phân tích quy trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay

Thực tế nhận thấy, việc tính toán và thiết kế chân vịt tàu nói chung và tàu đánh cá nói riêng ở nước ta hiện nay thường chỉ được thực hiện theo những mẫu chân vịt có sẵn hoặc sử dụng nhữ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Trần Gia Thái đã quan tâm hướng dẫn tận tình và động viên em thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các Thầy Cô Đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn Tàu Thuyền thuộc khoa cơ khí Trường Đại Học Nha Trang

đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập vừa qua

Ngoài ra em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô quản lý thư viện trường đã tạo điều kiện cho em được sử dụng tài liệu một cách tốt nhất Công Ty Cổ Phần Đóng Sửa Nhà Bè đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được thực tập tốt nghiệp Trong quá trình làm đề tài này nếu không có sự giúp đỡ của bạn bè và người thân thì em không thể hoàn thành được công việc như ngày hôm nay

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các quý thầy cô và tất cả bạn bè

đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

MỤC LỤC

Trang LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 5

1.1 TỔNG QUAN 6

1.2 GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIỆN CỨU 7

1.3 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CHÂN VỊT 7

1.3.1Đặc điểm hình học của chân vịt 7

1.3.1.1 Cấu tạo chân vịt 9

1.3.1.2 Các thông số đặc trưng của chân vịt 11

1.3.2 Nguyên lý làm việc của chân vịt 12

1.4 THỰC TRẠNG CÔNG TÁC CHẾ TẠO CHÂN VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY 14

1.4.1 Các cơ sở chế tạo chân vịt trong nước 14

1.4.2 Quy mô sản xuất chân vịt trong nước 14

1.4.3 Đặc điểm của công nghệ chế tạo chân vịt trong nước hiện nay 15

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHÂN VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY 16

2.1 CHUẨN BỊ CƠ SỞ ĐÚC 18

2.1.1 Nhà xưởng đúc 18

2.1.2 Lò nồi nấu vật liệu 18

2.1.3 Vật liệu đúc 19

2.1.3.1 Các vật liệu được sử dụng để chế tạo chân vịt theo lý thuyết 19

2.1.3.2 Vật liệu chế tạo chân vịt hiện nay 23

2.1.3.3 Phương pháp chế tạo 23

2.2 TẠO MẪU ĐÚC CHÂN VỊT 23

2.2.1 Lập bản vẽ mẫu 23

2.2.2 Tạo mẫu đúc chân vịt 26

2.3 KĨ THUẬT ĐÚC CHÂN VỊT 30

2.3.1 Chế tạo khuôn đúc 30

2.3.2 Vật liệu làm khuôn đúc bằng cát 30

2.3.3 Hòm khuôn và dụng cụ làm khuôn 33

2.3.4 Nấu và rót vật liệu 41

2.3.5 Phá khuôn, làm sạch vật đúc 43

2.4 GIA CÔNG CHÂN VỊT SAU KHI ĐÚC 44

2.4.1 Gia công cơ khí 44

2.4.2 Gia công nhiệt 49

2.4.3 Yêu cầu về gia công 50

2.5 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 51

2.5.1 Kiểm tra các thông số 51

2.5.2 Kiểm tra tính cân bằng của chân vịt 52

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 54

3.1 ƯU ĐIỂM CỦA QUY TRÌNH ĐÚC HIỆN NAY 55

3.2 NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUY TRÌNH ĐÚC HIỆN NAY VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 55

CHƯƠNG IV: THẢO LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp đóng tàu ở nước ta phát triển rất mạnh mẽ Nó tác động rất lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội, đồng thời có ý nghĩa cực kì quan trọng về an ninh quốc phòng Vì vậy việc đầu tư phát triển ngành đóng tàu là một yêu cầu tất yếu và rất thiết thực

Trước những nhu cầu đó, trường đại học Nha Trang là một trong những trung tâm đào tạo mũi nhọn của nước ta, trong đó có ngành cơ khí tàu thuyền với đội ngũ cán bộ nghiên cứu và giảng dạy sáng tạo đầy nhiệt huyết đã đào tạo hàng ngàn kỹ sư tại đây tỏa về khắp mọi miền đất nước góp phần không nhỏ trong sự nghiệp phát triển ngành thủy sản nói riêng và ngành kinh tế nói chung

Trong chiến lược chung của trường em được giao một đồ án tốt nghiệp:

“Phân tích quy trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay”

Một đề tài thật hay và bổ ích nhưng không kém phần hấp dẫn sáng tạo mang tính thực tế trong sản xuất Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể là một đóng góp nhỏ trên con đường hiện đại hóa cơ sở vật chất cũng như nâng cao chất lượng hiệu quả nghiên cứu khoa học

Sau một thời gian tìm hiểu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, cũng như sự động viên tạo điều kiện giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè, em đã thực hiện theo yêu cầu của đề tài Song do điều kiện còn nhiều hạn chế nên quá trình nghiên cứu không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong đón nhận những ý kiến đóng góp của các thầy, cùng bạn bè để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn

Nhân dịp này cho em gửi lời biết ơn chân thành nhất đến thầy hướng dẫn:

Trần Gia Thái, cũng như các thầy cô, những người làm việc ở các phòng ban, bạn bè…

