Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu biển đông sử dụng làm mô hình học tập

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ và tên SV: LÊ TRƯỜNG PHONG Lớp: 49ĐLTT Khóa: 49 MSSV: 4913094015 Ngành: Động lực tàu thủy Mã ngành: Tên đề tài: “Thiết kế bố trí hệ thống

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên SV: LÊ TRƯỜNG PHONG Lớp: 49ĐLTT Khóa:49 MSSV: 4913094015 Ngành: Động lực tàu thủy Mã ngành:

Tên đề tài: “Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong

trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập”

Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:

Hiện vật:………

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ………

………

………

………

………

………

Kết luận:………

………

Điểm chung Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày……tháng……năm 2011 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Th.S Nguyễn Thái Vũ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV: LÊ TRƯỜNG PHONG Lớp: 49ĐLTT Khóa: 49 MSSV: 4913094015 Ngành: Động lực tàu thủy Mã ngành:

Tên đề tài: “Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong

trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập”

Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:

Hiện vật:………

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ………

………

………

………

………

………

………

Nha Trang, ngày……tháng……năm 2011

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Điểm chung

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển thủy lực sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy xây dựng, máy ép xung, máy bay, tàu thủy, máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện

Hiện nay, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy đã tiếp nhận một số máy móc, thiết bị mặt boong của tàu Biển Đông để phục vụ công tác dạy và học Trong đó có một số thiết bị mặt boong cần được thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực một cách hợp lý để đưa vào phòng thực hành sử dụng làm mô hình học tập

Được sự đồng ý của nhà trường và khoa, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết

kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập” làm đồ án kết thúc khóa học

Qua thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thái Vũ, tôi đã hoàn thành đề tài của mình Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thái Vũ, các thầy trong khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy và các bạn

đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài này Tôi hi vọng đề tài của mình sẽ sớm đi vào thực tế để đóng góp một phần nhỏ vào công tác đào tạo của Nhà trường nói chung

và khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy nói riêng

Trong quá trình thực hiện đề tài này, không thể tránh khỏi những thiếu sót vì vậy mong quý thầy cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến, chỉ dẫn để kiến thức của tôi ngày càng hoàn thiện hơn Tôi xin chân thành cảm ơn

Nha Trang, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện:

LÊ TRƯỜNG PHONG

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG 4

DANH MỤC CÁC HÌNH 5

Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ 8

1.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 8

1.1.1 Đối tượng nghiên cứu: 8

1.1.2 Phạm vi nghiên cứu: 8

1.1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 8

1.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM 8

1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC 10

1.3.1 Lịch sử phát triển và ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực 10

1.3.2 Đơn vị đo các đại lượng cơ bản (hệ mét) 11

1.3.3 Tổn thất trong hệ thống thủy lực .12

1.3.4 Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực .13

1.3.4.1 Độ nhớt 13

1.3.4.2 Yêu cầu chất lỏng làm việc trong hệ thống thủy lực 14

1.4 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .15

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .15

1.5.1 Nội dung nghiên cứu: 15

1.5.2 Giới hạn đề tài 15

Chương II: NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18

2.1 NHIỆM VỤ 18

2.2 YÊU CẦU 18

2.2.1 Yêu cầu về kinh tế: 18

2.2.2 Yêu cầu về kỹ thuật: 18

2.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19

2.3.1 Các phương án thiết kế 19

2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 20

Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC PHỤC VỤ MỘT SỐ THIẾT BỊ MẶT BOONG TRÊN TÀU BIỂN ĐÔNG SỬ DỤNG LÀM MÔ HÌNH HỌC TẬP 22

