Chuyên đề: Các phương án bố trí hệ trục trên tàu thủy các loại pptx

Hệ trục có chức năng truyền mô men xoắn từ máy chính đến chân vịt, nhờ đó chân vịt quay và tạo ra lực đẩy tàu đi tới.. Nhiệm vụ của hệ trục tàu thủy Hệ trục là thiết bị dùng để nối động

CHUYÊN ĐỀ : CÁC PHƯƠNG ÁN

BỐ TRÍ HỆ TRỤC TRÊN TÀU

THỦY CÁC LOẠI

GVHD:Th.s Nguyễn Đình Long SVTH: Nguyễn Lê Thành

Lớp: 48DT1MSSV:48132276

LỜI MỞ ĐẦU

Nếu ví con tàu như một cơ thể sống, thì buồng máy

là trái tim và hệ trục là động mạch chính Hệ trục có chức năng truyền mô men xoắn từ máy chính đến

chân vịt, nhờ đó chân vịt quay và tạo ra lực đẩy tàu đi tới Cho nên hệ trục có vai trò hết sức quan trọng, có tính quyết định năng lực hoạt động của tàu.

Bởi vậy việc hiểu biết sâu rộng từ khâu nghiên cứu, thiết kế, gia công, lắp ráp vận hành, sửa chữa là rất cần thiết đối với mỗi người kỹ sư, cán bộ kỹ thuật

ngành đóng tàu.

Trong chuyên đề này sẽ nghiên cứu về các phương

án bố trí hệ trục tàu thủy

Nội Dung Trình Bày

I Nhiệm vụ của hệ trục tàu thủy

Hệ trục là thiết bị dùng để nối động cơ

chính trực tiếp hoặc gián tiếp qua bộ truyền với thiết bị đẩy

Hệ trục được dùng để truyền công suất và mômen quay từ động cơ chính đến thiết bị đẩy

và nhận lực đẩy của chân vịt, truyền qua gối

đỡ chặn đến kết cấu thân tàu, để khắc phục

sức cản của nước làm cho tàu chuyển động

theo một hướng nhất định

Đồng thời, nó là cụm kết cấu quan trọng

của TBNL tàu

II Điều kiện làm việc của hệ trục

Hệ trục làm việc trong điều kiện rất phức tạp Một đầu hệ trục nối liền với máy chính - chịu tác dụng trực tiếp của mô men xoắn từ máy chính, đầu kia mang

chân vịt - chịu trực tiếp mô men cản của chân vịt

trong sóng gió

Trục chân vịt làm việc trong điều kiện khắc nghiệt hơn cả, nó chịu tác dụng của phụ tải gây uốn thay đổi theo thời gian, phụ tải xoắn, chịu tác dụng ăn mòn

của nước biển Trục chân vịt và các gối đỡ của nó

được bố trí ở nơi đặc biệt trên tàu nên không thuận lợi cho việc theo dõi tình trạng làm việc của nó trong quá trình vận hành, cũng như phức tạp trong công việc

sửa chữa

III.Các thành phần hệ trục

1 Trục chân vịt : là trục cuối cùng mang

chân vịt Đây là trục làm việc nặng nề nhất so với các trục khác, vì phải chịu tải trọng trực

tiếp của chân vịt và 1 đầu hoạt động trong môi trường nước biển, đầu kia nối với trục ống bao (nếu có) hoặc trục trung gian bên trong tàu

2 Trục trung gian : là trục hoặc các đoạn

trục nối từ trục đẩy với trục chân vịt Nhiệm vụ chính là truyền mô men xoắn đến chân vịt

3 Trục đẩy : là trục có nhiệm vụ chặn lực

đẩy chân vịt thông qua vành chặn lực kết cấu

liền với trục Một đầu nối với trục trung gian và đầu kia nối với bích bộ giảm tốc hoặc máy chính Trục đẩy được lắp trực tiếp vào ổ đỡ chặn, trong

