Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 11 docx

l = 0,46 m: khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị nào nhỏ hơn.. a = 0,61 m: khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị nào

Chương 11: Bảo vệ chống gỉ cho trục

lái

Các cổ trục lắp ổ và vòng kín nước được bọc bằng ống lót đồng hoặc thép không gỉ Các đoạn trục lái còn lại được sơn bằng loại sơn bảo vệ đặc biệt

Đối với trục của tàu ta thiết kế thì chiều dày của ống lót nằm trong khoãng 10 ÷ 20 (mm) đối với ống lót có vật liệu bằng đồng,và 8,5

÷ 14 với ống lót làm bằng vật liệu là thép không gỉ Chiều dài ống lót lớn hơn chiều dài bề mặt bảo vệ là 100(mm)

Các đoạn trục còn lại có thể chống gỉ bằng cách phủ cao su , êpôxy Nhưng hiện nay thì người ta thay thế bằng sơn chuyên dùng

3.2 Tính toán kết cấu bánh lái:

Vật liệu làm tôn bánh lái, xương bánh lái và côt bánh lái là thép CT3 theo bảng 3-8 [ 5- tr.40 ] :

σb = 300 (N/mm2 )

ch = 200 (N/mm2)

3.2.1 Tôn bánh lái:

Chiều dày tôn bánh lái t không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

t = 5,5.l.β ( .10 ) 2 , 5

4



 R  k pl S

F

Trong đó :

d : áp suất thủy tỉnh, về trị số lấy bằng chiều chìm lớn nhất của tàu

d = 7 (N/m2)

FR = 403225,5 (N), S = 12,19 (m2 ):là lực tác dụng lên bánh lái và diện tích bánh lái

kpl : hệ số vật liêu của bánh lái

Với : - e = 0,75 khi ch > 235 (N/mm2 )

- e = 1,00 khi ch < 235 (N/mm2 )

kpl = e

ch

)

235 (



=> Ks = ) 1

200

235 ( = 1,175

β : được xác định theo công thức sau, nhưng β không được lớn hơn 1,0

β = 1 , 1 0 , 5 ( ) 2

a

l



Trong đó:

l = 0,46 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị nào nhỏ hơn

a = 0,61 (m): khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trị nào lớn hơn

Suy ra :

β = 1 , 1 0 , 5 ( ) 2

a

l

61 , 0

46 , 0 (

5 , 0 1 ,

Vậy :

t = 5,5.0,46.0,903 ) 1 , 175

19 , 12

10 5 , 403225 7

(

4



(mm)

Vậy chọn chiều dày tôn bánh lái t = 14 (mm)

3.2.2 Xương bánh lái:

Thân bánh lái được gia cường bằng các xương đứng và xương nằm sao cho thân báng lái có tác dụng như dầm chịu uốn Khoãng cách chuẩn l của các xương nằm của bánh lái được tính theo công thức sau:

l = 0,2.(

100

h ) + 0,4 = 0,2 (

100

6 ,

4 ) + 0,4 = 0,41 (m) Nhưng ở đây ta chọn khoãng cách giữa các xương nằm là 0,569 (m) và thay đổi tăng dần theo chiều dài bánh lái, và có chiều dày bằng với chiều dày tôn bao bánh lái 14 (mm)

Khoãng cách giữa các xương đứng tạo thành cốt bánh lái đến các xương lân cận ta chọn bằng 0,5 (m)

Theo quy phạm chiều dày của các xương đứng bánh lái không được nhỏ hơn 8(mm) hoặc 70% chiều dày tôn bao bánh lái lấy trị

số nào lớn

Ta chọn chiều dày các xương đứng của bánh lái bằng với chiều dày tôn bao bánh lái Tại vị trí có gắn khối bích đúc ta chọn chiều dày xương đứng là 16 (mm)

Hình 3-5 Kết cấu xương nằm của bánh lái.

Hình 3-6 Kết cấu xương đứng của bánh lái

3.2.3 Cốt bánh lái:

Các xương đứng tạo thành cốt bánh lái phải được đặt ở phía trước và sau đường tâm trục lái với khoãng cách gần bằng chiều rộng của tiết diện bánh lái nếu cốt gồm hai xương đứng và đặt theo đường tâm của trục lái nếu cốt gồm một xương

Mô đun chống uốn tiết diện cốt phải được tính toán theo các xương đứng quy định trên cùng với dải mép kèm của tôn bánh lái Chiều rộng của dải tôn mép kèm được lấy như sau:

- Nếu cốt gồm hai xương đứng thì chiều rộng của mép kèm được lấy bằng 0,2 lần chiều dài của cốt

- Nếu cốt gồm một xương đứng thì chiều rộng của mép kèm được lấy bằng 0,16 lần chiều dài của cốt

- Theo hướng dẫn áp dụng của quy phạm thì đối với bánh lái nửa treo thì phần mép kèm được xác định như sau:

