Thiết kế hệ thống động lực tàu chở hàng 1000 tấn, lắp máy SKL8NVD36 1u

- Để đạt được mục tiêu trên, đề tài được thực hiện qua 6 nội dung chính sau: + Giới thiệu tổng quan về tàu + Tính sức cản và thiết kế sơ bộ chong chóng + Tính thiết kế hệ trục + Tính

20 w Hệ số dòng theo

và phục vụ xuất khẩu cũng đang được gấp rút xây dựng, quy mô các nhà máykhông ngừng được mở rộng Các trang thiết bị tiên tiến, hiện đại và cải tiến côngnghệ không ngừng được áp dụng vào đóng tàu Đội ngũ nhân sự được đào tạo chấtlượng, có khả năng đáp ứng và theo kịp trình độ kỹ thuật tiên tiến của ngành đóngtàu các nước trên thế giới".

- Cùng với sự phát triển của ngành đóng tàu, vấn đề thiết kế trang trí hệ động lực

để đóng mới những con tàu cũng có những bước triển mạnh mẽ Từ việc đi muathiết kế của nước ngoài thì hiện nay các công ty thiết kế tàu thủy đã được thànhlập, do các kĩ sư Việt Nam trực tiếp tham gia thiết kế Tự thiết kế sẽ giảm được chiphí do phải mua thiết kế trang trí của nước ngoài, đồng thời cũng sẽ nâng cao đượctrình độ kĩ thuật của ngành đóng tàu Việt Nam

- Trường Đại học Hàng hải Việt Nam là trường "chuyên đào tạo các kỹ sư cơ khí

có nhiệm vụ thiết kế, sửa chữa hệ thống động lực tàu thuỷ Sau mỗi khóa học, sinhviên nhận được một đề tài tốt nghiệp nhằm nghiên cứu củng cố lại những kiến thức

lý thuyết đã được học tập ở trường, làm quen dần với công tác của một kỹ sư cơkhí ngoài thực tiễn sản xuất, để nâng cao chất lượng đội ngũ cán bộ kỹ thuật phục

vụ tốt cho ngành"

- Sau khoảng thời gian học tập, "nghiên cứu tại Khoa Máy Tàu Biển, Trường ĐạiHọc Hàng Hải Việt Nam, em đã tiếp thu được rất nhiều kiến thức có ích để trau dồicho bản thân, phục vụ cho công việc sau này Để làm rõ một số vấn đề trong thiết

kế hệ thống động lực tàu thủy cũng như áp dụng lý thuyết vào thực tế, sau khi tìm

hiểu các tài liệu liên quan, em quyết định nghiên cứu và thực hiện đề tài": “Thiết

kế hệ thống động lực tàu chở hàng 1000 tấn, lắp máy SKL 8NVD36-1U”.

2 Mục đích của đề tài

- Mục tiêu chính của đề tài là tính toán thiết kế hệ thống động lực tàu chở hàng

1000 tấn, lắp máy SKL 8NVD36-1U

- Để đạt được mục tiêu trên, đề tài được thực hiện qua 6 nội dung chính sau:

+ Giới thiệu tổng quan về tàu

+ Tính sức cản và thiết kế sơ bộ chong chóng

+ Tính thiết kế hệ trục

+ Tính dao động ngang hệ trục

+ Tính dao động xoắn hệ trục

+ Tính thiết kế các hệ thống phục vụ

3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu

- Phân tích, "tính toán lý thuyết theo Quy phạm kết hợp thực tế Cụ thể là dựa vàomục đích, yêu cầu của hệ thống động lực, quy định của Đăng kiểm, yêu cầu củachủ tàu để xác định và tính toán các trang thiết bị trong buồng máy Vận dụng lýthuyết, thăm quan, thực tiễn để bố trí các trang thiết bị trong buồng máy"

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khoá sau học chuyên ngànhMáy Tàu Thủy thuộc Khoa Máy Tàu Biển của Trường Đại Học Hàng Hải ViệtNam

