thiết kế hệ thống cấp dầu bôi trơn cho động cơ trên tàu hàng khô 6500 tấn

PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu chung về tàu. 1.1.1.Loại tàu, công dụng Tàu hàng 6500 tấn phục vụ huấn luyện mang ký hiệu thiết kế SF-01-06 là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt. Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô và huấn luyện.

Đề tài:Thiết kế hệ thống cấp dầu bôi trơn cho động cơ trên tàu hang khô

6500 tấn

MỤC LỤC

Đề mục trang

Danh mục bảng

Bảng 2.1: tính thể tích két dự trữ dầu bôi trơn Error: Reference source not found Bảng 3.1: trang thiết bị trong hệ thống Error: Reference source not found Bảng 3.2: thống kê van trong hệ thống Error: Reference source not found

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1.Kính thủy Error: Reference source not found Hình 1.2 Ống thông hơi Error: Reference source not found Hình 1.3 Van 1 chiều Error: Reference source not found Hình 1.4.Van an toàn Error: Reference source not found Hình 1.5 Bầu lọc tinh Error: Reference source not found Hình 1.6 Bơm bánh răng Error: Reference source not found Hình 1.7 Bơm trục vít Error: Reference source not found Hình 1.8.Máy phân ly dầu nhờn Error: Reference source not found Hình 1.9 Đồng hồ đo nhiệt độ dầu Error: Reference source not found Hình 1.10 Đồng hồ đo áp suất dầu Error: Reference source not found

PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.Giới thiệu chung về tàu.

1.1.1.Loại tàu, công dụng

Tàu hàng 6500 tấn phục vụ huấn luyện mang ký hiệu thiết kế SF-01-06 là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt

Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô và huấn luyện

1.1.2 Cấp thiết kế

Tàu hàng 6500 tấn phục vụ huấn luyện được thiết kế mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép - 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế

thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 - 3 : 2003.

Thiết kế do Khoa Đóng Tàu (Shipbuilding Faculty), Trường Đại học Hàng hải thực hiện

1.1.3 Các thông số chủ yếu của tàu

Diesel thủy, một hàng xy-lanh thẳng đứng, 4 kỳ, tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tua bin khí thải – máy nén khí, đảo chiều trực tiếp.

a) Diesel lai máy phát

Kiểu diesel thủy, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ thống tua bin khí thải – máy nén khí

Bơm nước biển 01 cụm

Bơm L.O 01 cụm

Bơm nước biển 01 cụm

Ống bù giãn nở khí xả 01 cụm

Bầu tiêu âm 01 cụm

1.1.4.4.2 Diesel lai máy phát

Kiểu diesel thủy, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ thống tua bin khí thải – máy nén khí

1.1.5 Luật và công ước áp dụng:

[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003 Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường

[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi)

[3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL

1.2 TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG

1.2.1 CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Các chi tiết máy tuy đã được gia công rất cẩn thận nhưng khi nhìn chúng qua kính hiển vi đều có những bề mặt gồ ghề với độ lõm khác nhau.Do vậy,khi chúng chuyển động tương đối và tiếp xúc với nhau sẽ phát sinh lực ma sát lớn làm tăng mức độ hao mòn của chi tiết Đồng thời nhiệt lượng phát sinh do ma sát sẽ làm tăng nhiệt độ và làm nóng các chi tiết, động cơ không làm việc

được.Như vậy nếu không được bôi trơn ,ma sát giữa các chi tiết chuyển động sẽ

là ma sát khô (các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với nhau và không được bôi trơn) dẫn đến tăng công suất chi phí để khắc phục ma sát,tăng nhiệt lượng toả ra và tăng mức độ mài mòn các chi tiết

Hệ thống bôi trơn có tác dụng cung cấp một lớp dầu bôi trơn và giữa hai chi tiết chuyển động, điền đầy khe hở giữa hai chi tiết và tách chúng ra không đểchúng trực tiếp tiếp xúc với nhau mà ngăn cách các bề mặt ma sát bằng một lớp dầu bôi trơn và biến ma sát khô thành ma sát ướt.Do đó,công dụng hệ thống bôi trơn là để giảm ma sát,giảm chi phí công suất để khắc phục ma sát,nâng cao tínhchống mòn cho các chi tiết chuyển động,làm mát cho các bề mặt ma sát, đồng

thời còn có tác dụng làm sạch các sản phẩm mài mòn,muội than và bảo vệ bề mặt ma sát không bị mài mòn,gỉ sét.Ngoài ra còn có tác dụng làm mát cho đỉnh piston,làm môi chất cho các hệ thống điều khiển,đảo chiều hay phục vụ cho các mục đích khác.