đã hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này trong thời gian qua

Nha Trang, tháng 4 năm 2007

Sinh viên thực hiện

Vũ Văn Loát

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TỔNG QUAN

Như chúng ta đã biết tàu thủy là công trình kỹ thuật phức tạp bao gồm ba bộ phận chính là động cơ – vỏ tàu và chân vịt, trong đó chân vịt là một bộ phận quan trọng làm nhiệm vụ chuyển công suất động cơ thành lực đẩy để khắc phục sức cản

vỏ tàu nhằm đẩy tàu chuyển động Do đó chân vịt có ảnh hưởng rất lớn đến mức độ

an toàn và hiệu quả khai thác của liên hợp nên vấn đề tính toán và chế tạo chính xác chân vịt theo các thông số thiết kế đã tính có ý nghĩa rất quan trọng nên đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu Riêng ở các nước có ngành đóng tàu phát triển, đa số các tàu đều thiết kế chuẩn hóa theo mẫu theo đó chân vịt cũng được sản xuất hàng loạt theo những mẫu đã được thử nghiệm trước nên thường tính toán và chế tạo chân vịt theo công nghệ CAD/CAM trên các máy chuyên dụng

Tuy nhiên, vì nhiều lý do về mặt công nghệ, giá thành và nhất là do tính đơn lẻ trong sản xuất nên công nghệ chế tạo chân vịt hiện đại này hầu như chưa được áp dụng ở nước ta hiện nay Thực tế nhận thấy, việc tính toán và thiết kế chân vịt tàu nói chung và tàu đánh cá nói riêng ở nước ta hiện nay thường chỉ được thực hiện theo những mẫu chân vịt có sẵn hoặc sử dụng những chân vịt lắp sẵn theo máy và chế tạo chân vịt theo cách thủ công bằng công nghệ đúc đơn chiếc trong khuôn gỗ hay khuôn cát và tiến hành gia công trên máy công cụ thông thường

Việc chế tạo chân vịt theo công nghệ này có các nhược điểm chính như sau:

- Độ chính xác và độ nhám bề mặt chân vịt thường không đạt yêu cầu, do đó phải qua giai đoạn gia công tinh và đánh bóng nên mất nhiều thời gian, công sức, phụ thuộc tay nghề công nhân và trong nhiều trường hợp chân vịt có thể không phù hợp chân vịt có thể không phù hợp với tàu

- Để chế tạo ra mỗi chân vịt, trước tiên phải cần chế tạo một chân vịt mẫu và một khuôn đúc nên giá thành còn cao

- Hạn chế việc chế tạo các mẫu chân vịt có đường kính lớn và có yêu cầu độ chính xác cao như chân vịt của các tàu cao tốc, tàu cánh ngầm v v…

- Sau khi chế tạo, không thể sửa chữa được khi chân vịt không phù hợp với tàu

thiết kế

Từ những trình bày trên đây chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài “Phân tích quy

trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay” với mục tiêu khảo sát thực tế chế tạo

chân vịt tại các cơ sở để phân tích và đánh giá các ưu nhược điểm của quá trình chế tạo chân vịt ở nước ta hiện nay và dựa trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp khả thi để phần nào có thể khắc phục được các nhược điểm của công nghệ chế tạo truyền

thống như đã nêu

1.2 GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Giới hạn nội dung: Hiện nay ở nước ta chủ yếu là cơ sở chế tạo chân vịt cỡ nhỏ và

• Đường xoắn ốc và mặt xoắn ốc

- Đường xoắn ốc là quỹ tích của điểm A di chuyển dọc theo bề mặt hình trụ bán kính r, thực hiện cùng lúc 2 chuyển động, chuyển động tịnh tiến dọc trục hình trụ với tốc độ V và chuyển động quay quanh trục hình trụ với tốc độ góc w (hình 1.1)

- Bước xoắn H là quãng đường điểm A chuyển động được sau khi quay đúng một vòng

- Duỗi thẳng đường xoắn ốc trên mặt phẳng thành tam giác bước xoắn

- Hai thông số đặc trưng cho đường xoắn ốc

+ Bước xoắn H

+ Góc bước xoắn ϕ xác định theo công thức

r

H tg

π

ϕ

2

=

Hình 1.1

- Mặt xoắn ốc là mặt hình thành khi đoạn thẳng ab thực hiện cùng lúc hai chuyển động, chuyển động dọc theo trục hình trụ bán kính r với vận tốc chuyển động tịnh tiến là và chuyển động xoay quanh trục hình trụ đó với vận tốc góc w không đổi (hình 1.2)

- Mặt cánh chân vịt là do hai mặt xoắn ốc có chung đường giao nhau tạo nên (hình 1.3) Cánh chân vịt có hai cạnh (mép), cạnh đi trước theo chiều quay chân vịt khi tàu chạy tới là cạnh dẫn, cạnh còn lại là cạnh theo Mặt cánh nằm về phía đi tới

của tàu gọi là mặt hút, mặt còn lại là mặt đẩy (hay mặt đạp)

Hình 1.2 Hình 1.3

1.3.1.1 Cấu tạo chân vịt

- Chân vịt có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính: củ chân vịt và cánh chân vịt

+ Cấu tạo củ chân vịt:

Củ chân vịt là một khối côn trụ thường được đúc liền với cánh có cấu tạo như (hình 1.4) Ở giữa củ chân vịt có lỗ hình côn (hoặc ren) và xẻ rãnh then dùng để lắp vào bề mặt côn của trục chân vịt bằng then

Hình1.4: Cấu tạo củ chân vịtTrên hình 1.4 1 Rãnh then.

