Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là bài mẫu đồ án tính toán thiết kế đạo lưu định hướng xoay chuẩn dành cho sinh việc đang làm đồ án môn học thiết bị tàu thủy. Bài đồ án bao gồm đầy đủ nội dung cần tính toán. Các bạn nào tải bài cần bản vẽ thì nhắn email mình sẽ gửi cho bạn.
TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Nhận xét giáo viên hướng dẫn Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: MỤC LỤC CHƯƠNG Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung đạo lưu 1.1.1 Lịch sử đời 1.1.2 Các thông số 1.1.3 Các loại ông 1.1.4 Lý thuyết tạo lực đẩy bổ sung 1.1.5 Ưu điểm nhược điểm thiết bị CHƯƠNG Tính chọn kích thước đạo lưu 2.1 Các thơng số tàu 2.2 Tính tốn sức cản tàu 2.3 Thiết kế chân vịt Kaplan ống đạo lưu N°19A 2.4 Xác định thông số kỹ thuật đạo lưu 2.4.1 Đường kính nhỏ 2.4.2 Chiều dài tương đối đạo lưu 2.4.3 Chiều dài đạo lưu 2.4.4 Hệ số cửa đạo lưu 2.4.5 Đường kính cửa đạo lưu 2.4.6 Hệ số cửa vào đạo lưu 2.4.7 Đường kính cửa vào đạo lưu 2.4.8 Vị trí đặt trục đạo lưu 2.4.9 Chiều dày tương đối đạo lưu 2.4.10 Kích thước cánh giữ hướng 2.4.11 Khoảng cách từ mép trước cánh giữ hướng đến trục quay đạo lưu 2.4.12 Khe hở nhỏ mũ thoát nước chân vịt mũ thoát nước bắp chuối nước 2.4.13 Xác định loại profil đạo lưu 7 9 10 10 13 18 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 CHƯƠNG Tính lực momen thủy động ❖ Tính tốn theo lý thuyết 3.1 Tính cho tàu chạy tiến 23 3.1.1 Xác định hệ số tải chân vịt hệ số tốc độ kích thích chiều trục chân vịt ống đạo lưu 24 3.1.2 Xác định lực thủy động mơmen thủy động hệ đạo Page TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: lưu - cánh giữ hướng 3.1.2.1 Tính lực momen thủy động đạo lưu 3.1.2.2 Tính lực momen thủy động cánh giữ hướng 3.1.2.3 Tính lực momen thủy động hệ đạo lưu – cánh giữ hướng 3.2 Tính cho tàu chạy lùi 3.2.1 Xác định hệ số tải chân vịt hệ số tốc độ kích thích chiều trục chân vịt ống đạo lưu 3.2.2 Xác định lực thủy động mômen thủy động hệ đạo lưu - cánh giữ hướng 3.2.2.1 Tính lực momen thủy động đạo lưu 3.2.2.2 Tính lực momen thủy động cánh giữ hướng 3.2.2.3 Tính lực momen thủy động hệ đạo lưu – cánh giữ hướng 24 24 25 29 29 29 31 31 32 35 ❖ Tính theo quy chuẩn 3.3 Tính cho tàu chạy tiến 3.3.1 Khi tàu chạy tiến 3.3.1.1 Lực tác dụng lên đạo lưu cánh giữ hướng 3.3.1.2 Momen xoắn tác dụng lên hệ đạo lưu cánh giữ hướng 3.4 Tính cho tàu chạy lùi 3.4.1 Khi tàu chạy lùi 3.4.1.1 Lực tác dụng lên đạo lưu cánh giữ hướng 3.4.1.2 Momen xoắn tác dụng lên hệ đạo lưu cánh giữ hướng CHƯƠNG Tính kết cấu đạo lưu cánh giữ hướng 4.1 Kết cấu đạo lưu 4.1.1 Lựa chọn dạng kết cấu 4.1.2 Chiều dày tôn bao 4.1.2.1 Chiều dày tôn bao 4.1.2.2 Phần tôn bao lại 4.1.2.3 Chiều dày nhỏ tơn bao ngồi 35 35 35 37 38 38 38 40 42 42 43 43 43 43 Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 4.1.2.4 Chọn chiều dày xương gia cường 4.1.2.5 Kích thước lập 4.1.2.6 Thiết kế hai mép đạo lưu 4.1.2.7 Ứng suất lớn mặt cắt 4.1.3 Kết cấu cánh giữ hướng 4.1.3.1 Khoảng