Thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu hàng 6500 tấn phục vụ huấn luyện máy chính MAK 6m32c

Động cơ được chọn dựa trên đặc điểm của tàu hàng với phần hệ trục của tàu.. Như vậy sau một thời gian nỗ lực tính toán, cũng như sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Hoàng Đức Tuấ

LỜI CAM ĐOAN

Thiết kế được tuân thủ theo quy phạn đăng kiểm Việt Nam ban hành , sau khi tính toán các thông số của tàu phù hợp với tàu mẫu Động cơ được chọn dựa trên đặc điểm của tàu hàng với phần hệ trục của tàu

Các công thức tính toán cho đề tài đều sử dụng công thức thực nghiệm sử dụng riêng cho tàu hàng Việc tính toán theo lý thuyết rất sát thực tế so với tàu mẫu Đường kính và chiều dài các đoạn trục cũng như sự bố trí các gối trục , động cơ, các hệ thống phụ cũng rất hợp lý làm cho ứng suất các gố i trục đều nằm trong vùng an toàn Ứng suất do dao động ngang và dao động xoắn gây ra cũng đều nhỏ hơn ứng suất cho phép Chứng tỏ sự lựa chọn đường kính trục rất hợp lý

Như vậy sau một thời gian nỗ lực tính toán, cũng như sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Hoàng Đức Tuấn, cùng các thầy, cô giáo trong khoa và bạn bè cung lớp, đề tài tốt nghiệp của em đã hoàn thành Tuy nhiên do khả năng còn hạn chế cũng như quá trình cọ sát với thực tế không được nhiều nên không tránh khỏi nhưng thiếu sót trong quá trình tính toán

Em rất mong dược sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô giáo và bạn bè, để đồ

án của em được hoàn thiện hơn cung như hiểu biết của em được sâu hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Người thực hiện đề tài

Bùi Văn Đạt

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt 3 tháng làm việc, tìm hiểu tài liệu và được sự hướng dẫn nhiệt

tình của thầy giáo Hoàng Đức Tuấn, cùng các thầy cô giáo trong khoa và bộ

môn, đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của mình

Đây là kết qủa tổng hợp quá trình học tập và rèn luyện của em trong nhà trường và ngoài thực tế

Tuy nhiên với những bước đi ban đầu của một người thiết kế cũng như sự

cọ sát với thực tế không nhiều chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em mong muốn nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô giáo có nhiều kinh nghiệm để giúp em được hoàn thiện đề tài hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, Ban chủ nhiệm khoa, Nhà trường, các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này

Hải phòng, ngày tháng năm

Sinh Viên

Phạm Huy Hiếu

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

Chương 2 TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ CHONG CHÓNG

2.1.1 Các kích thước cơ bản của tàu

2.1.2 Tính sức cản của tàu theo công thức Pamiel

2.1.3 Xác định sơ bộ tốc độ của tàu

2.2.1 Chọn vật liệu chế tạo chong chóng

2.2.2 Hệ số dòng theo và hệ số hút

2.2.3 Chọn số cánh chong chóng

2.2.4 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền

2.2.5 Nghiệm lại vạn tốc của tàu để chong chóng sử dụng hết

cs 2.2.6 Nghiệm bền chong chóng

2.2.7 Xác Định khối lượng và kích thước chong chóng

3.1.1 Số liệu ban đầu

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

3.1.3 Bố trí hệ trục

3.2.1 Đường kính trục chong chóng

3.2.2 Đường kính trục trung gian

5.2.1 Mômen quán tính khối lƣợng

5.2.2 Quy đổi về hệ không thứ nguyên

5.3.1 Xác định miền biến thiên k

5.3.2 Vòng quay cộng hưởng

5.3.3 Góc lệch pha giữa các xylanh

5.3.4 Tổng hình học tương đối của các thành phần điều hoà

5.3.5 Công của mômen điều hoà cưỡng bức

5.3.6 Công của các Mômen cản

5.3.7 Xác định biên độ cổng hưởng A1R

5.3.8 Tính ứng suất xoắn trên trục lúc cộng chấn

5.3.9 Ứng suất cho phép của trục

6.2.2.3 Két dầu nhờn tuần hoàn máy chaính

6.2.2.4 Bơm vận chuyển dầu nhờn máy chính

6.2.2.5 Tính đường ống dẫn dầu bôi trơn máy chính

6.3.1 Dung tích két giãn nở

6.3.2 Đường kính nối hai cửa thông biển

6.3.3 Cửa thông biển

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang trí động lực tàu thuỷ là một bộ phận quan trọng để tạo thành một con tàu hiện đại Ở nước ta, vận tải đường biển ngày càng phát triển, ngành đóng tàu ngày càng mở rộng và trang trí động lực tàu thuỷ trở thành một vấn đề lớn mà nhiều nhà nghiên cứu, thiết, kế, chế tạo đang quan tâm

Sau 5 năm theo học nghành " Thiết kế và sửa chữa máy tàu thủy " tại khoa Máy Tàu Biển , Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, nay em được giao nhiệm

vụ thực hiện đề tài tốt nghiệp:

“Thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu hàng 6500 tấn phục vụ huấn

luyện, máy chính MAK 6M32C.”

