Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Nghề Hàn
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GTVT TRUNG ƯƠNG II
..............*&*..............
GIÁO TRÌNH
Tên môn học: THIẾT BỊ TÀU THỦY
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ/CAO ĐẲNG NGHỀ
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)
Hải phòng, năm 2011
1
Ch ng I
thiÕt bÞ l¸i
Bµi 1
Kh¸i niÖm chung vÒ thiÕt bÞ l¸i tµu thuû
1.1. Kh¸iniÖm
ThiÕt bÞ l¸i lµ tæ hîpc¸c c¬ cÊu vµ thiÕt bÞ nh :m¸y l¸i, b¸nh l¸i. trôc
l¸i, hÖ truyÒn ®éng, dÉn ®éng,thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ an toµn…® îcbè trÝ
trªn tµu víi môc ®Ých ®iÒu ®éng tµu trong qu¸ tr×nh hµnh h¶i.
1.2. NhiÖm vô cña thiÕt bÞ l¸i
§¶m b¶o tÝnh ¨n l¸i cña tµu b»ng c¸ch t¹o ra m«men quay lµm tµu quay
quanh trôc th¼ng ®øng ®i qua träng t©m tµu.
1.2.1. TÝnh ¨n l¸i cña tµu
Lµ kh¶ n¨ng gi÷ nguyªn hoÆc thay ®æi h íng ®i cña tµu theo ý muèn
cña ng êi ®iÒu khiÓn l¸i.
1.2.2. Qu¸ tr×nh quay vßng cña tµu
- Quü ®¹o chuyÓn ®éng cña träng t©m tµu:
G
G
Dmax
max
G
G
H×nh 1: Quü ®¹o vµ qu¸ tr×nh quay vßng cña tµu
2
+ Quay b¸nh l¸i 1 gãc vµ gi÷ nguyªn vÞ trÝ l¸i ë gãc , träng t©m tµu
dÞch chuyÓn vÏ lªn quü ®¹o gäi lµ ® êng quay vßng cña tµu.
- Qu¸ tr×nh quay vßng cña tµu gåm 3 giai ®o¹n:
Giai ®o¹n 1:
Tµu ®ang ch¹y th¼ng (vÞ trÝ b¸nh l¸i n»m trong mÆt ph¼ng däc t©m tµu).
Khi b¸nh l¸i quay mét gãc . Dßng ch¶y cña n íc
R
t¸c dông lªn b¸nh l¸i t¹o lªn lùc thuû ®éng (P) t¨ng
dÇn. B»ng ph ¬ng ph¸p rêi lùc (dÞch chuyÓn lùc (P)
tõ b¸nh l¸i vÒ träng t©m tµu).
Lùc (P) t¹i träng t©m tµu cã 2 thµnh phÇn lùc lµ:
P1 vµ P2.
P1
- P1 cña P ®Èy tµu dÞch chuyÓn ngang ng îc víi
G
l
chiÒu quay b¸nh l¸i.
P
- P2: Ng îc víi h íng tiÕn cña tµu lµm gi¶m
P
2
ro
vËn tèc cña tµu.
M«men thuû ®éng Mt® = P.l b¾t ®Çu lµm quay
P
mòi tµu theo chiÒu quay l¸i. Lùc ®Èy ch©n vÞt ®æi
B¸
h íng (PCV) ®Èy tµu lÖch khái h íng ®i ban ®Çu.
nh l¸
i
+ Giai ®o¹n 2: Giai ®o¹n chuyÓn ®éng qu¸ ®é.
Gi÷ nguyªn gãc bÎ l¸i .
H×nh 2: Giai ®o¹n 1
Tµu dÇn dÇn quay quanh trôc th¼ng ®øng ®i qua träng t©m tµu. Gãc t¹o
bëi gi÷amÆt ph¼ng ®èi xøng cñatµu vµ h íng vËn tèc chuyÓn ®éng cña träng
t©m tµu gäi lµ gãc lÖch h íng . Gãc lÖch h íng t¨ng ®Õn max th× ® êng
kÝnh quay vßng gi¶m tõ : Dmax ®Õn Dmin ( = max = const).
+ Giai ®o¹n 3: Giai ®o¹n chuyÓn ®éng x¸c lËp. ( H×nh 1)
Gãc cè ®Þnh: =
mét vßng trßn x¸c lËp gäi lµ ® êng quay vßng x¸c lËp.