cách xương gia cường 4.1.3.2 Số gia cường 4.1.3.3 Lựa chọn dạng kết cấu 4.1.3.4 Chiều dày tôn bao cánh giữ hướng 4.1.3.5 Chiều dày xương gia cường đứng 4.1.3.6 Chiều dày xương gia cường ngang 4.1.3.7 Chiều dày tôn mặt 4.1.3.8 Chiều dày xương lập 4.1.3.9 Giá trị lớn áp lực thủy động 4.1.3.10 Ứng suất tơn bao mặt ngồi cánh giữ hướng CHƯƠNG Tính đường kính trục lái A Tải trọng tác dụng B Tính sơ 5.1 Tính theo lý thuyết 5.1.1 Trục lái tác dụng lực thủy đông Pn 5.1.1.1 Sơ đồ tải trọng 5.1.1.2 Giải dầm liên tục (dầm siêu tĩnh bậc 1) 5.1.2 Trục lái tác dụng trọng lượng đạo lưu 5.1.2.1 Giải dầm liên tục (siêu tĩnh bậc 1) 5.1.3 Lực tác dụng tổng cộng trục lái 5.1.4 Xác định đường kính trục gối đỡ 5.2 Tính theo quy phạm 5.2.1 Đường kính phần trục lái 5.2.2 Đường kính phần trục lái 5.2.3 Đường kính chốt lái 5.2.4 Momen ma sát gối trục 5.2.5 Giá trị momen xoắn lớn 5.2.6 Chọn máy lái C Tính xác 44 44 44 44 46 46 46 46 47 48 48 48 48 48 48 50 51 51 51 51 51 53 55 56 57 58 58 58 59 59 59 59 60 Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 5.3 Tính theo lý thuyết 5.3.1 Trục lái tác dụng Pn Pc 5.3.1.1 Sơ đồ tải trọng 5.3.1.2 Giải dầm liền nhịp (dầm siêu tĩnh bậc 1) 5.3.2 Trục lái tác dụng Gp 5.3.3 Phản lực tổng cộng đế 5.3.4 Xác định đường kính trục gối đỡ 5.4 Tính theo qui phạm 5.4.1 Đường kính phần trục lái 5.4.2 Đường kính phần trục lái 5.4.3 Đường kính chốt lái 5.4.4 Kiểm tra máy lái D Tính tốn kiểm tra bền số tiết diện trục lái CHƯƠNG Tính mối nối 6.1 Ổ đỡ trục lái chốt lái 6.1.1 Áo bọc trục 6.1.2 Tại ổ đỡ cổ trục lái 6.1.3 Tại chốt lái 6.2 Chiều dày bạc lót 6.2.1 Tại ổ đỡ trục lái 6.2.2 Tại ổ đỡ cổ trục lái 6.2.3 Tại chốt lái 6.2.4 Bề mặt đỡ 6.2.5 Khe hở ổ đỡ 6.3 Mối nối đạo lưu – trục lái 6.3.1 Vât liệu chế tạo 6.3.2 Kiểu mối nối 6.3.3 Các thông số mối nối 6.3.3.1 Chiều dài đoạn côn 6.3.3.2 Độ côn 6.3.3.3 Kích thước êcu 6.3.3.4 Then 60 60 60 60 62 62 63 63 64 64 64 65 67 67 67 67 67 67 68 68 68 70 70 70 70 71 71 71 71 71 Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: LỜI NĨI ĐẦU Tàu thủy cơng trình đặc biệt mà người tạo ra, nổi, di chuyển, phục vụ nhiều nhu cầu người mặt nước Với nét đặc trưng tàu thủy có kết cấu đặc biệt Người ta khái niệm tàu thủy gồm: vỏ, ngăn cách môi trường nước khô tàu, cộng vào vỏ tàu gia cường dọc ngang đảm bảo cho tàu mặt nước làm việc an toàn điều kiện khai thác Và để tàu di chuyển tiến lùi, quay trái, quay phải vai trị thiết bị đẩy quan trọng Trong số thiết bị đẩy chân vịt ống đạo lưu xoay đóng vai trị to lớn, loại thiết bị đẩy khơng tăng hiệu suất đẩy chân vịt thông thường lên 20% tới 30% mà cịn thay bánh lái số trường hợp định Với lý mà chân vịt ống đạo lưu nói chung mơn thiết bị tàu thủy nói riêng mơn tảng quan trọng Bên cạnh “ĐAMH thiết bị tàu thủy” công cụ phụ trợ cần thiết, nhằm giúp cố kiến thức làm quen với công việc quan trọng người kĩ sư làm việc thực tế Nhận thức tầm quan trọng môn học nên thân em cố gắng học tập nghiêng cứu cách nghiêm túc hướng dẫn nhiệt tình thầy, kết em