- Sau quá trình thực tập trực tiếp ở Nhà máy, cùng với sự giúp đỡ tận tình củathầy giáo Nguyễn Mạnh Thường, các thầy cô giáo trong ngành Máy Tàu Thủy vàcác bạn sinh viên, em đã hoàn thành đề tài của mình

- Do trong thời gian ngắn, cũng như kiến thức đề tài sâu rộng và kiến thức củabản thân chưa được nhiều nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mongđược sự xem xét, góp ý của các thầy cô cũng như các bạn để nâng cao kiến thứcbản thân và đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải phòng, ngày 25 tháng 05 năm 2016.

Sinh viên

Đỗ Văn Tiếp

PHẦN I:

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 GIỚI THIỆU TÀU

1.1.1 Loại tàu.

- Tàu hàng khô" sức chở 1000 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang,

một boong chính, một boong dâng lái và một boong dâng mũi Tàu được thiết kếtrang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt"

- Thuộc phân cấp: hàng khô – diesel

1.1.2 Vùng hoạt động.

- Ven biển Việt Nam và Đông nam Á.

1.1.3 Các thông số cơ bản của vỏ tàu.

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 60 m

– Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 58,2 m

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 58,4 m

- Phần hệ thống" động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không

hạn chế theo QCVN 21: 2010/BGTVT, phần 3: Hệ thống máy tàu

1.1.6 Luật và công ước áp dụng.

1 Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2010 Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường.

2 MARPOL 73/78 (có sửa đổi).

3 Bổ sung sửa đổi 2010 của MARPOL

1.2 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC

1.2.1 Bố trí buồng máy.

- Buồng máy của tàu được bố trí từ sườn 06 (Sn6) đến sườn 23 (Sn23) Diện tích

vùng tôn sàn đi lại và thao tác khoảng 22 m2 Lên xuống buồng máy bằng 04 cầu

thang chính (02 cầu thang tại sàn đáy, 02 cầu thang tại sàn lửng buồng máy) và 01

- Máy chính có ký hiệu 8NVD36–1U do hãng SKL – Germany sản xuất, "là động

cơ diesel 4 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tua-bin – máy nén, dạng thùng, mộthàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lựctuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều, điều khiển tại chỗ hoặc

từ xa trên buồng" lái

1) Thông số cơ bản của máy chính.

- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 168 g/cv.h

- Suất tiêu hao dầu nhờn: gm = 3 g/cv.h

- Nhiệt độ lớn nhất của dầu bôi trơn: t m = 70 o C.

- Áp suất dầu bôi trơn làm việc: Pm= 0,7  2,5 KG/cm2

- Nhiệt độ lớn nhất của nước làm mát: tw = 88oC

- Đường kính cổ trục: dt = 155 mm

- Đường kính cổ biên: db = 150 mm

- Thứ tự nổ khi tiến: 1-3-5-7-8-6-4-2.

- Thứ tự nổ khi lùi: 1-2-8-6-4-7-5-3.

- Khoảng cách tâm 2 xilanh: H1 = 370 mm

- Khoảng cách tâm xilanh cuối tới bánh đà: H1 = 670 mm

- Kích thước máy chính: LxBxH = 4335x1350x4450

- Khối lượng động cơ [G] 10,4 tons

2) Thiết bị đi kèm máy chính.

– Bơm" LO bôi trơn máy chính 01 cụm

– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm

– Bơm nước biển làm mát 01 cụm

– Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm

– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm

– Bơm tay LO trước khởi động 01 cụm

– Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp 01 cụm

– Bình chứa khí nén khởi động 02 bình

– Ống bù hòa giãn nở 01 đoạn"

1.2.3 Tổ máy phát điện

1) Diesel lai máy phát.

- Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NVD21 do hãng SKL – Germany sản xuất, "là

động cơ diesel 4 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tua-bin – máy nén, dạng thùng,một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áplực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều"

3) Thiết bị kèm theo tổ phát điện.

