Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Nghề: Hàn - Trình độ: Cao đẳng nghề - CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II

Chia sẻ: Cuahuynhde Cuahuynhde | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Thiết bị tàu thủy gồm có 5 chương được trình bày như sau: Thiết bị lái, thiết bị neo và thiết bị chằng buộc, thiết bị cứu sinh, thiết bị xếp dỡ hàng hóa, thiết bị kéo. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Nghề: Hàn - Trình độ: Cao đẳng nghề - CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II

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¸i niÖm ThiÕt bÞ l¸i lµ tæ hîp c¸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…®-îc bè 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 Dm max ax Dmin max= h/sè 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 P2 o r 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 h-íng (PCV) ®Èy tµu lÖch khái h-íng ®i ban ®Çu. B¸ nh l¸ + Giai ®o¹n 2: Giai ®o¹n chuyÓn ®éng qu¸ ®é. i 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÷a mÆt ph¼ng ®èi xøng cña tµu 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: = max Träng t©m tµu vÏ lªn quü ®¹o chuyÓn ®éng mét vßng trßn x¸c lËp gäi lµ ®-êng quay vßng x¸c lËp. 1.3. Ph©n lo¹i thiÕt 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 l¸i d¹ng tÊm 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 t¨ng lùc ®Èy ch©n vÞt. frofin c¸nh æn ®Þnh Dcv DH Dh 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 §uêng t©m quay 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 H×nh 7. B¸nh l¸i kh«ng c©n b»ng cã mét chèt trªn gãt ky l¸i 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¸c dông 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 §uêng t©m §uêng t©m Trô l¸i quay quay Chèt liªn kÕt Gèi gãt Ky l¸i ky l¸i H×nh 8. B¸nh l¸i c©n b»ng H×nh 9. B¸nh l¸i c©n b»ng cã mét chèt trªn gãt ky l¸i 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 b. Theo chiÒu dµi t-¬ng ®èi cña ®¹o l-u l dl + §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¸nh l¸i ®Æt sau ®¹o l-u cè ®Þnh n»m trong mÆt ph¼ng ®èi xøng cña 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 ®-îc v-ît qu¸ mÐp d-íi v¸ch ®u«i tµu. + Khi quay b¸nh l¸i tíi gãc max 350 sang phÝa m¹n, mÐp sau b¸nh l¸i c¸ch ®-êng vu«ng víi ®-êng n-íc thiÕt 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 h P. (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)h P 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 tn c a b bp 0.7R Dcv hp d (0,125-0,15).Dcv H×nh 10: Khung gi¸ l¸i 7
Chó thÝch: tn : §é ngËp s©u b¸nh l¸i; hP: ChiÒu cao b¸nh l¸i bp : ChiÒu réng b¸nh l¸i; Dcv: §-êng kÝnh chong chãng B¶ng x¸c ®Þnh kÝch th-íc khung gi¸ l¸i: STT Tªn t¸c gi¶ a b c d 1 Tiªu chuÈn Lloyd (0,08 0,12)D 0,15D 0,08D 0,035D 2 BÓ thö Hµ Lan (0,08 0,15)D (0,15 0,2)D (0,1 0,12)D 0,03D ViÖn Nghiªn cøu 3 (0,08 0,15)D 0,20D (0,08 0,1)D (0,02 0,03)D VËt lý Anh 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¸i mét 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: PS DSb. n 13 .4 tmax/2 lc vS Trong ®ã: lm PS : C«ng suÊt m¸y chÝnh (Kw) lc VS : tèc ®é cña tµu 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)d B (mm); d B:§-êng kÝnh trôc ch©n vÞt (mm) 8