hoàn thành xong đồ án thời gian cho phép Vì đề tài tự nhận thấy kiến thức chưa vững nên làm chắn cịn nhiều phần sai sót, hy vọng nhận góp ý quý báu thầy để làm trở nên tốt Và cuối chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo môn thầy khác khoa hướng dẫn chúng em thời gian làm đồ án để chúng em hoàn thành đồ án cách tốt SVTH Lê Hồng Vinh Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẠO LƯU 1.1.1 Lịch sử đời Trong năm 1920 Bộ Giao Thông Vận Tải Đức thị cho chủ tàu kéo kênh, rạch lớn phải gắn thêm thiết bị bảo vệ xung quanh chân vịt để làm giảm rữa trôi sói mịn đến kênh rạch Nhưng lạ thay tàu di chuyển nhanh lực đẩy cung cấp nhiều Lúc Ludwing Kort người Hanover, nước Đức bắt đầu thử nghiệm với hình dạng kích thước thiết bị bảo vệ chân vịt Kết vào năm 1930 ơng Hịa Kỳ cấp sáng chế cho nghiên cứu ông, tên ông đặt cho loại ống đạo lưu mà ngày ta thường gọi ống Kort 1.1.2 Các thông số Ống đạo lưu hình trụ, có mặt cắt ngang dạng hình vành khun mặt căt dọc có dạng profil cánh máy bay Một số thơng số hình học ống đạo lưu gồm: • L – Chiều dài ống, chiều dài tương đối Ln xác định theo biểu thức: Ln = L/D • C – độ hở đầu cánh chân vịt mép ống, độ hở tương đối Cn xác định theo biểu thức: Cn = C/D • t - Chiều dày lớn thành ống, chiều dày tương đối t n xác định theo công thức: t n = t/b Trong đó: + D – Đường kính chân vịt + b – Chiều rộng profil + Cx = Ax /A – Tỉ lệ diện tích miệng hút diện tích mặt cắt ngang ống + Cy = Ay /A – Tỉ lệ diện tích miệng xả diện tích mặt cắt ngang ống Các hệ số thường nằm phạm vi: Ln = 0,5 đến 0,9; Cx = 1,15 đến 1,5; Cn = 0,005 đến 0,01; Cy = 1,0 đến 1,5 t n = 0,11 đến 0,14; Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Hình 1.1 Chân vịt ống đạo lưu 1.1.3 Các loại ống Có hai dạng ống đạo lưu dạng ống tăng tốc ống giảm tốc: Với ống tăng tốc, vận tốc khỏi ống hiệu suất chân vịt tăng đáng kể Loại ống thường dùng cho chân vịt chạy nặng tải chân vịt có đường kính giới hạn Ống gọi tên “Kort nozzle” Với loại ống thứ hai, tốc độ dòng khỏi ống giảm so với dịng vào ống, áp suất tăng nhờ mà giảm q trình sâm thực chân vịt Với tên gọi “thiết bị đẩy phản lực” loại ống thường kết hợp với chân vịt cánh cố định Viện nghiên cứu Hàng Hải Hà Lan đưa hàng loạt mơ hình hệ thống ống chân vịt làm việc có hiệu Một số dạng profil dạng cánh máy bay NASA đưa vào thử nghiệm cải tiến thành công NÂC 4415 cho đặc trưng tốt Một dạng ống sử dụng rộng rãi có ưu điểm cải tiến trội ống 19A ống 37 Hai loại ống có mép dẫn dạng bo trịn nên dễ dàng cho chế tạo nâng cao hiệu suất lực đẩy chạy Ban đầu, chân vịt nhóm B Wageningen sử dụng rộng rãi, sau chân vịt nhóm Kaplan với đầu cánh rộng đưa vào sử dụng Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 1.1.4 Lý thuyết tạo lực đẩy bổ sung Với ống tang tốc, vận tốc dịng chảy phía ống tang dẫn đến áp lực giảm Điều làm giảm lực đẩy momen xoắn chân vịt Đồng thời chênh lệch áp suất nên bề mặt cánh xuất lực hướng vào ống, lực phân tích thành hai thành phần lực đẩy bổ sung hướng phía