2 MỤC ĐÍCH

- Mục đích của đề tài là nhằm thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu chở hàng 6500 tấn, lắp máy MAK 6M32C, công suất 2880(KW), vòng quay 600 (v/p)

- Để đề tài được ứng dụng ngay trong các nhà máy Tạo tiền đề cho việc tiếp cận các vấn đề mới khi đóng mới những con tàu to và hiện đại

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Khi thực hiện đề tài này em đã tuân thủ nguyên tắc:

- Việc thiết kế tàu thủy luôn tuân theo những quy phạm mới nhất do cục Đăng kiểm Việt Nam ban hành, cũng như các quy định khác của Bộ khoa học công nghệ và môi trường

- Tính an toàn và tiện lợi cao khi sử dụng

- Thiết kế mang tính hiện đại, kinh tế và phù hợp với khả năng thi công của Nghành Cơ khí Đóng tàu Việt Nam

Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Đề tài được nghiên cứu dựa theo các tài liệu mẫu và các trang thiết bị có sẵn

4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài nhằm tạo tiền đề cho việc ứng dụng những thành tựu khoa học mới vào ngành công nghiệp đóng tàu của nước ta Dùng làm tài liệu tham khảo cho các nhà máy đóng tàu, các sinh viên học ngành máy tàu thuỷ

Đây là kết qủa tổng hợp quá trình học tập và rèn luyện của em trong nhà trường và ngoài thực tế

Nội dung chính của đề tài :

Bao gồm 2 phần: bản vẽ và thuyết minh

I) Thuyết minh

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 2: Tính sức cản và thiết kế sơ bộ chong chóng

Chương 3: Thiết kế hệ trục

Chương 4: Tính dao động ngang hệ trục

Chương 5: Tính dao động xoắn hệ trục

Chương 6: Tính chọn các thiết bị và hệ thống phục vụ

II) Bản vẽ

1 Bố trí buồng máy

2 Bố trí hê ̣ tru ̣c

3.Toàn đồ trục chong chóng

4 Hệ thống nhiên liê ̣u

5 Hệ thông làm mát

Trong suốt 3 tháng làm việc, tìm hiểu tài liệu và được sự hướng dẫn nhiệt tình của cô giáo Đỗ Thị Hiền, cùng các thầy cô giáo trong khoa và bộ môn, đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của mình

Tuy nhiên với những bước đi ban đầu của một người thiết kế cũng như sự

cọ sát với thực tế không nhiều chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em mong muốn nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô giáo có nhiều kinh nghiệm để giúp em được hoàn thiện đề tài hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, Ban chủ nhiệm khoa, Nhà trường, các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này

Hải phòng, ngày tháng năm 2016

Sinh Viên

Bùi Văn Đạt

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1 GIỚI THIỆU

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

1.2 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 – 2010 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 QCVN 6259 - 3 : 2010

1.3 Các thông số chủ yếu của tàu

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 104,19 m

- Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 95,90 m

[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi)

[3]– Bổ sung sửa đổi 2010 của MARPOL

2 THUYẾT MINH TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC

Kiểu diesel thủy, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tác dụng đơn, tăng áp bằng

hệ thống tua bin khí thải – máy nén khí

- Công suất điện: 80 kWe

2.5.2 Diesel lai máy phát

1- Mô tả

Kiểu diesel thủy, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tác dụng đơn, tăng áp bằng