2 Bề mặt côn trong củ chân vịt

3 Gốc cánh chân vịt

5 do là đường kính trung bình của chân vịt

+ Cánh chân vịt:

- Căn cứ vào đường bao mà người ta phân loại chân vịt có 2 dạng cánh khác nhau Trên hình 1.5 biểu diễn 4 dạng cánh thường được sử dụng:

• Cánh chân vịt hẹp đối xứng (hình 1.5a)

• Cánh chân vịt hẹp không đối xứng (hình 1.5b)

• Cánh chân vịt rộng đối xứng (hình 1.5c)

• Cánh chân vịt rộng không đối xứng (hình 1.5d)

Hình 1.5: Các dạng cánh chân vịt

c Prôfin cánh

- Prôfin cánh là tiết diện của cánh chân vịt bị cắt bởi một mặt trụ đồng trục với trục chân vịt

- Chiều dày prôfin cánh chính là chiều dày của tiết diện tại bán kính đã cho

- Prôfin cánh chân vịt được chế tạo dựa trên 3 dạng phổ biến, được biểu diễn như trên hình ( hình 1.6)

• Prôfin hình bán nguyệt (hình 1.6a)

• Prôfin dạng cánh máy bay (hình 1.6b)

• Prôfin dạng đặc biệt (hình 1.6c)

- Q là chiều quay của chân vịt.

- T là chiều tiến của tàu

3 Rãnh then 8 Đỉnh cánh.

1.3.1.2 Các thông số đặc trưng của chân vịt.

Một chân vịt được đặc trưng bởi các thông số sau:

- Kiểu loại chân vịt: Định bước hay biến bước

- Độ nghiêng của cánh chân vịt: mr (và góc γ r).

- Chiều quay của chân vịt

1.3.2 Nguyên lý làm việc của chân vịt

- Cánh chân vịt làm việc theo nguyên lý cánh chịu tải, thực hiện cùng lúc 2 chuyển động chuyển động theo tàu với tốc độ tịnh tiến Vp và chuyển động quay với tốc độ quay n

- Do đó khi xét phân tố cánh ở bán kính r và xem chân vịt đứng yên, theo nguyên tắc chuyển động tương đối sẽ thấy các dòng chất lỏng chạy đến phân tố cánh như sau

- Dòng chất lỏng chạy với vận tốc Vp do chân vịt chuyển động tịnh tiến cùng với tàu

- Dòng chất lỏng chạy ngược chiều quay chân vịt do chuyển động quay của chân vịt với vận tốc vòng là ω = 2πrn (n - tốc độ quay của chân vịt trong 1 giây)

Hình 1.2

- Các dòng chất lỏng phụ

+ Dòng chất lỏng tốc độ ∆V bị đẩy lùi ra sau khi chân vịt hoạt động

+ Dòng chất lỏng tốc độ ω∆ bị cuốn theo chuyển động quay của chân vịt Vận tốc tổng hợp W của dòng chất lỏng nghiêng phân tố cánh góc α (góc tiến)

- Do phân tố cánh chân vịt đặt nghiêng với phương dòng chất lỏng chạy đến góc

α nên trên phân tố xuất hiện lực nâng dY vuông góc vận tốc W và lực cản dX song song vận tốc W

- Chiếu các lực này lên hai phương vuông góc Lực đẩy dP = dPY – dPx

Lực cản dQ = dQY – dQx

Hình 1.3Xét trên toàn bộ chân vịt sẽ nhận được lực đẩy P và mômen cản M như sau:

z - số cánh chân vịt

ro – bán kính đo ở gốc cánh chân vịt

R – bán kính đo ở đỉnh cánh chân vịt

- Trong nghiên cứu thực nghiệm mô hình chân vịt ở bể thử thường tính lực đẩy

P và mômen cản M theo hệ số lực đẩy K1 và hệ số mômen K2 như sau:

n – tốc độ quay của chân vịt trong 1 giây (s-1)

ρ– khối lượng riêng chất lỏng

1.4 THỰC TRẠNG CÔNG TÁC CHẾ TẠO CHÂN VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY.

1.4.1 Các cơ sở chế tạo chân vịt trong nước.

- Hiện nay các cơ sở chế tạo chân vịt ở nước ta còn ít Phần lớn các cơ sở chế tạo chân vịt đều tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hòa Các cơ sở của nhà nước chế tạo chân vịt như Công Ty Đóng Sửa Nhà Bè, Nhà Máy Liên Hợp Ba Son, Nhà Máy Đóng Tàu Sài Gòn, Xí Nghiệp Cơ Khí Thủy Sản 3

- Ở miền Bắc và miền Trung: việc chế tạo chân vịt được chế tạo ở các cơ sở sửa chữa và đóng mới tàu thuyền như nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, nhà máy đóng tàu Sông Lô, nhà máy đóng tàu Hạ Long… Ngoài ra việc chế tạo chân vịt còn được thực hiện ở các cơ sở đúc tư nhân thường được tập trung ở những nơi có cảng, hay ven các vùng khai thác thủy sản