Träng t©m tµu vÏ lªn quü ®¹o chuyÓn ®éng
max
1.3. Ph©n lo¹ithiÕt bÞ l¸i
1.3.1. ThiÕt bÞ l¸i ®¬n gi¶n
Lµ thiÕt bÞ dïng b¸nh l¸i®Æt trong mÆt ph¼ng song song hoÆc trïng víi
mÆt ph¼ng däc t©m tµu.
Th êng cã hai d¹ng:
+ B¸nh l¸i d¹ng tÊm.
3
+ B¸nh l¸i d¹ng pr«fin.
A
A
B
B
a-a
B-b
H×nh 3: B¸nh
d¹ng tÊm
l¸i
H×nh 4: B¸nh l¸i d¹ng frofin
1.3.2. ThiÕt bÞ l¸i dïng ®¹o l u
+ §¹o l u: Lµ mét èng cã pr«fin l u tuyÕn ®Æt bao quanh ch©n vÞt lµm
frofin
t¨ng lùc ®Èy ch©n vÞt.
c¸nh æn ®Þnh
frofin c¸nh æn
®Þnh
H×nh 5: §¹o l u
1.4. C¸c lo¹i b¸nh l¸i vµ ®¹o l u
1.4.1. C¸c lo¹i b¸nh l¸i
+B¸nh l¸i®¬n gi¶n: Cã Ýt nhÊt mét gèi ®ì ë phÝa trªn sèng ®u«i tµu vµ
mét gèi ®ì ë phÝa d íi (liªn kÕt chèt b¶n lÒ ). (H×nh 6)
+ B¸nh l¸i nöa treo: PhÇn d íi lµm viÖc nh mét ®o¹n c«ng son.
(H×nh 7)
4
+ B¸nh l¸i kh«ng c©n b»ng: T©m trôc l¸i s¸t c¹nh tr íc cña b¸nh l¸i.
M«men do ¸p lùc thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i hoµn toµn truyÒn lªn trôc
l¸i. (H×nh 6,7)
Trôc l¸i
Trôc l¸i
Gèi ®ì trôc l¸i
Gèi ®ì trôc l¸i
Trô l¸i
§uêng t©m
quay
§uêng t©m
quay
Chèt
liªn kÕt
Gèi gãt
ky l¸i
Ky l¸i
H×nh 6. B¸nh l¸i kh«ng c©n b»ng
cã mét chèt trªn gãt ky l¸i
H×nh 7. B¸nh l¸i kh«ng c©n b»ng
cã gèi liªn kÕt víi vá tµu
+ B¸nh l¸i c©n b»ng: T©m trôc chia b¸nh l¸i thµnh 2 phÇn. M«men
thuû ®éng t¸cdông lªn phÇn sau cña b¸nh l¸i ® îc c©n b»ng mét phÇn bëi ¸p
lùc thuû ®éng t¸c dông lªn phÇn tr íc cña b¸nh l¸i. (H×nh 8, 9)
Trôc l¸i
Trôc l¸i
Gèi ®ì trôc l¸i
Gèi ®ì trôc l¸i
Trô l¸i
§uêng t©m
quay
§uêng t©m
quay
Chèt
liªn kÕt
Gèi gãt
ky l¸i
Ky l¸i
H×nh 8. B¸nh l¸i c©n b»ng
cã mét chèt trªn gãt ky l¸i
H×nh 9. B¸nh l¸i c©n b»ng
cã gèi liªn kÕt víi vá tµu
5
1.4.2. C¸c lo¹i ®¹o l u
a.Theo d¹ng c¸nh æn ®Þnh:
+ §¹o l u quay cã c¸nh æn ®Þnh cè ®Þnh
+ §¹o l u quay cã c¸nh æn ®Þnh quay ® îc
ldl
b. Theo chiÒu dµi t ¬ng ®èi cña ®¹o l u
+ §¹o l u ng¾n: ldl 0,5 0,6
+ §¹o l u dµi : ldl 0,7 0,9
c.Theo h×nh d¹ng ®¹o l u:
+ §¹o l u ®èi xøng qua trôc
+ §¹o l u kh«ng ®èi xøng qua trôc (pr«fin dµy kh¸c nhau).
