THIẾT kế sơ bộ hệ THỐNG lái CHO tàu HÀNG 1000 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THUỶ BỘ MÔN ĐÓNG TÀU  BÙI QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG LÁI CHO TÀU HÀNG 1000 TẤN CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ TÀU THUYỀN GVHD: NGUYỄN CHÍ THANH Nha Trang, 11 - 2007 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV: Bùi Quang Huy Lớp: 45 TT-2 Ngành: Cơ khí Tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn. Số trang: … … Số chương: … … Số tài liệu tham khảo:……. Hiện vật: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận Nha Trang, ngày……tháng.… năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN Họ, tên SV: Bùi Quang Huy Lớp: 45 TT-2 Ngành: Cơ khí Tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn. Số trang: ….… Số chương:…. … Số tài liệu tham khảo: …… Hiện vật: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Điểm phản biện: Nha Trang, ngày……tháng……năm 2007 CÁN BỘ PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày……tháng……năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Người Việt Nam có câu tục ngữ ‘không thầy đố mày làm nên’. Câu nói tục ngữ đó cho chúng ta thấy một tinh thần hiếu học của một dân tộc chịu khó cần cù học hỏi như dân tộc Việt Nam. Người Việt Nam chúng ta luôn đề cao vai trò của người thầy trong việc dậy dỗ, hình thành nhân cách của một con người, nếu không có người thầy thì chúng ta không thể làm nên bất cứ một cái gì. Người thầy không chỉ dậy chúng ta các kiến thức mà còn truyền cho chúng ta những ý tưởng để từ đó tự ta từ những ý tưởng đó mà thực hiện chúng và nó làm nền tảng cho ta phát triển sau này. Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã nhận rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình, chân thành của các thầy cô trong khoa cơ khí nói chung và trong bộ môn tàu thuyền nói riêng. Thầy cô đã giúp đỡ tôi về tài liệu nghiên cứu cũng như sự hướng dẫn thực hiện đề tài một cách nhiệt tình. Tôi xin gửi lời cảm ơn nhất. Điều đầu tiên tôi muốn nói lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Chí Thanh người đã hướng dẫn, chỉ bảo trực tiếp tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy, tôi đã có nhiều kiến thức cho mình và đã biết cách vận dụng các kiến thức đã học được trong suốt quá trình ngồi trên ghế nhà trường để giải quyết một vấn đề cụ thể mà thực tế đặt ra đối với một người kỹ sư cơ khí tàu thuyền . Bên cạnh đó, ngoài sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Chí Thanh và các thầy cô trong bộ môn tàu thuyền ra tôi còn được gia đình, bạn bè, người thân đã động viên khuyến khích tinh thần tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin gửi lời cảm ơn ! Để đáp lại những sự giúp đỡ chân thành đó tôi đã thực hiện xong đề tài này đúng thời gian quy định của nhà trường. Tuy nhiên do lần đầu tiên thực hiện một đề tài lớn như thế này chắc không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn, tôi rất mong được đón nhận những đóng góp ý kiến phê bình để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn! Sinh viên thực hiện. Bùi Quang Huy LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một quốc gia có đường bờ biển dài trên 3000 km. Do đó nguồn tài nguyên sinh vật là rất phong phú. Để khai thác được, chúng ta cần phải có những đội tàu với những con tàu có trọng tải lớn được trang bị những thiết bị hiện đại, hoạt động tin cậy. Tuy nhiên hiện nay phần lớn những con tàu chúng ta đều được mua và đã qua khai thác. Những tàu được đóng ra đều chưa có thiết kế mà chủ yếu là mua thiết kế từ nước ngoài. Do đó vấn đề thiết kế để đóng mới những con tàu có trọng tải lớn là rất cần thiết, đặc biệt là các thiết bị phụ tàu thuỷ, giảm chi phí, nâng cao trình độ kỹ thuật đóng tàu. Thiết bị phụ tàu thuỷ là một bộ phận cấu thành con tàu. Độ tin cậy của thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn khi vận hành, khai thác con tàu. Để đáp ứng trước nhu cầu của thực tế đó, hiện nay ở trong các trường Đại Học đang đào tạo ra những kỹ sư tàu để phục vụ những yêu cầu đó. Sau mỗi khoá học, mỗi một người sinh viên đều được thực hiện một đề tài để tổng hợp những kiến thức đã được học và cũng để làm quen với công việc của một người kỹ sư sau này. Nay tôi đã được nhà trường, khoa Kỹ Thuật Tàu Thuỷ, bộ môn Đóng Tàu giao đề tài :”Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn ” Nội dung của đề tài bao gồm các phần chính như sau: 1. Đặt vấn đề. 2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế. 3. Nội dung tính toán chủ yếu. + Xác định các thông số hình học của bánh lái. + Tính toán cụm bánh lái. + Tính chọn động cơ lái. 4. Kết luận và kiến nghị. Do thời gian và kiến thức có hạn nên trong quá trình thực hiện chắc không thể tránh được những thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của thầy cô cùng các bạn sinh viên để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiện Bùi Quang Huy MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU Phần 1: Đặt vấn đề 1 1.1. Tổng quan 2 1.1.1. Giới thiệu về ngành công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam 2 1.1.2. Giới thiệu về đề tài và phạm vi ứng dụng của nó trong thực tế 2 1.2. Nhiệm vụ thư và giới hạn đề tài 4 1.2.1. Nhiệm vụ thư 4 1.2.2. Giới hạn đề tài 4 1.2.3. Mục tiêu của đề tài 4 Phần 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 5 2.1. Các phương án thiết kế 6 2.2. Chọn phương án thiết kế cho đồ án 7 2.3. Giới thiệu chung về tàu hàng khô 1000 Tấn 8 2.3.1. Loại hình và công dụng 8 2.3.2. Các thông số cơ bản của tàu 8 2.3.3. Máy chính 8 2.3.4. Máy phát 8 2.3.5. Két chứa 9 2.3.6. Hệ thống bơm 9 2.3.7. Hệ thống trục 9 2.4. Tính ăn lái của tàu và nhiệm vụ thiết bị lái 10 2.5. Quá trình quay vòng tàu 10 2.5.1. Giai đoạn 1 11 2.5.2. Giai đoạn 2 11 2.5.3. Giai đoạn 3 11 2.6. Các yêu cầu đối với bánh lái và máy lái 13 2.6.1. Yêu cầu đối với bánh lái 13 2.6.2. Yêu cầu đối với máy lái 13 2.7. Phân tích và lựa chọn phương án truyền động lái 14 2.7.1. Phân tích và lựa chọn phương án bố trí máy lái 14 2.7.2. Phân tích và lựa chọn phương án truyền động lái 15 2.7.3. Cấu tạo và các dạng truyền động của máy lái điện thuỷ lực 16 2.7.3.1. Cấu tạo máy lái thuỷ lực 16 2.7.3.2. Hệ truyền động thuỷ lực 16 2.7.3.2.1. Hệ Xylanh thuỷ lực cố định 16 2.7.3.2.2. Hệ Xylanh thuỷ lực lắc được 17 2.7.3.2.3. Động cơ thuỷ lực vành khuyên 18 2.7.3.2.4. Động cơ thuỷ lực cánh dẫn 18 Phần 3: Nội dung tính toán chủ yếu 19 Chương 1: Xác định các thông số hình học của bánh lái 20 1.1. Xác định các thông số hình học thuỷ động học của bánh lái 20 1.1.1. Chiều cao bánh lái 20 1.1.2. Diện tích bánh lái 20 1.1.3. Chiều rộng bánh lái 22 1.1.4. Hệ số kéo dài của bánh lái 22 1.1.5. Chiều dày tương đối của Prôfin 22 1.1.6. Xác định biên dạng Prôfin bánh lái 23 1.1.6.1. Xác định biên dạng Prôfin bánh lái 23 1.1.6.2. Xác định bán kính phần lượn mũi của Prôfin 23 1.2. Tính toán đặc tính thuỷ động học bánh lái 25 1.3. Xác định vị trí tối ưu của trục bánh lái 29 1.3.1. Xác định vị trí tối ưu của trục bánh lái 29 1.3.2. Xác định hệ số cân bằng 30 1.4. Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu đến đặc tính thuỷ động học của bánh lái 31 1.5. Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thuỷ động học của bánh lái 32 1.5.1. Xác định diện tích bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt 32 1.5.2. Xác định hệ số lực đẩy chân vịt 36 1.5.3. Xác định hệ số dòng theo 36 1.5.4. Xác định hệ số dòng theo của vỏ tàu 36 1.6. Bán kính lượn vòng, góc quay ở bánh lái 36 1.6.1. Bán kính lượn vòng 36 1.6.2. Góc quay ở bánh lái 38 1.6.3. Góc quay ở trọng tâm con tàu 38 1.6.4. Hiệu quả duỗi thẳng của chân vịt 38 1.6.5. Góc nghiêng tối ưu của bánh lái 38 Chương 2: Tính toán cụm bánh lái 39 2.1. Vật liệu chế tạo 39 2.2. Lực tác dụng lên bánh lái 39 2.3. Mômen xoắn tác dụng lên trục lái 40 2.4. Tính toán hệ bánh lái theo độ bền 41 2.5. Trục lái 46 2.5.1. Phần trên của trục lái 46 2.5.2. Phần dưới của trục lái 47 2.6. Tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái 48 2.6.1. Xương bánh lái 48 2.6.2. Tôn bánh lái 48 2.6.3. Chiều dày xương bánh lái 49 2.6.4. Cốt bánh lái 50 2.6.5. Sống đuôi bánh lái 50 2.6.6. Sống mũi bánh lái 51 2.6.7. Liên kết 52 2.6.8. Sơn, thoát nước và lỗ luồn dây 53 2.7. Chốt lái 54 2.7.1. Đường kính chốt lái 54 2.7.2. Kết cấu của chốt lái 55 2.8. Ổ đỡ 55 2.8.1. Ổ đỡ trên của trục lái 55 2.8.2. Ổ đỡ dưới của trục lái 57 2.8.3. Ổ đỡ chốt lái 59 2.9. Mối nối giữa trục lái và bánh lái 61 2.10. Xác định lực dọc trục 63 2.11. Phụ tùng bánh lái 63 2.11.1.Cơ cấu chặn trục lái 63 2.11.2. Bulông vòng 63 2.11.3. Then 64 2.11.4. Cơ cấu giới hạn góc quay bánh lái 65 Chương 3: Thiết kế hệ dẫn động thuỷ lực và thiết bị phụ 66 3.1. Tính toán cụm Piston Xylanh 66 3.2. Tính Xylanh thuỷ lực 71 3.3. Tính Piston thuỷ lực 73 3.4. Tính thuỷ lực đường ống và chọn bơm 75 3.4.1. Lựa chọn đường ống và bố trí đường ống 75 3.4.2. Tính thuỷ lực đường ống và chọn bơm 78 3.4.2.1. Tổn thất dọc đường 78 3.4.2.2. Tổn thất cục bộ 79 3.5. Van điện từ thuỷ lực 84 3.5.1. Cấu tạo và công dụng van điện từ 84 3.5.2. Nguyên tắc hoạt động 84 3.5.3. Chọn van điện từ thuỷ lực 84 3.6. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái thuỷ lực 84 3.6.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc 85 3.6.2. Nguyên lý làm việc 86 3.6.3. Nguyên lý làm việc của tổ hợp van chuyên dùng 87 3.7. Chọn bộ lọc dầu thuỷ lực cho máy lái và quy trình sử dụng của máy lái thuỷ lực 88 3.7.1. Chọn bộ lọc dầu thuỷ lực cho máy lái 88 3.7.1.1. Chọn két chứa dầu thuỷ lực 88 3.7.1.2. Chọn bộ lọc dầu thuỷ lực 88 3.7.2. Sử dụng máy lái 88 3.7.2.1. Chuẩn bị máy lái trước khi làm việc 88 3.7.2.2. Chăm sóc và bảo dưỡng 89 3.7.2.3. Những điều chú ý khi sử dụng máy lái 89 Chương 4: Lắp đặt và thử nghiệm 90 4.1. Lắp đặt bánh lái và trục bánh lái 90 4.2. Lắp đặt máy lái thuỷ lực trên tàu 90 4.3. Hướng dẫn sử dụng 91 4.3.1. Kiểm tra hệ thống lái 91 4.4. Thử thiết bị lái sau khi lắp trên tàu 92 4.4.1. Yêu cầu chung khi thử 92 4.4.2. Quá trình thử 93 4.4.2.1. Thử buộc tàu tại bến 93 4.4.2.2. Thử đường dài 94 Phần 4: Kết luận và kiến nghị 96 4.1. Kết luận 97 4.2. Kiến nghị 97 Tài liệu tham khảo 99 [...]... tượng đó +Thiết kế sơ bộ trục lái +Tính chọn động cơ lái cho bánh lái đã được xác định ở trên 1.2.2:Giới hạn đề tài +Đi thiết kế sơ bộ hệ thống lái (bao gồm bánh lái, trục lái, trụ lái và máy lái ) +Hệ thống lái mà đề tài thiết kế được áp dụng cho tàu hàng khô có trọng tải 1000 Tấn 1.2.3.Mục tiêu của đề tài +Đề tài là cơ sở cho việc đi thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng có trọng tải 1000 tấn và... chúng ta phải đi thiết kế cho nó các thiết bị phụ kèm theo nó Tại một số nhà máy đang đóng những con tàu có trọng tải 1000 Tấn và các nhà máy này đang có bản thiết kế kết cấu tàu và một yêu cầu thực tế đặt ra là ta phải đi thiết kế hệ thống lái cho các tàu này Từ yêu cầu thực tế trên với đề tài Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn ”, tôi hy vọng rằng nó có thể góp một phần nào cho nhu cầu... nào, kết cấu vùng đuôi ra sao 1.2:Nhiệm vụ thư và giới hạn đề tài Từ nội dung của đề tài (Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn) ta có nhiệm vụ thư và giới