ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU CHỞ HÀNG 4500 TẤN, LẮP MÁY 6EL40

Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt.. MÁY CHÍNH Máy chính có ký hiệu 6EL40 do hãng HANSHIN – Janpan sản xuất, là động cơ diesel

Trang 1

Sinh viên: Phạm Văn Việt

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG

Trang 2

1.1 GIỚI THIỆU TÀU

1.1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG

Tàu hàng khô sức chở 4500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, một boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi 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, hàng bách hóa

1.1.2 VÙNG HOẠT ĐỘNG, CẤP THIẾT KẾ

Vùng hoạt động của tàu: Biển Đông Nam Á

Tàu hàng 4500 tấn được thiết kế đảm bảo 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

1.1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 96,26 m

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 89,95 m

– Chiều rộng thiết kế B = 15,50 m

– Chiều chìm toàn tải T = 6,10 m

– Hệ số béo thể tích CB = 0,759 – Hệ số béo sườn giữa CM = 0,988 – Lượng chiếm nước Disp = 6616,5 tons

– Máy chính 6EL40 do hãng HANSHIN chế tạo – Công suất Ne = 2353/(3200) kW/(hp)

– Vòng quay định mức nđm = 240 rpm

1.1.4 SƠ LƯỢC KẾT CẤU TÀU

Tàu được thiết kế với 141 sườn, khoảng cách giữa hai sườn liên tiếp là 0,65

m Thượng tầng mũi là 11,40 m và thượng tầng đuôi là 25 m Vị trí buồng máy đặt phía đuôi tàu từ Sn7 ÷ Sn28 Sau buồng máy về phía lái là kho chứa, buồng máy lái, két nước ngọt

Không gian trên buồng máy bố trí các buồng ngủ thuyền viên, nhà bếp, nhà

ăn, nhà vệ sinh, lối xuống buồng máy

Phía trên bố trí buồng lái, VTĐ và các khí cụ hàng hải,về hai bên mạn lui

về phía sau buồng lái bố trí mỗi bên một xuồng cứu sinh

Giữa tàu là hai khoang hàng:

Trang 3

- Khoang hàng I: Bố trí từ Sn89 ÷ Sn130

+ Chiều dài : L = 26,2 m + Chiều cao : H = 6 m + Chiều rộng : B = 15,5 m

- Khoang hàng II: Bố trí từ Sn28 ÷ Sn89

+ Chiều dài : L = 40,6 m + Chiều cao : H = 6 m + Chiều rộng : B = 15,5 m

Về phía mũi bố trí một két đựng nước ngọt và hầm đựng xích neo Không gian giữa boong chính và boong nâng mũi dùng làm kho để dụng cụ, trang thiết bị tàu Boong trên cùng bố trí máy quay neo, neo dự trữ, các bích dùng để buộc tàu

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

Trang 4

1.2.2 MÁY CHÍNH

Máy chính có ký hiệu 6EL40 do hãng HANSHIN – Janpan sản xuất, là

động cơ diesel 4 kỳ, 6 xy lanh, tác dụng đơn, tăng áp bằng tuabin khí xả, dạng thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái

Thông số của máy chính:

– Suất tiêu hao nhiên liệu, [ge] 137 g/hp.h

– Suất tiêu hao dầu nhờn, [gm] 1,5 g/hp.h

– Vòng quay lớn nhất, [nmax] 245 rpm

– Vòng quay nhỏ nhất, [nmin] 100 rpm

– Tốc độ trung bình của piston 6,4 m/s

– Khoảng cách giữa hai tâm xi lanh liên tiếp 660 mm

– Khoảng cách từ tâm xi lanh cuối đến bánh đà 1600 mm

– Đường kính cổ trục, [ dct ] 326 mm

– Đường kính cổ biên, [ dcb ] 326 mm

1.2.3 THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH

Trang 5

1.2.4 TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN

1 Diesel lai máy phát

Diesel lai máy phát có ký hiệu 6RAL, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng

xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng điện.Hai động cơ được bố trí từ Sn9 ÷ 200 mm ÷Sn13 và đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm

– Hãng (Nước) sản xuất NISHISHIBA JAPAN

3 Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện

Trang 6

– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm

Trang 7

Trang 8

– Kiểu Bánh răng nằm ngang

Trang 9

Trang 10

5 Các thiết bị buồng máy khác

5.1 Cầu thang buồng máy

– Tổng số lượng 05 – Cầu thang chính 04 – Cầu thang sự cố 01

5.2 Cửa thông biển

Trang 11

KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên: Phạm Văn Việt

CHƯƠNG II

TÍNH SỨC CẢN

THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG

Trang 12

2.1 SỨC CẢN

2.1.1 Các kích thước cơ bản

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 96,26 m

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 89,95 m

– Chiều rộng thiết kế B = 15,50 m

– Chiều chìm toàn tải T = 6,10 m

– Hệ số béo thể tích CB = 0,759 – Hệ số béo sườn giữa CM = 0,988 – Lượng chiếm nước Disp = 6616,5 tons