H 560 dB 100 .K 2 . .K1 (mm). N TS 160 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: T S = 520N/mm2 K1 = 1 ; K 2 = 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: h P (m) C B C B P hp Abl D A D 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 víi b¸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 KÝ hiÖu: bp (m); 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 däc cña 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 hp 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: b tl (m) - DiÖn tÝch b¸nh l¸i vµ trô l¸i: AK Abl Atl (m 2 ) AK - ChØÒu réng hÖ b¸nh l¸i vµ trô l¸i: bK m hbl hp - HÖ sè kÐo dµi cña b¸nh l¸i: b p (HÖ sè kh«ng thø nguyªn) AK hp - HÖ sè kÐo dµi cña hÖ b¸nh l¸i – trô l¸i: K bK2 bK Acb - HÖ sè c©n b»ng cña b¸nh l¸i: k 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) max 350 - §èi víi tµu biÓn max 450 - §èi víi tµu s«ng 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 Abl . m2 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«ng cã sè liÖu thèng kª th× hÖ sè ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau: 0,023 0,030 L L 3 6,2 3 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¸nh l¸i trong 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 q: HÖ sè = 1,25 ®èi víi tµu kÐo = 1,0 víi c¸c tµu kh¸c Th«ng th-êng lÊy hÖ sè HÖ sè lÊy lín h¬n ®èi víi b¸nh l¸i n»m ngoµi dßng ®Èy ch©n vÞt (tµu 2 ch©n vÞt, b¸nh l¸i ë gi÷a). - NÕu b¸nh l¸i ®Æt trùc tiÕp sau trô l¸i th×: AK Abl Atl m2 Acb 2.2.2. HÖ sè c©n b»ng: k Abl + 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: ( Th-êng chän hÖ sè theo chuÈn = 0,8; 1; 1,5; 2 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).b p 13
Khi tÝnh to¸n b¸nh l¸i th-êng chän b¸nh l¸i tiªu chuÈn NaCa 0012 hoÆc NaCa 0015 - ChiÒu dµy lín nhÊt cña frofin b¸nh l¸i NaCa: t max t.b p Trong ®ã: t 0,12 hoÆc 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 .b p Trong ®ã: X 0.2 víi b¸nh l¸i NaCa 0012; X 0.25 víi b¸nh l¸i NaCa 0015 + To¹ ®é t-¬ng ®èi cña pr«fin: x t x .b p mm ; y y. .b p mm 100 100 Trong ®ã: x : Lµ kho¶ng c¸ch tÝnh tõ mÐp tr-íc b¸nh l¸i (to¹ ®é lÊy = 0) ®-îc tÝnh theo phÇn % chiÒu réng b¸nh l¸i. (Th-êng chia chiÒu réng b¸nh l¸i thµnh 10 phÇn b»ng nhau) y : ®-îc tra b¶ng t-¬ng øng víi vÞ trÝ x (b¶ng 1-9/24 STTB TI) B¶ng 1-9/24: §èi víi b¸nh l¸i Nasa 0012 to¹ ®é t¹i x% cã y % : x% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y% 0 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: x% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 x y * VÏ pr«fin b¸nh l¸i: (H×nh 15) 14
15 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 120 116 115 R32 106 91 94 73 52 29 H×nh 15: VÏ frofin b¸nh l¸i 2000 2000 500 500 485 8 20 160 170 R28 12 14 12 75 110 32 12 12 8
Bµi 3 §Æc tÝnh thuû ®éng cña b¸nh l¸i 3.1. Lùc thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i Khi quay b¸nh l¸i mét gãc P so víi mÆt ph¼ng däc t©m tµu, trªn b¸nh l¸i xuÊt hiÖn hîp lùc thuû ®éng (P) ®Æt t¹i mét ®iÓm (C) gäi lµ 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 gãc víi h-íng dßng ch¶y cña n-íc vµ cã t¸c dông ®Èy tµu sang ngang (P) ®-îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: P Px2 Py2 - Hîp lùc (P) còng ®-îc ph©n ra thµnh hai thµnh phÇn lµ: + Lùc Pn: Lùc ph¸p tuyÕn vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng t¹o bëi d©y cung pr«fin. B F p A E Py Pn D P p Px Pt op ad p C Xp H×nh 16: Lùc thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i Pn ®-îc tÝnh b»ng: Pn Py . cos P Px .sin P 16