– Bơm "LO bôi trơn máy 01 cụm

– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm

– Bơm nước biển làm mát 01 cụm

– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm

– Máy phát điện một chiều 01 cụm

– Bầu tiêu âm 01 cụm

PHẦN II: TÍNH SỨC CẢN

THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG

2.1 SỨC CẢN.

2.1.1 Các kích thước cơ bản.

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 60 m

– Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 58,4 m

tương đương với tải trọng từ 200 đến 3000 tấn thì hệ số tải trọng của tàu là:

-  = 1,025 kg/m3 là trọng lượng riêng của nước.

- L, B, d là các kích thước cơ bản của tàu

Thay vào biểu thức trên ta sẽ tính được hệ số béo thể tích :

Do đó chọn phương pháp pamiel để tính toán sức cản của tàu:

1) Công thức xác định sức cản của Pamiel.

- Công suất kéo theo Pamiel:

L – Chiều dài tàu thiết kế, (m);

C 0 – Hệ số tính toán theo Pamiel

2) Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel.

Bảng 2.2: Tính sức cản và công suất kéo của tàu

STT Đại lượng xác định Công thức tính Kết quả

1 Tốc độ tính toán V S , (knots) Dự kiến thiết kế 7 8 9 10

2 Tốc độ tính toán V A , (m/s) V A =0,514.V S 3,59 4,11 4,62 5,14

4 Lượng chiếm nước , (tons) Theo thiết kế 1670 1670 1670 1670

- 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:

400 6000

7

R=f(Vs)

EPS=f(Vs) 3650

Hình 2.1: Đồ thị sức cản và công suất kéo của tàu

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

- Hiệu" suất chong chóng giả thiết": p = 0,6;

- "Hiệu suất đường trục giả thiết": t = 0,98;

- "Lượng công suất dự trữ máy chính": 15%Ne;

- Công suất của máy chính: Ne = 300/408 (kW/hp);

- Công suất kéo của tàu: N0 = 0,85.Ne p t= 203,91 (hp);

- Tra đồ thị sức cản ta được các thông số:

- Lực cản toàn tàu: Rt = 3650 (kG)

- Vòng quay của chong chóng nP : Truyền động trực tiếp n = 500 (v/p)

- Sức cản của chong chóng tại VS = 8,1 knots là R = 3650 kG

- Lực đẩy của chong chóng tại VS = 8,1 knots là

P =

R x.(1−t c)=36501.(1−0,21) =4620,25 (kG) Trong đó : x- Số chong chóng , x = 1

P- Lực đẩy của một chong chóng"

Trong đó : np – Vòng quay chong chóng

2.2.4 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền

- Theo" điều kiện bền thì tỉ số đĩa của chong chóng phải thỏa mãn, trong đó:

  min = C’: Hệ số phụ thuộc vật liệu chế tạo chong chóng, C’ = 0,055 (Với đồngthau)

m’: Hệ số tính đến điều kiện quá tải của tàu trong điệu kiện cụ thể nào

max: Chiều dài tương đối của Prôfin cánh tại (0,6¿0,7)R"

Thường lấy max = 0,08  0,1 Chọn max = 0,1

2.2.5 Tính chong chóng khi sử dụng hết công suất

Bảng 2.3: Bảng tính chong chóng sử dụng hết công suất.

STT Đại lượng xác định Công thức tính Đơn vị Kết quả

2 Tốc độ tịnh tiến của chong

9 Hệ số lực đẩy 0,112 0,122 0,131

15 So sánh hai kết quả của công

suất tiêu thụ

ΔN=| N p −N p1

N p |.100% % 2,41 15,34 34,99

⇒

chóng sử dụng hết công suất động cơ, chọn vận tốc v= 8 knots Ta thiết kế

chong chóng có kích thước và thông số kỹ thuật sau :

- Đường kính chong chóng: D = 1,55 m

- Đường kính củ chong chóng: dtb =(0,16 ¿ 0,18).D

⇒ Chọn: dtb = 0,26 m

- Đường kính phía trước của củ: dt = 0,125.D = 0,193 m

- Đường kính phía sau của củ: dS = 0,18.D = 0,279 m"

2.2.6 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện chống xâm thực.