Thời hạn sử dụng của động cơ phụ thuộc chủ yêu vào việc chọn hệ thống bôi trơn hợp lí,và chất lượng và hiệu quả sử dụng dầu bôi trơn,vào việc cung cấpđầy đủ và liên tục dầu bôi trơn cho các bộ phận,vào việc làm mát dầu và chất lượng lọc sạch dầu tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn

Các chi tiết được bôi trơn trong động cơ bao gồm: gối trục chính, cổ biên,

cổ trục, bạc biên, bạc trục, chốt piston, gối trục cam, đòn gánh, ống dẫn hướng xupáp, xéc măng, xilanh

1.2.2 YÊU CẦU VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN.

a) Yêu cầu :

– Mỗi động cơ phải có một hệ thống bôi trơn riêng và độc lập

– Phải đảm bảo động cơ được bôi trơn liên tục trong mọi tình hình, điều kiện

– Khi trang trí động lực chưa dùng hết lượng nhiên liệu dự trữ thì lượng dầu nhờn vẫn phải dự trữ đủ

– Áp suất và nhiệt độ dầu nhờn trong hệ thống phải xác định và điều chỉnh được– Hệ thống phải có khả năng đưa dầu ra ngoài tàu

– Hệ thống phải có tính cơ động cao, đơn giản, dễ quản lý Các tạp chất phải được phân ly lọc sạch nhanh chóng

b) Đặc điểm :

Sử dụng hệ thống bôi trơn áp lực tuần hoàn.Diesel máy chính và diesel phụ lai máy phát đều có hệ thống bôi trơn tuần hoàn áp lực riêng

Máy chính : bôi trơn áp lực tuần hoàn cácte ướt

Máy đèn : bôi trơn áp lực tuần hoàn cácte khô

Có hệ thống bôi trơn áp lực riêng cho xylanh động cơ máy chính.Bôi trơn động cơ trước khi khởi động dùng thùng trọng lực.

1.2.3 CÁC THIẾT BỊ CẦN THIẾT TRONG HỆ THỐNG.

1.2.3.1.KÐt dÇu b«i tr¬n

- Trong hệ thống có bố trí các két:

+ Két dự trữ dầu bôi trơn máy chính

+ Két dự trữ dầu bôi trơn máy đèn

* Trên két dầu có bố trí các thiết bị:

- Thiết bị chỉ báo mức dầu(kính thuỷ).Thiết bị này giúp người vận hành có thểbiết được lượng dầu trong két còn nhiều hay ít.Kính thuỷ cơ bản có 1 ống thuỷtinh,2 đầu thông với không gian trên và dưới của két dầu.Trên ống có các vạchchỉ báo mức dầu trong két.Để tránh làm vỡ ống thuỷ tinh,bên ngoài có gắn cácvành kim loại bảo vệ

Hình 1.1.Kính thủy Hình 1.2.ống thông hơi

- ống thông hơi: Vị trí đặt ống thông hơi là những nơi thoáng khí,tránh xanhững nơi có nhiệt độ cao hay nơi sinh hoạt.Các ống này phải được bịt lướiđồng đỏ để tránh tàn lửa.ống thông hơi phải có kết cấu cụp xuống để tránhnước rơi vào.Miệng ra của ống thông hơi cần bố trí khay hứng dầu.Theo quyđịnh của đăng kiểm,đường kính ống thông hơi phải lớn hơn 1,25 lần đườngkính ống hút dầu ra khỏi két để tránh tạo áp suất chân không khi hút dầu rakhỏi két

