Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là bài đồ án mẫu về thiết kế đạo lưu dành cho các loại tàu cá. Đây là bài đồ án mẫu về thiết kế đạo lưu dành cho các loại tàu cá.Đây là bài đồ án mẫu về thiết kế đạo lưu dành cho các loại tàu cá.Đây là bài đồ án mẫu về thiết kế đạo lưu dành cho các loại tàu cá.Đây là bài đồ án mẫu về thiết kế đạo lưu dành cho các loại tàu cá.
Thiết kế môn học thiết bị tàu Nhiêm vụ thiết kế: Thiết kế đạo lưu định hướng xoay cho tàu cá lắp máy 2x135cv chạy tự với vận tốc 10.8hl/giờ Các thông số chủ yếu tàu thiết kế: L= B= H= T= 35 2.1 + HÖ sè bÐo thĨ tÝch: d= + HƯ sè bÐo sên giữa: b= + Hệ số béo đường nước: a= 0.54 0.92 0.81 + ChiỊu dµi tµu: + ChiỊu réng tµu: + Chiều cao mạn: + Chiều chìm tàu: m m m m Trang:1 Phần I: Xác định đặc trưng hình học hệ đạo lưu cánh giữ hướng 1.1 Chọn dạng đạo lưu o Chọn đạo lưu có dạng N 5a có lH = 0.8 1.2 Xác định đường kính trung bình đạo lưu 1.2.1.Đường kính nhỏ đạo lưu DH = DB + 2.D = Trong ®ã: DB = 0.98 m m 1.00 - §êng kÝnh sơ chong chóng đạo lưu,DB xác định từ sơ đồ tính chong chóng đạo lưu D = (0.005 , 0.01 )DB = (4.91 , 9.8),mm -khe hë mút cánh chong chóng bề mặt đạo lu.Mäi trêng hỵp D < 15 mm 10 mm Chän D= * Tính sơ đường kính chong chóng D B Theo đề công suất máy 2x150cv ta chän m¸y cđa h·ng NAKAP POLIAR SF1RS Cã sè vßng quay n= 750 v/p = 12.5 v/s VËn tèc tàu v= 10.8 hl/h Công suất máy 2x135cv= 270 cv = 198.585 (KW) Đường kính sơ chong chãng lµ: 134 D B = Ps Vs n = 0.98 m m 1.2.2.Diện tích thuỷ lực đạo lu: p.DH2 FH = = 0.79 m2 1.3.§êng kÝnh cửa vào đạo lưu DH' = aH.DH = 1.1 m Trong đó: aH :Hệ số loe cửa vào ®¹o lu Theo®¹o lu N05a a H = 1.1 => aH = 1.21 1.4.Đường kính cửa đạo lưu DH" = DH b H = Trang:2 DH" = DH b H =1.063 m Trong ®ã : b H Hệ số loe cửa đạo lưu.Theo đạo lưu N05a Ta cã: b H = 1.06 => b H = 1.12 1.5 Chiều dài đạo lưu lH = l H D H = 0.80 m _ lH chiÒu dài tương đối đạo lưu chọn lH = 0.8 1.6.Vị trí đặt trục đạo lưu x d = x d l H = 0.32 m Trong ®ã: _ xd = 0.4 Theo số hiệu đạo lưu 1.7 Kích thước cánh giữ hướng 1.7.1 Chiều cao cánh giữ híng h C = D H" = 1.063 m 1.7.2 Chiều rộng tương đối cánh giữ hướng b C = b C l H = 0.48 m Chän bC = 0.6 1.7.3 Chiều dầy lớn profin cánh gi÷ híng tC = t C b c = 0.06 m max Trong đó: t = 0.12 chiều dày tương đối cánh giữ hướng(theo NASA0012) 1.7.4 Vị trí chiều dày lớn cánh giữ hướng x = x.bC = 0.14 m x = 0.3 Trang:3 x= 7.5 