3.1 Giới thiệu chung về một số thiết bị mặt boong (trên tàu Biển Đông) lựa chọn thiết kế hệ thống thủy lực .22

3.1.1 Tời neo 22

3.1.2 Tời kéo 25

3.1.3 Tời cẩu 26

3.2 Các thông số động cơ thủy lực 28

3.2.1 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 7-9592-1 29

3.2.2 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 5 33

3.3 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực: 33

3.3.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực: 33

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực: 35

3.4 Thiết kế sơ bộ sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực: 35

3.5 Tính chọn đường ống dẫn dầu 39

3.6 Tính thuỷ lực đường ống và chọn bơm .42

3.6.1 Tổn thất dọc đường 44

3.6.2 Tổn thất cục bộ 46

3.7 Tính chọn bơm thủy lực 47

3.8 Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực 51

3.9 Chọn két chứa dầu thuỷ lực 54

3.10 Chọn bộ lọc dầu thủy lực 57

3.11 Chọn bộ làm mát dầu thủy lực: 59

3.12 Chọn van điều khiển: 61

3.13 Chọn van an toàn 64

3.14 Chọn van ba ngã 66

3.15 Chọn van chặn 67

3.16 Chọn van một chiều 68

3.17 Tính chọn mối nối ống 70

3.18 Bảng kê danh mục trang thiết bị hệ thống 73

3.19 Thiết kế sơ đồ lắp ráp - bản vẽ thi công 74

Chương IV THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 78

4.1 Thảo luận kết quả 78

4.2 Đề xuất ý kiến 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

PHỤ LỤC 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của động cơ HMB7 29

Bảng 3.2: Các chi tiết của động cơ thủy lực HMB7 31

Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của động cơ HMB5 33

Bảng 3.4: Quy phạm ống dầu thủy lực 41

Bảng 3.5: Các thông số của ống dầu thủy lực 42

Bảng 3.6: Bảng tính Re và  45

Bảng 3.7: Bảng tính tổn thất dọc đường hd 45

Bảng 3.8: Bảng thông số bơm piston hướng trục REXROTH A4VSG 49

Bảng 3.9:Bảng đặc tính kỹ thuật của động cơ điệnkhông đồng bộ 3 pha, roto lồng xóc 50Hz 52

Bảng 3.10: Bảng kích thước lắp đặt và kích thước chiếm chỗ 53

Bảng 3.11: Bảng các kích thước cơ bản của bộ lọc dầu 58

Bảng 3.12: Bảng kê danh mục trang thiết bị của hệ thống 73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Tời neo tàu Biển Đông 22