1.5. C¸c bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ l¸i
- B¸nh l¸i (hoÆc ®¹o l u) trùc tiÕp chÞu ¸p lùc thuû ®éng (P) cña n íc.
- Trôc b¸nh l¸i kÕt víi b¸nh l¸i vµ trôc ®¹o l u liªn kÕt víi ®¹o l u ®Ó
truyÒn m«men l¸i tõ m¸y l¸i ®Õn b¸nh l¸i lµm quay b¸nh l¸i hoÆc ®¹o l u.
- Trô l¸i: PhÇn cña sèng ®u«i tµu cã c¸c chèt b¶n lÒ ®Ó l¾p b¸nh l¸i.
- M¸y l¸i: T¹o ra lùc l¸i.
+ Nguån ®éng lùc (®éng c¬ ®iÖn; thuû lùc, m¸y l¸i thñ c«ng c¬ khÝ)
+ HÖ truyÒn ®éng: Hép gi¶m tèc, sÐct¬ l¸i, xilanh thuû lùc, d©y c¸p,
d©y xÝch, hÖ ®iÒu khiÓn, côm chuyÓn h íng.
- ThiÕt bÞ an toµn: ThiÕt bÞ tÝn hiÖu l¸i, thiÕt bÞ chØ gãc quay l¸i, thiÕt bÞ
khèng chÕ giíi h¹n quay b¸nh l¸i, thiÕt bÞ phanh h·m.
1.6. Bè trÝ thiÕt bÞ l¸i
a. §èi víi tµu 1 ch©n vÞt
+ B¸nh l¸i ®Æt sau ch©n vÞt trong mÆt ph¼ng ®èi xøng cña tµu.
+ B¸nhl¸i®Ætsau ®¹ol ucè ®Þnhn»mtrongmÆtph¼ng®èixøngcña tµu.
+ §¹o l u quay cã c¸nh æn ®Þnh quay ® îc, hoÆc ®¹o l u quay cã
c¸nh æn ®Þnh cè ®Þnh.
b. §èi víi tµu 2 ch©n vÞt
+ Mét b¸nh l¸i ®Æt trong mÆt ph¼ng ®èi xøng däc t©m tµu.
+ Sau mçi ch©n vÞt ®Æt mét b¸nh l¸i.
+ Hai ®¹o l u quay ®ång bé cã c¸nh æn ®Þnh cè ®Þnh, mét b¸nh l¸i ®Æt
trong mÆt ph¼ng ®èi xøng.
1.7. C¸c yªu cÇu ®Æt b¸nh l¸i
1.7.1. Chän thiÕt bÞ l¸i
Sè l îng b¸nh l¸i, ®¹o l u phô thuéc vµo kiÓu tµu (vïng ho¹t ®éng,
c«ng dông, tèc®é), ®Æc tr ng h×nh häc (c¸c th«ng sè c¬ b¶n, h×nh d¸ng th©n
tµu) vµ sè l îng ® êng trôc.
6
- KiÓu thiÕt bÞ l¸i:
+Theo c«ng dông cña tõng lo¹i tµu
+Theo tÝnh c«ng nghÖ, tÝnh kinh tÕ.
Th êng sö dông kiÓu b¸nh l¸i c©n b»ng hoÆc ®¹o l u cè ®Þnh cã b¸nh
l¸i, hoÆc ®¹o l u quay.
1.7.2. VÞ trÝ ®Æt b¸nh l¸i
+ B¸nh l¸i n»m trong dßng ®Èy cña ch©n vÞt
+ MÐp sau cña b¸nh l¸i kh«ng ® îcv îtqu¸ mÐp d íi v¸ch ®u«i tµu.