- Van xả cặn: được bố trí dưới đáy các két.Sau 1 thời gian làm việc,do cáucặn đọng lại dưới đáy của két nên cần mở van này để đưa lượng cáu cặn đóvào két dầu bẩn

1.2.3.2 Các két :

khi vào két tuần hoàn.Két trực nhật đóng vai trò là két chứa, vừa là két lắng vừa

là két giãn nở Dầu trước khi vào két tuần hoàn đã được lắng dự trữ tại két trực nhật, và khi lượng dầu trong két tuần hoàn bị hao hụt thì dầu từ két trực nhật sẽ vào bổ sung cho két tuần hoàn Việc tính toán két trực nhật sao cho phải đảm

bảo được hành trình lớn nhất của tàu Tính toán két trực nhật là tính toán thể tíchcủa két.

Vị trí két tuần hoàn có thể được đặt phía dưới các te máy chính để tiện cho việcthu hồi dầu sau bôi trơn Dầu từ két tuần hoàn qua các thiết bị sẽ đi bôi trơn chomáy chính, máy đèn rồi lại trở về két tuần hoàn để bắt đầu một hành trìnhmới.Lượng dầu hao hụt trong két tuần hoàn sẽ được bổ sung từ két trực nhật đặttrước nó Tính toán két tuần hoàn là tính toán thể tích của két

1.2.3.3.Các loại valve

a.Công dụng

- Nối các đoạn ống rời thành đường ống liên tục

- Nối thông hoặc ngắt dòng dầu bổi trơn theo yêu cầu điều khiển

- Đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn

Hình 1.4.Van an toàn

1.2.3.6.Các loại két chứa

a.Công dụng

- Chứa ,dự chữ ,bảo quản ,kết hợp với đường ống vận chuyển dầu bôi trơn cho

hệ thống

- Đảm bảo cấp dầu bôi trơn cho hệ thống,duy trì năng lực hoạt động của tàu

b Phân loại và Đặc điểm

- Két dầu dự chữ :dự chữ dầu cho hệ thống

- Két định lượng dầu xilanh : cung cấp dầu bôi trơn xi lanh cho bơm cao áp và bôi trơn trực tiếp cho xilanh khi khởi động động cơ

- Két dầu tuần hoàn :chứa dầu tuần toàn cho hệ thống , đồng thời dầu bôi trơn ở đây được máy phân ly lọc định kỳ hoặc liên tục Nó đóng vai trò của 1 phần kétlắng

- Két lắng : dầu từ két chứa hoặc dầu cặn từ két tuần hoàn …trước khi vào máy lọc ly tâm sẽ được hâm và lắng các tạp chất cơ học, nước tại két lắng Việc làm này giúp giảm thiểu các tạp chất lớn cho máy lọc ,giúp máy lọc làm việc hiệu quả hơn

-Két dầu bẩn :chứa dầu bẩn của máy chính và máy đèn , dung tích của nó phải lớn hơn tổng dung tích của toàn bộ lượng dầu toần hoàn trong hệ thống

Về cơ bản bầu lọc thô của hệ thống bôi trơn cũng giống như bầu lọc của

hệ thống nhiên liệu Cấu tạo gồm vỏ bầu lọc và lõi lọc, lõi lọc có thể bằng các tấm kim loại hoặc lưới bằng đồng Vỏ bình lọc thô là bình kép ngăn cách với nhau bằng van ba ngả

b - Nguyên lí làm việc.

Dầu từ két theo đường ống dẫn vào không gian bên ngoài lõi lọc Vì dầu lưu động dưới áp suất nhất định nên dầu chui qua khe lọc lên khoang phía trên rồi đi tới bơm chuyển để bôi trơn Các tạp chất có kích thước từ 0,07 mm trở lên

bị giữ lại bên ngoài lõi lọc Trên bầu lọc có bố trí các thanh gạt, cứ định kì phải quay tay gạt trên trục lõi lọc quay quanh trục, các tấm kim loại sẽ gạt tạp chất rơi xuống đáy bầu lọc và sau một thời gian nhất định thì sẽ phải xả căn bẩn và