Hình 3.2: Cấu tạo xích neo 23

Bản vẽ tời neo A3 24

Hình 3.3: Tời kéo thủy lực tàu Biển Đông 25

Hình 3.4: Tời cẩu thủy lực tàu Biển Đông 26

Hình 3.5: Mô phỏng tời cẩu thủy lực 26

Bản vẽ tời cẩu A3 27

Hình 3.6: Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 28

Hình 3.7: Cấu tạo chung động cơ HMB 28

Hình 3.8: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB7 29

Hình 3.9: Cấu tạo động cơ thủy lực HMB7 32

Hình 3.10: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB5 33

Hình 3.11: Bố trí hệ thống thủy lực 36

Hình 3.12: Hình chiếu bằng của hệ thống 37

Hình 3.13: Mặt trước hệ thống 38

Hình 3.14: Mặt sau hệ thống 38

Hình 3.15: Mặt phải hệ thống 38

Hình 3.16: Mặt trái hệ thống 38

Hình 3.17: Bơm piston dọc trục………48

Hình 3.18: Cấu tạo bơm piston dọc trục REXROTH 48

Hình:3.19 Kích thước cơ bản của bơm thủy lực 50

Hình 3.20: Động cơ điện ba pha 51

Hình 3.21: Kết cấu thùng dầu 55

Hình 3.22: Các kích thước cơ bản của thùng dầu 56

Hình 3.23: Bộ lọc FRA5D 57

Hình 3.24: Cấu tạo bộ lọc dầu 57

Hình 3.25: Bộ làm mát FG140 59

Hình 3.26: Cấu tạo bộ làm mát dầu thủy lực FG140 59

Hình 3.27: Các kích thước cơ bản của bộ làm mát 60

Hình 3.28: Van điều khiển 5STB 61

Hình 3.29: Cấu tạo van điều khiển 62

Hình 3.30: Kích thước cơ bản của van điều khiển 63

Hình 3.31: Van an toàn CS-H10……….64

Hình 3.32: Các bộ phận chính của van an toàn……… 64

Hình 3.33:Cấu tạo và kích thước cơ bản của van an toàn………65

Hình 3.34:Van ba ngã……… 66

Hình 3.35: Kích thước cơ bản van ba ngã ………66

Hình 3.36: Cấu tạo và kích thước cơ bản của van chặn………67

Hình 3.37: Van một chiều không tải……….68

Hình 3.38: Cấu tạo van một chiều không tải………68

Hình 3.39: Van một chiều MIVAL……… 69

Hình 3.40: Cấu tạo van một chiều có tải Mival………69

Hình 3.41: Cách đặt van……… 69

Hình 3.42:Kết cấu bích nối ống - ống 70

Hình 3.43: Kết cấu bích nối đường ống – van chặn 70

Hình 3.44: Mối nối ống (nén) góc 900 71

Hình 3.45: Mối nối ống (nén) 3 ngã 71

Hình 3.46: Mối nối ống (nén) thẳng 71

Hình 3.47: Bản vẽ mối nối ống xả 72

Hình 3.48: Bơm thủy lực REXROTH 74

Hình 3.49: Động cơ điện ba pha 74

Hình 3.50: Thùng dầu thủy lực 74

Hình 3.51: Bộ lọc dầu UFI 74

Hình 3.52: Van 1 chiều có tải MIVAL 74

Hình 3.53: Van 1 chiều không tải TULSA 74

Hình 3.54: Van 3 ngã APOLLO 75

Hình 3.55: Van trượt điều khiển Hydranor 75

Hình 3.56: Van chặn MEKEI 75

Hình 3.57: Van an toàn Vickers 75

Hình 3.58: Bộ làm mát dầu Bowman 75

Hình 3.59: Một số hình ảnh về hệ thống thủy lực thiết kế 76

Các bản vẽ kèm theo:

+Bản vẽ tời kéo A1

+Bản vẽ bố trí hệ thống thủy lực A0

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Tên đề tài: : “Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt

boong trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập”

Sinh viên thực hiện: LÊ TRƯỜNG PHONG

MSSV: 4913094015

Lớp: 49ĐLTT

Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thái Vũ

Khoa: Kỹ Thuật Tàu Thủy

Chuyên ngành: Động lực tàu thủy

Trường: Đại Học Nha Trang

1.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.1.1 Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông 1.1.2 Phạm vi nghiên cứu:

Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong (1 tời neo mũi, 2 tời kéo, 1 tời cẩu) trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hinh học tập

1.1.3 Mục tiêu nghiên cứu:

Tính toán, thiết kế bố trí hệ thống thủy lực của một số thiết bị mặt boong (trên tàu Biển Đông) một cách hợp lý, đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật và tính kinh

tế, sử dụng làm mô hình học tập

1.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM

Với một quốc gia có trên 3000km bờ biển ôm dọc theo chiều dài của Tổ Quốc, hàng ngàn đảo lớn, nhỏ và hệ thống sông ngòi phong phú, nguồn lao động dồi dào rất phù hợp cho việc phát triển kinh tế biển đặc biệt là cảng biển và công nghiệp tàu biển

Nắm bắt được ưu thế này Việt Nam những năm gần đây đã tập trung đầu tư vào ngành công nghiệp tàu thủy với những chiến lược, kế hoạch quy mô lớn, tập trung vào hai lĩnh vực đóng mới, sửa chữa và hoán cải tàu biển có tải trọng lớn

Qua những con số thống kê cho thấy công nghiệp tàu thủy đã có những bước phát triển đột phá Với hơn 60 nhà máy lớn nhỏ trực thuộc các bộ, hàng chục nhà máy tư nhân rải khắp suốt từ Bắc vào Nam Trong đó có tổng công ty công nghiệp tàu thủy Việt Nam VINASIN là một trong 17 công ty lớn nhất của nhà nước, được thành lập ngày 31-1-1996, có hơn 40 đơn vị thành viên, gồm 29 đơn vị hạch toán độc lập, 7 đơn vị hạch toán phụ thuộc, 4 đơn vị liên doanh, gần 14000 cán bộ công nhân viên Trong 4 đơn vị liên doanh có liên doanh HUYNDAI–VINASIN là lớn nhất với vốn đầu tư gần 160 triệu USD, có năng lực vào ụ sửa chữa cho các loại tàu đến 400000 DWT và là nhà máy sửa chữa tàu biển lớn nhất Đông Nam Á

