Горбенко А.Н. Методические указания к выполнению контрольной работы: Судовые рулевые машины и гидропривод - файл n6.doc

Горбенко А.Н. Методические указания к выполнению контрольной работы: Судовые рулевые машины и гидропривод
скачать (4197.1 kb.)
Доступные файлы (7):
n1.docx407kb.17.01.2012 18:51скачать
n2.pdf2175kb.23.01.2012 15:03скачать
n3.doc6310kb.09.04.2011 14:58скачать
n4.docx76kb.09.04.2011 14:58скачать
n5.docx205kb.20.03.2011 18:15скачать
n6.doc580kb.04.11.2009 15:55скачать
n7.doc5356kb.09.04.2011 14:58скачать

n6.doc



Керченский государственный морской

технологический университет
Морской факультет

Кафедра судовых энергетических установок

СУДОВЫЕ РУЛЕВЫЕ МАШИНЫ И ГИДРОПРИВОД

Методические указания к выполнению контрольной работы и варианты заданий

по дисциплине «Судовой объемный гидропривод и рулевые машины»

для студентов специальности 7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок» заочного отделения
Керчь – 2008 г.

УДК 629.12
Судовые рулевые машины и гидропривод: Методические указания к выполнению контрольной работы и варианты заданий / А.Н. Горбенко – Керчь: КГМТУ, 2008г. – 13 с.

Рецензенты:
Радченко О.П., декан, доцент, к.т.н., судовой механик по ДВС 2 разряда

Методические указания содержат материалы, необходимые студентам специальности 7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок» при изучении дисциплины «Судовой объемный гидропривод и рулевые машины».

Данная методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании кафедры судовых энергетических установок Керченского государственного морского технологического университета, протокол № 1 от 05.09.2008 г.
Данная методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании методического комиссии морского факультета Керченского государственного морского технологического университета, протокол № 1 от 16.09.2008 г.
Данная методическая разработка утверждена ученым советом Керченского государственного морского технологического университета, протокол № от 2008 г.


© Керченский государственный морской технологический университет

1. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
1. Изучить устройство и выполнить расчет гидравлической рулевой машины

1.1 Устройство и схема силового рулевого привода

1.2 Гидравлическая схема рулевой машины

1.3 Расчет нагрузки на рулевое устройство

1.4 Тяговый расчет гидравлической рулевой машины

1.5 Эксплуатация гидравлической рулевой машины
2. Изучить устройство и выполнить расчет электрической рулевой машины

2.1 Кинематическая схема электрической рулевой машины

2.2 Тяговый расчет электрической рулевой машины

2.3 Эксплуатация электрической рулевой машины
3. Ответить на вопрос по разделу «Судовой объемный гидропривод механизмов»

2. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Таблица 2.1 – Варианты исходных данных


Предпослед-няя цифра зачетной книжки

Скорость судна,

узел

Последняя цифра зачетной книжки

Длина судна,

м

Ширина судна,

м

Осадка судна,

м

Тип ГРМ

(для п.1)

0

16

0

160

23

8,0

ГРМ-4П

1

15

1

150

21

8,0

ГРМ-4П

2

16

2

140

22

7,5

ГРМ-Л

3

15

3

118

17

7,0

ГРМ-4П

4

14

4

100

16

6,5

ГРМ-Л

5

14

5

90

15

5,6

ГРМ-Л

6

13

6

80

14

6,0

ГРМ-2П

7

12

7

50

13

5,0

ГРМ-2П

8

12

8

50

10

4,5

ГРМ-2П

9

10

9

50

9

4,0

ГРМ-2П


Список сокращений: РМ – рулевая машина; ГРМ – гидравлическая РМ;

ГРМ-4П – гидравлическая четырехплунжерная рулевая машина;

ГРМ-2П – гидравлическая двухплунжерная рулевая машина;

ГРМ-Л – гидравлическая лопастная рулевая машина.

Варианты заданий к п.3 (выбирается по последней цифре зачетной книжки):
0. Судовой объемный гидропривод: область применения, достоинства, недостатки, классификация, основные параметры. Условные обозначения элементов гидравлических схем.

1. Дроссельное регулирование индивидуального гидропривода.

2. Объемное регулирование индивидуального гидропривода.

3. Групповой гидропривод.

4. Устройство и принцип действия аксиально-плунжерного гидродвигателя.

5. Устройство и принцип действия радиально-плунжерного гидродвигателя.

