Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 8 pps

Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi: Lực FR tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi được dùng làm cơ sở xác định các khích thước cơ cấu của bánh lái và đư

Chương 8:

Xác định lực và mômen thủy động tác động lên bánh lái theo quy

phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép

2003

2.4.5.1 Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi:

Lực FR tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi được dùng làm cơ sở xác định các khích thước cơ cấu của bánh lái

và được tính theo công thức sau:

FR = k1 k2.k3.132.S.v2 (N) Trong đó:

S = 12,19 (m2 ) diện tích bánh lái

v = 13,5 (Hl/h) tốc độ tàu Nếu tốc độ tàu chạy tiến nhỏ hơn

10 (Hl/h) thì v được lấy bằng vmin xác định theo công thức sau :

vmin =

3

20



Khi tàu chạy lùi tốc độ lùi vl được tính theo công thức sau :

vl = 0,5.v = 0,.5.13,5 = 6,75 (Hl/h)

- k1 hệ số phụ thuộc hệ số hình dạng của bánh lái và được tính theo công thức sau :

k1 =

3

2



A

Với : A =

19 , 12

6 ,

4 2 2



S

h : là chiều cao trung bình của bánh lái

Suy ra :

k1 =

3

2 736 ,

1  = 1,25

- k2 hệ số phụ thuộc prôfin bánh lái

Tra bảng 2B/21.1.1-TCVN6259-2B:2003 ta có:

k2 = 1,1 khi tàu chạy tiến

k2 = 0,8 khi tàu chạy lùi

- k3 hệ số phụ thuộc vị trí bánh lái

Vì bánh lái một phần nằm trong dòng đẩy chân vịt nên k3 = 1

Vậy :

Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến là :

FR = 1,25.1,1.1.132.12,19.13,52 = 403225,4 ( N )

Lực tác dung lên bánh lái khi tàu chạy lùi là:

FR = 1,25.0,8.1.132.12,19.6,752 = 73313,7 ( N )

2.4.5.2 Mômen xoắn tác dụng lên trục lái:

Tuy nhiên, khi tàu chạy tiến TR không được nhỏ hơn TRmin xác định theo công thức sau :

TRmin = 0,1.FR

S

b S b

S1 1 2 2 (N.m) Trong đó:

- TR1 và TR2 : mômen xoắn tương ứng do

các phần diện tích S1 và S2 của bánh lái

- S1 = 5,76(m2) và S2 = 6,54(m2): diện tích phần trên và phần dưới của bánh lái (m 2 ) sao cho:

S = S1 +S2 (A1 bao gồm cả Sf1 và A2 bao gồm cả Sf2 )

- b1 = 2,28(m) và b2 = 2,4 (m)chiều rộng tương ứng giữa các phần diện tích S1 và S2

- FR và S : lực và diện tích bánh lái

- TR1 và TR2 được xác định như sau:

TR1 = FR1.r1 (N.m)

TR2 = FR2.r2 (N.m)

FR1 và FR2 lực tác dụng lên phần diện tích S1 và S2 được xác định như sau :

FR1 = FR

S

FR2 = FR

S

Hình 2-9 Sự phân bố diện tích bánh lái

- r1 và r2: khoảng cách từ tâm của lực tác dụng tương ứng của các phần diện tích S1 và S2 của bánh lái đến đường tâm của trục lái, được xác định theo công thức sau:

r1 = b1( α – e1) (m)

r2 = b2( α – e2) (m) Trong đó :

- e1 và e2 : hệ số cân bằng ứng với S1 và S2 của bánh lái

e1 =

1

1

S

S f

; e2 =

2

2

S

S f

Với Sf1 = 0,5124 (m2 ) , Sf2 = 1,413 (m2 ) phần diện tích cân bằng

76 , 5

5124 ,

e2 =

54 , 6

413 ,

1 = 0,219

- α : được xác định :

+ Đối với phần bánh lái không nằm sau phần cố định của giá bánh lái

Khi tàu chạy tiến : α = 0,33 Khi tàu chạy tiến : α = 0,66 + Đối với phần bánh lái nằm sau giá bánh lái

Khi tàu chạy tiến : α = 0,25 Khi tàu chạy tiến : α = 0,55

Do đó :

Khi tàu chạy tiến :

r1 = b1(α – e1 ) = 2,28.( 0,25 – 0,089 ) = 0,367 (m )

r2 = b2(α – e2 ) = 2,4.( 0,33 – 0,219 ) = 0,266 (m ) Khi tàu chạy lùi :

r1 = b1(α – e1 ) = 2,28.( 0,55 – 0,089 ) = 1,051 (m )

r2 = b2(α – e2 ) = 2,4.( 0,66 – 0,219 ) = 1,058 (m )

Vậy :

- Khi tàu chạy tiến :

TRmin = 0,1.403225,4

19 , 12

4 , 2 54 , 6 28 , 2 76 ,

FR1 = FR

S

S1 =

19 , 12

76 , 5 4 ,

FR2 = FR

S

19 , 12

54 , 6 4 ,

Suy ra :

TR1 = FR1.r1 = 190531,4.0,367 = 69958,4 (N.m)

TR2 = FR2.r2 = 213355,5.0,266 = 56802,2 (N.m)

=> TR = TR1 + TR2 = 69958,4 + 56802,2 = 126760,6

(N.m)

- Khi tàu chạy lùi:

TRmin = 0,1.73313,7

19 , 12

4 , 2 54 , 6 28 , 2 76 ,

FR1 = FR.

S

S1 =

19 , 12

76 , 5 7 ,

FR2 = FR

S

19 , 12

54 , 6 7 ,

Suy ra :

TR1 = FR1.r1 = 34642,08.1,051 = 36414,89

(N.m)

TR2 = FR2.r2 = 38791,91.1,058 = 41050,86

(N.m)

=> TR = TR1 + TR2 = 36414,89+ 41050,86 = 77465,75 (N.m)