Để chọn máy chính ta xác định vùng đường kính chân vịt cĩ thể chọn cho tàu thiết kế từ giá trị D Dmax. Vùng được phép chọn là vùng bên phải của đường giới hạn Dmax này. Khi chọn máy ta cần phải tính đến phần cơng suất dự trữ trích ra từ máy chính.
Theo khảo sát thực tế tàu lưới kéo Bình Thuận cĩ đường kính chân vịt khoảng 1600 mm.
Cơng suất cần chọn của động cơ: Ne = Neycđc . kdt + Nk .
Trong đĩ: Nk _ Phần cơng suất trích ra để lai thiết bị phụ, ML.
Tàu đánh cá là tàu lưới kéo nên ta khơng cần tính phần dự trữ cơng suất trích cho máy tời vì máy tời chỉ hoạt động khi ta thu cáp kéo, lúc đĩ tàu chạy chậm nên phần cơng suất dư ra đủ để lai máy tời. Vậy khơng cần đưa thành phần Nk vào biểu thức tính cơng suất của động cơ. Các máy mĩc phụ khác được dẫn động độc lập.
Dựa vào các Catologue động cơ, ta nhận thấy cĩ thể chọn các động cơ sau đây làm động cơ chính cho tàu thiết kế.
Động cơ KT19-M của hãng CUMMINS.
- Cơng suất Ne = 380KW = 516 HP
- Tốc độ quay n = 2100 v/ph
- Số lượng máy chính z = 1 - Khối lượng khơ: G = 1634 (kg).
Động cơ 500CV của hãng MITSUBISHI.
- Cơng suất Ne = 500 HP
- Tốc độ quay n = 2000 v/ph
- Số lượng máy chính z = 1
- Tốc độ quay trục chân vịt ncv = 571 v/ph
Động cơ S6B3-MPTA của hãng MITSUBISHI.
- Cơng suất Ne = 385 KW = 523 HP
- Tốc độ quay n = 2065 v/ph
- Số lượng máy chính z = 1 - Khối lượng khơ: G = 1650 (kg).
Động cơ TAMD165C của hãng VOLVO PENTA.
- Cơng suất Ne = 375 KW = 509 HP
- Tốc độ quay n = 1800 v/ph - Số lượng máy chính z = 1
- Khối lượng khơ: G = 1765 (kg).
Dựa vào các thơng số của máy trong Catologue ta chọn động cơ 500 CV của hãng MITSUBISHI, động cơ này đáp ứng đủ yêu cầu đặt ra.
Kiểm tra lại điều kiện sinh bọt khí của chân vịt
403 , 0 2 , 1 5 , 9 6 , 4 . cv cv p P D n V Với Z = 4; λp = 0,403; H/D = 0,72 ta được Kc = 0,2. 2 1 '' min 130 n D P K cv c 9,5 1,3 0,4 11337 2 , 0 3 , 1 130 2 '' min < 0,55.
Qua kết quả trên ta cĩ thể kết luận chân vịt được chọn là phù hợp với máy, đảm bảo được điều kiện làm việc bình thường, khơng sinh bọt khí .
Sau khi chọn máy chính ta cĩ các thơng số của chân vịt: Tốc độ quay của chân vịt 571 (v/ph). Số cánh chân vịt Z = 4.
Hiệu suất chân vịt p 0,54.
Tỷ lệ bước xoắn H/D = 0,8. Đường kính chân vịt D = 1,6 m. 4.10.3. Tính trục chân vịt.
4.10.3.1. Vật liệu chế tạo hệ trục chân vịt.
Vật liệu làm trục.
- Theo TCVN 7111 - 3 : 2002, vật liệu làm trục là thép khơng gỉ Mactenxit 431 thỏa mãn:
+ Giới hạn chảy: ≥ 675 N/mm2. + Giới hạn bền: ≥ 245 N/mm2.
Vật liệu làm khớp nối trục.
- Theo TCVN 6259- 7:2003, bảng 7A/6.2, phần 7A, vật liệu làm khớp nối trục là thép rèn SF41 thỏa mãn:
+ Giới hạn chảy: ≥ 200 N/mm2. + Giới hạn bền: ≥ 400 N/mm2.
Vật liệu làm chân vịt.
- Theo TCVN 6259- 7:2003, bảng 7A/7.5, phần 7A, vật liệu làm chân vịt là hợp kim đồng HBSC thỏa mãn:
+ Giới hạn chảy: ≥ 175 N/mm2. + Giới hạn bền: ≥ 460 N/mm2.
