Nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng họ động cơ CUMMINS làm máy chính cho đội tàu lưới kéo, chương 18 pot

Chương 18: Hộp sốTrước đây, việc tìm kiếm hộp số dùng cho động cơ tàu thủy gặp nhiều khó khăn, có lúc người ta sử dụng ngay cả hộp số của ôtô cải tiến lại cho phù hợp với điều kiện làm

Chương 18: Hộp số

Trước đây, việc tìm kiếm hộp số dùng cho động cơ tàu thủy gặp nhiều khó khăn, có lúc người ta sử dụng ngay cả hộp số của ôtô cải tiến lại cho phù hợp với điều kiện làm việc trên tàu thủy Tuy nhiên, hộp số loại này có nhiều nhược điểm như :

+ Không đáp ứng được tốc độ tàu cho cả hai cấp tiến và lùi

+ Không đáp ứng được vấn đề phát huy tối đa công suất với

khả năng chịu đựng của các bánh răng

+ Trên tàu thủy bộ phận điều khiển thường bố trí ngay cabin lái và rất xa máy

chính và hộp số Đây là khó khăn cho việc bố trí thiết bị điều khiển ly hợp

+ Đối với tàu thủy thì không cần phải sử dụng nhiều nấc tốc

độ thông qua hộp số mà chỉ sử dụng hai số duy nhất là tiến và lùi Việc thay đổi vòng quay động cơ được điều khiển thông qua tay ga nhiên liệu cung cấp cho động cơ Đây là nguyên nhân cơ bản nhằm tránh cho động cơ bị quá tải cục bộ và là điểm khác biệt cơ bản giữa động cơ bộ với động cơ thủy

Một số hộp số thủy lực thường dùng trên tàu lưới kéo tỉnh Kiên Giang được

trình bày ở bảng 3.6 dưới đây.

Khi lựa chọn hộp số cần phải chú ý cỡ loại cho phù hợp với công suất và vòng quay của động cơ để tránh sự quá tải hoặc non tải cho hộp số, dẫn đến lãng phí về mặt kinh tế

Phần lớn động cơ Cummins trang bị trên tàu lưới kéo của tỉnh Kiên Giang đều được trang bị hộp số thủy lực 2 cấp tiến và lùi có it=il, giá khoảng (50-75) triệu đồng của hãng Quang Jiu (HANGZHOU ADVANCE GEARBOX GROUP CO.LTD) và Đông Phong của Trung Quốc Ngoài ra còn sử dụng một số ít hộp

số TWIN DISC của Mỹ …Việc lựa chọn hộp số thủy lực là do :

-Sử dụng dễ dàng, đơn giản, tránh được sự quá tải của động cơ trong suốt quá

trình sử dụng, bảo đảm sự phù hợp ban đầu của tổ hợp máy vỏ -chân vịt

- Đơn giản khi lắp đặt vào động cơ Chỉ cần đảm bảo sự phù hợp giữa hai ly hợp vấu-cao su ở mặt sau của động cơ và đầu vào của hộp số Sau đó tiến hành xem xét hai mặt bích nối thân hộp số và thân máy

Đặc biệt đối với nghề lưới kéo khi chọn hộp số phải quan tâm đến các yếu tố:

Cần sức kéo.

Vòng quay chân vịt thấp

Hộp số có tỷ số truyền lớn Đường kính chân vịt lớn

Đường kính trục chân vịt lớn

Loại hộp

số

S

T Các thông

số

MB170 MB270

A

00

1 Vòng

quay

động

1000-2500 1000-2500 1000-2000 1000-2300 1000-2300 1000-2100

2 Tỷ số

3 Tỷ số

lượng

(kg

24

5 Kích

thước

m

m

(dàixrộngx

485x61 0x 65 6

594x8 10 x86 8

578x7 44 x83 0

638x9 20 x104 0

640x9 20 x111 0

784x9 92 x113 0

nma

6 Ch

ế

7 Áp dụng

cho

động

MWM D2

26-NTA 855M

NT

19M

KTA 19M

KT38 M

Qua phân tích ở trên và bảng 3.6, đồng thời từ thực tế sử dụng

của ngư dân hành nghề lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thì hộp số loại T300 được sử dụng rộng rải nhất và được chọn để tính toán sau nầy

