|
Рассчет рулевого устройства суднаРассчет рулевого устройства судна1 Исходные данные. В связи с тем, что между рулевой рубкой и румпельным отделением находится машинное отделение, возникает необходимость использования двух направляющих блоков с каждого борта. В качестве штуртроса используется стальной трос диаметром [pic]. Радиус сектора принимаем [pic]. Радиус штуртросового барабана [pic]. 4.3 Расчет усилий в рулевом механизме. [pic] [pic] [pic] 4.4 Крутящий момент на барабане: [pic]. Поскольку барабан вращается на двух подшипниках необходимо добавить 1% на потерю на углах трения: [pic]. По правилам Морского [pic]Регистра Судоходства сила на рулевом колесе не должна превышать 0,12 кН, следовательно: [pic] С целью уменьшения радиуса рулевого колеса имеет смысл уменьшить радиус штуртросового барабана: [pic] [pic] [pic] [pic] 5. Прочностной расчет узлов и деталей рулевого механизма. 5.1. Расчетные нагрузки. Принципиальная схема рулевого механизма представлена на рис.4.1.1 5.1.1 Условный минимальный момент действующий на рулевой механизм. [pic][pic][pic] [pic][pic]=[pic] [pic] [pic][pic]. [pic] [pic] В дальнейших расчетах вместо нагрузки F принимается F3, а значение F2 принимается равным нулю. [pic] 5.1.2. Поперечная сила на баллере:[pic] 5.1.3. Расчетный изгибающий момент: [pic] 5.1.4. Расчетный изгибающий момент [pic] [pic] [pic] [pic] 5.1.4.1. Баллер руля в первом приближении. [pic] Момент инерции баллера: [pic] 5.1.4.2. Расчет элементов пера руля. 5.1.4.2.1.Толщина наружной обшивки. [pic] [pic] [pic] на 0,35 длины от носика [pic] на 0,65 длины от хвостика [pic] [pic] 5.1.4.2.2. Минимальная толщина обшивки: [pic] Принимаем толщину обшиивки пера руля [pic] 5.1.4.2.3. Толщина ребер и диафрагм пера руля. Толщина ребер и диафрагм принимается равной толщине обшивке [pic] Расчетная схема представлена на рис. 5.1.4.2.3.1 Спрямление условных поясков дает дополнительный запас прочности. Моментинерции:[pic] Момент сопротивления: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic][pic] [pic] [pic][pic] [pic] [pic] [pic] 5.1.5. Расчетный изгибающий момент [pic] [pic] 5.1.6. Расчетный изгибающий момент [pic] [pic] 5.1.7. Расчетная реакция опоры 1. [pic] 5.1.8. Расчетная реакция опоры 2. [pic]5.1.9. Расчетная реакция опоры 4. [pic] 5.1.10. Расчетный изгибающий момент действующий в любом сечении баллера. [pic]5.1.10.1. Момент сопротивления, площади поперечного сечения пера руля. Момент сопротивления, площади поперечного сечения пера руля должен быть не менее: [pic] Момент сопротивления удовлетворяет требования [pic]. 5.2. Баллер руля. 5.2.1. Диаметр головы баллера. [pic] Баллер должен удовлетворять требованию: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Баллер не удовлетворяет требованиям. Примем [pic] [pic] [pic] [pic] Баллер удовлетворяет требованиям. 5.2.2. Момент инерции баллера: [pic] 5.2.3. Диаметр баллера в районе подшипников Диаметр в районе подшипников увеличиваем на 10-15% для возможной расточки в процессе эксплуатации. [pic] [pic] Примем диаметр в районе подшипников равный [pic] 5.3 Соединение баллера с пером руля. Принимается схема болтового соединения с горизонтальными фланцами. 5.3.1. Диаметр соединения болтов должен быть не менее: [pic] [pic]должно быть не менее 0,9 диаметра баллера в районе соединения. [pic] [pic]-принято конструктивно [pic] [pic] 5.3.2. Диаметр болта в резьбовом соединении должен быть не менее:[pic] [pic]принято конструктивно. [pic]. Болт удовлетворяет требованию. 5.3.4. Толщина соединительных фланцев должна быть не менее: [pic] Принимаем [pic] Отстояние центров болтов от кромки фланцев принимаем равное толщине фланца. 