Be = b +a Trong phần diện tích A: a = b = 0,1*l Trong phần diện tích B và D : a = b = 0,08*l

Trong phần diện tích C : a phải lấy như

ở dưới

đây với điều kiện a phải không lớn hơn 0,08*l

b = 0,08*l

Đối với bánh lái ta thiết kế cho tàu này thì cốt bánh lái gồm một xương đứng có chiều dày là 16 (mm)

Mô đun chống uốn và diện tích tiết diện nằm ngang của cốt bánh lái phải sao cho ứng suất uốn, ứng suất cắt và ứng suất tương đương không được lớn hơn các trị số sau đây:

- Ứng suất uốn :

m b

K

110





- Ứng suất cắt :

m c

K

50





- Ứng suất tương đương :

m c b e

K

120

3 2

2  



Với Km hệ số vật liệu làm bánh lái

Vật liệu làm cốt bánh lái là thép CT3 có :

σb = 300 (N/mm2 )

ch = 200 (N/mm2)

Suy ra:

- e = 0,75 khi ch > 235 (N/mm2 )

Hình 3-7 Mép kèm của bánh lái

- e = 1,00 khi ch < 235 (N/mm2 )

Km = e

ch

)

235 (



=> Km = ) 1

200

235 ( = 1,175 Theo tính toán trên thì mômen uốn lớn nhất nằm trong phần diện tích B nên chiều rộng của mép kèm là: a = b = 0,08.l

Với : l = h = 4,6 (m) chiều cao bánh lái

Suy ra: a = b = 0,08.4,6 = 0,368 (m)

Lúc này cốt bánh lái được xem như là dầm chữ I ( hình 3-8 ) có các kích thước như sau:

Chiều rộng mép kèm B = a + b = 0,368 + 0,368 = 0,736 = 736 (mm)

Chiều cao chữ I chính là chiều dày prôfin bánh lái tại vị trí đang xét: t = 365 (mm)

Chiều dày của cốt là : n = 16 (mm)

Chiều dày tôn bao là : m = 14 (mm)

Hình 3-8

Mô đun chống uốn và diện tích tiết diện nằm ngang của cốt phải sao cho ứng suất uốn, ứng suất cắt và ứng suất tương đương không được lớn hơn các trị số sau:

-Ứng suất uốn :

m b

K

110



 (N/mm2 ) -Ứng suất cắt :

m c

K

50



 (N/mm2 )

- Ứng suất tương đương:

m c b e

K

120

3 2

2  

Tuy nhiên đối với những chổ cốt bánh lái có lỗ khoét thì ứng suất uốn, ứng suất cắt và ứng suất tương đương không được lớn hơn các trị số sau:

-Ứng suất uốn :

m b

K

75



 (N/mm2 ) -Ứng suất cắt :

m c

K

50



 (N/mm2 )

- Ứng suất tương đương:

m c b e

K

100

3 2

2  

Trong đó Km : hệ số vật liệu của cốt bánh lái

Sau khi tính toán bằng phần mền RDM6 ta có kêt quả (xem phần phụ lục trang14):

Lực cắt tại các gối đỡ là :

N1 = 213355,52 (N)

N1 = - 251374,8 (N)

N2 = - 60843,3 (N)

N2 = 93559,8 (N)

N3 = -304255,4 (N)

Lúc này cốt của bánh lái được xem như dầm chữa I có các kích thước như sau:

Ta có mô men quán tính của tiết diện là:

J =

12

.

2 12

.

.

2

3 2 2 2 1 1 1

3

1

x h b h

b





Trong đó:

h1 = 14 (mm)

b1 = 736 (mm)

h2 = 365 (mm)

Hình 3-9 Biều đồ lực cắt của hệ bánh lái - trục lái

b2 = 16 (mm)

x1 =  

2 2

2

1 h

h 189,5 (mm) trọng tâm của bản mép đến trục trung hòa

Suy ra :

J = 2 736 14

12

14 736 2

3

12

365

= 1462060079 (mm4)

Mô đun chống uốn của tiết diện là :

Wu =

14 356

1462060079 max  

y

Ứng suất của tiết diện là :

3 , 3857678

10 07 ,

1 



u b

W

M

Ứng suất cắt lớn nhất của tiết diện :

b J

S

c

.

max 



Trong đó :

N = N1 = 251374,8 (N)

Sx = x1 b1 h1 x2 b2 h2 = 189,5.736.14 + 91,5.16.365 = 2219058

(mm3) mômen tĩnh của một nửa chữ I đối với trục x

b = b2 = 16 (mm)

Suy ra:

16 1462060079

2219058

8 , 251374 max 

c

Ứng suất tương đương của tiết diện :

2 2

2 max

2  3  70 , 8  3 23 , 85

Ứng suất cho phép là:

m b

K

110



175 , 1

110 = 93,6 (N/mm2)

m c

K

50



175 , 1

50 = 42,5 (N/mm2)

2 2

2

2  3  93 , 6  3 42 , 5

Vậy cốt của bánh lái đủ bền