Độ dang cánh giữ hướng h lc = c = 2.2 bc 1.7.6 Diện tích cánh giữ hướng Fc=hC.bC = 0.51 m 1.7.7 Bắp chuối thoát nước d max=(1.1-1.4)d0=0,18~0,23 Chän dmax= 0.2 d0=0.167 D= 0.16 m 1.8.Kho¶ng cách từ mặt phẳng đĩa chong chóng đến mép trước cđa gi÷ híng a C = e + l mu + Trong ®ã: l cu = 341.7 lcđ = 0.25DB = lmị =2/3lcđ = mm 0.246 m 0.16 m e = (50 - 60) ,mm - Khoảng cách từ đầu bắp chuối thoát nước tới mũ thoát nước chọn e = 55 mm Trang:4 9.Xây dựng tuyến hình profin đạo lưu cánh giữ hướng - Tuyến hình profin đạo lưu x/lH (%) xi (mm) 0 40.1 10 20 30 40 50 80.2 160.5 240.7 321.0 401.2 Di (mm) 1103 1058 1033 1008 1003 1003 1008 ti (mm) 45 68 80 75 71 59 60 481 70 562 80 642 90 722 100 802 1018 1028 1038 1043 1063 51 39 25 17 - Tuyến hình profin cánh giữ hướng Toạ độ thùc cđa profin tÝnh theo c«ng thøc: x= x.b 100 y = y t b 100 Trong ®ã: x,y - toạ độ điểm profin x,y - toạ độ tương đối t = 0.12 - Chiều dày tương đối profin (theo NASA0012) Bảng tung độ lí thuyết cánh giữ hướng x (%) x (mm) 0.00 0.25 1.20 0.50 2.41 0.75 3.61 1.00 4.81 1.25 6.02 1.75 8.43 2.50 12.04 3.25 15.65 5.00 24.07 7.50 36.11 10.0 48.14 15.0 72.21 y (%) y (mm) x (%) x (mm) y (%) y(mm) 0.00 7.20 10.28 12.45 14.10 15.80 18.55 21.80 24.55 29.60 34.99 39.00 44.55 0.0 17.50 84.25 46.30 4.2 20 96.3 47.78 5.9 25 120.4 49.50 7.2 30 144.4 50.00 8.1 40 192.6 48.35 9.1 50 240.7 44.00 10.7 60 288.9 38.03 12.6 70 337.0 30.50 14.2 80 385.1 21.85 17.1 85 409.2 17.08 20.2 90 433.3 12.06 22.5 95 457.4 6.70 25.7 100 481.4 1.05 26.7 27.6 28.6 28.9 27.9 25.4 22.0 17.6 12.6 9.9 7.0 3.9 0.6 Trang:5 2100 1214 1400 §NTK 500 500 Khung giá lái Sàn sectơ lái Phần II: Xác định lực mô men thuỷ động tác dụng lên đạo lưu-cánh giữ hướng 2.1 Khi tàu chạy tiến 2.1.1 Xác định vận tốc dòng chảy đến đạo lưu e ve = 0,515 vs (1-w)= 5.61 m/s vs= 10.8 hl/h VËn tèc tàu Trong đó: w: giá trị trung bình hệ số dòng theo vị trí đặt chong chóng có kể đến ảnh hưởng đạo lưu w = C.w 0=0.8w 0= -0.0088 C= 0.8 Hệ số kể đến ảnh hưởng đạo lưu w 0:Giá trị trung bình hệ số dòng theo vị trí đặt chong chóng không kể đến ảnh hưởng đạo lưu w 0=0.35.d-0.2= -0.011 Với tàu chong chóng Trong đó: d= 0.54 Hệ số béo thể tích 2.1.2 Xác định hệ số tải chong chóng đạo lưu hệ số tốc độ kích thích chiều trục a Hệ số tải chong chóng kể đến ảnh hưởng đạo lu sB = sK = 1.34 - tH Trong đó: sK: Hệ số tải hệ chong chóng đạo lưu tH: Hệ số hút chân vịt