5.4. Штырь руля. 5.4.1. Диаметр штыря должна быть не менее:[pic] Принимаем [pic] 5.4.2. Длина цилиндрической части должна быть:[pic] [pic] 5.4.3. Длина конической части должна быть: [pic] Принимаем [pic]. Конусность по диаметру должна быть не более [pic] Принимаем диаметр у вершины конусной части [pic] 5.4.4. Нарезная часть: диаметр должен быть не менее:[pic]. Принимаем [pic] 5.4.5. Гайка. Наружный диаметр должен быть не менее:[pic]. Высота гайки не менее: [pic]. 5.4.6. Длина нарезной части. Длина нарезной части уточняется в процессе изготовления или по чертежу. 5.4.7. Проверка штыря по удельным давлениям. [pic] [pic]принято конструктивно. [pic] Штырь удовлетворяет требованиям для трущейся пары: сталь по бронзе при смазывании водой. [pic]. 5.4.8. Толщина материала петли должна быть не менее 0,5 диаметра штыря. Окончательный размер уточняется по чертежу. 2.Выбор площади рулевого устройства в первом приближении: [pic] [pic][pic] [pic] 2.1.Определение высоты брускового киля. [pic] 2.2. Определение высоты пера руля. [pic] 2.3. Определение эффективности рулевого устройства: [pic], если [pic]меньше 0,866. [pic] [pic]данные сняты с теоретического чертежа. [pic] [pic] [pic] [pic][pic][pic] [pic][pic] [pic][pic] [pic] 2.4. Определение площади рулевого устройства во втором приближении. [pic] [pic] Таким образом принимаем [pic] [pic] 3.Расчет гидродинамических характеристик руля: [pic][pic]. Т.к. [pic] то судно является среднескоростным, из чего следует, что для пера руля необходимо выбрать профиль НАСА. 3.1. Расчет нормальной силы и момента на баллере руля. [pic][pic] Т.к. [pic], то пересчет гидродинамических коэффициентов делать ненужно. Результаты гидродинамического расчета руля показаны: передний ход – таб.3.1.1.и таб.3.1.2. задний ход - таб.3.1.3.и таб.3.1.4. Коэффициент компенсации методом последовательных приближений (рис.3.1.1.) выбран [pic] Момент на баллере руля графически представлен на (рис.3.1.2.), нормальная сила на (рис.3.1.3.). Максимальное значение момента на переднем ходу [pic] Для выбора рулевой машины предварительна добавим 30% на потерю в узлах трения: [pic] ,округляем до [pic]. Из графика на рис.3.1.2. следует, что максимальный угол перекладки на заднем ходу равен [pic]. 4. Расчет рулевой машины. 4.1.Поскольку момент возникающий на баллере относительно мал, то с экономической точки зрения оптимальной рулевой машиной является машина с ручным приводом, а именно штуртросовый привод. Расчетная схема представлена на рис.4.1.1. 5.5. Подшипник баллера. На рис. в сечении 1 будет установлен опорно – упорный подшипник, а в сечении 2 опорный подшипник. 5.5.1. Опорный подшипник. В качестве опорного подшипника будет установлен подшипник скольжения. Схема представлена на рис. 5.5.1. Подшипник должен удовлетворять следующему условию:[pic] [pic] [pic]- диаметр баллера вместе со вкладышем. [pic] - длина втулки подшипника. [pic] Значение [pic]согласовывается с регистром. 5.5.1.1. Толщина корпуса подшипника. [pic] Принимаем [pic] 5.5.2. Верхний опорно-упорный подшипник. Верхний подшипник принимаем по ОН9-668-67 тип 2. 5.5.2.1. Нагрузка действующая на опору. [pic] [pic] [pic] [pic]вес пера руля. [pic] [pic]вес баллера. [pic] [pic] Подшипник может выдержать нагрузку [pic], следовательно данный подшипник нас удовлетворяет. 5.6. Аварийное рулевое устройство. В качестве аварийного рулевого устройства применяем рычаг, который через отверстие в палубе одевается на баллер. 5.6.1. Расчет момента на баллере. По Правилам Морского Регистра Судоходства расчет должен вестись на скоростях не менее 4 узлов. [pic] [pic] [pic] [pic] [pic][pic] [pic]; [pic] Таким образом [pic] Добавим 30% на потерю в узлах трения. [pic] По правилам усилие на аварийном приводе не должно быть более 0,18 кН; таким образом длина румпеля будет: [pic] C целью уменьшения усилия примем [pic] ----------------------- 105 106 7 7 Рис.5.1.4.2.3.1. R2 R3 T3 Рис.4.1.1. T1 T2 R1 |
 |
||||||||||||||||||
| ©2011 |