6. Устройство и принцип действия пластинчатого гидродвигателя.

7. Устройство и принцип действия гидравлических передач (муфт и трансформаторов).

8. Устройство и принцип действия элементов гидроаппаратуры (предохранительный клапан, клапан-отсекатель, ограничитель расхода, гидроаккумулятор, гидроусилитель и.т.п.).

9. Правила эксплуатации судовых объемных гидроприводов.

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАГРУЗКИ НА РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО
3.1. Площадь руля, минимально необходимая для обеспечения управляемости судна вычисляется по формуле


где ; L, T, B – длина осадка и ширина судна (м).

Кроме того, величина Fmin может быть вычислена и по другим эмпирическим формулам, например, в Правилах Регистра РФ ранее регламентировалась формула:



где коэффициент p = 1 для рулей, работающих непосредственно за гребным винтом, p = 1,2 для рулей, расположенных вне струи гребного винта; коэффициент q = 1,25 для буксиров, q = 1 для остальных судов.

Следует иметь в виду, что последняя формула дает существенно заниженные результаты, в связи с чем она была исключена из Правилах Регистра РФ.

Расчетная площадь руля принимается далее исходя из условия F . Fmin .
3.2. Выбор типа профиля пера руля

Наибольшее распространение получили профили:

- профиль типа НЕЖ, для которого относительное удлинение =h/b=1…2,5 и относительная толщина профиля t=/b=0,20 ;

- профиль типа NACA, для которого относительное удлинение =h/b=1…2,5 и относительная толщина профиля t=/b=0,21 ,

где h, b – высота и ширина пера руля;  – максимальная толщина профиля (см. рисунок 3.1).



Рисунок 3.1 – Геометрические характеристики руля
3.3. Основные геометрические характеристики руля (см. рисунок 3.1):
- высота руля ;

- ширина руля (длина хорды профиля) b = F/h ;

- максимальная толщина профиля  = b t ;

- расстояние от передней кромки пера руля до оси баллера z = (0,2…0,3)b .
3.4. Скорость потока, набегающего на руль:


где Vc – скорость судна;  – коэффициент попутного потока, характеризующий влияние корпуса судна на работу руля; для транспортных и промысловых судов можно принять =0,3…0,4.
3.5. Сила нормального давления на перо руля, отклоненное от нейтрального положения:



где Cn – коэффициент нормального давления на руль; KB – коэффициент, учитывающий влияние винта;  – плотность морской воды кг/м3.

Коэффициент Cn рассчитывается по формуле:

где Cx , Cy – коэффициенты, определяемые по таблице 3.1 при угле отклонения пера руля от нейтрального положения =35 или 30.

Таблица 3.1 – Гидродинамические коэффициенты изолированных рулей




Коэффициенты Cx, Cy, Cд при углах 



0

5

10

15

20

25

30

35

Профиль НЕЖ

1,0

Cx

Cy

CD

0,030

-

-

0,040 0,160 0,225

0,060 0,340 0,245

0,100 0,530 0,270

0,175 0,715 0,290

0,317 0,860 0,315

0,405 1,005 0,340

-

-

-

1,5

Cx

Cy

CD

0,045

-

-

0,045 0,240 0,225

0,060 0,470 0,242

0,095 0,685 0,260

0,185 0,875 0,290

0,290 1,100 0,315

0,395 0,900 0,340

-

-

-

2,0

Cx

Cy

CD

0,030

-

-

0,040 0,250 0,230

0,0.60 0,530 0,245

0,090 0,835 0,265

0,170 1,060 0,285

0,270 1,100 0,365

0,385 1,000 0,330

-

-

-

2,5

Cx

Cy

CD

0,040

-

-

0,040 0,255 0,230

0,055 0,570 0,235

0,090 0,870 0,245

0,165 1,115 0,245

0,255 0,560 0,270

0,370 0,535 0,400

0,450 0,542 0,395




Профиль NACA

1,0

Cx

Cy

CD

0,028

-

-

0,045 0,165 0,180

0,070 0,330 0,205

0,115 0,515 0,230

0,195 0,695 0,270

0,330 0,845 0,295

0,440 0,920 0,315

-

-

-

1,5

Cx

Cy

CD

0,020

-

-

0,025 0,195 0,190

0,055 0,395 0,193

0,095 0,590 0,200

0,150 0,780 0,215

0,230 0,940 0,260

0,325 0,840 0,375

0,405 0,565 0,370

2,0

Cx

Cy

CD

0,013

-

-

0,025 0,215 0,195

0,045 0,460 0,200

0,090 0,680 0,205

0,165 0,905 0,220

0,250 0,975 0,270

0,340 0,725 0,340

0,430 0,530 0,390

2,5

Cx

Cy

CD

0,015

-

-

0,030 0,280 0,220

0,060 0,580 0,210

0,110 0,840 0,220

0,180 0,970 0,230

0,300 0,630 0,370

0,360 0,620 0,380

0,460 0,620 0,380



Коэффициент влияния винта KB определяется по формуле:



где fB – доля площади руля, омываемая потоком винта, принимается из диапазона fB=0,6…0,8; p – коэффициент нагрузки винта по упору, принимается равным p =0,8…1,5.
3.6. Расстояние от передней кромки руля до центра давления воды:



где CD – коэффициент центра давления воды на руль (таблица 3.1).

3.7. Наибольший гидродинамический момент на руле:


Момент M рассчитывается при наибольшем отклонении руля =35 (или 30 в случае отсутствия данных в табл. 3.1).
3.8. Расчетный крутящий момент на баллере:


где k1 =1,2 – коэффициент, учитывающий кратковременные перегрузки;

kf – коэффициент, учитывающий трение в опорах руля: kf =1,05…1,1 для обыкновенных рулей, kf =1,15…1,20 для подвесных рулей.
3.9. Диаметр головы баллера принимается исходя из формулы Регистра:


где k10 – коэффициент, равный 26,1 – для режима переднего хода судна и 23,3 – для режима переднего хода судна; Т – предел текучести материала баллера, МПа; MБ – расчетный крутящий момент на баллере, подставляется в кНм.

4. МЕТОДИКА ТЯГОВОГО РАСЧЕТА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЛУНЖЕРНОЙ РУЛЕВОЙ МАШИНЫ



Рисунок 4.1 – Принципиальная схема гидравлической плунжерной рулевой машины

4.1. Принимается рабочее давление в гидросистеме исходя из рекомендации:

- pi = 6…12 МПа при 30  MБ  600 кНм;

- pi = 12…16 МПа при 600 < MБ  1000 кНм;
4.2. Расстояние от оси баллера до оси плунжеров:

R0 = (2,5…3,2) dБ .

4.3. Диаметр плунжеров определим по формуле:
м,

где , К- число пар гидроцилиндров;

- КПД плунжерного привода принадлежит интервалу .
4.4 Диаметр цилиндра определим по формуле:

м.
4.5. Давление нагнетания насоса.

Давление нагнетания насоса определим по формуле:

МПа,

где - КПД трубопровода принадлежит интервалу .
4.6. Ход плунжера при перекладке пера руля определяем по формуле:
м,

где, .
4.7. Объем масла, поступившего в цилиндр за время перекладки руля, определяем по формуле:

м3
4.8. Подача насоса.

м3/с,

где t = 28 с – время перекладки руля с 350 одного борта на 300 другого борта.
4.9. Мощность, потребляемая насосом.
кВт ,

где Р – давление нагнетания;

- КПД насоса.
5. МЕТОДИКА ТЯГОВОГО РАСЧЕТА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЛОПАСТНОЙ РУЛЕВОЙ МАШИНЫ

5.1. Кинематическая схема


Рисунок 5.1 – Кинематическая схема гидравлической лопастной рулевой машины

5.2. Принимается рабочее давление в гидросистеме исходя из рекомендации:

- pi = 6…12 МПа при 30  MБ  600 кНм;

- pi = 12…16 МПа при 600 < MБ  1000 кНм;
5.З. Диаметр ступицы ротора:

м.
5.4. Количество лопастей принимается Z=2 или 3.
5.5. Диаметр цилиндра привода:


где = 0,750,85 - кпд, учитывающий потери на трение в приводе рулевой машины; Н - высота лопасти, при расчёте подобрать Н так, чтобы .

5.6. Давление насоса:

МПа,

где =0,97 0,98 кпд, учитывающий потери в трубопроводе.
5.7. Угловая скорость поворота лопастей при перекладке руля:

град/с,

где: ?1 = 35°; ?2= 30°; t = 28 с.
5.8. Подача насоса (расход масла):
,

где = 0,9 0,975 - объемный кпд лопастного привода;
5.9. Мощность, потребляемая насосом (мощность электродвигателя):
,

где = - кпд насоса.