đó có các bạc đỡ để chặn lực đẩy

4 Ổ đỡ trung gian : là các ổ đỡ của các trục trung gian có thể là ổ trượt, hoặc ổ lăn (cho

các tàu nhỏ

5 Thiết bị ống bao : gồm ống bao trục,

các gối đỡ được lắp ngay

trong ống bao, cụm kín ống bao và các chi

tiết khác để cố định thiết bị

vào vỏ tàu thiết bị ống bao có nhiệm vụ đỡ trục chân vịt và chân vịt

đồng thời ngăn cách nước biển với không

gian bên trong tàu

6 Cụm kín ống bao : là bộ phận làm kín

nước, không cho nước từ ống bao trục lọt vào lòng tàu

7 Cụm kín vách ngang : tương tự như cụm kín ống bao, nhưng nhiệm vụ chính là không cho nước lọt vào

buồng máy trong trường hợp khoang kế cận phía lái bị ngập nước.

8 Ổ đỡ - chặn chính và phụ : làm nhiệm vụ chính là chuyến lực

đẩy chân vịt thông qua vành trục đẩy vào vỏ tàu, để bảo vệ máy chính

9 Phanh hệ trục : làm nhiệm vụ phanh, hãm hệ trục mỗi khi xảy ra sự cố hoặc khi cần giảm quán tính quay của hệ trục Trường hợp tàu có nhiều hệ trục, thì

phanh còn có nhiệm vụ hãm trục không làm việc, để không bị xoay trong khi hệ trục khác làm việc

IV Các phương án bố trí hệ trục

trên tàu thủy:

A Theo số lượng hệ trục trên tàu

Trên tàu thông thường chỉ lắp 1 hoặc 2 hệ trục độc lập hoặc chung 1

máy chính, tuy nhiên cũng có khi lắp đến 5 hệ trục (từ

1 đến 5 máy và

chân vịt) Ở tàu phá băng ngoài chân vịt, phía lái, còn

có thể có chân vịt

phía mũi để phá băng, nhưng ít khi gặp vì phức tạp

trong bảo quản và

vận hành

Số lượng hệ trục phụ thuộc vào kiểu dáng và tính chất của tàu, loại và đặc điểm máy chính, chế độ làm việc, hiệu quả tinh tế độ tin cậy trong vận hành và vị trí đặt máy trên tàu

1.Tàu có 1 hệ trục : thì được bố trí ở mặt phẳng dọc giữa thân tàu.

Hình 3.1- Kết cấu hệ trục tàu một chân vịt

1 Chân vịt; 2 Ống bao trục; 3 Trục chân vịt; 4 Phanh; 5 Gối đỡ trục trung gian phía lái;

6 Trục trung gian; 7 Gối đỡ trục trung gian; 8.Cụm kín nước; 9 Trục đẩy; 10 Gối đỡ phụ;

11 Thiết bị quay trục; 12 Gối đỡ chặn

2 Tàu 2 hệ trục : thì lắp về hai phía của đường tâm dọc tàu, gọi là : hệ trục mạn trái và phải

Nếu 2 máy chính bố trí so le nhau, thì hai hệ trục

có chiều dài khác nhau, góc nghiêng dọc α và

nghiêng ngang β của 2 đường trục sẽ khác nhau Tâm 2 chân vịt phải nằm trên cùng độ cao

kể từ đường cơ bản của vỏ tàu, cùng trong một mặt phẳng đứng và cùng cách đều đường tim dọc thân tàu

Chiều quay của 2 chân vịt phải ngược chiều nhau Nếu nhìn từ lái về mũi thì 2 chân vịt

thường quay theo chiều từ ngoài mạn vào tim

giữa tàu, cụ thể chân vịt bên trái quay theo chiều kim đồng hồ và chân vịt bên phải thì quay theo chiều ngược kim đồng hồ

Trường hợp 2 hệ trục chạy song song nhau (β = 0) (khi vị trí buồng máy cho phép), thì

thường 2 trục chân vịt giống nhau và yêu cầu chỉ cần 1 trục dự trữ, có thể thay thế cho cả 2 khi cần thiết