+ Khi quay b¸nh l¸i tíi gãc
350 sang phÝa m¹n, mÐp sau b¸nh
max
l¸i c¸ch ® êngvu«ngvíi® êngn ícthiÕt kÕ ph¶i 400mm (kÎ tõ giao ®iÓm
® êng n íc thiÕt kÕ víi vá tµu t¹i mÆt c¾t ngang chøa ® êng t©m trôc l¸i)
+ Khi tµu toµn t¶i b¸nh l¸i ph¶i ngËp hoµn toµn trong n íc
Kho¶ng c¸ch n íc ngËp b¸nh l¸i so víi mÐp trªn b¸nh l¸i:
+ Tµu biÓn: tn 0,25 hP. (hp: ChiÒu cao b¸nh l¸i)
+ Tµu s«ng: MÐp trªn b¸nh l¸i cã thÓ cao h¬n ® êng n íc chë hµng
b»ng (0,05 0,1)hP 350mm
+ MÐp d íi b¸nh l¸i kh«ng cao h¬n mÐp d íi mót c¸nh ch©n vÞt
(th êng mÐp d íi b¸nh l¸i b»ng mót ch©n vÞt, cã thÓ mót d íi c¸nh ch©n vÞt
®Æt cao h¬n mÐp d íi cña b¸nh l¸i)
+ T©m trôc l¸i vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng c¬ b¶n vµ n»m trong mÆt
ph¼ng chøa ® êng t©m quay cña trôc ch©n vÞt.
+ ChiÒu cao b¸nh l¸i ph¶i chän sao cho th¸o rêi ® îc trôc l¸i vµ b¸nh
l¸i trong qu¸ tr×nh söa ch÷a.
* S¬ ®å khung gi¸ l¸i: (H×nh 10)
§NTK
c
a
b
bp
.Dcv
(0,125-0,15)
H×nh 10: Khung gi¸ l¸i
7
Chó thÝch:
tn
: §é ngËp s©u b¸nh l¸i;
: ChiÒu réng b¸nh l¸i;
hP: ChiÒu cao b¸nh l¸i
bp
Dcv: § êng kÝnh chong chãng
B¶ng x¸c ®Þnh kÝch th íc khung gi¸ l¸i:
STT
Tªn t¸c gi¶
Tiªu chuÈn Lloyd
BÓ thö Hµ Lan
a
b
c
d
1
2
0,15D
0,08D
0,035D
0,03D
(0,08 0,12)D
(0,08 0,15)D (0,15 0,2)D (0,1 0,12)D
ViÖn Nghiªn cøu
VËt lý Anh
3
0,20D
(0,08 0,15)D
(0,08 0,1)D (0,02 0,03)D
Chó ý:
Khi x¸c®Þnh th«ng sè (a) ph¶i kh¶o s¸t quü kÝch th íc ®Ó th¸o ch©n vÞt
trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p vµ söa ch÷a khi quay b¸nh l¸imét gãc 90 ®é so víi mÆt
ph¼ng däc t©m tµu. (H×nh 11)
C«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh to¸n s¬ bé ® êng kÝnh choong chãng:
+ § êng kÝnh s¬ bé cña chong chãng:
P
S
4
DSb. n 13.
tmax/2
lc
vS
Trong ®ã:
lm
PS : C«ng suÊt m¸y chÝnh (Kw)
VS : tèc ®é cña tµu
lc
n: vßng quay chong chãng.
+ § êng kÝnh trung b×nh cñ:
d0
0,167
D
+ ChiÒu dµi mò tho¸t n íc:
lmò = 0,12.D(mm)
H×nh11: Quü kÝch th íc b¸nh l¸i c©n b»ng
+ ChiÒu dµi cñ chong chãng
lc=(1,6 3,3)dB (mm); dB:§ êng kÝnh trôc ch©n vÞt (mm)
8
H
560
(mm).
K1
dB 100.K2.
N TS 60
H: C«ng suÊt truyÒn lªn trôc (KW).
HiÖu suÊt hép sè: hs= 0,97;
HiÖu suÊt ® êng trôc: ®t= (0,97- 0,98)
(1KW = 1,36 CV)
N: (v/p). Vßng quay trôc ch©n vÞt
TS: Giíi h¹n bÒn trôc (vËt liÖu lµm trôc).
ThÐp 35: TS = 520N/mm2
K1 = 1 ;
K2 = 1,26
9
bµi 2: C¸c th«ng sè ®Æc tr ng h×nh häc cña b¸nh l¸i
2.1. §Þnh nghÜa c¸c th«ng sè h×nh häc
- DiÖn tÝch b¸nh l¸i (H×nh 12)
Lµ diÖn tÝch mÆt c¾t ®èi øng däc cña b¸nh l¸i.