t = 0,7.w = -0.00616 sK = TK / rv e pD B =1.53 Trong ®ã: TK: Lùc đẩy chong chóng- đạo lưu m Đường kính chong chãng DB= 0.98 r= kGm /s lµ khèi lượng riêng nước 104.5 ve = 5.61 m/s TK = TE R = = 1944.29 KG (1 - t ) Z p (1 - t ) R: Lùc c¶n thân tàu Zp = Số lượng chong chóng Trang:6 Tính sức cản tàu Dùng phương pháp tính lực cản cho tàu cá tàu lai Oortsmerssen Sức cản tàu tính theo công thức : R = (C1 f + C f + C f + C f ).D + (C F + å DC F ) Trong ®ã: -m Fr - f1 = e -m Fr - f2 = e rv S = 0.656 = 0.581 -2 f3 = e-mFr sinFr-2 = -0.022 -2 f4 =e-mFr cosFr-2 = -0.0030 Trong ®ã: m = 0.14347j -2.1976 = 0.35 j = Fr = d a = 0.67 v g.L D LD = = 0.30 HƯ sè Frót ( LPP + LW L ) = 34.25 m LPP= LWL= 33.5 35 m : Chiều dài hai đường vuông góc m : Chiều dài đường nước thiết kế * Các Ci tÝnh theo c«ng thøc sau C i = d i , + d i ,1 l cb + d i , l cb L B æL ö + d i ,3 j + d i , j + d i , D + d i , ỗ D ữ + d i , a + d i ,8 a + d i ,9 B T è B ø 2 ổBử + d i ,10 ỗ ữ + d i ,11 b èT ø HÖ sè d i,j tra theo bảng 8-9 Sổ tay KTĐT tập trang464 Trang:7 Ci di,0 di,1 di,2 di,3 di,4 di,5 di,6 di,7 di,8 di,9 di,10 di,11 C1= C2= C3= C4= 79.32134 -0.09287 -0.00209 -246.459 187.13664 -1.42893 0.11898 0.15727 -0.00064 -2.52862 0.50619 1.62851 -7.123 422.56 -276.42 34.73 6714.88 -19.83 -2.67 -19662 14099.9 137.336 -13.369 -4.4985 0.021 216.449 -35.076 -128.73 -908.4 -2.527 -0.358 755.19 -48.94 -9.869 -0.777 3.7902 -0.019 -9.244 1.2857 250.65 3012.1 2.7144 0.2552 -9199 6886.6 -159.9 16.236 -0.82 0.0023 236.38 -44.18 207.26 10-3 10-3 10-3 10-3 L a = q D = 1.2 B q= 28 (§é) Góc tiếp tuyến với đường nước mũi phẳng đối xứng ổ1 ỗ LD - CBữ ø 100% = 0.511 % : lcb = è CB khoảng cách từ tâm đến trụ LD đứng mòi Theo LTTK Trang(169) ta cã : xc é p 0,65 - d ù = -0,011êsin + 0,1ú = -0.0104 L ë 0,15 û xC = -0.366 m CF = 0.075 = (log Re - 2) Víi Re = n 15 C vL n 15 o C 0.002 =1.74.10 m Tra b¶ng 8-2 STKTDT tËp trang 447 = 1.158 10 s Trang:8 D CF D CF D CF D CF SD CF = = = = = 0.00035 0.00004 0.00004 0.00008 0.00051 D=dLBT = 277.83 Độ nhám vỏ tàu Lực cản tính ăn lái tàu Lực cản phần nhô Lực cản gió (T) Lượng chiếm nước tàu Diện tích mặt ướt tàu tính theo công thức: S = 3.223.D + 0.5402 LD D = 257.96 m C1.f1= -0.0047 C2.f2= 0.2456 C3.f3= 0.0061 C4.f4= -0.0001 SCifi= 0.2470 Sức cản toàn tàu là: R= 3912.54 KG Tra đồ thị STTB T1 ta (ứng với aH = 1,21 ) Hệ số hút đạo lưu tH = Khi tàu chạy tiến ( ứng với