trước lực hướng tâm Do thành phần lực đẩy bổ sung lớn tổng thành phần lực cản phần giảm lực đẩy chân vịt nên hiệu suất chung chân vịt tang lên tiêu hao nhiên liệu lại giảm xuống Tốc độ tăng dẫn đến lực cản tăng, tới lúc lực cản lớn lực đẩy bổ sung Do tàu thông thường không trang bị thiết bị Với tàu kéo, tàu chạy với tốc độ thấp chân vịt làm việc môi trường nặng tải kéo ống đạo lưu loại thường trang bị cho tàu hiệu suất lực đẩy tăng tới 30 % Với ống giảm tốc, loại ngược với loại phân tích lực thường sử dụng cho tàu cao tốc hoạt động theo nguyên lý phản lực Các tàu muốn giảm tiếng ồn tăng vận tốc tàu chiến thường dung loại ống 1.1.5 Ưu điểm nhược điểm thiết bị Ống Kort hay chân vịt ống đạo lưu tạo hiệu suất đẩy cao so với chân vịt thông thường tàu hoạt động vận tốc nhỏ, so với đơn vị diện tích cánh chân vịt lực đẩy tạo lớn so với chân vịt ống đạo lưu Các loại tàu kéo đẩy, tàu cá, tàu khách loại áp dụng nhiều thiết bị cho hiệu rõ nét kinh tế Một ưu điểm thiết bị tăng tính ăn lái giảm trình hút (nạo vét) đáy tàu hoạt động vùng nước cạn Page TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU CHƯƠNG GVHD: TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA ĐẠO LƯU 2.1 Các thông số tàu ▪ Chiều dài tàu: L = 38,32 m ▪ Chiều rộng: B = 10,2 m ▪ Chiều cao mạn: D = m ▪ Chiều chìm: d = 4,2 m ▪ Vận tốc : 𝑣𝑠 = 10 HL/h ▪ Hệ số béo thể tích: Cb (δ) = 0,607 ▪ Thể tích ngâm nước: V = Cb LBd = 996,47 m³ ▪ Lượng chiếm nước: ∆ (D) = γV = 1021,4 m³ Trong đó: γ = 1,025 kG/dm³ = 1025 kG/m³ - Trọng lượng riêng nước biển 2.2 Tính tốn sức cản tàu Sử dụng phương pháp Ayre (1942) Áp dụng phướng pháp Ayre tiến hành tính sức cản tàu theo sách “Lý thuyết tàu 2, tác giả Trần Cồn Nghị” sau: ✓ Các thơng số cần tính v 10.0,514 Fn = = = 0,265 ▪ Trị số Froude: g.L 9,81.38,32 L pp 38,32 = 3,8 D (1021,4)1/ ▪ Tốc độ: v = 10.0,514 = 5,14 (m/s) - Từ đồ thị với trị số biết ta chọn CA stand = 250 ✓ Hiệu chỉnh 𝛅 Hệ số điều chỉnh chuẩn tàu chân vịt 𝛿0 = 0,63 + 0,01 = 0,64 𝛿 = 0,607 𝛿0 – 𝛿 = 0,64 – 0,607 = 0,033 ▪ Hệ số mảnh: 1/ = Vì 𝛿 < 𝛿0 nên đưa vào đồ thị với 0 − = 3,3 % Tăng ∆C1 lên 1,5 % Page 10 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 5.2.2 Đường kính chốt lái Đường kính chốt lái dc khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: d c = 0,35 BK p = 80 (mm) Với B = 85780 (N) – Phản lực ổ đỡ Kp = 0,61 – Hệ số vật liệu chốt lái ➔ dc = 80 (mm); dd = 130 (mm); dt = 130 (mm); d0 = 80 (mm); d1 = 230 (mm); d2 = 180 (mm); 5.2.3 Momen ma sát gối trục d M mst = ( f i Ri i ) = 1,51 (kN.m) Với fi – Hệ số ma sát ổ ống bọc trục bạc lót f0 = 0,15 – Cho chốt đỡ chặn f1 = 0,1 – Cho ổ trượt f2 = 0,15 – Cho ổ đỡ chặn di – Đường kính trục lái gối thứ i Ri – Phản lực đế 5.2.4 Giá trị momen xoắn lớn MKP = Mσ + Mmst = 53,45 + 1,51 = 54,96 (kN.m) 5.2.5 Chọn máy lái Ta chọn momen xoắn máy lái theo điều kiện cần có: Mc ≤ MKP Dựa vào MKP đường kính trục gối (2), ta chọn máy lái Bảng 1-46/ STTBTT – T1/ trang 142 có kí hiệu PҘP3-3 với đặc tính sau: Momen xoắn