Транспорт

Рассчет рулевого устройства судна

1 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





смотреть на рефераты похожие на "Рассчет рулевого устройства судна"