1. Trục lái dưới tác dụng của lực thủy động Pn
Khi tính sơ bộ ban đầu,ta cho Pc=0
Coi trục như một dầm tựa trên 3 gối,chịu tác dụng của lực thủy động Pn ,Momen uốn Mbl do trọng lượng bánh lái gây ra.
Sơ đồ tính: 1198 1085 2282 1331 700 1085 1198 R'0 Pn R'1 Pc R'2 M'1 M'1 M'2 M'2 1331 700
thang nay ngu qua
Với Pn= 194080 (N). Pc= 0.
Các khoảng cách L1,L2 và L3 như hình vẽ. Giải bài tốn dầm bằng phần mềm SAP:
Biểu đồ lực cắt: Biểu đồ momen: Từ kết quả phần mềm SAP,ta cĩ: R’0 = 81407 (N). R’1 = 113422 (N). R’2 = 35900 (N). M’0 = 0 (N.m). M’(1-1) = 88134 (N.m). M’1 = 47510 (N.m). Bảng xuất dữ liệu :
2. Trục lái dưới tác dụng của trọng lượng đạo lưu GP
Để tính phản lực tổng cộng Ri , ta phải xác định phản lực tại các đế do trọng lượng đạo lưu và bánh lái cố định gây ra.
Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 FrameElem ElemStation
Text mm Text Text KN KN KN KN-mm KN-mm KN-mm Text mm
1 0 TT LinStatic 0 -81.41 0 0 0 7.3E-12 1-1 0 1 361.67 TT LinStatic 0 -81.29 0 0 0 29420.9 1-1 361.67 1 723.33 TT LinStatic 0 -81.17 0 0 0 58799 1-1 723.33 1 1085 TT LinStatic 0 -81.05 0 0 0 88134 1-1 1085 1 1085 TT LinStatic 0 113.03 0 0 0 88134 1-1 1085 1 1484.3 TT LinStatic 0 113.16 0 0 0 42971.8 1-1 1484.33 1 1883.7 TT LinStatic 0 113.29 0 0 0 -2242.8 1-1 1883.67 1 2283 TT LinStatic 0 113.42 0 0 0 -47510 1-1 2283 2 0 TT LinStatic 0 -35.91 0 0 0 -47510 2-1 0 2 443.67 TT LinStatic 0 -35.77 0 0 0 -31609 2-1 443.67 2 887.33 TT LinStatic 0 -35.62 0 0 0 -15772 2-1 887.33 2 1331 TT LinStatic 0 -35.48 0 0 0 -6E-12 2-1 1331
Sơ đồ tính : 1085 1198 R''0 m=Gp.r R'' Pc R''2 M 1331 700
Trọng lượng của đạo lưu
Trọng lượng tổng cộng của xương gia cường dọc Gd :
GdH = N1 . AdH . t . = 159.12 (kg) Với : N1 = 12 : Số xương gia cường dọc AdH = 0.17 (m2) : Diện tích tổng cộng của xương gia cường dọc t = 0.01 (m) : Chiều dày xương gia cường dọc
thép = 7.8 (T/m3) = 7800 (kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép
Trọng lượng tổng cộng của xương gia cường ngang Gn :
GnH = N2 . AnH . t . = 4.69 (kg) Với : N2 = 1 : Số xương gia cường dọc
AdH = 0.060 (m2) : Diện tích tổng cộng của xương gia cường ngang
DH = 1.907 (m) : Đường kính trong nhỏ nhất của đạo lưu t = 0.01 (m) : Chiều dày xương gia cường ngang
thép = 7.8 (T/m3) = 7800 (kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép Trọng lượng tổng cộng của vỏ bao đạo lưu Gv :
GvH = GvtH + GvnH = . DvtH . t1 . lH . + . DvnH . t2 . lH . = 636.28 (Kg) Với :
GvtH : Trọng lượng vỏ bao trong đạo lưu GvnH : Trọng lượng vỏ bao ngoài đạo lưu
DvtH = 2.096 (m) : Đường kính vỏ bao trong đạo lưu DvnH = 2.096 (m) : Đường kính vỏ bao ngoài đạo lưu t1 = 0.008 (m) : Chiều dày tôn bao trong
t2 = 0.005 (m) : Chiều dày tôn bao ngoài lH = 0.953 (m) : Chiều dài của đạo lưu
thép = 7.8 (T/m3) =7800 (kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép Trọng lượng của đạo lưu : GH = GdH + GnH + GvH = 800.10 (Kg)
Trọng lượng cánh giữ hướng
Trọng lượng tổng cộng của xương gia cường ngang Gn :
Gnc = N1 . Anc . t1 . = 7.99 (kg) Với : N1 = 4 : Số xương gia cường ngang Anc = 0.032 (m2) : Diện tích tổng cộng của xương gia cường ngang t1 = 0.008 (m) : Chiều dày xương gia cường ngang
thép = 7.8 (T/m3) = 7800 (kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép
Trọng lượng tổng cộng của xương gia cường đứng Gd :