Trải qua 14 năm xây dựng và phát triển ngành công nghiệp tàu thủy đã đạt được những thành tựu to lớn góp phần vào phát triển kinh tế cho đất nước Cụ thể:

+ Về năng lực sản xuất: ngành công nghiệp tàu thủy của nước ta đã đóng và sữa chữa các loại tàu có sức chở tới 56000DWT cho các chủ tàu Anh, Đức, Hàn Quốc, Đan Mạch, Nga Các loại tàu có tính năng phức tạp như: tàu container 1700TEU (tương đương sức chở 22000DWT), tàu chở khí hóa lỏng 6500 tấn, tàu chở etylen 4500m3, tàu hút bùn 2800m3, tàu chở ôtô 49000 xe, kho nổi chứa dầu

150000 tấn, đặc biệt mới đây công ty công nghiệp tàu thủy Dung Quất đã bàn giao thành công tàu chở dầu 104000DWT và đang đóng con tàu chở dầu 105000DWT cho các chủ tàu trong nước và quốc tế

+ Về trình độ quản lý: Trình độ khoa học, công nghệ và tay nghề công nhân được khẳng định thông qua nhiều dự án đóng tàu lớn, đóng tàu xuất khẩu Đội ngũ cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật thường xuyên được đào tạo và đào tạo lại thông qua các chương trình đào tạo ngắn hạn, dài hạn trong và ngoài nước Số lượng công nhân kỹ thuật được cấp chứng chỉ của các tổ chức Đăng Kiểm Quốc Tế (DNV,NK,NK,ABS ) ngày càng tăng

+ Về thiết kế: Năm 2005, phần lớn thiết kế kỹ thuật, thiết kế công nghệ của các sản phẩm đều phải mua, thuê nước ngoài, thì đến nay hầu hết các nhà máy đóng tàu đã thực hiện được phần thiết kế công nghệ, kể cả đối với các sản phẩm xuất khẩu Cụ thể là tập đoàn vinashin đã và đang thiết kế kỹ thuật các sản phẩm tàu

hàng 58000dwt, tàu hàng 54000dwt, tàu chở dầu 115.000dwt… cho các chủ tàu trong nước và nước ngoài

Mặc dù, trong những năm gần đây do sự khủng hoảng tài chính và suy giảm kinh tế toàn cầu cũng như sự sai lệch trong cơ cấu tổ chức đã làm ảnh hưởng không nhỏ tới sự phát triển của ngành công nghiệp tàu thủy trong nước Nhưng nhìn chung, doanh thu ngành công nghiệp tàu thủy vẫn đạt mức tăng trưởng mạnh mẽ Theo báo cáo của Tập Đoàn Công Nghiệp Tàu Thủy, doanh thu 6 tháng đầu năm

2008 tăng 100.30%, giá trị tăng 86.5% so với cùng kỳ năm 2007 Dự kiến cho tới năm 2010 ngành công nghiệp tàu thủy có thể xuất khẩu đạt kim ngạch 1,7 tỷ USD

Với xu hướng thế giới hiện nay đang chuyển dịch công nghiệp đóng tàu từ Châu Âu - Mỹ sang Châu Á Đây là cơ hội thuận lợi cho ngành biển và cảng biển phát triển tại nước ta Qua hợp tác liên doanh, các chuyên gia, chủ tàu nước ngoài đánh giá cao những thành tựu mà nước ta đã đạt được trong những năm vừa qua và

mở ra một tiềm năng phát trển công nghiệp mới trong tương lai

1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC

1.3.1 Lịch sử phát triển và ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực

Năm 1920 hệ thống thủy lực đã được ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ Năm 1925 hệ thống thủy lực được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác như: nông nghiệp, máy khai thác mỏ, máy hóa chất, giao thông vận tải, hàng không Năm 1960 cho đến nay, hệ thống thủy lực được ứng dụng phổ biến trong tự động hóa thiết bị và dây chuyền thiết bị với trình độ cao, có khả năng điều khiển bằng máy tính, công suất lớn

*Ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực:

+Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao +Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh

+Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay của cơ cấu chấp hành

+Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

+Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp nhiều mạch +Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần

tử tiêu chuẩn hóa

+Lưu lượng (Q): m3/phút hoặc l/phút

Trong các cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm thủy lực, động cơ thủy lực) cũng có thể dùng đơn vị là: m3/vòng hoặc l/vòng