Hình 3.2- Kết cấu hệ trục tàu hai chân vịt

1 Chân vịt; 2 Giá treo gối đỡ; 3, 4 Trục chân vịt; 5 Ống bao trục;

6 Phanh; 7 Trục trung gian; 8 Gối đỡ chặn phụ; 9 Gối đỡ phụ (lắp

ráp); 10 Cụm kín nước;

11 Gối đỡ trục trung gian; 12 Trục đế; 13 Gối chặn chính; 14 Thiết bị

quay trục

Sơ đồ hai hệ trục bố trí song song với nhau

3 Tàu 3 hệ trục :

Một nằm giữa, và 2 hệ trục kia nằm về 2 mạn tàu Chân vịt giữa nằm lùi về phía sau so với 2

chân vịt 2 bên mạn tàu

Nếu công suất trên mỗi hệ trục như nhau, thì đường kình trục sẽ giống nhau và chỉ cần 1 trục chân vịt dự trữ cho cả 3 hệ trục Nếu công suất 2 hệ trục mạn tàu khác nhiều so với hệ

trục ở giữa, thì đường kính trục sẽ phải làm

khác nhau Đây là trường hợp hay gặp

Sơ đồ tàu 3 hệ trục

Nếu công suất và kích thước chân vịt phân

đều cho 4 hệ trục, thì các trục làm giống nhau và

bố trí từng cặp hệ trục đối xứng nhau qua mặt

cắt dọc giữa

Thông thường tàu có 3 hệ trục trở lên chỉ khi diện tích buồng máy cho phép hoặc máy chính là tua bin khí vì kích thước gọn nhẹ Trọng lượng

toàn bộ trục : gồm chân vịt, ống bao, các loại

trục, ổ đỡ, cụm kín nước, phanh hãm, so với

trọng lượng các trang thiết bị buồng máy chiếm khoảng 7 : 10%

4.Tàu 4 hệ trục

hoặc phía mũi tàu 5◦

Đối với tàu nhỏ, khi mà hệ bôi trơn động cơ chính có bơm hút trực tiếp dầu nhờn từ đáy ca-

te máy, thì càng cần lưu ý phải giới hạn độ

nghiêng dọc hệ trục sao cho trong bất cứ điều kiện sóng gió thế nào luôn luôn phải có đủ dầu nhờn tại vị trí đầu hút của bơm để bôi trơn máy

- nghĩa là không được nghiêng dọc quá giới

hạn cho phép của máy chính

Khi lắp đặt hệ trục.độ nghiêng tối đa so với đường cơ bản là α =5◦ và góc lệch cho phép của đường trục so với mặt cắt dọc giữa tàu là β = 3◦.Độ nghiêng của máy

chính lắp đặt tùy thuộc vào độ nghiêng của hệ trục.Trị

số nghiêng cực đại do nhà sản xuất quy định, thông

thường có giá trị (7÷12)◦.

Sơ đồ hệ trục tàu nghiêng

C Theo vị trí buồng máy

Tùy theo vị trí buồng máy : Ở phía lái, phía mũi hay giữa tàu, hệ trục có thể ngắn hoặc dài đến 100 m

Khi buồng máy phía lái : Hệ trục ngắn, thuận lợi trong gia công lắp ráp và tận dụng được dung tích các khoang chứa Vì vậy thường được bố trí cho các tàu chở hàng rời đồng nhất như : chở dầu, than, quặng, tẩu

công-ten-nơ v.v

hẹp, khó bố trí các trang thiết bị, cân bằng dọc khó hơn và hiện tượng dao động cộng hưởng

dễ xảy ra giữa máy chính và chân vịt, khó quan sát điều khiển tàu nếu ca bin lái nằm ngay trên buồng máy