– Máy chính 6EL40 do hãng HANSHIN chế tạo – Công suất Ne = 2353/(3200) kW/(hp)

2- Công thức xác định sức cản của Pamiel

Công suất kéo theo Pamiel

)(,0

3

hp LC

V EPS = ∇ STrong đó:

V S – Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);

∇ – Lượng chiếm nước của tàu, (tons);

L – Chiều dài tàu thiết kế, (m);

Trang 13

C 0 – Hệ số tính toán theo Pamiel

3- Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel

= 15734,35 19093,57 22792,05 27761,4 33383,01

Trang 14

4- Đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v)

Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và EPS xây dựng đồ thị R = f(v)

và EPS = f(v) cho tra cứu tính toán Đồ thị được trình bày dưới đây:

1000

2000 3000 4000

10000

EPS(hp)

Trang 15

2.1.2 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng

– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng) ηp = 0,58 – Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng) ηt = 0,98

– Dự trữ công suất máy chính 15%Ne

– Công suất của máy chính Ne = 3200 (hp)

– Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne η p. η t

−

= 1

Tàu một chong chóng ⇒ = 1

P = 28544 , 4

313 , 0 1

19610

=

Trang 16

- Hệ số lực đẩy theo vòng quay ( hệ số tính toán ) :

517 , 0 4 , 28544

5 , 104 4

2 , 4

P n

v k

p

p n

ρ

- Với ρ= 104,5 kG/m4 là mật độ nước biển

k’n < 1 ⇒ chọn số cánh chong chóng Z = 4

2.2.4 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền

Theo điều kiện bền ta có :

θ≥θ’

min = 0,375 3

4 3 2

'.

.

C’ hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo

đối với chong chóng bằng đồng c’ = 0.056

m’- hệ số tính đến khả năng tải trọng của cánh

với tàu hàng m’ = 1,15

D- đường kính sơ bộ của chong chóng

D = 0,5.T = 0,5.6,1 = 3,05 m

T-chiều chìm của tàu T = 6,1 m

δmax – giá trị giới hạn của độ dày tương đối của cánh ở tiết diện trên khoảng cách bằng ( 0,6÷0,7).R

4 05 , 3

056 , 0

3

4 3

2.2.5 Công suất truyền vào chong chong

Công suất truyền vào chong chóng được tính theo công thức:

Np = ηdt N Trong đó:

N – công suất có ích của máy đo tại trục máy

Trang 17

N = 0,9 Ne = 0,9.3200 = 2880 (hp)

ηdt – hiệu suất đường trục

ηđt = 0,98 Vậy: Np = 0,98.2880 = 2822,4 (hp)

2.2.6 Tính chong chóng sử dụng hết công suất

stt Đại lượng tính Cách xác định Đơn

.

P n

v k

p

p n

n

v D

P k

. 2

1

p p

t

75

1

p p

v R N

4 , 2822 1 , 2769

% 100 1

N

N N

Vậy chong chóng đã thiết kế thỏa mãn công suất yêu cầu cho việc đẩy tàu

Trang 18

Các thông số của chong chóng:

Dopt = 3,01 m H/D = 0,62

2.2.7 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền :

Theo công thức:

θ≥θ’ min =0,375 3

4 3 2

'.

.

Với: D = 3,01 m là đường kính của chong chóng

P = 23237,8 kG là lực đẩy của chong chóng

θ’

10

8 , 23237 15 , 1 1 , 0

4 01 , 3

056 , 0

3

4 3

2.2.8 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực

Theo công thức:

θ≥θ’ min =

Trang 19

θ’

min = 130.1,4 .( 4 3 , 01 ) 0 , 36

75 , 14837

2 ,

= < θ = 0,55 Vậy điều kiện xâm thực được đảm bảo

.

e D

d D

b D Z

- Đường kính trung bình của củ chong chóng: d0 = (0,14÷0,22).D = 0,56 m

- Chiều dài củ chong chóng:

= 0,948 m Vậy:

01 , 3

072 , 0 01 , 3

56 , 0 71 , 0 10 2 2 , 6 ).