vệ sinh bầu lọc

Nếu lõi lọc bị tắc, áp lực dầu trong bầu lọc tăng lên, van an toàn sẽ tự động mở ra để dầu nhờn đi thẳng vào đường dầu chính đi bôi trơn mà không cầnvào bầu lọc để đảm bảo an toàn cho hệ thống và động cơ

b – Kết cấu

Vỏ bỡnh lọc tinh là bỡnh kộp cú thể bằng thộp hoặc gang

Lừi lọc của bỡnh cú thể là : giấy, da, giấy thấm, bụng…

c - Nguyờn lớ làm việc

Bầu lọc tinh bố trớ trờn đường dầu chớnh nhận dầu đi vào khụng gian bờn ngoài lừi lọc Dầu cú ỏp suất nhất định nờn dầu sẽ chui qua khe lọc nờn khụng gian phớa trờn và đi vào bầu sinh hàn hoặc vào bụi trơn động cơ

1.2.3.8 Bơm dầu bụi trơn.

- Công dụng:vận chuyển dầu bôi trơn

- Bơm tuần hoàn dầu bôi trơn thờng sử dụng loại bơm thể tích kiểu bơm bánh răng hoặc bơm trục vít

- Đặc điểm cả loại bơm này là dễ chế tạo,có kích thớc và trọng lợng nhỏ nhng vẫn đảm bảo làm việc tốt,chắc chắn,lợng dầu cung cấp liên tục,không bị ngắt quãng

Hỡnh 1.6 Bơm bỏnh răng

Cấu tạo bơm bánh răng:

1:Vỏ bơm 2:Bánh răng bị động 3:Cửa hút

4: Bánh răng chủ động 5:Không gian dẫn dầu từ cửa đẩy về cửa hút 6:Đĩa van

7:Lò xo điều đièu chỉnh 8:Vỏ van

9:Vít điều chỉnh 10:Đai ốc hãm

b - Kết cấu.

Bầu sinh hàn có kết cấu gồm vỏ bầu bằng gang, bên trong là dàn ống côngtác được gắn trên các vách cố đinh và có một đầu ống có thể dịch chuyển tự do khi có giãn nở Phía hai đầu của bầu có gắn các tấm kẽm chống ăn mòn

c - Nguyên lí làm việc

- Nước biển làm nhiệm vụ đi trong ống

- Dầu cần làm mát đi bên ngoài ống và có chiều ngược với chiều lưu độngcủa nước để tăng tác dụng truyền nhiệt

1.2.3.10 Máy phân li dầu nhờn

a - Nhiệm vụ

Dầu bôi trơn sau quá trình làm việc thì chất lượng dầu sẽ bị xấu đi sẽ ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng quá trình bôi trơn Để thuận tiện cho bầu lọc có thể làm việc đơn giản hơn và tăng hiệu quả bôi trơn thì trên hệ thống bôi có bố trí máy phân li dầu nhờn

b - Kết cấu

Máy phân li sử dụng bầu lọc li tâm để lọc dầu nhờn Cấu tạo cơ bản của bầu lọc li tâm gồm vỏ và một rôto quay quanh trục Rôto quay quanh trục sẽ tạo

ra lực li tâm đẩy các tạp chất văng ra không lẫn vào dầu bôi trơn Trên thân bầu lọc có các đường ống để cho dầu vào và dầu ra khỏi bầu lọc.

b - Nguyên lí làm việc

Dầu nhờn có áp suất cao đi vào bầu lọc theo khoang rỗng giữa ống vào vàtrục quay vào đầy rôto và theo 2 ống dẫn phun qua vòi phun ra ngoài Dưới tác dụng của phản lực khi có tia phun,rôto quay với tốc độ rất lớn làm khối dầu bên trong quay theo Dưới tác dụng của lực li tâm , các hạt cặn bẩn bị văng ra phía

vỏ rôto do đó khối dầu ở sát trục của rôto được lọc sạch Dầu sách theo lỗ dầu chảy qua ống dẫn đến đường dầu chính để đi bôi trơn Các tạp chất tích tụ lại trong bầu lọc sẽ bám lại trên vỏ đế rôto, máy sẽ tự xả căn hoặc cũng có thể cần phải định kì xả căn và vệ sinh bầu lọc