1.4.2 Quy mô sản xuất chân vịt trong nước.

Do tàu thuyền ở nước ta hiện nay chủ yếu là tàu cỡ nhỏ, dùng để khai thác thủy hải sản ven bờ, mặc dù chủ trương của nhà nước đang khuyến khích nhân dân đóng các tàu đánh cá cỡ lớn dùng để đánh bắt xa bờ nhưng số lượng chưa nhiều Vì vậy qui

mô sản xuất chân vịt cũng phụ thuộc tình trạng này Đối với các chân vịt có đường kính nhỏ (D <1000 mm), thường chế tạo hàng loạt theo các mẫu chân vịt đã thử nghiệm thành công Còn chân vịt có đường kính lớn (D >1000 mm) có qui mô sản xuất đơn chiếc và được sản xuất theo đơn đặt hàng

Trước những khó khăn về tài liệu, điều kiện nghiên cứu, cơ sở vật chất,… nên công tác chế tạo chân vịt ở nước ta còn chưa được chú trọng và thực hiện đồng bộ

Đa số tàu đóng mới chưa thực hiện vấn đề thiết kế và chế tạo chân vịt, hầu hết lắp các máy có kèm theo chân vịt, hoặc lắp chân vịt theo kinh nghiệm dựa trên mẫu có sẵn của các cơ sở đóng tàu

Các cơ sở sản xuất tư nhân có quy mô sản xuất nhỏ thường chỉ thực hiện một công đoạn trong qua trình chế tạo, việc thiết kế tạo mẫu do khách hàng đảm nhiệm hoặc được thực hiện ở các cơ sở nhà nước đủ chức năng thiết kế

Các cơ sở của nhà nước chế tạo chân vịt như Công Ty Đóng Sửa Nhà Bè, Nhà Máy Liên Hợp Ba Son, Nhà Máy Đóng Tàu Sài Gòn, Xí Nghiệp Cơ Khí Thủy Sản 3 Ở các cơ sở này được trang bị đầy đủ các trang thiết bị phục vụ cho công việc thiết kế

cũng như chế tạo chân vịt nên có thể đảm nhận tất cả các công đoạn trong quá trình sản xuất chân vịt thành phẩm Từ khâu thiết kế đến khâu đúc và gia công cơ, kiểm tra, cân bằng để cho ra sản phẩm chân vịt hoàn chỉnh Sản phẩm của các cơ sở này sản xuất có bán trên thị trường ở các tỉnh ven biển.

Mặt khác chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc vào tay nghề, công nghệ đúc dựa theo kinh nghiệm từ mẫu chân vịt ở dân gian Từ các nguyên nhân trên nên chân vịt đúc ra chưa thật tốt, các thông số chưa thật chính xác Do đó chưa tận dụng tốt nhất

sự phù hợp giữa máy- thân tàu- chân vịt, có thể là chân vịt phù hợp với máy nhưng

có thể chưa thật phù hợp với đường hình của thân tàu

1.4.3 Đặc điểm của công nghệ chế tạo chân vịt trong nước hiện nay.

- Phương pháp chế tạo: Chủ yếu theo phương pháp đúc

- Đặc điểm chân vịt chế tạo: đa số chân vịt chế tạo hiện nay là chân vịt định bước, có 3 hoặc 4 cánh, chiều quay trái hoặc quay phải tùy thuộc vào chiều quay của động cơ sử dụng Vật liệu được chế tạo chủ yếu là đồng thau, chân vịt gang và thép chiếm tỷ lệ thấp đa số là làm theo đơn đặt hàng của khách hàng Độ bóng đạt được trên cánh chân vịt là: (∇3÷∇7)

Kết quả khảo sát thực tế tại cơ sở chế tạo chân vịt trong nước hiện nay có thể tóm tắt quy trình chế tạo chân vịt dưới dạng sơ đồ như hình 2.1

CHƯƠNG II QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHÂN VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY

Chuẩn bị cơ sở cho

Lò nồi nấu vật liệuLập nhà xưởng

Vật liệu đúcLập bản vẽ thiết kế đuucs

Hình 2.1: Quy trình chế tạo chân vịt

2.1 CHUẨN BỊ CƠ SỞ ĐÚC

Việc chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất có vai trò rất quan trọng trong quy trình đúc Khi ta có chuẩn bị đầy đủ các cơ sở vật chất, thiết bị thì mới thực hiện tốt được các bước tiếp theo trong quy trình

2.1.1 Nhà xưởng đúc

Quá trình sản xuất đúc trải qua nhiều công đoạn và phải được ở một xưởng đúc,

do đó nhà xưởng đúc phải phân thành nhiều khu vực như: phân xưởng mẫu và kho dụng cụ, kho vật liệu làm khuôn, kho nguyên liệu, khu vực nấu luyện kim loại, khu vực đúc, hồ nước dùng cho việc sàng lọc hỗn hợp tạo cát làm khuôn, làm nguội vật đúc và dùng để chữa cháy,…

Tạo mẫu chân vịt đúc

Chế tạo mẫu đúc

Tiến hành đúc chân vịt

Phá khuôn và làm sạch vật đúcNấu và rót vật liệu

Làm khuôn đúc

Gia công củ chân vịt

Cạo xỉ hàn đắp

Gia công chân

Đánh bóng bề mặtGia công nhiệt: ram vật liệu

Gia côngcơkhí

Hoàn thiện sản phẩm

Đóng mác chế tạo và ngày sản xuấtKiểm tra tính cân bằng của chân vịtKiểm tra các thông số:θ, H/D

Nhà xưởng đúc phải bảo đảm các yêu cầu sau:

- Nhà xưởng đúc phải trang bị quạt, hệ thống thông gió, đèn chiếu sáng

- Lối đi phải bảo đảm cho việc đi lại dễ dàng giữa hai hàng khuôn trong khi di chuyển bằng tay, cụ thể là lối đi chung của xưởng phải rộng trên 2m, lối đi giữa hai hàng khuôn đúc phải rộng trên 1m20

- Nền xưởng phải bằng phẳng, khô ráo

- Kiến trúc của xưởng không được dùng cấu kiện gỗ và không được bố chất dễ cháy trong nhà xưởng

- Giữa lò nấu và thùng chứa phải ngăn bằng vật liệu chống cháy

2.1.2 Lò nồi nấu vật liệu.

Hợp kim đồng có thể nấu bằng lò nồi, lò ngọn lửa, lò hồ quang và lò cảm ứng Nấu bằng lò nồi và lò ngọn lửa có nhược điểm tiêu tốn nhiên liệu nhiều và tỉ lệ cháy hao mòn kim loại cao Tốt nhất là nấu bằng lò điện hồ quang hoặc lò cảm ứng

Ở các cơ sở chế tạo chân vịt hiện nay thường được trang bị lò nấu theo kiểu lò nồi đốt bằng dầu và khí

Hình 2.2: Lò nồi đốt cháy bằng dầu và khí

Cấu tạo của lò được trình bày trên hình 2.2, gồm lớp vỏ thép bao bên ngoài lớp gạch chịu lửa, giữa lò đặt nồi nấu, hạn chế khí cháy tiếp xúc với kim loại lỏng người ta dùng nắp đậy

Hệ thống cung cấp hỗn hợp khí cháy: hỗn hợp khí cháy được sử dụng là hỗn hợp dầu cặn và không khí Dầu cặn thường được chứa trong két và lò có đặt tấm chống cháy (cách nhiệt) Nhiên liệu được dẫn đến lò qua hệ thống ống và van không khí được cung cấp từ miệng ra cửa quạt gió, thường sử dụng quạt ly tâm được thổi vào buồng trộn hỗn hợp bằng ống dẫn cao su Tại buồng trộn hỗn hợp, trước khi dẫn hỗn hợp khí cháy vào lò để đốt, dòng khí do quạt gió tạo ra có áp lực lớn sẽ tới các hạt dầu tạo nên một hỗn hợp dễ cháy được đưa vào lò đốt.

2.1.3 Vật liệu đúc

2.1.3.1 Các vật liệu được sử dụng để chế tạo chân vịt theo lý thuyết.

Vật liệu thường dùng để chế tạo chân vịt đó là: đồng thau, thép không rỉ, thép các-bon hoặc gang Đồng thau thường dùng cho chân vịt tàu biển thường xuyên hoạt động ở vùng nước mặn

Gang thường dùng cho tàu biển và tàu sông

Các vít, bu lông lắp ghép cánh chân vịt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hoặc thép rèn Nếu kết cấu có giới hạn bền không nhỏ hơn 50KG/mm2 thì nên dùng thép không gỉ

Để xác định đặc tính cơ học của vật liệu, thì mẫu vật để thử nghiệm phải lấy cùng một phôi đúc chân vịt

Vật liệu chủ yếu dùng cho chân vịt đúc liền:

• Đồng thau mangan – sắt kí hiệu ЛΜUЖ 55- 3-1

Là loại đồng có tính khử kẽm có thể nứt rạn dưới tác dụng của ngoại lực Dưới tác dụng của lực tĩnh và lực theo chu kì, hệ số sức bền thấp hơn đồng pha nhôm Có thể cho chân vịt cấp cao lắp trên các tàu hoạt động ở vùng biển có băng không cao hơn loại B2 Chân vịt phải được bao vệ tránh dòng điện phân Khi tháo lắp không được đốt nóng (nhất là bằng tia lửa điện hở)

Trong sửa chữa nếu phải hàn và đốt nóng để kiểm tra thì sau đó phải gia công nhiệt: ram ở nhiệt độ 350o- 400oC (xem yêu cầu và gia công nhiệt chân vịt) Khi hàn khuyết tật phải dùng que hàn cùng loại vật liệu như chân vịt

• Đồng thau nhôm – sắt kí hiệu ЛAΜUЖ 67.5.2.2

Loại này có sức bền lớn hơn đồng ЛΜUЖ 55- 3-1 Không bị gỉ, nhưng trong quá trình sử dụng cũng bị xâm thực ở vùng cánh, và nếu không có thiết bị bảo vệ thì có hiện tượng khử kẽm

Dùng để chế tạo chân vịt cao cấp cho các tàu lướt, xuồng chạy nhanh Hàn các khuyết tật bằng que hàn cùng mác vật liệu như chân vịt và sau đó ram ở nhiệt độ

500 – 550oC Thời gian ram tùy thuộc vào đường kính chân vịt

• Đồng thanh nhôm – niken – sắt, kí hiệu БpΑЖH 9.4.4 và đồng mangan – nhôm – kẽm kí hiệu “HeBa 60” và “He Ba 70”

Đây là các loại vật liệu có nhiều đặc tính tốt nhất so với các loại vật liệu hợp kim màu chế tạo chân vịt cho các tàu chạy biển với tốc độ > 15 HL/h Các loại vật liệu này được áp dụng rộng rãi nhất cho các tàu biển lớn thuộc loại B3, B4 và B1

hoạt động ở vùng biển băng Các khuyết tật được hàn bằng que hàn đồng

БpΑЖH 9.4.4

• Thép cacbon kí hiệu 25Л

Là loại thép dễ đúc và gia công cơ, nhưng tính chống gỉ kém Thường chỉ dùng chế tạo chân vịt cho tàu thông thường và tàu sông Trường hợp đặc biệt mới dùng cho tàu biển

Loại vật liệu này dùng để chế tạo chân vịt, tùy thuộc vào công dụng, loại tàu, tốc độ và đường kính chân vịt

Bảng 3 - Thành phần hóa học và đặc tính của hợp kim đồng dùng chế tạo chân vịt

Ký hiệu vật

liệu Nga

mẫu thử Man

Niken Ni

Kẽm Zn

Tổng hợp chất khác

Đồng Cu

Giới hạn bền

B

σ

KG/mm 2

Giới hạn bền

2 0

σ

KG/m

m 2

Dãn nở dài tương đối

δ %

Góc uốn

1,5÷2, 5

2.1.3.2 Vật liệu chế tạo chân vịt hiện nay.

Trên thực tế hiện nay ở các cơ sở hầu như vật liệu chế tạo chân vịt là đồng phế liệu Khi mua đồng phế liệu về là nấu chứ không qua kiểm nghiệm

Hình 2.3: Đồng phế liệu trước khi nấu

2.1.3.3 Phương pháp chế tạo

Tùy từng loại vật liệu được sử dụng mà ta có phương pháp chế tạo khác nhau.Đối với đồng thau và gang xám, chủ yếu là dùng phương pháp đúc

Đối với thép cac-bon thường dùng phương pháp hàn

Tuy nhiên đại đa số chân vịt hiện nay đều được chế tạo theo phương pháp đúc

do các tính năng ưu việt của chân vịt đúc và đồng thời do ngành đúc thủ công của chúng ta phát triển từ lâu, thêm vào đó là việc áp những thành tựu khoa học kĩ thuật

do công nghệ đúc ngày càng hoàn thiện

2.2 TẠO MẪU ĐÚC CHÂN VỊT.

2.2.1 Lập bản vẽ mẫu.

Bản vẽ thiết kế chân vịt được các trung tâm thiết kế thực hiện hoặc các công ty đóng tàu thiết kế Các cơ sở đúc hiện nay do điều kiện không cho phép nên chỉ thực hiện quá trình đúc chứ không thực hiện quá trình thiết kế

Trên bản vẽ thiết kế, chân vịt được biểu diễn ở ba mặt chiếu: hình chiếu cạnh, hình chiếu bằng, hình chiếu thẳng (xem hình 2.4)

Bản vẽ mẫu chân vịt được dựa trên cơ sở là bản vẽ thiết kế cộng thêm một lượng dư gia công trên cạnh và trên bề mặt cánh.

Hình chiếu thẳng và hình chiếu bên của chân vịt mẫu được xây dựng theo trình

tự như lập bản vẽ thiết kế Tuy nhiên trên thực tế khi làm mẫu chân vịt không cần thiết lập hình chiếu thẳng và hình chiếu bên của chân vịt mẫu

So sánh với bản vẽ gia công ta thấy bản vẽ gia công đơn giản hơn Bản vẽ gia công gồm hai hình chiếu: hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh Trên bản vẽ gia công nhìn vào bảng thông số chính chúng ta có thể biết được các thông số chính của chân vịt như: đường kính chân vịt D, tỷ số bước H/D, bước H, tỷ số đĩa θ , số cánh Z,

chiều quay, trọng lượng…

Khi gia công chủ yếu người công nhân dựa vào bảng tọa độ mép cánh Nhìn vào bảng tọa độ ta có thể biết được các đại lượng: r/R, r và chiều dài L, chiều dày e của cánh tương ứng với từng tọa độ bán kính r

Ngoài ra dựa vào bản vẽ gia công ta còn biết được các thông số của củ chân vịt như: chiều dài củ chân vịt, đường kính củ chân vịt, đường kính lỗ trục…

Hình 2.4: Hình chiếu cánh chân vịt

2.2.2 Tạo mẫu chân vịt

- Làm mẫu chân vịt là một khâu quan trọng trong quá trình chế tạo chân vịt Chân vịt mẫu được chế tạo trên bản vẽ do các người thợ mộc đảm nhiệm Bản vẽ mẫu chính là bản vẽ thiết kế sau khi người ta thêm vào đó các yếu tố: Lượng dư gia công trên mặt và cạnh của cánh, lượng bù đắp ở gốc cánh để phù hợp với góc đúc Thông thường người ta làm mẫu chân vịt theo cách sau:

 Tạo mẫu chân vịt bằng gỗ

Công việc tạo mẫu chân vịt bằng gỗ do người thợ mộc đảm nhận, thông thường việc tạo mẫu bằng gỗ được dùng cho các chân vịt có đường kính nhỏ và chủ yếu làm theo kinh nghiệm

- Gỗ được dùng làm mẫu là các loại gỗ thớ mịn, ít co rút, thường dùng là loại: vàng tâm (xá xị)

- Đầu tiên người thợ mộc làm củ chân vịt bằng gỗ trên máy tiện, trên củ có khoan lỗ để bắt thước đo bước xoắn Sau đó tiến hành làm cánh chân vịt trên một dụng cụ gọi là bệ tam giác bước, dùng để xác định dạng mặt đạp

• Chế tạo bệ tam giác bước:

- Như chúng ta đã biết, nếu chân vịt có bước xoắn không đổi, thì khi cánh chân vịt quay trong nước như đã trượt trên một tam giác có chiều dài cạnh đáy khác nhau

