3.2 Алгоритм виконання завдання

1. Визначити площу стерна, м²:

6.  (0,013...0,019)LT .

2. Визначити висоту пера стерна, м:

h  0,65F,

де λ = 1,0…2,5 – відносне видовження стерна (задатися). 3. Визначити ширину пера стерна, м:

b  ^F_h .

4. Визначити відстань від передньої кромки стерна до осі балера, м: z  kb ,

де k = 0,25…0,35 – коефіцієнт компенсації (задатися).

5. Визначити площу балансирної частини стерна, м²:

F_s  kF .

6. Визначити коефіцієнт впливу корпуса на стерно:

• _К  1 ² ,

• = 0,22…0,26 – коефіцієнт впливу попутного потоку (задатися).

7. Визначити площу стерна омивану потоком гвинта, м²:

F_В  bD_гв ,

де D – діаметр гвинта

8. Визначити швидкість судна, м/с:

22. _^1856Vвуз

• 3600 ^,

V_вуз – швидкість судна у вузлах (задано).

9. Визначити осьову швидкість гвинта відносно води, м/с:

V_  1 V_с .

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

(3.7)

(3.8)

(3.9)

23

10. Визначити потужність, затрачувану на обертання гвинта, кВт:

N _p  0,98N_e .

11. Визначити упор гвинта, кН:

•  ^{N р} 10³ _.

V_

11. Визначити коефіцієнт навантаження гвинта по упору:

р	8Р		,
	2	2
	Vр	Dгв

де ρ = 1030 кг/м³ – густина морської води.

13. Визначити коефіцієнт впливу гвинта на стерно:

K_B 1 ^F_F^В  _р .

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

14. Визначити коефіцієнт опору С_х, коефіцієнт підіймальної сили С_у та коефіцієнт центра тиску С_D в залежності від кута повороту стерна від середнього положення α для кожної позиції, через кожні 5˚, в залежності від λ за табл. 3.2 і занести в таблицю.

Таблиця 3.2 – Коефіцієнти модельних випробувань

24

15.	Визначити коефіцієнт нормальної сили, для кожної позиції α:
	Сn  Су cos  Cx sin .				(3.14)
16.	Визначити відстань центра тиску від передньої кромки, м:
	s  СDb .				(3.15)
17.	Визначити коефіцієнт гідродинамічного моменту, для кожної позиції α:
	Сm  Сn	s	.	(3.16)
		b
18.	Визначити нормальну силу N (рисунок 3.1), для кожної позиції α, кН:

Рисунок 3.1 – Сили, що діють на стерно

N  Сn KК КВ	V 2	F 10	3	.	(3.17)
	2

19. Визначити гідродинамічний момент відносно передньої кромки стерна, для кожної позиції α, кНм:

M  С		K		К		V 2	F 103	.	(3.18)
						2
	m		К		В		В

25

20. Визначити гідродинамічний момент відносно осі стерна, для кожної позиції α, кНм:

M а  Сn KК КВ	V 2	F(bCD  z) 103 .	(3.19)
	2

21. Коефіцієнт нормальної сили на задньому ходу, для кожної позиції α:

С_nз.х.  0,7...0,8С_n . (3.20) 22. Визначити відстань центра тиску від задньої кромки стерна на задньому ходу, м:

sзх  0,3...0,35b .									(3.21)
23. Визначити гідродинамічний момент відносно осі стерна на задньому
ходу судна, для кожної позиції α, кНм:
M азх  Сnзх	Vзх2	Fb  (sзх  z)103		,			(3.22)
2

де V_зх  0,2...0,3V_c - швидкість заднього ходу судна, м/с.

24. Визначити розрахунковий гідродинамічний момент М_р. Прийняти його рівним М_а, якщо М_аmax > М_азхmax прийняти його рівним М_азх, якщо М_азхmax > М_аmax.

25. Визначити момент на балері стерна з урахуванням тертя в бічних опорах

• п’яті стерна, для кожної позиції α, кНм:

M б  (1,15...1,20)М р .