Ở Kiên Giang, các động cơ cũ, không phân biệt ĐCTCD hay ĐCBTH, trước khi đưa xuống tàu đều cải hoán bánh đà, bằng cách đúc một khâu mới bằng gang và gia công nó phù hợp với mối ghép của vành ngoài bánh đà cũ Trên lý thuyết, bánh đà có tác dụng chủ yếu là đảm bảo tốc độ quay của trục khuỷu được đồng đều (tốc độ góc không đổi ) Do mô men quán tính chuyển động quay J ( J = m.D2/4 ) của động cơ biến thiên theo góc quay của trục khuỷu nên tốc độ góc của trục khuỷu trong thực tế không phải là hằng số,

nghĩa là trục khuỷu chuyển

động có gia tốc góc Hiện tượng này gây nên các tải trọng phụ có tính chất va đập trong các cơ cấu của động cơ, trên nền móng lắp đặt động cơ và trên các cơ cấu liên hợp với động cơ Trong thực tế,

dù động cơ có nhiều xy lanh, mô men J của động cơ vẫn không phải

là hằng số

Khi mô men J của động cơ lớn hơn mô men cản, trục khuỷu sẽ gia tốc lúc đó bánh đà sẽ tích trữ phần năng lượng dư dưới dạng động năng E Khi mô men J của động cơ nhỏ hơn mô men cản, trục khuỷu sẽ quay chậm dần, bánh đà lúc đó sẽ phóng trả phần năng lượng đã tích trữ, lúc này động năng E của bánh đà sẽ tăng lên, do

đó làm cho trục khuỷu quay được đều Có nghĩa là nếu mô men J của bánh đà lớn, tích trữ phần năng lượng dư càng lớn và tác dụng làm đồng đều

tốc độ của nó sẽ càng lớn

[6]

Từ công thức động năng E

= J 2 /2, trong đó J = m.D2/4, với m

là khối lượng; D là đường kính bánh đà, tỷ lệ thuận với đường kính bánh đà

Do đó, tăng đường kính bánh đà thì mô men J tăng theo tỷ lệ bình phương, trong khi tăng khối lượng bánh đà thì mô men J chỉ tăng theo tỷ lệ bậc 1 Tuy nhiên tăng mô men J bánh đà có nghĩa là tăng kích thước và trọng lượng của bánh đà, điều đó không thể thực hiện một cách tùy tiện được

Việc ngư dân tăng thêm khối lượng quay của bánh đà lên (1,5-2) lần ( có khi khối lượng toàn bộ lên đến 200 kg) là hoàn toàn theo kinh nghiệm Họ thường phải gia công thêm một ống trụ làm trung gian để ghép mặt trước của hộp số với mặt sau thân máy (do tăng

khối lượng quay đã làm chiều dầy vành của bánh đà tăng, cho nên phải dùng đến ống trụ trung gian nầy) Theo quan điểm của người cải hoán động cơ và thợ máy, mục đích của việc cải hoán bánh đà như trên là để động cơ dễ khởi động hơn, “kéo khỏe hơn” và tiết kiệm được nhiên liệu Riêng đối với động cơ cũ, những yếu tố quyết định tính năng khởi động thường không đảm bảo theo thiết kế, ví

dụ :chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xylanh, piston, xécmăng, bơm cao áp, vòi phun nhiên liệu, bộ đề khởi động, thông

số kỹ thuật của ắc quy khởi động….Bởi vậy, việc tăng thêm mômen quán tính khi khởi

động bằng việc tăng khối lượng bánh đà, theo họ, nhằm để khắc phục phần nào

ảnh hưởng tiêu cực của yếu tố nói trên

Tuy nhiên, theo tôi việc tăng khối lượng bánh đà để nhằm hạn chế phần nào sự bất cập kể trên, đặc biệt là đối với TLK của tỉnh Kiên Giang, là chưa đúng Ngoài việc đóng tàu, trang bị máy chính

và chân vịt theo kinh nghiệm dân gian như hiện nay không có gì bảo đảm cho sự làm việc phù hợp của tổ hợp M-V-CV, từ đó mômen cực đại của động cơ hoàn toàn có thể không nằm trong vùng tốc độ kéo lưới được lựa chọn Bởi vậy, mặc dù động cơ có công suất lớn nhưng “kéo” không khỏe Vấn đề ở đây là tăng J để sử dụng được hộp số có tỷ số truyền cao và chân vịt tương ứng thì phù hợp hơn Việc đánh giá vấn đề này cần phải đầu tư nghiên cứu nhiều hơn nữa mới có nhận định chính xác được Trong luận văn này chỉ xét trên thực tế sử dụng của ngư dân