s k = 1.53 ) -0.14 b HÖ sè tèc ®é kÝch thÝch chiỊu trơc a = ( + s B - 1) = 0.265 2.1.3 Lùc mô men thuỷ động đạo lưu Khi làm việc đạo lưu xuất thành phần -Lực c¶n PX H = r C X H V e2 S H (KG) -Lùc d¹t PY H = r C Y H V e2 S H (KG) -Lùc ph¸p tuyÕn Pn H = r C n H V e2 S H (KG) -Lùc tiÕp tuyÕn Pt H = r C t H V e2 S H (KG) - Mô men xoắn thuỷ động Trang:9 a Chiều dày tôn vỏ bao + Chiều dày tôn bao cánh giữ hướng chịu áp lực thuỷ tĩnh áp lực thuỷ động tính theo công thøc sau: d0 = kS Pn a c2 (T + ) + 1.5 = 6.05 mm FP [s c ] Chọn d0= 8.0 mm Trong đó: T: áp lực thuỷ tÜnh T= 2.1 MPa Pn : ¸p lùc ph¸p tuyÕn bẻ lái Pn= 44718 N Fp : Diện tích cánh giữ hướng Fp= 5118.34 cm ac: Khoảng cách xương gia cường đứng ngang lấy giá trị nhỏ a c= 25 cm 120 Mpa [s]=0.5sch:ứng st cho phÐp [s]= ks:HƯ sè phơ thc vµo tØ số ac/bc ks= 0.605 bc/ac= 1.20 bc: Khoảng cách lớn xương gia cường đứng ngang bc= 30 cm + Trong trường hợp chiều dày tôn bao đáy không nhỏ giá trị xác định theo c«ng thøc : L + 37 d = 40 a C = 2.6 mm L + 240 Chän d0= mm b Chiều dày tôn mặt , mỈt díi tÊm CGH d ³ 1,2.d0 = Chän d= 9.6 mm 10 mm c X¬ng gia cêng + Khoảng cách xương gia cường ngang a0= 0.002L+0.4 = 0.47 m Chọn a0= 0.38 m + Chiều dày xương gia cường Khoảng cách xương gia cường trường hợp không nhỏ 0.8d0 d ' ,8 d = 6.4 Chän d'= + Lỗ khoét mm mm d Lập + Chiều dày lËp lµ Chän dll= d £ d ll £ d + mm Trang: 23 + ChiÒu rộng lập b =(8~10)d0= 80~100 mm e Quy trình hàn Cánh giữ hướng thi công theo phương pháp hàn điền - Hàn tôn bao với - Hàn tôn bao với xương gia cường - Hàn xương gia cường với lập - Khoét lỗ tôn bao hàn tôn bao với lập 3.3 Kết cấu trục đạo lưu Do tàu lắp máy nên chọn dạng đạo lưu treo để tính toán 3.3.1 Mô hình hóa sơ đồ đạo lưu - trục đạo lưu PN a PC b l l2 l3 a=h/2= 0.50 m Một chiều cao đạo lưu h=D'H : Đường kính nhỏ đạo lưu l1=DH+e= 1.40 m e= 0.395 m : Khoảng cách đạo lưu gối đỡ thứ b=l1-a= 0.90 m: Khoảng cách trọng tâm đạo lưu gối đỡ thứ l2 =ah= 1.214 m Chiêù dài đoạn dầm thứ hai a= 1.21 Hệ số loe cửa vào đạo lưu l3 = 0.5 m Chiêù dài đoạn dầm thứ ba 3.3.2 Tính gần trục lần gần thứ a Trục lái tác dơng cđa P n , M s (Pc =0) PN a b l1 l2 l3 M 1=615268 KGcm Víi : Pn max = 5769.4 KG Ms max = 1171.2 KG.m = s = 1120 KG/cm Phương trình mômen cho gèi 1: 117118 KG.cm åM = Pn b - R l = Trang: 24 Ph¶n lùc t¹i gèi 2: P b R = n = 4261.8 KG l Phương trình mômen cho gối 2: åM = Pn (b + l2 ) - R1.l2 = Phản lực gối 1: P (b + l ) R1 = n = 10031.2 KG l2 Mô men gối 1: M1=Pn.b= 5172.18 KGm = 517218 KG.cm Vậy đường kính sơ gối: D1 ³ M u12 + M s2 = 1[s] D2 = 16.79 cm Ms = 10.15 cm 0.1[s ] Chän D1= 17.00 cm D2= 15.00 cm b.XÐt trôc lái tác dụng trọng lượng thân Mg: Mg a b l1 l2 l3 M1 =13776 KGcm Träng lượng đạo lưu cánh giữ hướng: Mg=Gm.r = 138.72 KG.m Trong đó: Gm: Trọng lượng hệ đạo lưu cánh giữ hướng xác định sau: r = 0.145 m : Khoảng cách từ trọng tâm hệ ĐL-CGH đến trục lái Bảng tính trọng lượng đạo lưu cánh giữ hướng Khối Trọng Diện tích Chiều Tên cấu dày lượng tâm (m ) (mm) (KG) (m) Tôn bao ĐL 5.461 171.477 -0.08 Tôn bao 7.099 10 557.299 -0.08 Xương gia cường däc1 0.039 2.467 0.00 X¬ng gia cêng däc2-8 0.079 4.935 0.00 Đ.Lưu Xương gia cường dọc 3-7 0.079 4.935 0.00 X¬ng gia cêng däc 4-6 0.079 4.935 0.00 X¬ng gia cêng däc5 0.039 2.467 0.00 X¬ng gia cêng ngang1 0.903 56.681 -0.24Trang: 25 58.214 83.572 2.416 3.828 0.794 0.794 Tổng 954.81 Toạ độ trọng tâm hệ đạo lưu cánh giữ hướng tới trục đạo lưu r = -0.145 m Trọng lượng riêng thép làm đạo lưu r = 7850 KG/m Mômentại gèi 1: = 13872 KG.cm M1=Mg= 138.72 KGm Ph¶n lùc gối 1: R''1=Mg/l2= 114.31 KG Phản lực gối 2: R"2=-Mg/l2= -114.3 KG Tổng phản lực gối : Xương gia cường ngang Tôn bao CGH Xương ®øng X¬ng ®øng CGH X¬ng ngang X¬ng ngang 0.927 1.33 0.038 0.061 0.013 0.013 8 8 8 0.01 -0.72 -0.81 -0.63 -0.68 -0.68 -3.92 2 R i¢ + R i¢¢ R1= 10032 KG R2= 4263.4 KG Ri = T¹i gèi 1: T¹i gối 2: Mômen ma sát lần gần tính thứ nhÊt : T¹i gèi 1: Mms1= 108.57 KGm T¹i gèi 2: Mms2= 61.068 KGm M ms i = Di fi Ri p Mômen xoắn tổng cộng tác dụng lên trục lái lần gần : M KT = M s + å M msi = 1340.82 KGm = 13.140 KNm i=0 Chän m¸y lái : Chọn máy lái lần gần thứ : mô men xoắn đầu hệ máy lái : Mc MKT Chọn máy lái điện thuỷ lực có xylanh lắc, hai bánh lái: Mômen định mức : Mc= 16 KN.m KÝch thíc bao cơm xi lanh LxBxH = 3080x430x350 ,(mm) 125 mm Đường kính đầu trục lái Do = Bán kính cần lái RC = 165 mm Khối lượng máy m=440 kg Lực tác động lên đầu séctơ lái : Pc=Mc/Rc= 96.97 KN = 9894.9 KG Trang: 26 3.3.3 Tính gần trục lần gần thø hai a Trơc l¸i díi t¸c dơng cđa P n , M s ,Pc PN a PC b l1 l2 M1=615268 KGcm l3 M =494743 KGcm Tổng mômen gèi 1: å M1 = Pn b1 - R2.l2 - pc (l2+l3) = Pc= 9894.9 KG Pn= 5769.4 KG Phản lực gối Ms= 117118 KGcm pc (l2+l3 ) - Pn b1 R2 = = 9709.7 KG l2 Phản lực gối P (b + l ) - P l c = 12173.90 