hạn đề tài mà đề tài phải thực hiện, đó là : 1.2.1:Nhiệm vụ thư +Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống lái của tàu hàng có trọng tải 1000 Tấn + Xác định kiểu bánh lái, hình dạng Prôfin bánh lái cho đối tượng nghiên cứu và thiết kế sơ bộ các... đăng, máy lái trục vít đai ốc, máy lái xéc tơ, máy lái thuỷ lực và máy lái điện thuỷ lực Kết luận: Chọn phương án truyền động điện thuỷ lực cho hệ thống lái của tàu 1000 Tấn Lý do: Đối với dạng máy lái dây, máy lái trục các đăng và máy lái trục vít đai ốc không thể dùng làm truyền động lái cho hệ thống tàu hàng 1000 Tấn Vì những dạng chuyển động lái này chỉ áp dụng cho tàu có trọng tải dưới 500 Tấn, nếu... án thiết kế cho đồ án Dựa vào yêu cầu của đồ án thiết kế đó là ta đi thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng Đặc điểm yêu cầu của hệ thống lái đó là phải có tính tin cậy cao, có khả năng làm việc trong những môi trường và điều kiện đặc biệt Để thoả mãn yêu cầu đó ta chọn phương pháp thiết kế cho đề tài là thiết kế theo Quy Phạm vì nếu ta thiết kế theo phương pháp này có những ưu điểm: - Thời gian thiết. .. khảo cho các thiết kế hệ thống lái cho các tàu có trọng tải khác và là tài liệu học hành nghiên cứu của sinh viên ngành tàu thuyền Giúp sinh viên ngành tàu thuyền thuận lợi và dễ dàng trong việc học hành, đặc biệt là các môn như thiết bị phụ tàu thuỷ, thiết kế thiết bị phụ tàu thuỷ … Hệ thống lái nói chung và thiết bị lái nói riêng là một trong hai bộ phận quan trọng nhất cấu thành con tàu đó là thiết. .. khảo cho thiết kế hệ thống lái của các tàu khác +Giúp cho sinh viên tập làm quen với công việc của một người kỹ sư thiết kế tàu, có khả năng tự làm việc độc lập, tự sáng tạo, có thể giải quyết các vấn đề mà thực tế yêu cầu đặt ra +Tạo điều kiện cho sinh viên hiểu thêm về hệ thống thiết bị phụ tàu thuỷ (cụ thể ở đây là hệ thống lái) Phần 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Các phương án thiết kế: ... một con tàu vẫn còn khá cao Để khắc phục vấn đề trên chúng ta cần có những cán bộ có trình độ có kỹ thuật có thể đáp ứng được trước nhu cầu của thực tế Hiện nay ở khu vực phía Bắc nói riêng và cả nước nói chung đang rất cần và thiếu các thiết kế các thiết bị phụ tàu thuỷ như thiết kế hệ thống lái, thiết kế hệ thống neo, thiết kế hệ thống trang bị động lực …vì với một con tàu cụ thể được thiết kế ra thì... ưu điểm: - Thời gian thiết kế ngắn, đơn giản trong các phương pháp tính toán - Các chi tiết thiết kế ra dư bền (đảm bảo điều kiện làm việc trong các môi trường đặc biệt ) - Không có khó khăn đối với các phương pháp tính toán thiết kế Thiết kế là một quá trình sáng tạo của người thiết kế nhằm thoả mãn một nhiệm vụ được đặt ra “ Thiết kế sơ bộ hệ thống lái cho tàu hàng 1000 Tấn là một quá trình sáng... này đó là cho phép ta đi thiết kế một cách nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào tàu mẫu hoặc thiết kế mẫu để đi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm được tàu mẫu hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế Mặt khác khi đi thiết kế một vấn đề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này được Thiết kế theo . tàu thuỷ như thiết kế hệ thống lái, thiết kế hệ thống neo, thiết kế hệ thống trang bị động lực …vì với một con tàu cụ thể được thiết kế ra thì chúng ta phải đi thiết kế cho nó các thiết bị phụ. cứu: Hệ thống lái của tàu hàng có trọng tải 1000 Tấn. + Xác định kiểu bánh lái, hình dạng Prôfin bánh lái cho đối tượng nghiên cứu và thiết kế sơ bộ các đối tượng đó. +Thiết kế sơ bộ trục lái. . động cơ lái cho bánh lái đã được xác định ở trên. 1.2.2:Giới hạn đề tài. +Đi thiết kế sơ bộ hệ thống lái (bao gồm bánh lái, trục lái, trụ lái và máy lái ). +Hệ thống lái mà đề tài thiết kế được