- Theo "Schoenherr thì tỷ số đĩa nhỏ nhất không xảy ra xâm thực được tính theocông thức sau:

(A E

A0)min=1,275ζ P k c

0 (nD) 2Trong đó:

ζ =1,3÷1,6 - hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tải trọng chong chóng

kC = f(Z;P/D;J) = 0,12 – hệ số, tra đồ thị

P0=(P a +γh s), kN/m2

P a =101,304- áp suất khí quyển, kN/m2

γ=10 - trọng lượng riêng của nước, kN/m2

h s =T−0,55 D - khoảng cách từ tâm trục chong chóng đến đường nước thiết kế,m

Chiều dài củ chong chóng: l = 0,2275.D = 0,2275.1,55 = 0,352 (m)

Chiều dài cánh tại 0,6 R: e0,6= 0,04.D = 0,04.1,55 = 0,062 (m)

- Kết luận: "Như vậy qua quá trình tính toán ta có chong chóng với các kích

thước cơ bản sau:

- Đường kính chong chóng : D = 1,55 m

- Số cánh : Z = 4 Cánh

- Tỉ số đĩa : θ = 0,55

- Tỉ số bước : P/D = 0,42

- Chiều dài củ chong chóng : l0 = 0,352 m

- Đường kính trung bình củ chong chóng: d0 = 0,3 m

- Khối lượng chong chóng : G = 540 kG"

PHẦN III: TÍNH TOÁN HỆ TRỤC

VÀ CÁC THIẾT BỊ HỆ TRỤC

3.1 Khái quát chung

3.1.1 Vị trí, ý nghĩa, khái quát về hệ trục.

- Hệ trục bao gồm một hệ thống các đoạn trục được nối với nhau, các ổ đỡ, ổ chặndọc trục được bố trí theo một đường thẳng phía cuối trục người ta lắp chongchóng, phía đầu trục được nối trực tiếp với động cơ ha nối với động cơ qua cơ cấutruyền động Hệ thống như vậy được gọi là đường trục

- Chức năng của hệ trục là truyền cho chong chóng mômen xoắn của động cơ,tiếp nhận lực dọc trục do chong chóng quay trong môi trường nước tạo nên, đồngthời truyền lực này qua ổ chặn lực trục dọc cho vỏ tàu để tàu truyền động Hệ trụcđóng vai trò rất quan trọng của hệ động lực Truyền mômen quay từ động cơ tớichong chóng có thể trực tiếp qua hệ trục hay cả cơ cấu truyền động và hệ trục Việcchọn phương pháp truyền có quan hệ động cơ với chong chóng, phụ thuộc vào loạitàu, chức năng của tàu Các chỉ tiêu kỹ thuật đường trục ( kích thước, vật liệu chếtạo) phụ thuộc vào công suất máy chính, sự tác dụng giữa chong chóng và vỏ tàu,tốc độ thiết kế của vỏ tàu

- Số lượng đường trục phụ thuộc vào số chong chóng trong hệ thống động lựcthỏa mãn khi tàu chở đầy hàng, đồng thời chú ý tới vòng quay tối đa và hiệu suấtcủa chong chóng.

- Tàu hàng thường đặt một động cơ và một đường trục, một chong chóng vì kếtcấu đơn giản, độ tin cậy cao, hiệu suất cao nhất so với bố trí nhiều đường trục

- Tàu có một đường trục thường bố trí ở mặt phẳng đối xứng với tàu Tàu bố tríhai đường trục trở lên phải đặt sang phía hai bên mạn tàu

- Tàu hàng thường bố trí 1 đến 2 đường trục, tàu quân sự bố trí từ 1 đến 4 đườngtrục

3.1.2 Sơ đồ hệ trục và các thiết bị.

Hình 3.1: Sơ đồ hệ trục trên tàu thủy

1 Chong chóng 4 Gối đỡ trước trục chong chóng

2 Trục chong chóng 5 Trục trung gian

3 Gối đỡ sau trục chong chóng 6 Gối đỡ trục trung gian

3.2 Dữ kiện phục vụ thiết kế

3.2.1 Số liệu ban đầu

- Công suất tính toán: H = 300/408 kW/hp

- 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) 1691 mm.

- Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng có chiều dài 2950( mm) được đặt

trên 02 gối đỡ trong ống bao trục và đoạn trục trung gian có chiều dài 2650 (mm)dược đặt trên 01 gối đỡ"

3.3 Tính sơ bộ đường kính trục.

3.3.1 Đường kính trục chong chóng.

- Trục chong chóng là đoạn trục cuối cùng mang chong chóng Đây là đoạn trụclàm việc nặng nề nhất so với các đoạn trục khác bởi vì đoạn trục này phải chịuthêm tải trọng do trọng lượng chong chóng gây ra, lại vừa phải làm việc trong môitrường có tính ăn mòn cao là nước biển.

Bảng 3.1: Bảng tính đường kính trục chong chóng.

ST

T Hạng mục tính Ký hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 "Công suất liên tụclớn nhất của động cơ" H kW "Được xác định theo lý lịchmáy" 300

2

"Vòng quay của trục

chong chóng ở công

suất liên tục lớn nhất

n v/p "Được xác định theo lý lịchmáy 500

3 Hệ số tính toánđường kính trục" k 2 _ Được xác định theo bảng3/6.3, [1]" 1,26

3.3.2 Đường kính trục trung gian.

- Trục trung gian là trục hoặc các đoạn trục nối trục chong chóng với động cơ hay

cơ cấu truyền động và động cơ Nhiệm vụ chính của trục trung gian là truyền

mômen xoắn đến chong chóng Trong quá trình làm việc, đoạn trục này ngoài chịutải do mômen xoắn, còn chịu trọng lượng bản than, lực đẩy của chong chóng và tảitrọng bổ sung do biến dạng cục bộ của hệ trục hay vỏ tàu Tuy nhiên điều kiện làmviệc của đoạn trục này nhẹ nhàng nhất so với các đoạn trục khác nên đường kínhtrục thường nhỏ nhất

- Trên đoạn trục trung gian có các ổ đỡ trung gian có thể là ổ đỡ trượt hoặc ổ lăn

để đỡ các đoạn trục

Bảng 3.2: Bảng tính đường kính trục trung gian.

STT Hạng mục tính Ký hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Công suất liên tục lớn nhấtcủa động cơ H kW Được xác định theo lý lịchmáy 300

2

Vòng quay của trục chong

chóng ở công suất liên tục

lớn nhất

N v/p Được xác định theo lý lịchmáy 500

3 Hệ số tính toán đườngkính trục K 1 _ Được xác định theo bảng3/6.2, [1] 1,0

7 Đường kính thiết kế trụctrung gian d o mm Thiết kế chỉ định 150

+ Đường kính cơ bản của trục trung gian được xác định: dtg = 150 mm

+ Chọn đường kính cổ trục trung gian: dctg = 170 (mm)

3.4 Các chi tiết chính của hệ trục.

3.4.1 Thiết bị nối trục

- Thông thường thiết bị nối trục là bích liền Nhưng nếu do một số yêu cầu nào đónhư do yếu tố kết cấu hay do yêu cầu lắp ráp trục thì cần phải dung bích rời Dovậy bích rời thường được lắp ráp trên trục chong chóng để nối trục này với trụctrung gian Đường kính của bích rời thường lớn hơn bích liền nên chiều dày bíchtrên trục trung gian cũng phải có kích thước tương ứng Do đó lượng bulông lienkết có thể tang lên

Hình 3.2: Bích trục có kết cấu rời với phần đầu bích mở rộng

Từ đường kính cơ bản của trục chong chóng được xác định: dcc = 150 (mm)