KÝ hiÖu: Abl (m2):
- ChiÒu cao b¸nh l¸i
Lµ kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm cao nhÊt vµ thÊp nhÊt cña b¸nh l¸i ®o theo
ph ¬ng th¼ng ®øng.
KÝ hiÖu: hP (m)
C
C
B
B
P
Abl
D
D
A
bp
A
H×nh 12
- ChiÒu réng b¸nh l¸i
- §èi víi b¸nh l¸i h×nh ch÷ nhËt: Lµ kho¶ng c¸ch tõ c¹nh tr íc ®Õn
c¹nh sau cña b¸nh l¸i ®o theo ph ¬ng ngang.
- §èi víib¸nh l¸i kh«ng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt: Lµ kho¶ng c¸ch trung
b×nh gi÷a chiÒu réng lín nhÊt vµ nhá nhÊt.
Abl
bP
m
KÝ hiÖu: bp (m);
hp
- DiÖn tÝch phÇn c©n b»ng cña b¸nh l¸i: (H×nh 13)
Lµ phÇn diÖn tÝch mÆt c¾t ®èi xøng däccña b¸nh l¸i tÝnh tõ ® êng t©m
trôc l¸i ®Õn mÐp tr íc cña b¸nh l¸i.
KÝ hiÖu: Acb (m2)
10
adop
aCB
bp
H×nh 13
- DiÖn tÝch trô l¸i:
Lµ diÖn tÝch h×nh chiÕu trô l¸i lªn mÆt ph¼ng ®èi xøng cña tµu.
KÝ hiÖu: Atl (m2)
- ChiÒu réng trô l¸i:
Lµ kho¶ng c¸ch ®o tõ c¹nh tr íc ®Õn c¹nh sau cña trô l¸i ®o theo
ph ¬ng ngang.
KÝ hiÖu: btl (m)
- DiÖn tÝch b¸nh l¸i vµ trô l¸i: AK
A
A
(m2 )
bl
tl
AK
hbl
- ChØÒu réng hÖ b¸nh l¸i vµ trô l¸i: bK
m
hp
- HÖ sè kÐo dµi cña b¸nh l¸i:
(HÖ sè kh«ng thø nguyªn)
bp
hp
bK
AK
bK2
- HÖ sè kÐo dµi cña hÖ b¸nh l¸i – trô l¸i:
Acb
k
- HÖ sè c©n b»ng cña b¸nh l¸i:
Abl
- Gãc quay l¸i: Gãc gi÷a mÆt ph¼ng ®èi xøng däc cña b¸nh l¸i vµ mÆt
ph¼ng ®èi xøng cña tµu. KÝ hiÖu: P (®é)
350 - §èi víi tµu biÓn
max
450 - §èi víi tµu s«ng
max
11
A
A
a-a
frofin b¸nh l¸i
H×nh 14: Fr«fin b¸nh l¸i
- Pr«fin b¸nh l¸i:
Lµ giao tuyÕn t¹o bëi gi÷a mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi ® êng t©m quay
cña b¸nh l¸i vµ t«n bao b¸nh l¸i.
2.2. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè h×nh häc cña b¸nh l¸i
2.2.1. DiÖn tÝch b¸nh l¸i
L.T
A
m2
bl
100
Trong ®ã:
L: ChiÒu dµi thiÕt kÕ (m)
T: ChiÒu ch×m thiÕt kÕ (m)
: HÖ sè diÖn tÝch b¸nh l¸i tra b¶ng thèng kª cho tõng lo¹i tµu.
Khi kh«ngcã sè liÖu thèng kª th× hÖ sè ® îctÝnh theo c«ng thøc sau:
0,023
0,030
L
L
3
3
6,2
7,2
B
B
Trong ®ã:
HÖ sè bÐo thÓ tÝch
L: ChiÒu dµi thiÕt kÕ (m)
B: ChiÒu réng thiÕt kÕ (m)
12
- DiÖn tÝch b¸nhl¸itrong mäi ®iÒu kiÖn kh«ng nhá h¬n trÞ sè tÝnh theo
c«ng thøc sau:
L.T
150
Amin p.q.