máy lái: Mc = 75 (kN.m) Kích thước bao: Chiều dài: l = 5110 (mm) Chiều rộng: b = 2200 (mm) Chiều cao: h = 1200 (mm) Bán kính sector lái: Rc = 0,35 (mm) Page 59 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Lực tác dụng lên trục lái: Pc = Mc/Rc = 214,29 (kN) C Tính xác 5.3 Tính theo lý thuyết 5.3.1 Trục lái tác dụng Pn Pc 5.3.1.1 Sơ đồ tải trọng 5.3.1.2 Giải dầm liền nhịp (dầm siêu tĩnh bậc 1) Áp dụng phương trình cân góc xoay gối Gọi I1 momen quán tính tiết diện ngang đạo lưu Gọi I2 momen quán tính tiết diện ngang trục lái Ta có: I1/I2 = K = ÷ ➔ Chọn: I1 = 2I2 Phương trình cân góc xoay gối (1): − Pn ab a Ml Ml M l (1 + ) + 1 = − 1 − 2 EI1 b 3EI1 3EI 3EI Thay I1 = 2I2 ta có: a Pn ab(1 + ) − M l l1 M1 = = 16 (l1 + 2.l ) (kN.m) M2 = Pc.l3 = 75 (kN.m) Giá trị moomen tính tốn Mtt: M tt = a ( Pn b − M ) = 102,65 l1 (kN.m) Page 60 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Phản lực R gối Tại gối (0): + R0' = R'0 + R0 ' − = Pn b M − = 90,84 l1 l1 (kN ) Tại gối (1): R1' = R1 ' + + R1 ' − = Pn a + M M − M + = 67,2 l1 l2 (kN ) Tại gối (2): R2' = R2 '+ + R2 '− = Pc − M1 − M = 240,5 l2 (kN ) Biểu đồ momen uốn xoắn Xét đoạn AB: Dùng mặt cắt 1-1 cách A đoạn x1 ( ≤ x1 ≤ a) Xét cân phần bên trái, ta có phương trình momen sau: M AB = R0' x1 Khi x1 = (m) → MAB = (kN.m) Khi x1 = 1,13 → MAB = 102,65 (kN.m) Xét đoạn BC : Dùng mặt cắt 2-2 cách B đoạn x2 (0 ≤ x2 ≤ b) Xét cân phần bên trái, ta có phương trình momen sau: M BC = R0' (a + x2 ) − Pn x2 Khi x2 = (m) → MBC = 102,65 (kN.m) Khi x2 = 1,27 (m) → MBC = -16 (kN.m) Xét đoạn CD: Dùng mặt cắt 3-3 cách D đoạn x3 (0 ≤ x3 ≤ l2 ) Xét cân phần bên trái, ta có phương trình momen sau: M CD = R2' x3 Page 61 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Khi x3 = 2,25 (m) → MCD = -16 (kN.m) Khi x3 = (m) → MCD = (kN.m) 5.3.2 Trục lái tác dụng GP (Lấy giá trị phần tính sơ bộ) 5.3.3 Phản lực tổng cộng đế Ta lấy giá trị phản lực đế Ri’’ trọng lượng hệ đạo lưu cánh giữ hướng phần R0 = ( R0'2 + R0"2 ) = 90,84 2 R1 = ( R1' + R1" ) = 67,2 (kN) (kN ) R2 = ( R2'2 + R2"2 ) = 240,5 (kN ) Ri’ Pn Pc gây ra, Ri’’ Gp gây 5.3.4 Xác định đường kính trục gối đỡ Đường kính trục gối (0): d = 2.76 R0 = 0,08 [ ] (m) = 80 (mm) Đường kính trục gối (1): d1 = ( M tt2 + M 2 ) 0,1 = 0,229 (m) = 229 (mm) Page 62 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Đường kính trục gối (2): d2 = M = 0,18 0,1.[ ] (m) = 180 (mm) 5.4 Tính theo qui phạm 5.4.1 Đường kính phần trục lái Đường kính phần trục lái dt để truyền mômen xoắn phải xác định cho ứng suất xoắn không lớn 68/ 𝑠 (N/mm²) Đường kính phần trục lái tính theo cơng thức sau: 𝑡 = ,2 3√ 𝑅 𝑆 = 165 (mm) Trong đó: = (𝑃 𝑃𝑐 ) = 00 35 (N.m) - Mômen xoắn tác dụng lên trục lái đạo lưu + 𝑃 = 18802 (kG) = 184260 (N) - Tải trọng tác dụng + r = 0,252 (m) - Khoảng cách từ tâm áp lực đến hệ đến đường tâm trục lái + Pc = 214,29 (kN) = 214290 (N) + + 𝑅 𝑒 𝑠 = [ ] = 0,61 - Hệ số vật liệu chế tạo trục lái 𝜎 𝑦 5.4.2 Đường kính phần trục lái Đường kính phần trục lái dd chụi đồng