Tra bảng 7.7- Sách thiết kế và trang trí động lực tàu thủy 1- Đặng Hộ

+ Bulông hình trụ thường được lắp chặt với lỗ ở cấp chính xác 2 Khi đó cần phảiđảm bảo độ căng khi vặn chặt ren của bulông, tạo ra lực kéo chặt bích, đồng thờitạo ra lực ma sát lớn Một phần hay toàn bộ mômen trên trục sẽ được truyền đi nhờlực ma sát này do đó làm giảm lực cắt và lực ép đối với bulông Khuyết điểm củaloại bulông này là bulông có hình trụ tròn nên việc tháo lắp bulông rất khó khan,

dễ gây hư hỏng mặt tiếp xúc của lỗ nhất là đối với bulông tinh ( bulông chính xác).Khi tháo ra lắp lại, chất lượng liên kết sẽ giảm xuống đáng kể và thường phải thaybulông mới

Hình 3.3: Bulông tinh ( chính xác ) nối bích hình trụ

+ Bulông hình côn khắc phục được những khuyết điểm của bulông hình trụ.Bulông hình côn không có đầu bulông nên kích thước của đai ốc rất nhỏ, do đókích thước phần đầu của bích cũng được giảm xuống một cách đáng kể loạibulông này không thể tạo ra lực ma sát lớn nên thường chịu lực cắt và lực ép lớn.Ngoài ra, chế tạo lỗ cho loại bulông này cũng rất khó

Bảng 3.3: Tính đường kính bulong bích nối

6

Bảng 3.4: Bảng tính chiều dài áo bọc trục

STT Hạng mục tính Ký hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

1 Đường kính tính toán quyđịnh của trục chong chóng d s mm Đã tính 150

2 Vật liệu chế tạo áo bọc trục Theo thiết kế Đồng thau

3 Chiều dày lớp áo bọc bằngđồng thanh tại cổ trục t 1 mm t1=0,03 d s+7,5 12

4 Chiều dày lớp áo bọc trục ởphần còn lại t 2 mm

- Chiều dày áo bọc trục tại cổ trục: t1= 14 mm

- Chiều dày áo bọc trục ở phần còn lại: t2 = 10 mm

3.4.4 Ống bao trục.

- Ống bao trục thường được chế tạo liền, nhưng với ống bao trục dài từ 7m đến10m hoặc khi yêu cầu phải có khả năng điều chỉnh được chiều dài, thì ống bao trụcđược cấu tạo từ hai đến ba đoạn nối ghép lại với nhau Nếu đường kính nhỏ, cácđoạn ống trục này có thể được nối bằng ren

- Kết cấu ống bao trục phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại tàu, bố trí hệ trục haykết cấu vòm đuôi tàu…Đối với tàu 1 hệ trục ống bao thường có kết cấu như sau:ống bao trục xuyên qua cột đuôi , đoạt cuối thường có ren và dung đai ốc cố địnhchặt, đai ốc phải có thanh hãm Đoạn trước làm thành tai và được cố định lên mộttấm kim loại hàn lên vách kín nước Giữa vành ống và tấm kim loại này phải lótbằng đệm chì hoặc đổ chì vào khe hở này Phần bên trong ống dung để lắp gối trụcthường làm thành cấp để tiện cho quá trình lắp ráp Trước khi lắp ráp ống bao trục,bên trong và ngoài ống bao thường được sơn hay trát một lớp vật liệu chống ănmòn

Hình 3.4: Ống bao trục

- Tính toán cho ống bao bằng gang đúc

Bảng 3.5: Bảng tính chiều dày ống bao trục

STT Hạng mục chính Đơn vị Kí hiệu Công thức tính Kết quả

1 Đường kính ngoài áo

mm mm

S1 = 0,05.Da+20 S2 = (1,51,8)S1

28,9 48

⇒Chọn:S1 = 30 mm, S2 = 50 mm

3.4.5 Gối trục chong chóng với kết cấu bạc ba-bít.

- Quy cách và tính năng của vật liệu: Hợp kim ba-bít dung làm gối trục thường làloại có kí hiệu B-83 Hiện nay đang dung loại B-16 có giá thành tương đối thấp đểthay thế Hợp kim ba-bít chịu mòn rất tốt, không làm hư hỏng cổ trục, ứng suất nénkhá cao, tản nhiệt nhanh Nhược điểm của loại hợp kim này là chế tạo , sửa chữatương đối phức tạp và khó khăn, đòi hỏi phải thợ có tay nghề, giá thành cao Ngoài