01 , 3

948 , 0 (

01 , 3 8700

Trang 20

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ HỆ TRỤC

Trang 21

3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ

3.1.1 Số liệu ban đầu

- Công suất tính toán: N = 2353 kW

- Vật liệu làm chong chóng: Đồng – Mangan

3.1.2 Luật áp dụng, tài liệu tham khảo, cấp thiết kế

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) 2200 mm

Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng,với tổng chiều dài 8300 mm

Mặt bích xuất lực của động cơ được đặt trong khoảng sườn số 15, cách

vách sau buồng máy (vách sườn số 7) 5040 mm về phía mũi

Trục chong chóng kết cấu bích liền, được đặt trên hai gối đỡ có kết cấu kiểu bạc cao su Hai gối đỡ này được bố trí trong ống bao trục, bôi trơn và làm mát gối bằng nước ngoài tàu trích từ hệ thống nước làm mát chung Trục chong chóng

được chế tạo bằng thép rèn 45 (KSF45), có chiều dài 4050 mm

Trang 22

3.2 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ TRỤC

1 Công suất liên tục lớn

N k d

s p

7 Đường kính thiết kế d s mm Thiết kế chỉ định 300

2 Đường kính trục trung gian

Trang 23

n

N k F d

s p

4 Chiều dày thiết kế t 1 mm Thiết kế chỉ định 19

2 Đường kính bu-lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng

2 Đường kính tính toán

của trục trung gian d o mm Mục 2.1.2-6 200,6

Trang 24

7 Đường kính bu-lông d b mm

b

s o b

nDT

T d

=Theo 6.2.8-[1]

33,54

8 Đường kính thiết kế d b mm Thiết kế chỉ định 40

3 Chiều dày khớp nối trục

Trang 25

n

N k F d

s p

34

dcc

dr

Trang 26

3 Chiều rộng then b mm Thiết kế chỉ định 60

5 Đoạn cắt vát của then r mm Thiết kế chỉ định 1,2

6 Đường kính trung bình

7 Công suất truyền liên

10 Chiều dài tính toán

5,0

.10.648,

12 Chiều dài côn trục Lk mm

Trang 27

8

16 8

3

16 2 3

2

4

16 3 4

3

liệu chế tạo bằng cao su có ưu điểm sau :

+ Có đàn tính tốt, làm việc trong nước có nhiều bùn cát không dễ bị mài mòn

+ Công tác ổn định, không có tiếng ồn, trục vận hành có thể tự động điều chỉnh vị trí và có khả năng chịu được dao động ngang

+ Làm việc tốt với áo trục bằng đồng thanh lúc dùng nước bôi trơn

Trang 28

a

3

Trang 29

Bạc có các kích thước chủ yếu như sau :

- Chiều dài bạc trước : Lt = 520 mm

- Chiều dài bạc sau : Ls = 1020 mm

- Đường kính trong của bạc : d = 338 mm

a

cb

e

0,75dgf

Hình 4 - Bố trí chongchóng

Trang 30

- Kích thước của máy chính: LxBxH= 5368x1800x4800 mm

- Khoảng cách từ bánh đà đến vách sau buồng máy là 5040 mm

- Khoảng cách từ vách sau buồng máy đến sống đuôi là 2100 mm

- Chiều dài trục trung gian: Ltg = 4250 mm

- Chiều dài trục chong chóng: Lcc = 4050 mm

Trang 31

o Chiều dài ổ trượt: Lôt= 1,2.dtg

o Với dtg là đường kính trung gian: dtg=300 mm

o Chiều dày ống bao được xác định theo công thức 10 ( sách thiết

kế và lắp ráp thiết bị tàu thuỷ) :

1 2

3

S 2

S 1

1 2 3 4

5 6

7

Hình 6 - Kết cấu ống bao

Trang 32

S1= 0,05 da + 20mm = 0,05.338 + 20 =36,9 mm

S2 = 1,8.S1 = 1,8.36,9 = 66,42 mm

Trong đó:

S1: chiều dày nhỏ nhất của ống bao tại chỗ không lắp bạc

S2 - chiều chiều dày tại chỗ lắp bạc đỡ

da - đường kính áo trục

da = dcc + 2.19 = 338 mm

2 Thiết bị làm kín ống bao trục

Vì trục bôi trơn bằng nước nên có thiết bị làm kín đoạn ống nước

Các kích thước của bộ làm kín được tra bảng 7-24 ( sách thiết kế trang trí

động lực T1) theo đường kính chong chóng

4

7 8

Trang 33

3.3 TÍNH PHỤ TẢI GỐI TRỤC

3.3.1 Sơ đồ bố trí và tính toán

Hình 8 – Sơ đồ bố trí hệ trục chong chóng

3.3.2 Giả thiết

- Hệ trục được xem là hệ trục trơn bỏ qua các bích nối

- Hệ trục được xem là 1 dầm siêu tĩnh, bích nối trục trung gian với động cơ được xem như 1 ngàm