0,75
m2
100
L 75
Trong ®ã:
p: HÖ sè
= 1,2 Khi b¸nh l¸i kh«ng ®Æt trùc tiÕp sau dßng ch¶y
= 1,0 Khi b¸nh l¸i ®Æt trùc tiÕp sau ch©n vÞt
= 1,25 ®èi víi tµu kÐo
q: HÖ sè
= 1,0 víi c¸c tµu kh¸c
Th«ng th êng lÊy hÖ sè
HÖ sè lÊy lín h¬n ®èivíi b¸nh l¸i n»m ngoµi dßng ®Èy ch©n vÞt (tµu 2
ch©n vÞt, b¸nh l¸i ë gi÷a).
A
A
m2
- NÕu b¸nh l¸i ®Æt trùc tiÕp sau trô l¸i th×:
bl
tl
A
cb
2.2.2. HÖ sè c©n b»ng:
k
A
bl
+ B¸nh l¸i c©n b»ng chän k sao cho m«men thuû ®éng khi ch¹y lïi
kh«ng ® îc lín h¬n m«men khi ch¹y tiÕn.
+ §Ó tr¸nh dao ®éng:DiÖn tÝch phÇn c©n b»ng kh«ng qu¸ 25%diÖn tÝch
b¸nh l¸i
Acb
k
0,25
Abl
+ ChiÒu réng phÇn c©n b»ng t¹i mäi mÆt c¾t ngang 35% chiÒu réng
b¸nh l¸i t¹i mÆt c¾t ®ã.
2.2.3. HÖ sè kÐo dµi (hÖ sè dang): Ký hiÖu (
HÖ sè lín ®¶m b¶o hiÖu qu¶ tÝnh ¨n l¸i cµng t¨ng.
HÖ sè kÐo dµi cña b¸nh l¸i n»m trong kho¶ng: (
chän hÖ sè theo chuÈn = 0,8; 1; 1,5; 2
Th êng
2.2.4. ChiÒu dµy pr«fin b¸nh l¸i
- ChiÒu dµy pr«fin lín nhÊt (tmax) lÊy theo ® êng kÝnh ch©n vÞt (DCV)
tmax = (0,1 0,125).DCV
- VÞ trÝ hoµnh ®é cã chiÒu dµy tèi u n»m trong kho¶ng:
x = (0,2 0, 25).bp
13
Khi tÝnh to¸n b¸nh l¸i th êng chän b¸nh l¸itiªu chuÈn NaCa 0012 hoÆc
NaCa 0015
- ChiÒu dµy lín nhÊt cña frofin b¸nh l¸i NaCa:
tmax .bp
Trong ®ã:
hoÆc
t
0,12
t
0,15
bbl: ChiÒu réng b¸nh l¸i (m)
+ Kho¶ng c¸ch tõ mÐp tr íc b¸nh l¸i®Õn vÞ trÝ cã tung ®é chiÒu dµy lín
nhÊt cña pr«fin:
X
X.bp
Trong ®ã:
víi b¸nh l¸i NaCa 0012;
víi b¸nh l¸i NaCa 0015
X 0.2
X 0.25
+ To¹ ®é t ¬ng ®èi cña pr«fin:
x
t
;
x
.bp mm
y
.
.bp mm
100
100
Trong ®ã:
: Lµ kho¶ng c¸ch tÝnh tõ mÐp tr íc b¸nh l¸i (to¹ ®é lÊy = 0) ® îc tÝnh
x
theo phÇn % chiÒu réng b¸nh l¸i. (Th êng chia chiÒu réng b¸nh l¸i thµnh 10
phÇn b»ng nhau)
: ® îctra b¶ng t ¬ng øng víivÞ trÝ (b¶ng 1-9/24 STTB TI)
x
y
B¶ng 1-9/24: §èi víi b¸nh l¸i Nasa 0012 to¹ ®é t¹i
cã
:
x%
y%
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
x%
y%
48,25 49,8 46,1 38,7 29,4 21,8 15,1 9,18 4,47 1,02
* LËp b¶ng tÝnh to¸n to¹ ®é pr«fin:
10 20 30 40 50
0
60
70
80
90 100
x%
x
y
* VÏ pr«fin b¸nh l¸i: (H×nh 15)
14
12
29
52
73
91
106
116
12
120
115
94
8
8
H×nh 15: VÏ frofin b¸nh l¸i
15
Bµi 3
§Æc tÝnh thuû ®éng cña b¸nh l¸i
3.1. Lùcthuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i
Khi quay b¸nh l¸imét gãc P so víi mÆt ph¼ng däct©m tµu, trªn b¸nh
l¸i xuÊt hiÖn hîp lùc thuû ®éng (P) ®Æt t¹i mét ®iÓm (C) gäilµ t©m ¸p lùc cña
b¸nh l¸i.