ở mỗi bán kính Nhưng có chung một chiều cao là bước chân vịt Sau khi quay trọn một vòng cánh chân vịt được nâng lên một khoảng là H Dựa trên nguyên tắc này

để chúng ta chế tạo tam giác bước trong quá trình tạo mẫu chân vịt

- Vật liệu chế tạo tam giác bước là tấm tôn có chiều dày từ 4÷6 mm đủ độ cứng

và độ bền để chịu đựng lực gò chân vịt trên bệ Việc chế tạo tam giác bước bằng tôn uốn cỡ 4 đến 6 bán kính ( r ), ví dụ ở các bán kính (0,3R; 0,5R; 0,7R; 0,8R; 0,95R)

- Các kích thước và hình dạng (hình 2.3) được tính toán như bảng 4

- p là chiều dài tấm phẳng đặt trên mặt tam giác bước

- Lỗ thoát (c = n) dùng trong trường hợp chân vịt có tỉ số mặt đĩa θ>1

- Cạnh huyền tam giác bước bằng ( b+20 ) + 200 mm nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia công trên bề mặt tam giác bước

Hình 2.5: Cấu tạo tam giác bước

+ Từ các kích thước trên ta tiến hành chế tạo tam giác bước bằng tôn tại các vị trí I, II, III, IV ứng với các bán kính r1 sau đó ta uốn chúng theo bán kính r1 rồi ghép chúng thành bệ tam giác bước như sau: Ta dùng tấm phẳng có chiều dày p, chiều dày khoảng cách giữa hai vị trí I và IV, chiều rộng cạnh huyền bằng tam giác bước

Ta đặt các tam giác bước I, II, III, IV theo các vị trí của chúng trên tấm phẳng rồi hàn chúng trên tấm phẳng Các tam giác bước đặt tiếp xúc với tấm phẳng theo cạnh huyền, sau đó dùng tấm thép có chiều dày và chiều rộng như tấm phẳng, còn chiều dài thì bằng khoảng cách giữa I và II Hàn các tấm này giữa các tam giác bước nhằm liên kết chúng tạo thành một khối vững chắc gọi là bệ tam giác bước (xem hình 2.6 )

Hình 2.6: Bệ tam giác bước dùng tạo mẫu chân vịt.

Sau khi tạo bệ tam giác bước người ta tiến hành tạo dáng cánh sơ bộ bằng đất sét có chú ý tới chiều dày, dựa trên mẫu này người ta chọn khối gỗ để làm mẫu cánh như sau:

+ Cắt một miếng cao su mỏng theo dạng mặt trái của cánh ( kích thước thật của cánh) áp chặt và cố định miếng cao su trên bệ tam giác bước, do đã tính toán nên miếng cao su giờ đây chính là mặt đạp của cánh chân vịt

+ Khi làm mẫu bằng gỗ người ta làm theo kinh nghiệm kết hợp với kiểm tra trên

bệ tam giác bước bằng cách bôi màu vào miếng cao su và áp mẫu vào gỗ Nếu mẫu

gỗ ăn màu đều thì được coi là làm xong phần mặt đạp nước Phần mặt hút của chân vịt được tạo nên mẫu gỗ bằng cách đo chiều dày ở các bán kính và gọt từng phần rồi kết hợp kiểm tra mẫu

+Tạo mẫu theo phương pháp này nhanh do người thợ mộc làm theo kinh nghiệm, tuy nhiên không được chính xác vì chỉ đảm bảo được mặt đạp Thông thường chỉ làm mẫu cho các chân vịt có đường kính nhỏ (D≤600 mm)

* Khi chế tạo xong một cánh và củ chân vịt, người ta dùng cánh chân vịt và củ chân vịt bằng gỗ đó để làm mẫu chế tạo ra chân vịt mẫu bằng nhôm

Chân vịt mẫu bằng nhôm sẽ được sử dụng làm mẫu đúc nhiều lần

2.3 KĨ THUẬT ĐÚC CHÂN VỊT

2.3.1 Chế tạo khuôn đúc

Quá trình chế tạo khuôn đúc bao gồm: chế tạo khuôn và lắp ráp khuôn Những công việc trên đều được thực hiện ở một khu vực đã quy định của phân xưởng đúc Chế tạo khuôn và lắp ráp khuôn là những khâu trọng yếu nhất của sản xuất đúc.Khuôn đúc có thể chế tạo bằng nhiều cách:

+ Làm khuôn trên và dưới nền xưởng

+ Làm khuôn trong hòm khuôn

+ Làm khuôn bằng dưỡng

+ Làm khuôn bằng mẫu và mẫu xương

Tùy theo sản lượng của xưởng và mức độ cơ khí hóa, việc làm khuôn tiến hành theo những hình thức sau:

+ Vật liệu phụ: như bột than, mùn cưa, lưu huỳnh…Là các vật liệu tạo nên một

số tính chất cần thiết cho hỗn hợp làm khuôn như: làm đẹp bề mặt khuôn tăng khả năng chịu nóng, chống cháy…

* Các vật liệu được dùng để tạo hỗn hợp làm khuôn.