KG R1 = n l Mômen gối tùa : M1=Pn.b1= M2=Pc.l3= 5172.18 4947.43 KGm = KGm = 517218 KGcm 494743 KGcm §êng kÝnh trơc : Mu12 + Ms2 D1 ³ = 16.79 cm 0.1[s] D2 = Ms = 10.15 cm 0.1[s ] Chän D1= 17.00 cm D2= 15.00 cm Tổng phản lực gối lần gần thứ hai Ri = Tại gối 1: T¹i gèi 2: R1= 12174 KG R2= 9710.4 KG 2 R i + R i Trang: 27 Mômen ma sát lần gần tính thứ hai : M ms i = D fi i Ri p T¹i gèi 1: Mms1= 131.76 KGm T¹i gèi 2: Mms2= 139.09 KGm Mômen xoắn tổng cộng tác dụng lên trục lái lần gần thứ hai : M KT = M s + å M msi = 1442.03 KGm = 14.132 KNm < Mc i =0 VËy trục máy lái đà tính toán thoà mÃn yêu cầu toán 3.4 Kiểm tra bền trục lái Ta kiểm tra số tiết diện nguy hiĨm TiÕt diƯn I-I : T¹i gèi mét TiÕt diƯn II-II : Tại gối hai Tiết diện III-III : Nơi lắp vành chặn nửa Mômen uốn tiết diện (I-I): a1= 0.50 m l2= 1.214 m b1= 0.90 m l3 = 0.5 m l1= 1.40 m l3'= 0.16 m Mômen uốn tiết diện(I-I): MI=Pn.b1= 5172.18 KGm Mômen uốn tiết diện(II-II) : MII=Pc.l3 = 4947.43 KGm Mômen uốn tiết diện (III-III):MIII=Pcl'3= 1583.18 KGm Quá trình tính toán thể theo bảng sau: STT Đại lượng tính Đơn vị Đường kính trục Di Mômen chống uốn Wui Mômen chống xoắn Wxi Mômen uốn tiết diện : Mui Mômen xoắn tiết diện : MKT cm Kết theo tiết diện I-I II-II III-III 18.00 15.00 12 cm 572.56 331.34 169.65 cm 1166.4 675 345.60 KG.cm 517217.6 494743.4 158317.9 KG.cm 144203 144203.3 144203.3 Ưsuất uốn phát sinh: KG/cm su = Mui/Wui 903.3 1493.2 933.2 Trang: 28 Ưsuất xoắn phát sinh: KG/cm txy=MKT/Wxi øngsuÊt tæng ui sti = s +t xy KG/cm 123.6 213.6 417.3 911.8 1508.4 1022.3 HÖ sè an toµn 7.68 4.64 6.85 n=sch/si>2 KÕt luËn : VËy trục lái đà thiết kế thoả mÃn yêu cầu cần thiết độ bền hoạt động Trang: 29 Phần IV : Mối nối đạo lưu -Trục đạo lu 4.1 Lùa chän d¹ng mèi nèi Chän mèi nèi đạo lưu trục lái mối nối mặt bích tròn nằm ngang 2800 KG/cm thép CT45 cógiới hạn chảy sch= Bulông chế tạo b»ng thÐp CT3 cã sch= 2039.7 KG/cm 4.2 Qui c¸ch mối nối a.Chiều dày mặt bích Chiều dày mặt bích không nhỏ trị số tính theo công thức sau: t f = db Kf = 43.51 Kb mm Trong ®ã: Kf : HƯ sè vËt kiƯu cđa bÝch nối xác định sau: e ổ 235 ữ = 0.89 Kf =ỗ ỗs ữ ố y ứ e= 0.75 NÕu sy >235 N/mm e= 1.00 NÕu sy Þ ÞN³ M u nN > F Wu MuF = 5641.97 KG Wu n Nếu kể đến xoắn ren lấy tăng 30% N'=k.N= 11283.9 KG k =(1.3~2.0) : HÖ sè an toàn Chọn k = Dưới tác dụng N' bulông chịu kéo sK = 4.kFM u 4.N KG/cm 574.69 = = p d b2 npWu d b2 Kết luận sK