hệ thống tua bin khí thải – máy nén khí

- Áp suất công tác lớn nhất: 0,8 Mpa

6- Két dầu bẩn buồng máy

7- Két chứa nước đáy tàu buồng máy

8- Két dầu bôi trơn tuần hoàn máychính

11- Két dầu F.O thải

16- Két lắng L.O máy phát điện

18- Két đo L.O bôi trơn xilanh

2- Bơm chữa cháy và dùng chung

3- Tổ bơm hút khô và dằn tàu

- Áp suất: 20/55 mcn

4- Tổ bơm nước biển làm mát máy làm lạnh

5- Tổ bơm nước biển sinh hoạt

6- Tổ bơm chữa cháy sự cố

8- Tổ bơm nước ngọt sinh hoạt

9- Tổ bơm cấp nước nồi hơi

- Kiểu: Ly tâm, ngang

11- Tổ bơm dầu nhờn dự phòng máy chính

- Công suất động cơ điện: 18,5 kW

12- Tổ bơm vận chuyển dầu nhờn

- Công suất động cơ điện: 0,75 kW

13- Tổ bơm cung cấp dầu đốt

- Vòng quay: 1200 rpm

14- Tổ bơm tăng áp dầu F.O nồi hơi

15- Tổ bơm vận chuyển dầu F.O

16- Tổ bơm vận chuyển dầu D.O

17- Tổ bơm vận chuyển dầu mỡ bẩn

18- Tổ bơm nhiên liệu nồi hơi

20- Tổ bơm nước bẩn đáy tàu

- Công suất động cơ điện: 0,75 kW

21- Tổ bơm phun dầu đốt cho nồi hơi

2- Quạt hút gió buồng máy

3- Quạt gió đốt nồi hơi

- Công suất động cơ điện: 0,75 kW

5- Tổ quạt thổi gió hầm hàng

- Công suất động cơ điện: 5,5 kW

2- Máy lọc ly tâm dầu L.O

3- Máy phân ly nước đáy tàu

- Diện tích trao nhiệt: 9,7 m2

2- Bầu làm mát dầu bôi trơn máy chính

- Diện tích trao nhiệt: 6 m2

5- Bộ gia nhiệt dầu F.O máy chính

- Áp suất hơi nước gia nhiệt: 6 Kg/cm2

6- Bộ gia nhiệt dầu L.O máy lọc

- Áp suất hơi nước gia nhiệt: 3 Kg/cm2

7- Bộ gia nhiệt dầu F.O máy lọc

- Kiểu: Dùng hơi

- Áp suất hơi nước gia nhiệt: 6 Kg/cm2

8- Bộ gia nhiệt dầu F.O nồi hơi

CHƯƠNG 2 TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHONG CHÓNG

2.1 TÍNH SỨC CẢN CỦA TÀU

2.1.1 Các kích thước cơ bản của tàu

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 104,19 m

- Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 95,90 m

2.1.2 Tính sức cản của tàu theo công thức Pamiel

2.1.2.1 Phạm vi áp dụng của công thức Pamiel

Bảng 2.1.2.1 Phạm vi áp dụng của công thức Pamiel

STT Đại lượng xác định Tàu thực thiết kế Phạm vi áp dụng

của CT pamiel

1 Tỷ số kích thước [B/d] 1,93 1,5 – 3,5

2 Tỷ số kích thước [L/B] 6,12 4 – 11

3 Hệ số béo thể tích [CB] 0,57 0,35 – 0,8

2.1.2.2 Công thức xác định sức cản của Pamiel

0

3

hp LC

V D

Trong đó:

- VS: Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (hl/h);

- D : Lượng chiếm nước của tàu, (tons);

- L: Chiều dài tàu thiết kế, (m);

- C0: Hệ số tính toán theo Pamiel

2.1.2.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo công thức Pamiel

Bảng 2.1.2.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo công thức Pamiel

V S 1 1

R 75 11088 17298,5 24119,6 34903

2.1.2.4- 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:

EPS=f(v)

R (kG) EPS(hp)

R=f(v)

Vs (hl/h)

Hình 2.1.2.4 Đường cong sức cản

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

- Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng): sp = 0,97

- Hiệu suất của chong chóng cc = 0,58

- Dự trữ công suất máy chính: 10%Ne

- Công suất của máy chính: Ne = 3915,7 (hp)

- Công suất kéo của tàu: Np = 0,9Ne

2.2.1 Chọn vật liệu chế tạo chong chóng

Chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng thau đúc HBsC1

= 1,36

- Hệ số lực đẩy theo vòng quay: ' 4

P n

27 , 5

A A

0,375.3

4 2

'.

.