Hîp lùc thuû ®éng (P) cã hai thµnh phÇn lùc lµ:
+ Px: Lùc däc theo h íng dßng ch¶y cña n íc vµ lµm gi¶m tèc ®é cña
tµu
+ Py: Vu«ng gãcvíih íngdßngch¶y cña n íc vµ cã t¸c dông ®Èy tµu
sang ngang
(P) ® îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau:
P
P2 P2
x
y
- Hîplùc (P) còng ® îcph©n ra thµnh hai thµnh phÇn lµ:
+ Lùc Pn: Lùc ph¸ptuyÕn vu«ng gãcvíimÆt ph¼ng t¹o bëid©y cung
pr«fin.
B
F
A
E
Py
Pn
P
D
p
Px
Pt
C
H×nh 16: Lùc thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i
Pn ® îctÝnh b»ng:
P P .cos
P .sin
n
y
x
16
Lùc (Pn) ® îcsö dông trong tÝnh to¸n tiÕt diÖn ® êng kÝnh trôcl¸i
+ LùcPt:LùctiÕp tuyÕn n»m trongmÆt ph¼ngt¹obëic¸cd©y cung pr«fin.
Pt ® îctÝnh b»ng:
P P .sin
P .cos
t
y
x
VËy lùc thuû ®éng t¹o lªn m«men thuû ®éng ®èivíitrôc quay b¸nh l¸i:
. §¬n vÞ (kN.m) hoÆc (kG.cm).M« men thuû ®éng (Mt®) g©y
Mtd P . xP
a
n
uèn b¸nh l¸i vµ ® îc sö dông kiÓm tra bÒn b¸nh l¸i.
Trong ®ã:
Pn: Lùc thuû ®éng ®¬n vÞ (kN) hoÆc (kG)
xP: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp tr íc b¸nh l¸i ®Õn t©m ¸p lùc (m)
a: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp tr íc b¸nh l¸i ®Õn t©m trôc l¸i (m)
kGx9,8
Chó ý: §æi tõ kG sang kN : kN =
1000
- C¸c lùc vµ m«men thuû ®éng ® îc biÓu diÔn th«ng qua c¸c hÖ sè
kh«ng thø nguyªn:
+ Cy: HÖ sè lùc n©ng.
Py
V 2
Cy
Cy
y
. C2P .Abl kG
2
CP .Abl
2
+ Cx: HÖ sè lùc däc (lùc c¶n)
P
C
x . C2P .Abl kG
x
Cx
x
2
CP .Abl
2
2
+ Cn: HÖ sè lùc ph¸p tuyÕn.
P
C
n . C2P .Abl kG
n
Cn
n
2
CP .Abl
2
2
+ Ct: HÖ sè lùc tiÕp tuyÕn.
P
Ct
. Vc2p .Abl kG
t
Ct
t
V 2
cp .Abl
2
2
+ Cm: HÖ sè m«men.
Mtd
C
Cm
Mtd
m . Vc2p .Abl .bp kG.cm
2
2
cp .Abl .bp
2
(M« men thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i)
17
xP
bp
+ CP: HÖ sè t©m ¸p lùc.
Trong ®ã:
CP
: MËt ®é ph©n bè cña n íc
+ N íc ngät: = 102 (kg.s2/m4)
+ N íc biÓn: = 104,5 (kg.s2/m4)
Vcp: VËn tèc dßng ch¶y trªn b¸nh l¸i (m/s)
Abl: DiÖn tÝch b¸nh l¸i (m2)
bp: ChiÒu réng b¸nh l¸i (m)
- Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta cã:
Cn = Cy.cos + Cx.sin
P
P
Cy = Cn.cos – Cx.sin
P
P
Ct = Cy.sin P – Cx.cos
Cx = Cn.sin P – Ct.cos
Cm = Cn(CP - k)
P
P
Trong ®ã:
P: Lµ gãc quay thùc cña b¸nh l¸i (gãc tÊn)
k: HÖ sè c©n b»ng cña b¸nh l¸i.