Lùc (Pn) ®-îc sö dông trong tÝnh to¸n tiÕt diÖn ®-êng kÝnh trôc l¸i + Lùc Pt: Lùc tiÕp tuyÕn n»m trong mÆt ph¼ng t¹o bëi c¸c d©y cung pr«fin. Pt ®-îc tÝnh b»ng: Pt Py .sin P Px . cos P VËy lùc thuû ®éng t¹o lªn m«men thuû ®éng ®èi víi trôc quay b¸nh l¸i: M td Pn . xP a . §¬n vÞ (kN.m) hoÆc (kG.cm).M« men thuû ®éng (Mt® ) g©y 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 Cy 2 Cy 2 Py . .VCP . Abl kG .V CP 2 . Abl 2 + Cx: HÖ sè lùc däc (lùc c¶n) Px Cx 2 Cx 2 Px . .VCP . Abl kG .VCP 2 . Abl 2 + Cn: HÖ sè lùc ph¸p tuyÕn. Pn Cn 2 Cn 2 Pn . .VCP . Abl kG .VCP 2 . Abl 2 + Ct: HÖ sè lùc tiÕp tuyÕn. Pt Ct Ct Pt . .Vcp2 . Abl kG .Vcp2 2 . Abl 2 + Cm: HÖ sè m«men. M td Cm Cm 2 M td . .Vcp2 . Abl .b p kG.cm .V cp 2 . Abl .b p 2 (M« men thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i) 17
xP + CP: HÖ sè t©m ¸p lùc. C P bp Trong ®ã: : 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 (m 2) bp: ChiÒu réng b¸nh l¸i (m) - Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta cã: Cn = Cy.cos P + Cx.sin P Cy = Cn.cos P – Cx.sin P Ct = Cy.sin P – Cx.cos P Cx = Cn.sin P – Ct.cos P Cm = Cn(CP - k) 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 nãi trªn gäi lµ ®Æc tÝnh thuû ®éng cña b¸nh l¸i ®-îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm vµ ®-îc tra theo ®å thÞ cho b¸nh l¸i cã ®é dang chuÈn: = 0,5 ; 0,8; 1; 1,5 * Chó ý: Khi kh«ng n»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. Cx = Cx0 + C1.Cy2 P = P0 + C2.Cy; Cy = Cy0; Cm= Cm0 1 1 1 57 ,3 1 1 C1 ; C2 0 0 Trong ®ã: Cx0 ; Cyo ; Cm0 ; P0 lµ hÖ sè lùc c¶n, lùc d¹t (lùc n©ng), hÖ sè m«men vµ gãc bÎ l¸i cña b¸nh l¸i chuÈn = 6 (Tra b¶ng 11-3 STKT§T- 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 po (®é) 0012 0015 0 0 0 4 0.30 0.30 8 0.61 0.61 12 0.91 0.91 16 1.20 1.19 20 1.43 1.40 22,5 1.52 1.53 24 1.12 1.20 30 0.90 0.90 HÖ sè Cxo cña b¸nh l¸i chuÈn NaCa: 0012; NaCa: 0015 cã =6 (®é) po 0012 0015 0 0.010 0.010 4 0.018 0.019 8 0.037 0.037 12 0.059 0.059 16 0.098 0.098 20 0.140 0.140 22,5 0.40 0.38 24 0.320 0.279 HÖ sè Cmo cña b¸nh l¸i chuÈn NaCa: 0012; NaCa: 0015 cã =6 (®é) po 0012 0015 0 0 0 4 0.075 0.075 8 0.15 0.15 12 0.225 0.225 16 0.30 0.30 20 0.36 0.36 22,5 0.38 0.38 24 0.36 0.36 30 0.355 0.355 19
3.2. X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt trôc l¸i tèi -u * Yªu cÇu : + Khi tµu ch¹y tiÕn, m«men thuû ®éng lín nhÊt t¸c dông lªn trôc l¸i ph¶i nhá. + Khi tµu ch¹y lïi, m«men thuû ®éng ph¶i nhá h¬n khi tµu ch¹y tiÕn. Do yªu cÇu trªn ta kh¶o s¸t hoµnh ®é t©m ¸p lùc (x P) trªn suèt chiÒu réng cña b¸nh l¸i (b p). Pn 0 C a xP H×nh 17: X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®Æt trôc l¸i.. Ta cã: +M«men thuû ®éng ®èi víi mÐp tr-íc cña b¸nh l¸i: M t® = Pn.xP (kG.cm) + M« men thuû ®éng t¸c dông lªn b¸nh l¸i : Cm M td . .Vcp2 . Abl .b p kG.cm 2 VËy khi x P= bp. Ta cã: Cm Cn . .Vcp2 . Abl .b p . .Vcp2 . Abl .x P 2 2 Cm Cm.bp = Cn.xP xP = bp 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 P + Cx.sin P Nh- vËy: Khi gãc P thay ®æi th× gi¸ trÞ x P thay ®æi tõ x pmin ®Õn xPmax * KÕt luËn: VÞ trÝ ®Æt trôc l¸i tèi -u ph¶i tho¶ m·n bÊt ph-¬ng tr×nh : Cm X p max Xp min a .b p a xP . a Cn 2 20