Ống bao trục: thép khơng gỉ Austenic 316.
Then chân vịt, khớp nối: thép khơng gỉ Austenic 316. 4.10.3.2. Tính đường kính chân vịt.
Theo 4.1.2.5 của TCVN 7111-3 :2002, đường kính chân vịt khơng được nhỏ hơn trị số tính theo cơng thức sau :
3 N H k s d (mm). Trong đĩ : + ds : Đường kính trục chân vịt.
+ H : Cơng suất liên tục lớn nhất của động cơ : 500CV. + N : Số vịng quay trục chân vịt : 571 v/ph.
+ k : Hệ số quy định trong bảng 3/4.1 , chọn thép khơng gỉ Mactenxit (loại 431) với k = 89,3. Vậy 3 N H k s d = 3 571 368 89,3 = 77,13 mm.
Ta chọn ds = 80 mm.( Theo thực tế khảo sát tàu lưới kéo Bình Thuận cĩ ds= 80mm, phù hợp với quy phạm).
4.10.3.3. Chiều dài trục chân vịt.
Chiều dài hệ trục chân vịt được đo thực tế và được vẽ lại trên bản vẽ cad. Theo bản vẽ bố trí chung buồng máy ta cĩ : Ls = 3905 mm.
4.10.3.4. Chiều dài phần cơn trục Lk.
Chiều dài phần cơn trục Lk = 300 mm. Độ cơn : 1 :10.
4.10.3.5. Bạc lĩt.
Vật liệu chế tạo bạc lĩt là cao su, chọn mua ổ đỡ cĩ : + Đường kính trong ổ đỡ : dod= 80 mm.
+ Chiều dài ổ đỡ : Lod= 240 mm. 4.10.3.6. Bu lơng khớp nối.
Theo TCVN 6259-3: 2003, mục 6.2.12, đường kính của bu lơng khớp nối tại mặt phẳng lắp ghép của khớp nối khơng được nhỏ hơn trị số tính theo cơng thức sau:
db= 0,65
Trong đó:
- db : Đường kính bulông (mm).
- n : Số bu lông, n = 6.
- D: Đường kính vòng chia (theo mặt bích máy chính)
- Ts: Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu làm trục chân vịt, với trục
chân vịt bằng thép không gỉ Austenic 316, theo bảng 3/4.1 (TCVN 7111 - 3 : 2002)
có: Ts = 470 N/mm2.
- Tb: Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu làm bulông, với bulông
bằng thép không gỉ Austenic 316, theo bảng 3/4.1 (TCVN 7111 - 3 : 2002) có: Ts =
470 N/mm2.
Chọn db = 14 mm thỏa mãn yêu cầu của Qui phạm.
4.10.3.7. Khớp nối trục
Theo TCVN 6259-3: 2003, mục 6.2.12-2, chiều dày cuả mặt bích nối tại vịng chia F (mm) khơng được nhỏ hơn 0,2 lần lượt đường kính trục chân vịt ds
F 0,2ds = 0,2 x 80 = 16 mm.
Chọn chiều dày mặt bích F = 13 mm, thỏa mãn yêu cầu của Qui phạm. Theo 6.2.12-3 TCVN 6259-3:2003, bán kính góc lượn ở chân mặt bích r (mm) ở chân mặt bích không được nhỏ hơn 0,08 lần đường kính của trục chân vịt
ds và góc lượn không nằm trong khu vực lắp êcu và bulông:
r 0,08ds = 0,08 x 80 = 6,4 mm.
Chọn bán kính góc lượn ở chân mặt bích r = 10 mm, thỏa mãn yêu cầu Qui phạm.
4.10.3.8. Chọn then
Then chân vịt:
- Chọn độ côn 1 : 15
- Đường kính đầu nhỏ của côn trục: dk = 64 mm.
- Đường kính trung bình của côn trục: D = 72 mm.
- Chọn dr = 45 mm.
- Chọn Lr = 40.
Then khớp nối:
- Chọn độ côn 1 : 15
- Đường kính đầu nhỏ của côn trục: dn = 60 mm.