C¸c hÖ sè nãitrªn gäi lµ ®Æc tÝnh thuû ®éng cñab¸nh l¸i ® îc x¸c ®Þnh
b»ng thùc nghiÖm vµ ® îctra theo ®å thÞ cho b¸nh l¸i cã ®é dang chuÈn: =
0,5 ; 0,8; 1; 1,5
* Chó ý: Khi kh«ngn»m trong b¸nh l¸i cã ®é dang trªn th× c¸c hÖ sè
thuû ®éng ® îc tÝnh chuyÓn theo c«ng thøc cña b¸nh l¸i chuÈn cã ®é dang
= 6.
2
Cx = Cx0 + C1.Cy
=
P0 + C2.Cy;
Cy = Cy0;
Cm= Cm0
P
1 1
1
57,3 1
1
C1
C2
;
Trong ®ã:Cx0 ; Cyo ; Cm0 ; P0 lµ hÖ sè lùc c¶n, lùc d¹t (lùc n©ng), hÖ sè
= 6 (Tra b¶ng 11-3 STKT§T-
m«men vµ gãc bÎ l¸i cña b¸nh l¸i chuÈn
T1/705 706).
18
B¶ng 11-3: STKT§T-T1/705 706
HÖ sè Cyo cña b¸nh l¸i chuÈn
NaCa: 0012; NaCa: 0015 cã =6
0012
0
0015
0
po(®é)
0
4
0.30
0.61
0.91
1.20
1.43
1.52
1.12
0.90
0.30
0.61
0.91
1.19
1.40
1.53
1.20
0.90
8
12
16
20
22,5
24
30
HÖ sè Cxo cña b¸nh l¸i chuÈn
NaCa: 0012; NaCa: 0015 cã =6
0012
0.010
0.018
0.037
0.059
0.098
0.140
0.40
0015
0.010
0.019
0.037
0.059
0.098
0.140
0.38
po(®é)
0
4
8
12
16
20
22,5
24
0.320
0.279
HÖ sè Cmo cña b¸nh l¸i chuÈn
NaCa: 0012; NaCa: 0015 cã =6
0012
0
0015
0
po(®é)
0
4
0.075
0.15
0.225
0.30
0.36
0.38
0.36
0.355
0.075
0.15
0.225
0.30
0.36
0.38
0.36
0.355
8
12
16
20
22,5
24
30
19
3.2. X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt trôc l¸i tèi u
* Yªu cÇu :
+ Khi tµu ch¹y tiÕn, m«men thuû ®énglín nhÊtt¸c dông lªn trôc l¸i
ph¶i nhá.
+ Khi tµu ch¹y lïi, m«men thuû ®éng ph¶inhá h¬n khitµu ch¹y tiÕn.
Do yªu cÇu trªn ta kh¶o s¸t hoµnh ®é t©m ¸p lùc (xP) trªn suètchiÒu
réng cña b¸nh l¸i (bp).
Pn
0
C
a
xP
H×nh 17: X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt trôc l¸i..
Ta cã:
+M«men thuû ®éng ®èivíimÐp tr íc cña b¸nh l¸i: Mt® = Pn.xP (kG.cm)
+ M« men thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i :
C
Mtd
m . c2p .Abl .bp kG.cm
2
VËy khi xP= bp. Ta cã:
C
Cn
m . c2p.Abl.bp
. c2p.Abl.xP
2
2
Cm
bp
Cm.bp = Cn.xP
xP =
Cn
xP: (m) Lµ kho¶ng c¸ch tõ mÐp tr íc b¸nh l¸i ®Õn t©m ¸p suÊt c¹nh dÉn (c)
L¹i cã: Cn = Cy.cos + Cx.sin
P
P
Nh vËy: Khi gãc P thay ®æi th× gi¸ trÞ xP thay ®æi tõ xpmin ®Õn xPmax
* KÕt luËn:
VÞ trÝ ®Æt trôc l¸i tèi u ph¶i tho¶ m·n bÊt ph ¬ng tr×nh :
X p max Xp min
C
m .bp
Cn
a
xP
a
.
2
20
Tải về để xem bản đầy đủ
96 trang
10/01/2024
4840
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Nghề Hàn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thiet_bi_tau_thuy_nghe_han.pdf
