 1 : Trong đó [σ ]=0 ,4 σch=0,4.240 0=9 60(Kg/cm2) M =6 13,6(Kg.m )=6 1360(Kg.cm) 14929002 + 613602 = 24,9( cm) 0,1.960 Chọn D =2 5(cm) D1 ≥ 3 1 * Đường kính sơ bộ tại gối 2 : D2 ≥ 3 Mσ 61360 ; D2 ≥ 3 = 8,6(cm) 0,1.[ σ] 0,1.960 chọn D 2=1 4(cm) * Phản lực tại các gối : +