6. МЕТОДИКА ТЯГОВОГО РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РУЛЕВОЙ МАШИНЫ
6.1. Кинематическая схема электрической рулевой машины


Рисунок 6.1 – Кинематическая схема гидравлической лопастной рулевой машины:

1 - Сектор с зубчатым венцом; 2 – Шестерня; 3 - Червячная передача;

4 – Муфта; 5 – Электродвигатель; 6 - Румпель, жёстко соединённый с баллером руля; 7 – Амортизаторы; 8 - Сектор запасного ручного привода

9 - Шестерня запасного ручного привода.

6.2. Угловая скорость поворота лопастей при перекладке руля:
град/с,

где: ?1 = 35°; ?2= 30°; t = 28 с.
6.3. Потребляемая мощность электродвигателя
,

где: - угловая скорость поворота сектора, рад/с;

- КПД секторной рулевой машины; ориентировочно .
6.4. Передаточное отношение привода рулевой машины:

,

где: - угловая скорость вращения электродвигателя, рад/с;

.

ЛИТЕРАТУРА
Основная

  1. Декин Б.Г. Судовой объемный гидравлический привод. - Одеса: Латстар, 2002. - 176 с.

  2. Декин Б.Г. Техническая эксплуатация судового объемного гидравлического привода.- Одесса: Фенікс, 2003. - 152 с.

  3. Завиша В.В. Гидравлические рулевые машины. – М.: Транспорт, 1965. – 224с.

  4. Завиша В.В., Декин Б.Г. Судовые вспомогательные механизмы. – М.: Транспорт, 1984. – 360 с.

  5. Черепанов Б.Е. Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация. - М.: Агропромиздат, 1986. - 343 с.


Дополнительная

  1. Правила классификации и постройки морских судов.– М.: Транспорт, 1990.

  2. Правила технической эксплуатации морских и речных судов. Нормативный документ морского транспорта Украины.

  3. Александров М.Н. и др. Судовые устройства.– Л.: Судостроение, 1982. – 320с.

  4. Богомольный А.Е. Судовые вспомогательные и рыбопромысловые механизмы. – М.: Судостроение, 1980. – 336 с.

  5. Валдаев М.М. Гидравлические приводы судовых палубных механизмов - Л.: Судостроение, 1973. - 295 с.

  6. Грицай Л.Л. Справочник судового механика (в двух томах). - М.: Транспорт, 1974.

  7. Дубровский О.Н. Гидроэнергетические расчеты судовых силовых гидравлических приводов и систем – Л.: Судостроение, 1974. - 277 с.

  8. Краковский И.И. Судовые вспомогательные механизмы. – М.: Транспорт, 1972. – 384с.

  9. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие / Башта Т.М. - М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.

  10. Морозов М.Я. , Маркитантов В.И. ,Милованцев П.М. Ремонт судовых гидравлических приводов и систем - М.: Транспорт, 1981. - 190 с.

  11. Попов Р.И. Судовые вспомогательные механизмы - М.: Пищевая промышленность,1970. - 350 с.

  12. Справочник судового механика по рулевым приводам / Васильев В., Горин А., Мирошниченко И. – Одесса: Маяк, 1982. – 199 с.

  13. Судовые устройства: Справочник / Под ред. М.Н. Александрова. – Л.: Судостроение, 1987. – 656 с.

  14. Харин В.М. и др. Судовые вспомогательные механизмы и системы. – М.: Транспорт, 1992. – 319 с.

  15. Харин В.М. Рулевые машины судов промыслового флота - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 184с.

  16. Харин В.М. Судовые гидравлические рулевые машины. – Одесса: Феникс, 2005. - 260 с.

СОДЕРЖАНИЕ


1. Задание на контрольную работу

3

2. Варианты заданий на контрольную работу

3

3. Методика расчета нагрузки на рулевое устройство

4

4. Методика тягового расчета гидравлической плунжерной рулевой машины

7

5. Методика тягового расчета гидравлической лопастной рулевой машины

9

6. Методика тягового расчета электрической рулевой машины

11

Литература

12


© Александр Николаевич Горбенко, доцент, кандидат технических наук

Судовые рулевые машины и гидропривод: Методические указания к выполнению контрольной работы и варианты заданий.

Тираж ____ экз. Подписано к печати _______________

Заказ № _______. Объем 0,74 п.л.

Издательство: «Керченский государственный морской технологический университет»

98309, г. Керчь, ул. Орджоникидзе 82.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации