Tài liệu Luận văn tốt nghiệp - Đề tài: " Thiết kế hệ thống động lực tàu dầu 6500 tấn lắp 01 máy chính G8300ZC32B, công suất 2427(cv), vòng quay 615 (v/p) " - Chương 3 và 4 pdf

- Phải có các khay hứng dầu rò rỉ đủ chiều cao dưới các thiết bị liênquan tới dầu bôi trơn, các mỏ đốt, các bơm dầu đốt, các thiết bị hâm dầu,các bộ làm mát dầu bôi trơn, các bầu lọc dầu

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ HỆ TRỤC 1.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ

3.1.1.Số liệu ban đầu

_ Công suất tính toán H = 2427/3300 kW/(hp)

Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thỏa mãn tương ứng cấp

Biển hạn chế III theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép –

2010

3.1.2.Bố trí hệ trục

Tàu được bố trí 01 hệ trục đặt trong mặt phẳng dọc tâm tàu, hệ trục được

đặt song song và cách mặt phẳng cơ bản (đường cơ bản) 1100 mm.

Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng,với tổng chiều dài 4100 mm.

Mặt bích xuất lực của động cơ được đặt trong khoảng sườn số 09, cách

vách sau buồng máy (vách sườn số 6) 1650 mm về phía mũi.

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

H k d

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

N

H Fk d

Đường kính cơ bản của trục trung gian thiết kế:

do = 300 mm

3.2.3.CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC

3.2.3.1.Tính bích nối và bulông bích nối trục

Bảng tính bulông khớp nối trục

hiệu

Đơn vị

chong chóng d s mm Theo thiết kế 268,5

4 Số bulông n Chiếc Thiết kế chỉ định 8

b

d T d

T D n

T d d

.

) 160 (

65 , 0

3



№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn

gian

Kết luận:

Đường kính bu-lông khớp nối trục chong chóng : db1 = 45 mm

Đường kính bu-lông khớp nối trục trung gian : db2 = 40 mm

3.2.3.2.Chiều dày khớp nối trục

Bảng tính chiều dày khớp nối trục

hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

1 Công suất liên tục lớn

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

Kết luận: Chiều dày các khớp nối trục được xác định (được thiết kế)

Chiều dày bích nối trục trung gian b1 = 60 mm

Chiều dày bích nối trục chong chóng b2 = 90 mm

3.2.4.Chiều dài bạc trục chong chóng

Bảng tính chiều dài bạc trục chong chóng

№ Hạng mục tính

Ký hiệ u

Đơn vị

№ Hạng mục tính

Ký hiệ u

Đơn vị

Chiều dài bạc đỡ trước trục chong chóng : Lt = 340 (mm)

Chiều dài bạc đỡ sau trục chong chóng : Ls = 1360 (mm)

3.2.5 Chiều dày ống bao trục chong chóng :

Đường kính áo trục: Da = ds+2.t1 =268,5+2.21 = 382 mm

Ống nối trục được chết tạo bằng gang đúc

Chiều dày ống bao:

+ Tại chỗ lắp bạc đỡ: S2 (mm) S2 = (1,51,8).S1 = 80 mm.+ Tại giữa hai ổ đỡ: S1 (mm) S1 = 0,05.Da+20 = 65 mm

ĐƠN VỊ

CÔNG THỨC NGUỒN GỐC

KẾT QUẢ

1 Công suất động cơ Ne kw Theo lý lịch máy 2427

2 Vòng quay trục n v/p Theo lý lịch máy 2163

8 Chiều dài toàn bộ

Kết luận : Then lắp chong chóng là then bằng đầu trong có kích thước là

L B H = 600 70 40 thỏa mãn yêu cầu về bền

3.2.6.2 Then bích nối trục :

STT ĐẠI LƯỢNG

TINH

KÝ HIỆU

ĐƠN VỊ

CÔNG THỨC NGUỒN GỐC

KẾT QUẢ

6 Công suất động cơ Ne kw Theo lý lịch máy 2427

7 Vòng quay trục n v/p Theo lý lịch máy 2168

8 Chiều dài toàn bộ

Kết luận : Then lắp bích nối trục là then bằng đầu trong có kích thước là

L B H = 480 70 40 thỏa mãn yêu cầu về bền

Chiều dài đoạn K l = 140 cm

Chiều dài đoạn dầm treo l0 = 208 cm

Trọng lượng chong chóng G = 2190 kG

Tỷ trọng vật liệu làm trục γ = 7,85.10-3 kG/cm 3

3.3.1.3.Mômen tại gối

Tại các gối đỡ trục phát sinh các mô men uốn và các phản lực sau :

Tại gối 0 có Ro, M0

Tại gối 1 có R1, M1

Tại gối 2 có R2, M2

Tại gối 3 có R3, M3

Thành lập phương trình mô men:

Tại gối 0 : Mo= -(G.l+

2

2

o

l q

) (1)

Tại gối 1 :M0.l1+2.M1.(l1+l2) +M2.l2 = ( )

4

3 2

3

1 l l

3

2 l l

3

.

6

.

24

.

3

3 3 3

3 2 3

l M

.

l

M M l q l q G

Tại gối 1:

1

0 1 2

1 2 2 1 1

2

2

.

l

M M l

M M l q l q

Tại gối 2:

2

1 2 3

2 3 3 2 2

2

2

.

l

M M l

M M l q l q

Tại ngàm 3:

3

2 3 3

3 2

.

l

M M l q

d

3856,705

4 Ứng suất uốn lớn  u kG/ u = Mu/Wu 406,4

3.3.2.1.2 Nghiệm bền tĩnh trục trung gian

hiệu

Đơn vị

Mô men uốn lớn

d

3856,705

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Kết luận:So sánh với hệ số an toàn cho phép n  [n] = 2,8 5,8 Vậy

trục chong chóng công tác an toàn

3 Chiều dài khoảng

.

l

J E

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Kết quả tính toán cho thấy Kôđ > 25 và  max < [ ôđ] Hệ trục ổn định dọc

3.3.2.3.Kiểm nghiệm biến dạng xoắn

Kiểm nghiệm biến dạng xoắn

hiệu

Đơn vị

Công thức Nguồn gốc

-Kết quả

1 Mô men xoắn trên

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Công thức Nguồn gốc

-Kết quả

4 Mô men quán tính

Công thức Nguồn gốc

-Kết quả

1 Mô men uốn lớn nhất

tác dụng lên trục Mu

kG.c

m Mục 3.4.2

3396953,6

2 Chiều dài khoảng trục

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Công thức Nguồn gốc

-Kết quả

4 Mô đun đàn hồi E kG/

cm 2 Thép SF45 2,1.106

5 Độ võng do mômen

uốn gây ra f2 cm f2 = 1

2 max

16

.

J E

L Mu

384

5

J E

L G

Kết quả

1 Chiều dài bạc đỡ sau Ls cm Theo 3.3.4 136

2 Chiều dài bạc đỡ trước Lt cm Theo 3.3.4 34

3 Đường kính trong tính

toán gối đỡ D cm Thiết kế chỉ định 34

№ Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

4 Hiệu suất tính toán gối

S 

6682,5

7 Lực tác dụng lên gối đỡ

sau trục chân vịt Ps kG Ps = |Ro|

39669,6

8 Lực tác dụng lên gối đỡ

trước trục chân vịt Pt kG Ps = |R1|

8633,599

Với áp lực riêng trên gối đỡ cho phép của bạc cao su = 5 kG/

cm 2 , các gối đỡ trục chong chóng làm việc an toàn

3.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH

3.4.1.Phương pháp tính

Tần số dao động ngang được tính gần đúng dần

3 G

Chiều dài đoạn K l = 140 cm

Chiều dài đoạn dầm treo l0 = 208 cm

Trọng lượng chong chóng G = 2190 kG Đường kính trục chong chóng d = 34 cm

Tỷ trọng vật liệu làm trục γ = 7,85.10-3 kG/cm 3

Tải trọng phân bố q= 2,46 kG/cm

3.4.2.3.Toán đồ dùng cho tra cứu ( - a)



n l

l

m

k n

– lmax, Chiều dài nhịp dài nhất;

– E , Mô-đuyn đàn hồi của vật liệu;

– I, Mô men quán tính tiết diện trục;

Tính các giá trị X 1n , X 2n của tất cả các nhịp và điền vào hàng ngang thứ 7

– Nếu điểm đỡ là cố định tuyệt đối thì: Xn = 0

– Nếu đầu nhịp là tự do: Xn = 1

– Các trường hợp khác tính theo công thức

X

5 , 0 1

k

q l

G

I E l

24 , 0

64

, 8

-№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

8 Chiều dài nhịp treo

(nhịp consom [K]) l K cm Theo thiết kế 140

9 Trọng lượng chân vịt Q kG Theo thiết kế 2910

n

0,673

1,642

0,67

1,91

Công thức Nguồn gốc

-Kết quả

1 Khoảng dư lượng tính

max

n

n N

Khoảng dư lượng

kiểm tra trong tính

toán

Lấy theo giá trịthông dụng đốivới tàu hàng

4.1.1.Số liệu ban đầu

Quy phạm các hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm biển của tàu – QCVN 2010/BGTVT [3].

21-4.1.3.Cấp thiết kế

Hệ thống các thiết bị phụ và phục vụ được tính toán thiết kế thỏa mãn

tương ứng cấp Biển hạn chế III theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển

vỏ thép – 2010và các Quy phạm liên quan Công ước Quốc tế

4.1.4.Tài liệu tham khảo chính

- Hệ thống bôi trơn có chức năng cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn vớithông số theo yêu cầu đến tất cả các vị trí cần bôi trơn đã được lựa chọnthiết kế.

4.2.1.2 Yêu cầu hệ thống

- Các hệ thống dầu bôi trơn trong buồng máy phải được bố trí saocho có thể dễ dàng bảo quản và kiểm tra Tất cả các van phải có khả năngvận hành được từ trên sàn buồng máy

- Phải có các khay hứng dầu rò rỉ đủ chiều cao dưới các thiết bị liênquan tới dầu bôi trơn, các mỏ đốt, các bơm dầu đốt, các thiết bị hâm dầu,các bộ làm mát dầu bôi trơn, các bầu lọc dầu bôi trơn và các két dầu bôitrơn Khi không thể trang bị các khay kim loại hứng dầu rò rỉ thì phải làmcác thành quây để giữ dầu rò rỉ lại

- Số lượng và sản lượng của các bơm dầu bôi trơn cho máy chính, hệtrục chân vịt và thiết bị truyền động:

- Máy chính, hệ trục chân vịt và hệ truyền động của chúng phải cómột bơm dầu bôi trơn chính, đủ sản lượng cung cấp dầu bôi trơn ở côngsuất liên tục lớn nhất của máy chính và phải có một bơm dầu bôi trơn dựphòng đủ sản lượng cấp dầu ở điều kiện hành hải bình thường Các bơmnày phải được nối với nhau và sẵn sàng hoạt động

- Nếu có từ hai máy chính, hệ trục chân vịt và các thiết bị truyềnđộng của chúng trở lên và mỗi trong số chúng có sẵn một bơm dầu bôitrơn chính và nếu tàu cơ thể đảm bảo tốc độ hành hải ngay cả khi mộttrong các bơm dầu này không hoạt động thì có thể không cần có bơm dựphòng với điều kiện là trên tàu có một bơm dự trữ

- Số lượng và sản lượng của các bơm dầu bôi trơn cho máy phụ, máyphát điện và các động cơ lai chúng

- Các máy phát điện, máy phụ cần phải trang bị kép và các động cơlai chúng phải có bơm dầu bôi trơn chính và dự phòng đủ sản lượng cấpdầu bôi trơn ở công suất liên tục lớn nhất của máy Các bơm này phải nốivới nhau để sẵn sang hoạt động.

- Khi mỗi hệ thống quy định ở trên có bơm dầu bôi trơn chính riêng

có thể không cần có bơm dầu bôi trơn dự phòng

- Hệ dẫn động các bơm dầu bôi trơn dự phòng và việc sử dụng cácbơm khác

- Hệ dẫn động các bơm dầu bôi trơn dự phòng phải được dẫn độngbằng nguồn năng lượng độc lập

- Khi một bơm dầu bôi trơn nào đó được dẫn động cơ giới độc lậpdùng cho mục đích khác có thể sử dụng như là một bơm dầu bôi trơn dựphòng thì có thể dùng bơm đó làm bơm dự phòng

Van chặn giữa động cơ và két gom dầu bôi trơn:

- Đối với các tàu dài từ 100m trở lên, nếu dùng một ngăn đáy đôilàm két gom dầu bôi trơn thì phải có van chặn dễ thao tác từ các sànbuồng máy hoặc thiết bị chống chảy ngược thích hợp

Các bầu lọc dầu bôi trơn:

- Khi dung hệ thống bôi trơn cướng bức (bao gồm cả việc cấp bằngtrọng lực từ két áp lực) để bôi trơn các hệ thống máy, thì phải trang bị cácbầu lọc dầu bôi trơn

- Các bầu lọc dùng trong hệ thống bôi trơn cho máy chính, thiết bịtruyền động trục chân vịt và chân vịt biến bước phải có khả năng làm vệsinh được mà không phải ngừng cấp dầu bôi trơn đã được lọc

- Bầu lọc dầu bôi trơn phải có van để giảm áp suất trước khi mở

- Các hệ thống dầu bôi trơn phải có hệ thống phân ly dầu bôi trơnnhư các máy phân ly dầu bôi trơn hoặc các bầu lọc thay cho các máy phân

ly

4.2.2.Nguyên lý hệ thống

Hệ thống sử dụng phương pháp bôi trơn kiểu áp lực tuần hoàn Hệthống bôi trơn cacte khô Hệ thống bao gồm: Bơm dầu, sinh hàn dầu, bầulọc, các van, đồng hồ đo, các đường ống nối các thiết bị với nhau

Trong két tuần hoàn dầu được hâm bằng ống hơi (0.7Mpa) tới nhiệt

độ thích hợp đảm bảo khả năng vận chuyển và bôi trơn của dầu Lượngdầu nhờn trong két tuần hoàn được kiểm soát bởi đồng hồ cảnh báo mứcdầu thấp LAL và đồng hồ cảnh báo mức dầu cao LAH Từ đây dầu sẽđược bơm dầu hút qua van kép một chiều

Tiếp theo dầu nhờn được đưa tới sinh hàn làm mát dầu nhờn.Nhiệt

độ dầu nhờn trước và sau khi qua sinh hàn dầu nhờn được kiểm tra bởiđồng hồ đo nhiệt độ Thường ban đầu khi máy mới hoạt động nhiệt độdầu bôi trơn còn thấp, dầu nhờn có thể đi tắt không qua bầu sinh hàn đivào bôi trơn máy chính Sau khi qua bầu sinh hàn dầu nhờn, nhiệt độ dầubôi trơn giảm xuống đến nhiệt độ thích hợp, và được đưa qua bầu phinlọc

Việc kiểm tra chất lượng dầu được đánh giá qua cặn bẩn bám trong phinlọc Trước và sau phin lọc có lắp đồng hồ đo áp suất, đảm bảo chất lượngdầu khi qua phin lọc lọc là đúng theo yêu cầu, khi chênh lệch áp suất 8trước và sau phin lọc lớn hơn mức cho phép thì phải thay phin lọc mới.Dầu cặn bẩn lọc tại phin lọc được hồi về két tuần hoàn

Sau khi qua phin lọc đảm bảo chất lượng dầu theo đúng yêu cầu,dầu nhờn được đưa vào bôi trơn cho máy chính theo 2 đường Một cónhiệm vụ bôi trơn và làm mát cho các chi tiết phia trên nắp xilanh như:Xupap, đũa đẩy, con cò… Đường kia có nhiệm vụ bôi trơn các chi tiết

phía dưới bao gồm: các cổ trục, bạc biên, chốt pison… Dầu sau khi bôitrơn xong sẽ được hồi về két tuần hoàn.

Sau khi về két tuần hoàn, dầu sẽ được được đưa tới thiết bị phân lylàm sạch nhờ bơm dầu , rồi lại chuyển vào két tuần hoàn Lượng dầunhờn bôi trơn hao hụt sẽ được bổ sung thông qua két dự trữ dầu bôi trơncho máy chính được bố trí ở phía trên

№ Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

4 Số lượng Diesel

5

Suất tiêu hao dầu

bôi trơn máy

chính

6 Suất tiêu hao dầu

bôi trơn máy phụ gmp g/hp.h Theo lý lịch máy 1,6

Lượng dầu bôi

trơn tiêu hao

trong hành trình

3 1 2

k N g NZ g

№ Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

16 Chu kỳ thay dầu

của máy chính T h Theo lý lịch máy 720

17 Chu kỳ thay dầu

của máy phụ Tp h Theo lý lịch máy 460

18 Dung tích két dầu

bôi trơn dự trữ Vm lít W T Wp k3

t T

t B V

p m

4.2.3.2 Tính chọn bơm dầu nhờn tuần hoàn L.O

Bảng tính bơm dầu nhờn tuần hoàn L.O

Q k

G





.

4.2.3.3 Dung tích két dầu nhờn tuần hoàn

Bảng tính dung tích két dầu nhờn tuần hoàn

№ Hạng mục tính Ký

hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

1 Lưu lượng của bơm

dầu nhờn tuần hoàn G m

4.2.3.4.Dung tích két dầu bôi trơn xilanh

Bảng tính dung tích két dầu bôi trơn xilanh

1 Công suất máy chính Ne1 kW Theo lý lịch máy 24272

Suất tiêu hao dầu

6 Hệ số dự trữ dầu K6 Chọn 1,1

7 Thời gian hoạt động

8 Khối lượng riêng

10

.



T G K K

Kết luận:

Chọn két dầu bôi trơn xi lanh có dung tích: V= 4 m 3

4.3.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

4.3.1.Nhiệm vụ và yêu cầu

Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ dự trữ, cung cấp nhiên liệu đảmbảo cho hệ động lực làm việc trong suốt quá trình hành hải Hệ thốngnhiên liệu có các chức năng: lấy nhiên liệu từ bờ xuống tàu, dự trữ nhiênliệu trên tàu, cung cấp nhiên liệu cho động cơ chính và động cơ phụ hoạtđộng

Hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo cho động cơ làm việc bìnhthường trong mọi trường hợp Các thiết bị của hệ thống đảm bảo cung cấpđầy đủ cho động cơ hoạt động trong một thời gian dài Bố trí các két, cácđường ống, các thiết bị của hệ thống phải tuân thủ nghiêm ngặt các quyđịnh của quy phạm và công ước; nhưng phải tiện lợi cho lắp đặt, thao tác,

sử dụng, sửa chữa và phải đảm bảo tính kinh tế

4.3.2.Nguyên lí hoạt động

4.3.2.1.Vận chuyển dầu đốt

– Mỗi loại dầu MDO hoặc HFO có hệ thống van riêng biệt

– Dầu MDO trong các két dự trữ được bơm vận chuỷen dầu MDOhút và đẩy lên các két dầu MDOZ hàng ngày qua hệ thống van và bầu lọc.

– Dầu HFO trong các két dự trữ được bơm vận chuyển dầu hút vàđẩy lên các két lắng dầu HFO qua hệ thống van và bầu lọc Bơm vậnchuyển dầu đốt còn có thể hút dầu từ két lắng để đưa lên két hàng ngày.Hai bơm vận chuyển dầu đót có thể dùng lẫn cho nhau

– Dầu tràn và dầu xả từ các két dầu MDO và HFO hàng ngày đượcdẫn về két dự trữ cùng loại Dầu tràn và dầu xả từ két lắng dầu HFO đượcdẫn về két dầu HFO dự trữ.Quan sát dầu tràn bằng kính quan sát Kiểmtra mức dầu trong két lắng và két hàng ngày bằng các ống thủy loại kínhphẳng chịu nhiệt tại mỗi két, trong các két dự trữ bằng các ống đo

– Dầu MDO và HFO được nạp vào két dự trữ trực tiếp qua các ốngrót trên boong đặt hai bên mạn nơi cấp và nhận dầu Qua hệ thống cácống và van, bơm vận chuyển dầu đốt cun có thể lấy dầu từ két dự trữ đưa

ra ngoài tàu và luân chuyển giữa các két Thông hơi của các két đều cólưới phòng hỏa, thiết bị chống nước vào và được đưa lên boong hở

4.3.2.2.Cấp dầu đốt cho máy chính

Máy lọc dầu MDO có thể dự phòng cho bơm vận chuyển dầu MDOhút dầu từ két dự trữ lên két dầu MDO hàng ngày

Máy lọc dầu FO hút dầu từ các két lắng qua bộ phận lọc dẩy lên kétdầu HFO hàng ngày Dự phòng cho máy chính lọc dầu HFO là máy lọc dầuHDO

– Cấp dầu cho máy chính: Dầu MDO và dầu HFO từ các két hàngngày qua các van được đưa tới thiết bị xử lý nhiên liệu sau đó đưa tới máychính Dầu thừa từ máy chính được đưa về thiết bị điều chỉnh độ nhớt củathiết bị xử lý nhiên liệu Trên thiết bị xử lý nhiên liệu còn có các bầu hâmdầu trong trường hợp sử dụng dầu HFO Dầu MDO được sử dụng trong