'. m P D

Z C

max = 0,08 0,1 Chọn : max= 0,08 (m)

- P: Lực đẩy của chong chóng: P = 26104 (kG)

Thay vào công thức tính ta có: min = 0,44 ; Chọn  = 0,55

2.2.5 Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất

Bảng 2.2.5 Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất

V

P

0,37 0,42 0,43 0,45

R v

 3608 3528,3 4799 5351

Kết luận: chong chóng thỏa mãn điều kiện bền về tỉ số đĩa

2.2.6.2 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng

p

D d Z D

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ TRỤC

3.1 DỮ KIỆN THIẾT KẾ

3.1.1 Số liệu ban đầu

- Công suất khai thác liên tục (CSR): 2880 kW

- Vật liệu làm chong chóng: Đồng thau

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

1- Cấp tính toán thiết kế

Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thỏa mãn tương ứng cấp Biển không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2010 (QCVN 6259-1:2010)

Trục trung gian có kết cấu kiểu bích liền Trục được đặt trên 01 gối đỡ với bạc có kết cấu kiểu ba-bit, bôi trơn bằng dầu Vật liệu chế tạo trục FS60 Chiều dài trục( tính từ các mặt bích, không tính phần gờ định tâm) 4420 mm

Trục chong chóng có kết cấu kiểu bích liền Trục được đặt trong ống bao trục, trên 2 gối đỡ có kết cấu kiểu bạc Babit P83 Hai gối được bôi trơn dầu Chiều dài trục (tính từ mặt bích tới mút mũ thoát nước chong chóng) 4355 mm

Kết quả

Kết quả nhất

3 Hệ số tính toán

đường kính trục k2 _

Được xác định theo bảng 3/6.3, [1] 1,26

H k d

4 Hệ số lấy theo bảng

Đƣợc xác định theo bảng 3/6.1, [1] 100

Lấy giá trị nhỏ nhất của

N

H k F d

1 Vật liệu chế tạo áo bọc

Đồng thau

2 Đường kính tính toán

của trục chong chóng ds mm Mục 3.2.1 192,8

3 Chiều dày lớp áo bọc t1 mm

5,703,0

1 d s

t

Theo 6.2.8, [1]

13,28

5 Chiều dài thiết kế L mm Theo thiết kế 3290

3.3.2 Đường kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng 1-Kết cấu bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng

Hình 3.3.2 Kết cấu bulông lắp giữa trục chong chóng và trục trung gian

Kết quả

T d

.

) 160 (

3

6

3.3.3 Then chong chóng

Then chong chóng có nhiệm vụ truyền mômen của trục cho chong chóng tạo nên lực đẩy của tàu Do phụ tải tác dụng lên trục cũng như chong chóng là rất phức tạp do đó tính chọn then phải đảm bảo điều kiện bền để hệ trục làm việc an toàn

- Độ côn đầu trục chong chóng Z = 1:12

- Chiều dài phần côn lc = 605 (mm)

- Đường kính trục chong chóng Dc = 200 (mm)

- Đường kính đầu nhỏ côn dc = Dc-lc.Z = 150 (mm)

- Đường kính trung bình phần côn dtb = (Dc-dc)/2 = 172 (mm) Chon vật liệu làm then là thép 45 có các thông số sau:

1

Chiều sâu rãnh khoét

trên may ơ chong

chóng

STT Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức và nguần

gốc

Kết quả then

6 Đường kính trung bình

7 Công suất truyền liên

8 Vq tính toán của hệ n v/p Chương 1 600

9 Giới hạn chảy vật liệu σc kG/cm

2 Theo vật liệu 2500

10 Chiều dài tính toán của

toàn bộ then CC Ls cm

b r h d n

H 

 2 ) (

5 , 0

10 648 ,

Hình 3.3.3a Tải trọng tác dụng nên then

1-Theo điều kiện bền dập

dmax =

) (

.

2 1

t h L d

M t x

  [d]

=

600

7 , 3915 71625

= 467437 kG.cm

- d: Đường kính trung bình của đoạn côn lắp trục

- L Chiều dài then

- h Chiều cao then

- tmin = Min(t1, t2)

 dmax =

) 3 , 1 6 , 3 (

54 2 , 17

467437

M t

x

.

.

2  [c]

 c =

7 54 2 , 17

467437

2

= 143,79  [c] = 600 (KG/cm2) Kết Luận: mối ghép then đủ bền

B - Nghiệm bền bu lông bích nối giữa trục chân vịt và trục trung gian

Hình 3.3.3b Mối gép bulông liên kết giữa trục chong chóng và trục

trung gian

Trong quá trình hoạt động bulông bích nối chịu ứng suất cắt, nén, kéo… do mônmen xoắn, uấn… gây nên Đây là mối ghép không có khe hở chịu mômen tác dụng trong mặt phẳng mối ghép.Lực tác dụng nên bu lông thứ i(1 8) là:





1 2 max max

.

.

z r

r M

F

i

=467437.18/(8.182 .8)= 405,72 kG Bài toán trở thành mối ghép bulông đơn lắp ghép không có khe hở chịu lực ngang thân Fmax Điều kiện bền của mối ghép bulông là:

3.3.4 Chiều dày bích nối trục

1-Kết cấu

Hình3.3.4 Kết cấu bích nối trục