(3.23)

26. Визначити обертальний момент на балері з урахуванням додаткових зовнішніх навантажень, для кожної позиції α, кНм:

M об  (1,10...1,20)М б .

(3.24)

27. Визначити кутову швидкість балера для ω_б, для кожної позиції α, за графіком (рис. 3.2, табл. 3.3).

27. Визначити потужність на балері, для кожної позиції α, кВт:

Nб  M обб .

(3.25)

26

Приклад розрахунку представлений в табл. 3.4.
29. Визначити потужність гідроциліндрів, кВт:
Nц  Nбт Кц ,	(3.26)

де N_бт – найбільша з табличних потужностей, визначених за формулою (3.25); К_ц = 1,15 – коефіцієнт, що враховує втрати в гідроциліндрах.

Рисунок 3.2 – Графік залежності кутової швидкості балера від кута його повороту

Таблиця 3.3 – Величини кутової швидкості балера в залежності від кута його повороту

α, ˚	0	5	10		15		20		25		30
ω, рад/с	0	0,105	0,100		0,074		0,049		0,033		0,025
30. Визначити потрібну потужність електродвигуна насоса, кВт:
			Nдвпотр	 1,5Nц Кгс Кн ,								(3.27)

К_гс = 1,10 – коефіцієнт втрат енергії в гідросистемі; К_н = 1,12 – коефіцієнт втрат енергії в насосі.

31. Визначити діаметр плунжерного гідроциліндра з наступних міркувань. Чотири плунжерні гідроциліндри працюють за схемою по рис. 3.3.

Поки два циліндри перебувають в стані робочого ходу (z = 2), два інших (на схемі не показані) перебувають в стані холостого ходу. Відстань від осі обертання

27

до лінії дії гідроциліндрів прийняти Н  0,2b .

Рисунок 3.3 – Схема до розрахунку плунжерних гідроциліндрів

В позиції α, рівняння балансу моментів відносно осі балера:

/		Fц		H		2Fц H
M б  2F	loc  2								.	(3.28)
		cos		cos		cos	2	

Для позиції, в котрій момент на балері М_б, сягає найбільшого значення М_бт:

M бт 	zSц рН	,	(3.29)
	Кц cos2 

де S_ц – робоча площа гідроциліндра; р – тиск в гідроциліндрі;

cos²α – враховує особливість взаємодії плунжера з кулісою балера.

Sц		d 2	0,785d	2	,	(3.30)
		4

де d – діаметр циліндра.

Тиск р в системі вибрати з нормального ряду: 100, 160, 200, 320 і т.д., Бар. Наприклад, р = 160 Бар = 16 МПа = 16×10³ Па. Тоді, в першому наближенні можна визначити потрібний діаметр циліндра d¹, мм:

d / 

М

бт

K

ц

cos2 

.

(3.31)

0,785zpH

28

32. Значення діаметра, отримане за формулою (3.31) округлити до стандартного значення d_ст з нормального ряду лінійних розмірів [6, с. 11].

32. Уточнити значення площі циліндра, мм²:

Sц  0,785dст2 .			(3.32)
34. Визначити максимальну подачу насоса:
Q 	zSц Н
		.	(3.33)
	cos2 



Для розрахунку з таблиці вибирається найбільше значення частки _{cos2 } .

35. За визначеним тиском і подачею вибрати стандартний аксіально- або радіально-поршневий насос [7, с. 84, с. 96; 8, с. 620] і приводний електродвигун серії МАП за довідником [9, с. 31], вказати його параметри і розшифрувати позначення.

36. Побудувати графіки, що ілюструють розрахунки за зразком рис. 3.4.

Таблиця 3.4 – Приклад розрахунку

Рисунок 3.4 – Графіки зміни параметрів стернової машини від кута повороту стерна

30

РОЗДІЛ 4 РОЗРАХУНОК ЛОПАТЕВОГО ПРИВОДУ ГІДРАВЛІЧНОЇ

СТЕРНОВОЇ МАШИНИ