1– Phù hợp với công dụng và khu vực hoạt động của tàu
Với cùng một loại thiết bị truyền động thì có thể lắp cho các tàu có công dụng và khu vực hoạt động khác nhau; nhưng mỗi một phương thức truyền động thì chỉ phù hợp với một loại tàu nhất định. Ví dụ như: tàu chạy ở các vùng có băng giá, nhiều rong rêu thường chọn động cơ có tốc độ thấp và có thiết bị nối trục thủy lực để đảm bảo cho động cơ được an toàn khi chong chóng bị sự cố; hoặc tàu phá băng cần có mômen xoắn lớn nên chọn truyền động điện là phù hợp và ưu việt nhất; các tàu hàng khô chạy biển thì dùng phương thức truyền động trực tiếp hay truyền động giảm tốc nhằm nâng cao hiệu suất kinh tế của trang trí.
2– Đạt được tính kinh tế của các loại truyền động
Khi chọn phương thức truyền động thì phải xét đến chỉ tiêu kinh tế. Để đạt được hiệu suất cao nhất thì nên chọn phương thức truyền động trực tiếp; các dạng truyền động còn lại có hiệu suất nhỏ hơn, tuy nhiên nó lại được hiệu quả kinh tế – kỹ thuật trong những trường hợp nếu sử dụng phương thức truyền động trực tiếp không đạt yêu cầu.
Nói tóm lại, việc đạt được tính kinh tế cao trong lựa chọn phương thức truyền động nào chỉ thực sự thích hợp khi đã đạt được yếu tố kỹ thuật trong lựa chọn phương thức truyền động đó.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10
C2/HĐL–TBG18.02.10
Biên soạn: Nguyễn Anh Việt Page: 29
3– Phù hợp với sự phát triển của động cơ chính
Những năm gần đây nhiều loại động cơ mới được dùng trên tàu thủy (như động cơ cao tốc, piston tự do, tuabin khí, các động cơ diesel được cường hóa với việc tựđộng hóa và hỗ trợ điều khiển của các thiết bị điện tử...) do đó phương thức truyền động cũng có những yêu cầu thích ứng. Các thiết bị truyền động không ngừng được cải tiến và phát triển theo sự phát triển của trang trí động lực. Sự phát triển của trang trí động lực là hướng vào tốc độ, năng lực hoạt động, độ tin cậy, giảm trọng lượng và kích thước, do đó phương thức truyền động cũng phải hướng theo xu thế này. Điều này được thể hiện rõ trong thiết kế và kết cấu của các thiết bị truyền động.
Từ sự phân tích trên, có thểđưa ra một số cách chọn phương thức truyền động như sau: – Nếu động cơ có số vòng quay thấp (hoặc thấp tốc), cỡ lớn được thiết kế lắp đặt trên tàu có trọng tải lớn thì nên chọn phương thức truyền động trực tiếp.
– Với động cơ có số vòng quay lớn (hoặc cao tốc), yêu cầu tính cơ động cao thì có thể dùng phương thức truyền động giảm tốc, ly hợp giảm tốc truyền động gián tiếp.
– Những năm gần đây việc sử dụng động cơ quay một chiều và tua–bin khí trở nên rộng rãi, do đó phương thức truyền động giảm tốc, điện truyền động và chong chóng biến bước có nhiều hướng phát triển và ứng dụng hơn.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 C2/HĐL–TBG18.02.10 2.2. LY HỢP MA SÁT 2.2.1. Khái quát
Bộ ly hợp ma sát là thiết bị truyền động được dùng rộng rãi trên các loại tàu có công suất vừa và nhỏ, vì loại tàu này yêu cầu các thiết bị động lực có trọng lượng và kích thước nhỏ, gọn. Ly hợp ma sát có thể thoả mãn được yêu cầu đó.
Một sốđặc điểm chính của truyền động ly hợp ma sát:
– Ở trạng thái làm việc ổn định không xảy ra sự trượt tương đối của các bề mặt ma sát, do vậy hiệu suất truyền động cao.
– Thời gian ly hợp ngắn. Với những thiết bị truyền động công suất vừa và nhỏ, thời gian tiếp hợp hoàn toàn không quá 0,2 ÷ 0,3 giây.
– Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
– Ly hợp ma sát thao tác bằng phương pháp cơ giới khi làm việc không tiêu hao năng lượng.
Do những đặc điểm trên, ly hợp ma sát là thiết bị duy nhất dùng trên các tàu yêu cầu có tính cơ động cao, kích thước nhỏ. Thông thường, bộ ly hợp ma sát được thiết kế với bộ giảm tốc có chung thân vỏ.
Căn cứ vào hình dáng bề mặt ma sát, bộ ly hợp ma sát trên tàu thủy chia thành bốn loại: – Bộ ly hợp ma sát đĩa, mặt ma sát là hai đĩa phẳng. – Bộ ly hợp ma sát hình chóp nón, mặt ma sát là hình chóp nón. – Bộ ly hợp hình trống, mặt ma sát là hình trụ tròn. – Bộ ly hợp hình răng vòng, mặt ma sát là những vòng răng đồng tâm, mặt hình chóp. Sự khác nhau giữa ly hợp ma sát đĩa với các loại khác đó là: ly hợp ma sát đĩa có thể có nhiều cặp đĩa ma sát, còn các loại khác chỉ có một cặp ma sát. Trường hợp ly hợp ma sát hình chóp tròn có hai cặp ma sát là trường hợp ngoại lệ. Bởi vậy, khi áp lực và hệ số ma sát như nhau, cùng truyền động một mômen xoắn như nhau, thì bộ ly hợp ma sát đĩa có kích thước nhỏ hơn. Bộ ly hợp ma sát kiểu răng vòng có bề mặt ma sát lớn, do đó thiết bị rất gọn nhẹ và có thể đặt ngay trong hộp giảm tốc.