ra cũng cần phải chú ý khi dung gối trục bằng ba-bít thì áo lót trục không được làmbằng đồng tuổi thọ của gối trục bằng hợp kim này tùy thuộc rất nhiều vào điềukiện vận hành, tính tin cậy của thiết bị làm kín phía đuôi tàu và tính chính xác khilắp ghép trục trung bình tuổi thọ của gối trục dung loại ba-bít B-16 là 2-3 năm

- Hình 7 mô tả một kiểu bạc trục ba-bít Phần cốt thép của gối trục hợp kim ba-bít

có thể bằng đồng thanh hay đồng vàng Để tiết kiệm kim loại màu có thể dùng théphay gang đúc Lực bám của ba-bít vào gang đúc hơi kém, do đó phải xử lý bề mặtđúc cẩn thận

- khi hệ trục làm việc, hợp kim ba-bít chịu lực ma sát, do đó rãnh đổ hợp kim phảilàm thành hình đuôi én Rãnh có dạng này sẽ làm tang khả năng bám chắc khi đổhợp kim vào Trước khi đổ ba-bít, cần mạ lên bề mặt một lớp thiếc để giảm nhẹcông việc đúc

- Sau khi đổ hợp kim vào rãnh, phần cốt thép phải được xẻ rãnh dẫn hướng trục

để dẫn dầu và phân bố dầu bôi trơn ( thường xẻ 3 rãnh) Dầu nhờn thường đượcđưa vào phía phần cốt thép không chịu áp lực hay áp lực nhỏ Các rãnh dầu khôngnên xẻ tận cùng để tránh hiện tượng rò dầu

- Gối trục nên lắp chặt với ống bao trục chong chóng và dùng các biện phápchống xoay và dịch chuyển dọc trục của gối như đoạn trước và sau gối làm thànhvành, dùng bulông cố định lên ống bao

- Bạc thiết kế là bạc ba bít bôi trơn bằng dầu

Hình 3.5 Kết cấu bạc trục chong chóng bằng vật liệu ba-bít

- Chiều dài bạc sau: lS = 3, 5.dS = 525 mm

- Chiều dài bạc trước: lt = 2, 5.dS = 375 mm

3.4.6 Gối trục trung gian.

- Gối trục trung gian thường sử dụng kết cấu kiểu bạc hai nửa, với các hệ trụcđường kính nhỏ, trục mảnh, tốc độ quay của trục cao có thể sử dụng ổ bi đỡ làmgối đỡ trục

- Gối trục trung gian có kết cấu bạc kim loại và thường là vật liệu ba-bít với cácđặc tính giống với gối đỡ trục chong chóng có kết cấu kiểu bạc ba-bít

Hình 3.6: Kết cấu bạc trục trung gian bạc ba-bít bôi trơn bằng dầu

ltg  (1,2…1,8)d0;

Vậy chọn chiều dài ổ trung gian: ltg= 250 (mm).

3.5 Lực tác dụng trên hệ trục Áp lực trên gối đỡ trục.

3.5.1 Lực tác dụng trên hệ trục.

1.Lực tác dụng chính.