* Cát làm khuôn

+ Cát làm khuôn chiếm từ (80÷90%) khối lượng trong thành phần hỗn hợp

Kích thước hạt cỡ từ (0,22÷3) mm

+ Cát có đặc tính là: Chịu nóng, trơ với kim loại lỏng và dẫn nhiệt tốt, khí thoát

dễ, dãn nở nhiệt ít, chỉ cần một ít chất dính đã có độ bền cao, không độc hại, sử dụng được lâu dài, đồng thời phải có độ lớn cần thiết và hình dạng nhất định

+ Trong sản xuất đúc thường dùng những loại cát sau: cát thạch anh, manhêdit

và Zieckon Trong đó cát thạch anh thường được sử dụng rộng rãi nhất

* Chất kết dính

Dùng pha vào cát để liên kết vật liệu hạt thành một khối, tạo cho hỗn hợp có những tính những tính chất công nghệ cần thiết, làm cho khuôn chịu đựng được lực tác dụng ở nhiệt độ cao Thực ra sự có mặt của chất kết dính trong vật liệu hạt dễ làm cho phôi đúc bị rỗ khí và nứt Tuy chất kết dính pha vào cát với một lượng không đáng kể, nhưng nó ảnh hưởng lớn đến tính chất của hỗn hợp cát, do đó có ảnh hưởng tới chất lượng vật đúc Vì vậy nguyên tắc sử dụng và chọn chất kết dính là dùng một lượng tối thiểu đủ đảm bảo được yêu cầu

Chất kết dính cần đảm bảo được yêu cầu sau:

+ Tạo cho hỗn hợp làm khuôn một độ bền cần thiết

+ Tạo cho hỗn hợp kết tính dẻo để in hình tốt nhưng không dính bám vào mẫu.+ Hút nước ít, sinh khí ít

+ Rẻ tiền, dễ kiếm

+ Không độc hại

Các chất kết dính được sử dụng phổ biến là: chất vô cơ (đất sét, thủy tinh lỏng ,

xi măng), chất dính hữu cơ (các loại dầu, nhựa, tinh bột, nước mật…)

• Thành phần hỗn hợp làm khuôn đúc chân vịt

Muốn chế tạo được khuôn tốt, bảo đảm chất lượng cho phôi đúc hỗn hợp làm khuôn phải có những tính chất công nghệ thỏa mãn những yêu cầu của quá trình sản xuất đúc

- Các tính chất công nghệ của hỗn hợp làm khuôn gồm có: tính dẻo, bền, trượt, chịu nóng thông khí, co bóp, tính bám, hút ẩm, bền lâu và phá dỡ.

- Đối với chân vịt đúc bằng đồng thau do nhiệt độ rót của đồng không cao, thường nhỏ hơn (1100oC – 1150oC) nên độ chịu nóng của hỗn hợp làm khuôn không cần cao như hỗn hợp đúc gang và đúc thép

- Hỗn hợp làm khuôn đúc ở các cơ sở đúc hiện nay thường dùng là các loại cát nửa béo pha chế theo thành phần sau:

• Quá trình tạo hỗn hợp làm khuôn

Quá trình tạo hỗn hợp làm khuôn phải trải qua 3 giai đoạn:

+ Chuẩn bị và chế biến những vật liệu ban đầu (cát mới, cát củ, chất dính và chất phụ): gồm các việc sấy, nghiền, phân loại, xử lý hóa học

+ Tính phối liệu và trộn đều

Sàng

Nghiền

Làm tơiLàm khuôn

SàngTái sinh cát

2.3.1.2 Hòm khuôn và dụng cụ làm khuôn

• Hòm khuôn

Khuôn đúc gồm hai nửa khuôn ghép lại, nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới Việc tạo nửa khuôn dưới được thực hiện ngay trên nền đúc sau khi tạo một mặt phẳng chuẩn Việc tạo nửa khuôn trên được tiến hành trong hòm khuôn sao cho việc đảm bảo ghép chính xác với khuôn dưới trên mặt phẳng chuẩn

• Dụng cụ làm khuôn

Được phân thành 5 loại theo đặc tính sử dụng, cấu tạo

(xem hình 2.7)

* Loại dụng cụ phục vụ cho công việc chuẩn bị làm khuôn:

+ Nivô: dùng để kiểm tra độ ngang phẳng của mặt khuôn, độ ngang phẳng của các thanh dãn khi làm khuôn dưới nền, hiệu chính mẫu

+ Rây đứng: Dùng chuẩn bị cát đệm, loại bỏ cục to, gạch và kim loại bên trong hỗn hợp

+ Rây tay: Dùng rắt đều cho chất phân cách giữa hai mặt ráp khuôn Rây rải đều cát phủ kín mặt mẫu

+ Xẻng: Dùng đào cát ở nền xưởng, làm tơi hoặc xúc trộn vào hòm khuôn

* Loại dụng cụ đầm chặt hỗn hợp

+ Chày giã chuyên dùng: khi làm khuôn dùng chày giã chuyên dùng để đầm chặt cát Chày có thể làm bằng gỗ cứng hoặc gang Khi mẫu đúc tinh vi dễ hỏng thì phải dùng chày bằng cao su

+ Chày giã thường: Dùng để giã cát trong hòm khuôn và giã cát khi làm dưới nền

+ Chày giã đầu nhọn: Dùng để giã cát ở mép thành khuôn, gần mẫu ở những chỗ hẹp

+ Chày giã đầu bằng: Dùng để giã lớp trên cùng

+ Chày hơi: dùng cho làm khuôn bằng tay và làm khuôn cỡ lớn

* Dụng cụ phục vụ cho việc lấy mẫu và hộp ruột