thời momen uốn momen xoắn phải xác định cho ứng suất tương đương khơng lớn 118/KS (N/mm2) Đường kính phần trục lái dd xác định theo công thức sau: 𝑑 = 𝑡 √ ( 𝑀 ) = 66 (𝑚𝑚) 𝑅 Trong đó: + M = 16000 (N.m) – momen uốn tiết diện xét trục lái + dt = 165 (mm) – Đường kính phần trục lái + TR = 100435 (N.m) – momen xoắn tác dụng lên bánh lái Page 63 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 5.4.3 Đường kính chốt lái Đường kín Đường kính chốt lái dc khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: d c = 0,35 BK p = 82 (mm) Với B = 90840 (N) – Phản lực ổ đỡ Kp = 0,61 – Hệ số vật liệu chốt lái ➔ dc = 90 (mm); dd = 170 (mm); dt = 170 (mm); d0 = 80 (mm); d1 = 230 (mm); d2 = 180 (mm); 5.4.4 Kiểm tra máy lái d M kp = M + M ms = M mst = f i Ri i = 3,58 2 (kN.m) Với fi – Hệ số ma sát ổ ống bọc trục bạc lót f0 = 0,15 – Cho chốt đỡ chặn f1 = 0,1 – Cho ổ trượt f2 = 0,15 – Cho ổ đỡ chặn di – Đường kính trục lái gối thứ i Ri – Phản lực đế MKP = Mσ + Mmst = 53,45 + 3,58 = 57,03 (kN.m) Kiểm tra điều kiện ta thấy: Mc ˃ MKP Máy lái chọn thỏa mãn yêu cầu D Tính tốn kiểm tra bền số tiết diện trục lái Sau có đường kính trục ổ đường kính chốt, ta kiểm tra bền cho số tiết diện trục lái, thường tiết diện hình vẽ Vật liệu thép có: σch =345 (MPa) = 3520 (kG/cm2) Page 64 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Gọi I-I tiết diện chốt ót ki lái Gọi II-II tiết diện ổ (gối 2) Gọi III-III tiết diện vị trí đặt vành khăn ổ Ta có: l1’ = 0,05 (m); l3’ = 0,16 (m) Momen uốn tiết diện I-I tính theo cơng thức: M I − I = M '12 + M ' '12 = 4,56 (kN.m) Với M1’ – Momen uốn tiết diện I-I Pn Pc gây b M M 1' = R1' l1' = Pn − l1' = 4,54 l1 l1 (kN.m) M1’’ – Momen uốn tiết diện I-I GP gây m M' M 1'' = R0'' l1' = − l1' = 0,02 l1 l1 (kN.m) Momen uốn tiết diện II-II tính theo cơng thức: MII-II = Pc.l3 = 75 (kN.m) Momen uốn tiết diện III-III tính theo công thức: MIII-III = Pc.l3’ = 34,3 (kN.m) TT Công thức tính Đơn vị Đường kính trục di Mô đun chống uốn Wu = 0.1 d3 Mô đun chống xoắn Wx = 0.2 d3 Momen uốn tiết diện M’u Momen xoắn tiết diện M’x cm Tiết diện kiểm tra I-I II-II III-III 12 23 18 cm3 173 1217 583 cm3 346 2433 1166 kG.cm 46498 kG.cm 545030 545030 545030 764775 349757 Page 65 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Ứng suất uốn tiết diện M u' i −i = Wu Ứng suất uốn tiết diện i −i M x' = Wx Ứng suất tổng tiết diện i = ( i −i + ) i −i kG/cm2 269 628 600 kG/cm2 1575 224 467 kG/cm2 1598 667 760 - 2,2 5,28 4,63 Độ dự trữ bền phải có : n= ch 2 i Kết luận: Sau tính tốn kiểm tra bền số tiết diện mặt cắt, ta thấy ba đường kính chọn thỏa mãn điều kiện bền (n ˃ 2) CHƯƠNG TÍNH MỐI NỐI 6.1 Ổ đỡ trục lái chốt lái 6.1.1 Áo bọc trục Vật liệu: Thép khơng gỉ, mác thép: SUS304N2, có σy = 275 (N/mm2) 6.1.2 Tại ổ đỡ cổ trục lái Chiều dày áo bọc trục tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (11,5 ÷ 23) (mm) Với d = 230 (mm) – Đường kính trục ổ đỡ sống Page 66 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: ➢ Chọn ta1 = 15 (mm) 