- Mômen xoắn M x do động cơ chính sinh ra

- Lực đẩy P do chong chóng tạo ra

- Mômen uốn M udo trọng lượng của bản than các đoạn trục và các thiết bị lắp ráptrên trục

2 Lực tác dụng phụ.

- Lực xuất hiện do dao động của hệ trục

- Lực ngoại mạch trong các trường hợp: biến dạng của vỏ, lắp ráp hệ trục thiếuchính xác, sự rung động của chong chóng trong vòm đuôi, song gió, biến đổi môitrường và vùng hoạt động của tàu…

- Do đó "muốn tính được phụ tải của gối trục, trước hết phải thiết lập được sơ đồ

bố trí hệ trục, đơn vị trọng lượng trục, chiều dài các gối trục Nếu các đoạn trục cócác trọng lượng đơn vị khác nhau thì chọn theo hướng thiên về an toàn cho hệ trục,

tức là chọn đơn vị trọng lượng trục lớn nhất Và trong quá trình tính toán, khôngtính đến trọng lượng của các bích nối Hình 8 là một sơ đồ để minh họa cho mộtbài toán tính".

- Trong quá trình làm việc, hệ trục chịu tác dụng của các lực sau:

+ Trọng lượng của chong chóng, G = 540 (kG);

+ Trọng lượng bản thân trục (Tải trọng phân bố), q = 1,386 (kG/cm)

+ Mô men xoắn do động cơ truyền cho chong chóng,

- Mô men quán tính tiết diện các đoạn trục:

Vậy kết quả trên là đúng và quá trình bố trí hệ trục, khoảng cách giữa các gối

là thỏa mãn

3.5.3 Nghiệm bền hệ trục

1 Nghiệm bền hệ số an toàn trục chong chóng.

Bảng 3.6: Tính nghiệm hệ số an toàn trục chong chóng:

1 Giới hạn bền chảy của vật liệu ch kG/cm 2 Với thép SF45 3200

2 Mô men chống xoắn của trục chong

3 W x=π d CC

3

4 Ứng suất tiếp do mô men xoắn gây ra x kG/cm 2 τ x=M W x

5 Mô men chống uốn của trục Wu cm 3 W u=π d CC3

6 Mô men uốn lớn nhất trên đoạn trục Mu kG.cm Mu= M1 3527,86

7 Ứng suất uốn lớn nhất trên đoạn trục

9 Lực đẩy chong chóng P kG Theo phần II 4620,25

10 Ứng suất nén do lực đẩy gây nên n kG/cm 2 σ n = P

11 Ứng suất do lắp ráp không chính xác lr kG/cm 2 lr= (150  300) 200

12 Ứng suất pháp của trục  kG/cm 2 =u+n+lr 236,81

13 Ứng suất tương đương tđ kG/cm 2 σ td=√σ2+3 τ2x 262,12

2 Nghiệm ổn định dọc trục.

Bảng 3.7: Tính nghiệm ổn định dọc trục:

Stt Đại lượng tính KH ĐV Công thức tính Kết quả

1 Chiều dài đoạn trục lớn nhất l2 cm Theo thiết kế 195

2 Hệ số đàn tính của vật liệu trục E kG/cm 2 Với thép KSF60 2.10 6

3 Hệ số xét đến sự liên kết 2 đoạn trục  Theo TKTTHĐLtập II 1

4 Momen quán tính của tiết diện mặt cắt

8 Lực đẩy chong chóng P kG Theo phần II 4620,25

9 Lực đẩy chong chóng Pmax kG Pmax = 1, 3.P 6006,32

12 Hệ số an toàn về ổn định cho phép [Kôđ] Chọn 2,5

13 Ứng suất ổn định cho phép [ ôđ] KG/cm2

Stt Đại lượng tính KH ĐV Công thức tính Kết quả

2 Mô men quán tính độc cực Jp cm 4 J p=π d CC

5 Góc xoắn trên 1 đơn vị chiều dài  độ/m

-3

7 Chiều dài đoạn trục lớn nhất

8 Tải trọng phân bố trên trục q kG/cm Đã tính 1,386

9 Tải trọng tác dụng lên đoạn trục

10 Môđun đàn hồi của vật liệu E kG/cm 2 Thép KSF60 2.10 6

11 Mô men quán tính tiết diện trục J cm 4 J= π d CC

4

13 Mô men uốn gây ra tại đầu tự do Mu kG.cm Mu = M0 30898,125