Gdc = N2 . Adc . t2 . = 14.17 (kg) Với : N2 = 1 : Số xương gia cường đứng Adc = hc . t = 0.182 (mcường đứng 2) : Diện tích tổng cộng của xương gia
hc = 2.018 (m) : Chiều cao cánh giữ hướng t = 0.09 (m) : Chiều dày tương đối của prôfin cánh giữ hướng t2 = 0.010 (m) : Chiều dày xương gia cường đứng
thép = 7.8 (T/m3) = 7800 (kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép
Trọng lượng tổng cộng của vỏ bao cánh giữ hướng Gv :
Gvc = N3 . Avc . t3 . = 151.11 (Kg) Với : N3 = 1 : Số tấm tôn bao
Avc = 2 . hc . t = 2.422 (m2) : Diện tích tổng cộng của tôn bao hc = 2.018 (m) : Chiều cao cánh giữ hướng
bc = 0.6 (m) : Chiều rộng cánh giữ hướng t3 = 0.008 (m) : Chiều dày tôn bao
thép = 7.8(T/m3) =7800(kg/m3) : Trọng lượng riêng của thép Trọng lượng cánh giữ hướng : Gc = Gnc + Gdc + Gvc = 173.26 (Kg)
Hoành độ trọng tâm của cánh giữ hướng so với trục lái: rc = 0.5 (m) Trọng lượng đạo lưu và cánh giữ hướng
Trọng lượng đạo lưu và cánh giữ hướng : G = GH + Gc = 973.36 (Kg) = 9.54 (KN)
Hoành độ trọng tâm của đạo lưu và cánh giữ hướng so với trục lái :
Mômen uốn trên trục do trọng lượng đạo lưu gây ra m =G.r = 90.23 ( KG.m) = 0.88( KN.m) . 0.0927( ) i i i r G r m G
Giải dầm trên với m đã cĩ:
Giải bài tốn dầm bằng phần mềm SAP ta cĩ:
Biểu đồ lực cắt
Biểu đồ momen:
Từ kết quả phần mềm xuất ra,ta cĩ: R’’0=410 (N). R’’1=410(N). R’’2=40 (N). M”(1-1)=443.9(N.m). M’’1= 54.04 (N.m). Bảng xuất dữ liệu:
3. Lực tác dụng tổng cộng trên trục lái :(Phản lực tổng hợp trên mỗi gối)
-R0= R0'2R0"2 = 81471 (N)
-R1= R1'2R1"2= 11342224102=113422 (N) -R2= R2'2R2"2= 2 2
35900 40 =35900 (N)
4. Xác định đường kính trục tại các gối đỡ
Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3 FrameElem ElemStation
Text mm Text Text KN KN KN KN-mm KN-mm KN-mm Text mm
1 0 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 1.4E-14 1-1 0 1 361.67 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 -148.35 1-1 361.67 1 723.33 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 -296.7 1-1 723.33 1 1085 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 -445.05 1-1 1085 1 1085 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 434.95 1-1 1085 1 1484.3 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 271.15 1-1 1484.33 1 1883.7 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 107.36 1-1 1883.67 1 2283 HT LinStatic 0 0.41 0 0 0 -56.44 1-1 2283 2 0 HT LinStatic 0 -0.042 0 0 0 -56.44 2-1 0 2 443.67 HT LinStatic 0 -0.042 0 0 0 -37.63 2-1 443.67 2 887.33 HT LinStatic 0 -0.042 0 0 0 -18.81 2-1 887.33 2 1331 HT LinStatic 0 -0.042 0 0 0 -4E-15 2-1 1331
Theo điều 21.1.1.2 (1) / Chương 21 : Trang thiết bị / Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép / Phần 2B : Kết cấu thân tàu và trang thiết bị / Tàu dài từ 20 mét đến dưới 90 mét / trang 113 qui định trục bánh lái, chốt lái, bulông liên kết, then, các
thanh mép phải được làm bằng thép cán, thép rèn hoặc thép cacbon phù hợp với các yêu cầu qui định ở Phần 7A của qui phạm này .
Chọn vật liệu chế tạo trục lái là thép cán không gỉ, cấp thép SUS304N1, có: ch = 275 (N/mm2) = 275 (MPa)
: Ứng suất tới hạn của vật liệu
B = 550 (N/mm2) : Độ bền kéo
Ứng suất tính toán : []=(0.36 ÷ 0.4).193 = 69 ÷ 77 MPa Chọn : [ ] = 77 MPa = 786 (kG/cm2) = 77000 (kN/m2) Với : 9.8 MPa = 100 (kG/cm2)
1 MPa = 1000 (kN/m2)
Đường kính trục tại gối (0) :
Đường kính trục tại gối (1) :
Đường kính trục tại gối (2) :