6.1.3 Tại chốt lái Chiều dày áo bọc trục tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (6 ÷ 12) (mm) Với d = 120 (mm) – Đường kính chốt gót ky lái ➢ Chọn ta0 = 10 (mm) 6.2 Chiều dày bạc lót 6.2.1 Tại ổ đỡ trục lái Chiều dày bạc lót trục tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (9 ÷ 18) (mm) Với d = 180 (mm) – Đường kính trục ổ đỡ trục lái ➢ Chọn tbt2 = 15 (mm) Chiều dày bạc lót ổ tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (10,5 ÷ 21) (mm) Với d = d2 + 2tbt2 = 210 (mm) – Tổng đường kính trục bạc trục ổ đỡ trục lái ➢ Chọn tbo2 = 15 (mm) 6.2.2 Tại ổ đỡ cổ trục lái Chiều dày bạc lót ổ tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (13 ÷ 26) (mm) Với d = d1 + 2ta1 = 260 (mm) – Tổng đường kính trục áo bọc trục ổ đỡ cổ trục ➢ Chọn tb1 = 20 (mm) 6.2.3 Tại chốt lái Chiều dày bạc lót ổ tính theo cơng thức: t = (0,05 ÷ 0,1)d = (7 ÷ 14) (mm) Page 67 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Với d = d0 + 2ta0 = 140 (mm) – Tổng đường kính trục áo bọc trục chốt lái ➢ Chọn tb0 = 10 (mm) 6.2.4 Bề mặt đỡ 6.2.4.1 Tại ổ đỡ trục lái Bề mặt đỡ nhỏ khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: Ab = B/qa = 34357 (mm2) Trong đó: + B = 240500 (N) – Phản lực gối đỡ (2) + qa = (N/mm2) – Áp suất bề mặt cho phép, (Bảng 2B/21.1.2) cho thép không gỉ Chiều dài ổ đỡ: l = (1,0 ÷ 1,2)d = (240 ÷ 288) (mm) Với d = d2 + 2tbt2 + 2tbo2 = 240 (mm) – Đường kính mặt đỡ ổ trục lái ➢ Chọn l = 260 (mm) Vậy bề mặt đỡ thực tế là: Ab = l.d = 62400 (mm2) ❖ Kết luận: Thỏa mãn quy phạm 6.2.4.2 Tại ổ đỡ cổ trục lái Bề mặt đỡ nhỏ khơng nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: Ab = B/qa =9600 (mm2) Trong đó: + B = 67200 (N) – Phản lực gối đỡ (1) + qa = (N/mm2) – Áp suất bề mặt cho phép, (Bảng 2B/21.1.2) cho thép không gỉ Chiều dài ổ đỡ: l = (1,0 ÷ 1,2)d = (300 ÷ 360) (mm) Page 68 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Với d = d1 + 2ta1 + 2tb1 = 300 (mm) – Đường kính mặt đỡ ổ trục lái ➢ Chọn l = 340 (mm) Vậy bề mặt đỡ thực tế là: Ab = l.d = 102000 (mm2) ❖ Kết luận: Thỏa mãn quy phạm 6.2.4.3 Tại chốt lái Bề mặt đỡ nhỏ không nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: Ab = B/qa = 12977 (mm2) Trong đó: + B = 90840 (N) – Phản lực gối đỡ (0) + qa = (N/mm2) – Áp suất bề mặt cho phép, (Bảng 2B/21.1.2) cho thép không gỉ Chiều dài ổ đỡ: l = (1,0 ÷ 1,2)d = (160 ÷ 192) (mm) Với d = d0 + 2ta0 + 2tb0 = 160 (mm) – Đường kính mặt đỡ ổ trục lái ➢ Chọn l = 180 (mm) Vậy bề mặt đỡ thực tế là: Ab = l.d = 28800 (mm2) ❖ Kết luận: Thỏa mãn quy phạm 6.2.5 Khe hở ổ đỡ Khe hở ổ đỡ không nhỏ trị số tính theo cơng thức sau: s = dbs/1000 + = 1,25 (mm) Với dbs = 250 (mm) – Đường kính bạc Trong trường hợp, khe hở không nhỏ 1,5 (mm) ➢ Chọn s = 1,5 (mm) 6.3 Mối nối đạo lưu – trục lái Page 69 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: 6.3.1 Vật liệu chế tạo Thép SF 65, có: σch = 320 (N/mm2); σB = 457 (N/mm2) 6.3.2 Kiểu mối nối: Mối nối côn 6.3.3 Các thông số mối nối 6.3.3.1 Chiều dài đoạn côn Chiều