3.2.1.5 Xem xét sự phù hợp của Máy - Vỏ tàu - Chân vịt :

Như đã phân tích ở mục 2.1.1, 2.1.2 và 3.2.1.4 thì M-V-CV và hộp số là tổ hợp đặc tính không thể tách rời Sự phù hợp của tổ hợp M-V-CV là yêu cầu bắt buộc trong thiết kế cũng như trong sử dụng động cơ

Để cụ thể hóa đối tượng nghiên cứu và phục vụ cho các số liệu tính toán ở

phần sau, từ các phân tích ở trên ta có :

1-Máy tàu : chọn máy CUMMINS KTA 19M với các thông số :

- Công suất định mức : (450-500) hp

- Vòng quay : 1800 v/ph

- Các thông số Kinh tế - Kỹ thuật như bảng 3.5 đã nêu

2-Hộp số : loại thủy lực, ký hiệu T300, có tỷ số truyền 7,54:1.

Có 2 cấp tiến

và lùi cùng tỷ số Các thông số khác đã được nêu ở bảng 3.6.

3-Chân vịt : loại chân vịt định bước, cấp thông thường ( dưới 15

hl/h) Vật

liệu Hợp kim Đồng, đường kính 2,03 m Trọng lượng bánh đà 178 kg

4-Vỏ tàu : Như đã phân tích ở mục 1.2.2.2 thì mẫu tàu lưới kéo

của tỉnh Kiên

Giang dùng động cơ CUMMINS KTA 19M có ký hiệu và các kích thước

+MTT-17-KG : (Lmax x Bmax x D) = ( 22,20 x 6,10 x 3,33 ) m +MTT-11-KG : (Lmax x Bmax x D) = ( 23,90 x 6,40 x 3,60 ) m +MTT-21-KG : (Lmax x Bmax x D) = ( 24,10 x 6,62 x 3,41 ) m

Trong đó mẫu số MTT-17-KG được sử dụng nhiều nhất do

đó ta chọn

mẫu nầy làm mẫu tính toán

Qua thăm dò các ngư dân đang sử dụng tàu có M-V-CV và hộp

số gần với mẫu đã chọn thì tốc độ khi kéo lưới là (2-4) hl/giờ và tốc độ khi hành trình là (10-12) hl/giờ tương ứng với vòng quay động cơ là 1200 vòng/phút ( tức 67% nđm ), đây là mức chuẩn mà tất cả các tàu lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thường sử dụng mà chân vịt không bị “nặng” cũng như không bị “luốc” tức nhẹ tải Như vậy máy chính làm việc với tải bình quân là 67% và 33% còn lại xem như phần dự trử cho :

+Máy chính có thể làm việc lâu dài Đối với lưới kéo, phần dự trử này là

15%

+Dự trữ tốc độ quay của chân vịt (PRM) liên quan đến phương thức tăng áp của máy chính, phương thức làm mát, hệ thống khí

xả, theo nhà máy chế tạo chính Đối với tàu cá thì phần dự trử nầy

là (1,5-3)%

+Dự trử cho trường hợp đáy tàu nhiễm bẩn và sóng gió, công suất hữu hiệu cần thiết tăng lên, tính năng đẩy giảm xuống, khi vận hành mức tăng công suất máy chính thường được biểu thị bằng

độ dự trử hàng hải (Sea Margin) Độ dự trử nầy nằm trong khoảng (0-25)% tùy theo trạng thái hoạt động của tàu

Tóm lại, mặc dù việc lựa chọn tổ hợp M-V-CV và hộp số của

ngư dân là theo kinh nghiệm nhưng qua thực tiển sử dụng đã cho thấy được sự phù hợp của tổ hợp

ô

n

g

s

u

ấ

t

p

h

á

t

r

a

(

K

W

)

n

h

i

ê

n

l

i

ệ

t

i

êê

u

t

h

ụ

(

L

í

t

/

g

i

ờ

)

Tốc độ động cơ ( R P M )

Hình 3.42 : Đường cong đặc tính của động cơ

CUMMINS KTA 19M