Quá trình làm việc của bộ ly hợp ma sát có thể chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn tiếp hợp, giai đoạn ổn định và giai đoạn ngừng tiếp hợp.
Giai đoạn tiếp hợp, trục bịđộng ở trong tình trạng vận hành không ổn định, tốc độ tăng dần đến tốc độ của trục chủđộng trong thời gian 1 ÷ 2 giây.
Giai đoạn ổn định, sau khi đã vận hành ổn định, bộ ly hợp ma sát được coi như một thể thống nhất truyền mômen và cân bằng với lực cản bên ngoài.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10
C2/HĐL–TBG18.02.10
Biên soạn: Nguyễn Anh Việt Page: 31
Giai đoạn ngừng tiếp hợp, trong giai đoạn này trục bị động cũng ở trong trạng thái không ổn định, tốc độ giảm dần đến lúc dừng hẳn.
Khi trang trí động lực làm việc ở các phụ tải khác nhau, các giai đoạn trên xảy ra cũng khác nhau. Nếu chếđộ công tác của bộ ly hợp ma sát luôn thay đổi, thường xuyên ly hợp với thời gian ngắn thì giai đoạn thứ nhất có tác dụng chủ yếu, lúc này phụ tải động lực của bộ ly hợp ma sát rất quan trọng. Nếu số lần ly hợp ít và thời gian dài thì phụ tải động lực của bộ ly hợp không quan trọng lắm. Trong thực tế, bộ ly hợp có chế độ công tác ổn định, thường làm việc dài ở giai đoạn thứ hai.
Khi bộ ly hợp ở trạng thái tiếp hợp, trục bịđộng được gia tốc dần và đạt đến tốc độ của trục động. Trên bề mặt ma sát, trị số lực đẩy Q tăng dần từ 0 đến lớn nhất. Sau khi kết thúc giai đoạn thứ nhất, tốc độ hai trục bằng nhau và cân bằng với lực bên ngoài. Trong toàn bộ thời gian của giai đoạn thứ nhất, số vòng quay của trục bịđộng nhỏ hơn số vòng quay của trục chủ động vì giữa 2 đĩa ma sát có hiện tượng trượt tương đối. Công tiêu hao trên trục bị động bằng năng lượng gia tốc của bộ phận bị động cộng với công tổn thất giữa các đĩa ma sát và nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình ma sát tiếp xúc.
Để có tổn thất tiếp hợp nhỏ nhất, mômen xoắn M1 của trục chủđộng truyền cho trục bị động phải lớn hơn mômen xoắn M2 trên trục bịđộng. Nếu M1 lớn hơn M2 quá nhiều thì thiết bị quá cồng kềnh và các yếu tố có lợi (trọng lượng nhỏ, lực xung kích giảm) sẽ bị hạn chế. Trong trường hợp này, nếu mômen tác động đột biến lên trục chủ động sẽ xảy ra hiện tượng xung kích bất lợi cho thiết bị. Nhưng nếu M1 quá nhỏ, thời gian tiếp hợp kéo dài, tổn thất sẽ tăng lên. Vì vậy, phải căn cứ vào đặc điểm của thiết bị truyền động mà chọn mômen truyền động cho thích hợp.
Bộ ly hợp không được quá cồng kềnh và thời gian tiếp hợp không được quá nhanh, nếu điều kiện này không thoả mãn, mômen xoắn sinh ra từ lúc tiếp hợp hệ thống đàn tính giữa động cơ đến chong chóng sẽ phát sinh biến dạng xoắn. Nếu tiếp hợp quá nhanh, tại thời điểm tiếp hợp, hệ thống có hiện tượng dao động xoắn dạng tắt dần và trong tình huống nào đó dao động sẽ gây sự cố nguy hiểm.
Sau khi phần bị động của ly hợp được gia tốc xong, hiện tượng xoắn uốn của hệ thống mất đi. Dao động của hệ thống có dạng dao động tắt dần.
Một cơ cấu hợp lý nhất là lúc tiếp hợp, lực ép giữa hai đĩa làm ma sát tăng dần đều khiến cho sự tiếp hợp êm và ổn định, đồng thời sau khi đã tiếp hợp hoàn toàn mới tăng dần tải trọng bên ngoài lên.
Đặc tính biến đổi mômen xoắn lúc tiếp hợp được quyết định bởi kết cấu của cơ cấu tiếp hợp, mômen quán tính, thời gian tiếp hợp và những yếu tố phụ như: ma sát động giữa các đĩa ma sát, tốc độ tương đối và áp lực.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10
C2/HĐL–TBG18.02.10
Trong một số hệ thống thường xuyên yêu cầu tiếp hợp, khối lượng cơ cấu lớn, trong quá trình tiếp hợp có xảy ra hiện tượng trượt. Công tiêu hao khi trượt một phần biến thành nhiệt và một phần mài mòn các bề mặt ma sát.