Hình 1.8.Máy phân ly dầu nhờn

377: ống tràn

462, 463: ống dẫn

1.2.3.11 Đường ống , đồng hồ đo

a - Đường ống : dùng để dẫn dầu bôi trơn trong toàn bộ hệ thống

Trên cơ sở tính toán các thiết bị ở trên và việc lựa chọn phù hợp vận tốc của dầu trong đường ống ta sẽ tính toán được đường kính của đường ống Sau khi tính toán được đường kính thì việc lựa chọn kết cấu ống và vật liệu ống sẽ được lựa chọn theo quy phạm

b - Đồng hồ đo

Đồng hồ đo và các van là các thiết bị an toàn bố trí trên đường ống để kiểm soát nhiệt độ, vận tốc, áp suất… của dầu và đồng thời phân bố dầu đi theo đúng ý đồ, mục đích của nhà thiết kế

về két tuần hoàn}

Nhánh còn lại dầu nhờn theo đường ống L2 qua van 1 chiều,thẳng kiểu vít (24L) tới thiết bị lọc kép thì rẽ làm 2 nhánh : một nhánh dầu nhờn qua van khóa (17L) rồi theo đường ống L15 qua van chặn thẳng (19L) rồi theo đườngống L16 hồi về két tuần hoàn; nhánh còn lại dầu nhờn qua van an toàn thẳng tới bích chờ rồi qua van 1 chiều thẳng,kiểu vít (14L) theo đường ống L3 rẽ làm 2 nhánh( một nhánh dầu nhờn qua van khóa theo đường ống L13 qua van chặn thẳng (19L) theo đường ống L16 hồi về két tuần hoàn; nhánh còn

lại dầu nhờn qua van chặn thẳng (28L) sau đó tới bơm L.O tại đây thì dầu nhờn đi như đã trình bày trên.

Dầu xi lanh được tiếp nhận thông qua bích chờ theo đường ống L23 vào két chứa dầu xi lanh, két chứa dầu xi lanh nối với đường ống L22 có ống thông hơi Dầu xi lanh qua van tự đóng,thẳng (6L) rẽ làm 2 nhánh: một nhánh dầu

xi lanh theo đường ống L25 qua van chặn thẳng (8L) đi vào két đo dầu xi lanh tiếp tục qua van chặn thẳng (9L) đi theo đường ống L24 cùng với dầu xilanh trong nhánh còn lại khi qua van chặn thẳng (10L) chuyển vào đường ống L24 qua 1 van chặn thẳng rồi đi vào máy chính thông qua bích chờ

Dầu L.O được tiếp nhận thông qua bích chờ vào két chứa L.O theo đường ống L20 Két chứa L.O được nối với đầu ống thông hơi theo đường ống L19.Dầu L.O qua van chặn thẳng theo đường ống L17 qua van chặn thẳng (22L) chuyển vào két tuần hoàn

Từ két lắng L.O thì dầu đi theo 2 nhánh: một nhánh qua van chặn thẳng

(22L) theo đường ống L17 chuyển vào két tuần hoàn; nhánh còn lại qua van chặn thẳng đi vào máy chính thông qua bích chờ

Từ máy phân li L.O dầu đi theo 2 nhánh: một nhánh theo đường ống L17 chuyển về két tuần hoàn; nhánh còn lại qua van chặn thẳng 22L trên đường ống L17 rồi tiếp tục qua van chặn thẳng vào máy chính thông qua bích chờ.b) Diesel lai máy đèn

Diesel lai máy phát điện được bôi trơn bằng dầu nhờn Dầu nhờn được tiếp nhận qua bích chờ theo đường ống L3 vào két L.O máy đèn Két L.O máy đèn nối với đầu thông hơi theo đường ống L8

PHẦN 2 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ2.1.Tính toán thiết bị và xây dựng hệ thóng

2.1.1.Thể tích két dự trữ dầu bôi trơn.

Bảng 2.1 Tính thể tích két dự trữ dầu bôi trơn

Kết quả

γ

Stt Hạng mục tính Ký

Kết quảtiện

13

Lượng dầu bôi trơn

tiêu hao trong hành

trình

( ) 1 3 2

k Z N g NZ g

W T

B

p m