=

4

30 14 , 3

Trang 34

) = - ( 3440,55.105 +

2

110 56 ,

+

= +

+ +

=

− +

5 0

5 3

2

5 3

2 1

5 2

1

10 95 , 3

0 10 51 , 2 8 4

0 10 4 , 301

5 , 212

884 5

, 229

0 10 44 , 631

5 , 229

1015

M

M M

M

M M

Trang 35

278 56 ,

1 0 2 1

2

.

L

M M L

M M L q L

2 1 3 2

2

.

L

M M L

M M L q L

2

.

L

M L q

ΣQ = q.( L0 + L1 + L2 + L3) + G = 5,56.( 110 + 278 + 229,5 + 212,5) + 3440,55

ΣQ = 8055,35 kG Sai số:

Trang 36

15 , 8320

35 , 8055 15 , 8320

% 100

Σ

− Σ

R

Q R

Vậy tổng phản lực trên các gối đỡ như tính toán ở trên

Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Mômen xoắn trên trục Mkp KG.cm

Trang 37

Trang 38

3.4.2 Nghiệm bền trục trung gian

Bảng tính nghiệm bền:

hiệu

Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Mômen xoắn trên trục Mkp KG.cm

11 Ứng suất nén do lực đẩy σc KG/cm2

F

Trang 39

L

J

E p µ

Trang 40

6 Diện tích tiết diện trục F cm2

4 d cc2

Ta có kôđ > [k]ôđ vậy hệ trục thoã mãn ổn định dọc trục

3.4.4 Nghiệm biến dạng xoắn của hệ trục

p

x

.

100 180

Trang 41

L

G p

384

.

Trang 42

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG

NGANG

Trang 43

4.1 MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH

4.1.1 Mục đích

Hệ trục tàu thủy có thể xem là một dầm liên tục có nhiều điểm đỡ Tại những vòng quay nhất định, trên trục xuất hiện hiện tượng trục công tác không ổn định Nguyên nhân phát sinh hiện tượng trên là do trục di động trong phạm vi khe

hở của gối trục và do trọng tâm của trục không trùng với tâm quay của trục Nếu khai thác lâu dài trong điều kiện đó, không những gối trục bị gõ một cách nghiêm trọng, hệ trục bị hư hỏng mà còn đưa đến sự chấn động vỏ tàu, hệ trục mất dần đàn tính Vòng quay đó gọi là vòng quay tới hạn

Tính toán vòng quay tới hạn (tính dao động ngang) là nhằm xác định được

trị số vòng quay tới hạn “nK” (tần số dao động ngang), để đánh giá khả năng công

tác an toàn của trục Kiểm tra và thay đổi phương án thiết kế nếu thấy cần thiết

Chiều dài nhịp No1 l1 = 212,5 cm

Chiều dài nhịp No2 l2 = 229,5 cm

Chiều dài nhịp No3 l3 = 278 cm

Chiều dài đoạn dầm treo K lk = 110 cm

Đường kính cơ bản của trục d = 30 cm

Trang 44

3- Toán đồ dùng cho tra cứu (µ - a)

l

l β

n

m

k =

Trong đó:

– l max, Chiều dài nhịp dài nhất;

– E , Mô-đuyn đàn hồi của vật liệu;

– I, Mô men quán tính tiết diện trục;

– µ, Hệ số hiệu chỉnh;

– q, Tải trọng phân bố trên chiều dài trục

(3e) – Bước 5: Tính giá trị µ n cho tất cả các nhịp (trừ nhịp cuối cùng) rồi điền vào hàng ngang thứ 5

Trang 45

,.n

A=49,2 .

(3f) – Bước 6: Căn cứ vào các giá trị µ n và đồ thị xác định được giá trị

a n = X 1n + X 2n (3g) – Bước 7: 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

( 1 )

2

1 2 1

1 1

n

X X

X

β

X 2n = a n – X 1n (3h) – Bước 8: Căn cứ vào trị số X 2n của nhịp cuối cùng để tính trị số X k của dầm treo, sau đó tính µ k

k

k k

X

5 , 0 1

k

k k

k

q l

G

I E l

.24,0

.64

,82

+

(3j) – Bước 10: So sánh n k với n k ’, nếu có sai khác nhiều thì tính lại

Điều kiện để dừng bảng tính (n k - n’ k) 60 < 10 (lần/phút)

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	1,17 MB