Khi buồng máy phía mũi tàu : Hệ trục dài hoặc rất dài, dẫn đến gia công, lắp ráp phức tạp hơn Hệ trục phải đi qua nhiều khoang hàng và vách ngăn, choán dung tích khoang

hàng, khó bảo trì, kiểm tra trong quá trình vận hành Cân bằng dọc của tàu khó hơn

Khi buồng máy ở giữa tàu : áp dụng cho tàu chở hàng khô hỗn hợp

Buồng máy ở giữa tàu thì dung hòa được các nhược

điểm nêu trên Hệ trục vẫn phải đi qua các khoang

hàng, choán chỗ, phân chia khoang khó hơn, bốc xếp hàng phiền phức hơn Tuy nhiên : việc cân bằng tàu dễ dàng hơn.

D.Theo chiều dài hệ trục

Hệ trục có thể ngắn hoặc dài đến 100 m, tùy thuộc vào vị trí buồng máy.

máy đặt ở sau đuôi.

E.Theo phương thức truyền động

1.Truyền động trực tiếp đến chân vịt có bước xoắn không đổi bằng khớp nối cứng

2 Truyền động trực tiếp đến chân vịt có bước xoắn không đổi bằng khớp nối mềm

3.Truyền động trực tiếp đến chân vịt biến bước bằng khớp nối cứng

4 Truyền động trực tiếp với ly hợp đảo chiều

Truyền động gián tiếp

Sơ đồ nguyên lý TBĐL truyền qua hộp giảm tốc

Sơ đồ nguyên lý TBĐL với các cơ

cấu giảm tốc chuyên dụng

F.Theo hệ động lực

Truyền động bằng động cơ diezen: như đã trình

bày ở các phần trên.Động cơ diezen đang được sử

dụng phổ biến trong các tàu đóng mới hiện nay,bởi

các ưu điểm của nó.

Hệ động lực truyền động bằng động cơ điện:

Dù truyền động theo sơ đồ nguyên lý nào đi nữa thì cũng qua hai lần biến đổi năng lượng:cơ thành

điện,điên thành cơ để quay và dẫn động trục chân

vịt.Đặc điểm chung của truyền động điện là động cơ quay nhanh, nhẹ,cơ động,hệ trục ngắn,dễ lắp ráp,dễ cân chỉnh.Song sơ đồ nguyên lý phước tạp,đắt

tiền,tính kinh tế kém

Hệ động lực truyền động bằng động cơ thủy lực:

ổ đỡ - tức giữa 2 vách Với đoạn trục nhỏ thì

không cho phép đặt trên ổ đỡ Sự uốn cục bộ đáy tàu gây nên tải bổ sung trên các

ổ đỡ

Trên hình 1 mô tả ảnh hưởng của sự biến dạng cục

bộ đáy tàu làm cho đường trục bị uốn cong vì ổ đỡ bị xê dịch 1 đoạn E' đồng thời cũng là nhược điểm khi phân đoạn trục trên 3 ổ đỡ, trong đó 2 ổ đỡ sát vách ngang

và 1 ổ đỡ nằm giữa.

Lý thuyết cũng như thực tế cho thấy hệ trục càng vững thì hoạt động càng tin cậy

hơn Hiệu quả vận hành, công nghệ và kết cấu phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ

trục

Việc bố trí ổ đỡ còn phụ thuộc vào vị trí các vách ngang kín nước, sao cho dễ kiểm tra, bảo quản Ngoài ra còn liên quan đến

số vòng quay giới hạn của dao động

ngang, nhất là khi vòng quay hệ trục cao

VII Tài liệu tham khảo

• 1.Trang bị đông lực tàu thủy – Th.s Nguyễn Đình

• 3.Tài liệu trên trang www.votauthuy.org

• 4 Tài liệu trên trang www.kimcokynhan

• 5.Thiết kế và lắp rắp trang thiết bị tàu thủy – Nguyễn Đăng Cường

• Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

• (trích từ trang 1 ÷ 10)

• 6.Tài liệu trên trang www.ebook.edu.vn