+Độ nhớt động lực: kí hiệu , đơn vị: Pa.s

+Độ nhớt động học: (kí hiệu  ), đơn vi (Stokes [St] hoặc centiStokes [cSt])

Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm thủy lực, động cơ thủy lực, xy lanh thủy lực)

+Đối với bơm thủy lực: tổn thất được thể hiện bằng hiệu suất

0

b tb

Q

Q





Qb: Lưu lượng thực tế của bơm thủy lực

Q0b: Lưu lượng danh nghĩa của bơm thủy lực

+Đối với động cơ thủy lực: Tổn thất được thể hiện bằng hiệu suất

0

đ tđ Q

Q





Qđ: Lưu lượng thực tế của động cơ thủy lực

Q0đ: Lưu lượng danh nghĩa của động cơ thủy lực

N





N b0- Công suất cần thiết để quay bơm (công suất danh nghĩa)

N b- Công suất thực tế đo được trên trục bơm (do momen xoắn trên trục)

+Tổn thất cơ khí của động cơ thủy lực được biểu thị bằng hiệu suất cơ khí:

0

đ cđ

N

N





N đ0-Công suất cần thiết để quay động cơ thuy lực (công suất danh nghĩa)

N đ-Công suất thực tế đo được trên trục động cơ (do momen xoắn trên trục)

-Tổn thất áp suất

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản trên đường truyền động của dầu

từ bơm thủy lực đến cơ cấu chấp hành (động cơ thủy lực, xilanh truyền lực)

Tổn thất này phụ thuộc vào những yếu tố sau:

+ Sự thay đổi hướng chuyển động

1.3.4 Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực

1.3.4.1 Độ nhớt

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của chất lỏng Độ nhớt xác định ma sát trong bản thân chất lỏng và thể hiện khả năng chống biến dạng trượt hoặc biến dạng cắt của chất lỏng Có 2 loại độ nhớt:

-Độ nhớt động lực :

Độ nhớt động lực  là lực ma sát tính bằng 1N tác động trên một đơn vị diện tích

bề mặt 1 m2 của hai lớp phẳng song song với dòng chảy của chất lỏng, cách nhau 1m và có vận tốc 1m/s

Độ nhớt động lực  được tính bằng (Pa.s) Ngoài ra người ta còng dùng đơn vị poazơ (Poiseuille) viết tắt là P

1.3.4.2 Yêu cầu chất lỏng làm việc trong hệ thống thủy lực

Những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng chất lỏng làm việc là độ nhớt, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định tính chất hóa học và tính chất vật lý, tính chống rỉ, tính

ăn mòn các chi tiết cao su, khả năng bôi trơn, tính sủi bọt, nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông đặc

Chất lỏng làm việc phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Có khả năng bôi trơn tốt trong khoảng thay đổi lớn nhiệt độ và áp suất + Độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ

+ Có tính trung hòa (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế khả năng xâm nhập của khí, nhưng dễ dàng tách khí ra

+ Phải có độ nhớt thích ứng với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết

di trượt, nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất, cũng như tổn thất ma sát ít nhất + Dầu phải ít sủi bọt, ít bốc hơi khi làm việc, ít hòa tan trong nước và không khí, dẫn nhiệt tốt, có môdun đàn hồi, hệ số nở nhiệt và khối lượng riêng nhỏ

1.4 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Truyền động thủy lực được áp dụng phổ biến trong ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp tàu thủy nói riêng Nhiều máy móc, thiết bị trên tàu được điều khiển và hoạt động thông qua hệ thống thủy lực Truyền động thủy lực trong máy công cụ, thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật tiên tiến trong cơ khí hóa và tự động hóa công nghiệp

Hiểu được tầm quan trọng, ưu nhược điểm và nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực chúng ta có thể ứng dụng vào các thiết bị, máy móc nhằm nâng cao tính kỹ thuật và kinh tế