dài đoạn trục hình lắp vào đạo lưu cố định vào êcu hãm phải khơng nhỏ 1,5 lần đường kính d0 đỉnh đạo lưu lk = 2,5.d0 = 2,5.230 = 575 (mm) với d0 = d1 = 230 (mm) 6.3.3.2 Độ côn Để lắp tháo mối nối phải có độ theo đường kính từ 1/8 ÷ 1/12 Chọn de = 170 (mm) Page 70 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Độ cơn: k = (do – de)/lk = 0,1 = 1/10 ➔ Thỏa mãn quy phạm 6.3.3.3 Kích thước êcu Đường kính đỉnh ren xác định theo công thức: dg ≥ 0,65d0 = 149,5 (mm) ➢ Chọn dg = 150 (mm) Chiều cao êcu xác định theo công thức: hn ≥ 0,6dg = 90 (mm) ➢ Chọn hn = 90 (mm) Đường kính ngồi êcu xác định theo cơng thức sau ( lấy giá trị lớn hơn): dn ≥ 1,2de = 204 (mm) dn ≥ 1,5dg = 225 (mm) ➢ Chọn dn = 250 (mm) 6.3.3.4 Then Chiều dài then: lt = (0.78 ÷ 0,9)lk = (448,5 ÷ 517,5) (mm) ➢ Chọn lt = 500 (mm) Chiều rộng then tính thơng qua bề mặt then: 30.TR 103 lt bt = = 19823 (mm2 ) d tb (440 + ch ) Trong đó: + lt , bt chiều dài chiều rộng then (mm) + TR = 100435 (N.m) – Momen xoắn thủy động tác dụng lên đạo lưu – cánh giữ hướng Page 71 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: + dtb = (d0 + de)/2 = 200 (mm) – Đường kính trục lái chiều dài then + σch = 320 (N/mm2) – Giới hạn chảy vật liệu then Vậy: Chiều rộng then: bt = 39,65 (mm) Chiều cao then: ht = bt/2 = 19,8 (mm) ➢ Chọn then có kích thước: • Chiều rộng then: bt = 40 (mm) • Chiều cao then: ht = 20 (mm) Page 72 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Công Nghị, 2009, Lý thuyết tàu, tập –Sức cản vỏ tàu thiết bị đẩy tàu, Đại học giao thông vân tải thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, 2005, Lý thuyết tàu thủy tập 2, Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Phạm Văn Hội (chủ biên), Phan Vĩnh Trị, Hồ Ngọc Tùng, 1986, Sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1, Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, Hồ Văn Bình, Hồ Quang Long, Trần Hùng Nam, Trần Cơng Nghị, Dương Đình Ngun, Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuât, Hà Nội Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, tập một, NXB Giáo Dục TS.Trương Ngọc Lợi, 2008, Cơ học thủy khí ứng dụng, Trường đại học bách khoa Hà Nội Nguyễn Văn Quảng (biên soạn), hiệu chỉnh Trần Lê Bình – Phạm Quang Dũng, Sức bền vật liệu, ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM Page 73 ... Page 41 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU CHƯƠNG GVHD: TÍNH KẾT CẤU ĐẠO LƯU VÀ CÁNH GIỮ HƯỚNG 4.1 KẾT CẤU CỦA ĐẠO LƯU 4.1.1 Lựa chọn dạng kết cấu ✓ Đạo lưu định hướng xoay có kết cấu dạng cánh trịn nước... 550.EHP/v ✓ Đồ thị sức cản Page 12 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: ✓ Lựa chọn đạo lưu dạng profil đạo lưu thiết kế: Như nói phần giới thiệu chung ta chọn đạo lưu định hướng xoay có cánh giữ hướng Dạng... xương lặp Page 46 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU GVHD: Thơng thường cánh giữ hướng hàn liền vào tôn bao đạo lưu liên kết với đạo lưu bu lông đai ốc Khi đạo lưu cánh giữ hướng hàn xương có lỗ bắt bu