Hiện nay, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy đã tiếp nhận một số máy móc và thiết bị của tàu Biển Đông để phục vụ đào tạo Trong đó có một số thiết bị mặt boong (1 tời neo, 2 tời kéo, 1 tời cẩu) cần được thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực một cách hợp

lý để đưa vào phòng thực hành sử dụng làm mô hình học tập

Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào công tác đào tạo của nhà trường

và của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập” làm đồ án kết thúc khóa học

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.5.1 Nội dung nghiên cứu:

Đồ án bao gồm 4 phần sau:

*Đặt vấn đề

*Nhiệm vụ, yêu cầu, phương án thiết kế

*Thiết kế bố trí hệ thống truyền động thủy lực phục vụ đào tạo

*Thảo luận kết quả

1.5.2 Giới hạn đề tài

Thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong : 1 tời neo, 2 tời kéo, 1 tời cẩu Nhiệm vụ của tôi là: từ các thông số ban đầu của động cơ thủy lực trên các thiết bị mặt boong (đã nêu trên) ta tiến hành tính toán thiết kế, bố

trí hệ thống thủy lực của các thiết bị trên Công tác thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực phục vụ các thiết bị mặt boong bao gồm:

*Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực:

-Sơ đồ thủy lực của hệ thống -Sơ đồ bố trí vào phòng thí nghiệm (phác thảo sơ bộ)

*Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

*Tính toán và lựa chọn các phần tử hệ thống thủy lực

*Lập bảng kê danh mục trang thiết bị của hệ thống

*Phác thảo sơ đồ lắp ráp và bản vẽ thi công

CHƯƠNG II:

NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Chương II: NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hệ thống thủy lực phải đạt được những yêu cầu chung về kinh tế sau:

- Hệ thống thiết kế phải đơn giản

- Hệ thống hoạt động tốt, đủ công suất, an toàn

- Thiết kế bố trí các hệ thống hợp lý sao cho dễ dàng thi công, thuận tiện khi

sử dụng

- Chi phí sản xuất thấp nhất

- Năng suất lao động cao nhất

- Thời gian thi công cũng như vận hành hệ thống là ngắn nhất

- Giá thành sản phẩm rẻ nhất

Để đạt được những yêu cầu kinh tế nói trên đòi hỏi người thiết kế phải kết hợp chặt chẽ giữa lý luận chuyên môn cũng như phải có kiến thức về thực tế thị trường 2.2.2 Yêu cầu về kỹ thuật:

Hệ thống thủy lực làm việc với công suất cao, tải trọng lớn, cần có tính chính xác và an toàn cho nên đòi hỏi những tính năng kỹ thuật tương đối khắt khe, không

những tuân thủ theo yêu cầu quy phạm mà còn phải tuân theo những yêu cầu thực tế

sử dụng

a Tính chính xác

Kích thước chi tiết, vị trí tương đối giữa các chi tiết khi thi công lắp ráp cần đảm bảo độ chính xác cần thiết: các mối ghép phải chính xác để giảm thiểu tối đa hiện tượng rò gỉ dầu, các chi tiết van phải lắp đúng vị trí…vv Khe hở, mối nối, mối hàn phải theo tiêu chuẩn Chi tiết, thiết bị đảm bảo khoảng cách đúng theo bản vẽ thiết kế và quy phạm

b Độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm

Trong quá trình làm việc thực tế, hệ thống thủy lực phục vụ các thiết bị phải đảm bảo được độ tin cậy và tuổi thọ cao, theo các tiêu chuẩn hiện hành

c Tính an toàn

Hệ thống thủy lực phải làm việc êm, không gây rung động mạnh, tuân thủ đầy

đủ những yêu cầu quy định chung của an toàn đề ra

Các cơ cấu chấp hành, cơ cấu biến đổi năng lượng, cơ cấu điều khiển và điều chỉnh, cũng như phần lớn các thiết bị phụ khác trong hệ thống thủy lực đều được tiêu chuẩn hóa

Do đó, việc thiết kế hệ thống thủy lực thông thường là việc tính toán lựa chọn thích hợp các cơ cấu trên

Trong tính toán thiết kế hiện nay có rất nhiều phương án, tuy nhiên có bốn phương án chủ yếu mang lại tính hiệu quả kinh tế, độ chính xác kỹ thuật và độ tin cậy cao đó là:

- Phương pháp thiết kế theo mẫu

- Phương pháp thiết kế theo số liệu thống kê

- Phương pháp thiết kế theo quy phạm

- Phương pháp thiết kế theo tính toán lý thuyết

Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau Là một người thiết kế cần phải nắm vững được tất cả những vấn đề đó để có thể thiết kế nên một sản phẩm tốt nhất, hoàn hảo nhất

2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế

Trong các phương pháp thiết kế được giới thiệu tôi thấy phương pháp thiết

kế theo tính toán lý thuyết phổ biến và cho ta kết quả chính xác nhất Tuy nhiên, tính toán theo phương pháp này đòi hỏi người thiết kế phải lý luận chặt chẽ, có cơ

sở khoa học theo các tiêu chuẩn đã được công nhận và thử nghiệm thành công Nếu không người thiết kế sẽ dễ rơi vào bế tắc, sản phẩm làm ra không ứng dụng được vào thực tế vì những lỗi kỹ thuật trong vận hành hệ thống và lỗi do lắp ráp mà người thiết kế không tính đến

Dựa vào yêu cầu của đồ án thiết kế đó là thiết kế hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập Đặc điểm yêu cầu của hệ thống thủy lực phải có tính chính xác, độ tin cậy cao Do đó tôi quyết định lựa chọn phương pháp thiết kế tính toán thiết kế theo lý thuyết kết hợp với sự kiểm nghiệm thực tế để kiểm tra độ chính xác của phép tính

CHƯƠNG III:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC PHỤC VỤ MỘT SỐ THIẾT BỊ MẶT BOONG TRÊN TÀU BIỂN ĐÔNG

SỬ DỤNG LÀM MÔ HÌNH HỌC TẬP

Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

PHỤC VỤ MỘT SỐ THIẾT BỊ MẶT BOONG TRÊN TÀU BIỂN

Hình 3.1: Tời neo tàu Biển Đông

-Các thông số kỹ thuật:

- Các kích thước cơ bản của tời neo được thể hiện trên bản vẽ kỹ thuật

- Số lượng: 1

- Cỡ xích neo (xích đúc có thanh ngáng): d=40(mm)

- Chiều sâu thả neo: 440(m)

- Lực kéo trên đĩa xích (kN):

- Bản vẽ tời neo:

Hình 3.2: Cấu tạo xích neo

BẢN VẼ TỜI NEO

A3

1.Khớp nối (motor-trục) 8 Trục tay phanh

* Động cơ thủy lực HMB 7-9592-1 Bauer Hydraulic:

+ 7 Piston + Lưu lượng: Q=170 l/phút + Áp suất làm việc: P=156,9 bar + Công suất: N=52,19 kW

+ Số vòng quay: n=37 vòng/phút + Momen: M=9806 Nm

3.1.3 Tời cẩu

Tời cẩu thủy lực trên tàu Biển Đông được sử dụng để cẩu xuồng cứu sinh, tời cẩu thủy lực chịu được tải trọng 3,5 tấn, bao gồm một động cơ thủy lực, một tang cuốn cáp và giá đỡ

Hình 3.4: Tời cẩu thủy lực tàu Biển Đông

Các thông số kỹ thuật của tời cẩu được thể hiện trên bản vẽ kỹ thuật:

*Động cơ thủy lực Bauer HMB5-9564-1:

+Lưu lượng riêng của động cơ: Dm=2,27 l/vòng +Lưu lượng: Q=100 l/phút

+Số vòng quay: 44 vòng/phút + Áp suất làm việc: P=180 bar + Momen: M= 6514 Nm +Công suất: N= 30 kW

Hình 3.5: Mô phỏng tời cẩu thủy lực

BẢN VẼ TỜI CẨU

A3

3.2 Các thông số động cơ thủy lực

Trên các thiết bị mặt boong mà ta đã chọn sử dụng 4 động cơ thủy lực piston rotor gồm 2 loại:

+1Tời neo, 2 tời kéo: 3 động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 7-9592-1 +1 Tời cẩu: 1 động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 5-9564-1

Hình 3.6: Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB

*Cấu tạo chung của động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB:

Gồm các chi tiết chính được thể hiện trên hình 3.7:

Hình 3.7: Cấu tạo chung động cơ HMB

Dựa vào catalog của hãng Bauer Hydraulic ta có thông số của các động cơ thủy lực như sau:

3.2.1 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 7-9592-1

-Các kích thước cơ bản của động cơ (hình 3.8):

Hình 3.8: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB7

mm 240 457,2 520,7 564 109,5 33 HMB7

9592-1 in 9,45 18 20,5 22,2 4,31 1,3

-Các thông số cơ bản của động cơ (xem bảng 3.1):

Lưu lượng riêng

D m

Lưu lượng

Q

Áp suất làm việc

P

Số vòng quay

n

Momen

M

Công suất

N

Khối lượng

Cấu tạo động cơ thủy lực HMB7 (hình 3.9)

Hình 3.9: Cấu tạo động cơ thủy lực HMB7

3.2.2 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 5

-Các kích thước cơ bản của động cơ (hình 3.10):

Hình 3.10: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB5

-Các thông số cơ bản của động cơ HMB5 (xem bảng 3.3):

Lưu lượng riêng

Dm

Lưu lượng

Q

Áp suất làm việc

P

Số vòng quay

n

Momen

M

Công suất

N

Khối lượng

HMB5

Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của động cơ HMB5

3.3 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực:

3.3.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực:

mm 210 381 419,1 463 108 33 HMB5

9564-1 in 8,27 15 16,5 18,23 4,25 1,3

BẢN VẼ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THỦY LỰC

A3

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực:

Khi van ngắt (15) mở và động cơ điện lai bơm thủy lực (3) hoạt động dầu sẽ được bơm từ két dầu qua bơm thủy lực và lên đến van ba ngã (14), tại đây dầu sẽ đi theo hướng khác nhau tùy theo vị trí của tay gạt van ba ngã (4)

Khi tay gạt van ba ngã ở vị trí I thì dầu sẽ đi vào nhánh số I qua van trượt điều khiển 4/3 (6) của tời cẩu, tại đây tùy vào vị trí của cần gạt của van trượt điều khiển thì dầu sẽ đi qua động cơ thủy lực theo các hướng khác nhau, sau đó dầu thủy lực sẽ tiếp tục đi vào van trượt điều khiển 4/3 (12) của tời kéo 1 Tại van trượt điều khiển 3/4 (12) của tời kéo 1, dầu sẽ được đưa vào động cơ thủy lực tời kéo 1 theo các hướng khác nhau, sau đó dầu thủy lực được đưa về đường dầu hồi

Tương tự, nếu tay gạt van ba ngã ở vị trí số II, dầu thủy lực sẽ đi vào nhánh

số II, qua van trượt 4/3 của tời neo để điều khiển động cơ thủy lực tời neo Tiếp theo dầu tiếp tục đi vào van trượt 4/3 của tời kéo 2 để điều khiển động cơ thủy lực tời kéo 2 sau đó trở về đường dầu hồi Tại đường dầu hồi, dầu thủy lực được đưa vào bộ làm mát dầu (19) và bộ lọc dầu (20) trước khi trở về thùng chứa

Các van trượt điều khiển 4/3 có tác dụng làm thay đổi chiều quay của động

cơ thủy lực tùy vào 3 vị trí của van Cụm van cân bằng (5) có tác dụng làm cho dầu hai bên đường ống vào và ra động cơ thủy lực có thể qua lại làm cho động cơ thủy lực có thể quay một đoạn để tránh sự quá tải của hệ thống

Van an toàn (4) có nhiệm vụ bảo vệ bơm thủy lực khi xảy ra sự cố nghẽn dầu

do đường ống hoặc van ngắt(15) vẫn đóng, dầu sẽ qua van an toàn trở về két

3.4 Thiết kế sơ bộ sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực:

Hệ thống thủy lực phải được bố trí một cách hợp lý, an toàn, đảm bảo các yêu cầu chung, gọn gàng, dễ dàng thao tác và sử dụng…

Để cho quá trình tính toán được dễ dàng và thuận tiện ta tiến hành phác thảo

sơ bộ sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực:

Sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực: (Bản vẽ A0 kèm theo)

Hình 3.13: Mặt trước hệ thống

Hình 3.14: Mặt sau hệ thống

Hình 3.15: Mặt phải hệ thống

Hình 3.16: Mặt trái hệ thống