- Đường kính trung bình của côn trục: D = 70 mm. Chọn then bằng có kích thước như bảng sau:
Bảng 4.82: Bảng chọn quy cách của then
Then
TT Quy cách then Ký hiệu Đơn vị
Chân vịt Khớp nối
1 Chiều dài then L cm 18 12,5
2 Chiều rộng then b cm 1,9 1,9
3 Chiều cao then h cm 1,3 1,3
4 Chiều sâu rãnh then trên trục t cm 0,7 0,7
5 Chiều sâu rãnh then trên may
ơ
k cm 0,6 0,6
6 Đường kính trung bình D cm 6,5 6,5
4.10.3.9. Phương pháp bơi trơn. Bơi trơn tự nhiên bằng nước biển. Bơi trơn tự nhiên bằng nước biển.
4.11. THIẾT KẾ CHÂN VỊT BẰNG PHẦN MỀM PROPCAD 4.11.1. Giới thiệu về phần mềm tự động vẽ chân vịt PropCad. 4.11.1. Giới thiệu về phần mềm tự động vẽ chân vịt PropCad.
Phần mềm Propcad là phần mềm chuyên dùng để thiết kế và mơ phỏng các loại chân vịt. Khi nhập các thơng số đầu vào thì phần mềm sẽ tự động xuất ra mơ hình 3D và cĩ thể xuất sang mơ hình 2D, file autocad 2D.
4.11.2. Các thơng số đầu vào của chân vịt thiết kế: Đường kính D: 1600 mm. Đường kính D: 1600 mm.
Tỷ số mặt đĩa: 0,55. Tỷ lệ bước: 0,67.
Số cánh: 4.
Thiết kế theo loại chân vịt Seri B. 4.11.3. Các bước tiến hành.
Bước 1: Khởi động chương trình.
Hình 4.29: Giao diện chương trình.
Giao diện chương trình khá đơn giản, trên thanh cơng cụ cũng đầy đủ các chức năng như: chỉnh sửa, lưu file, quan sát, cơng cụ, trợ giúp…
Bước 2: Cài đặt đơn vị, phơng chữ cho phần mềm
Trên thanh cơng cụ, chọn “Edit”, chọn thư mục “settings”.
Mục Starup values: + Unit: Chọn mm.
Mục CAD view.
+ Font: Chọn Times New Roman.
Mục XYZ export options.
+ Propeller axis: Chọn X(Standard).
Hình 4.30: Cài đặt đơn vị trên Propcad. Bước 3: Nhập các thơng số cơ bản.
Mục Propsumary:
a. Type: Kiểu chân vịt (biến bước hay định bước, hay chân vịt trong ống). Ta chọn Type: = FPP (chân vịt định bước).
b. Rotation: Chiều quay chân vịt. Ta chọn Rotation: Right (Quay phải). c. Blades: Số cánh chân vịt.
Chọn Blades: 4 cánh.
d. Diameter: Đường kính chân vịt. Chọn Diameter: 1600 mm.
e. Nominal Pitch: Bước chân vịt.
Bước chân vịt = Đường kính x tỷ lệ bước = 1600x 0,8 = 1280 mm. Chọn Nominal pitch: 1280 mm.
f. Rake of GL aft: Gĩc nghiêng cánh chân vịt (thơng thường thì gĩc nghiêng này nằm trong khoảng 80 – 130).
Chọn Rake of GL aft: 130.
h. Skew angle: gĩc bước xoắn, nhập sau giống như với Expanded Bar.
Mục Title Block.
Mục này dùng để đặt tên cho bản vẽ 2D, tên cơng ty, người thiết kế, người duyệt, và vài thứ khác.
Bước 4: Thiết lập các thơng số cơ bản.
a. Nhấp vào biểu tượng Edit material/strength ( gán vật liệu cho chân vịt).
Khi nhấp chuột vào biểu tượng “Edit material/strength” , phần mềm sẽ hiện lên bảng thư mục “Material/strength properties”.Trong bảng thư mục sẽ cĩ các mục
để chọn các thơng số như: chọn cấp vật liệu, kiểu tàu thiết kế, vật liệu để thiết kế chân vịt…
Những thơng số đã được tính tốn ở phần trước, chỉ việc điền những thơng số này vào các hộp thoại tương ứng. Phần mềm sẽ tự động tính tốn và thiết kế theo những thơng số đã chọn.
Hình 4.31: Biểu tượng gán vật liệu.
b. Classification society: Cấp vật liệu (theo ABS của mỹ, BV/rina, hay theo cấp thép tiêu chuẩn hàn quốc). Ta chọn tiêu chuẩn ABS.
c. Thickness rule: Quy chuẩn chiều dày cho từng kiểu tàu, thiết kế cho tàu nào thì chọn loại đĩ. Chọn kiểu tàu dưới 90m.
d. Material type: Tên vật liệu. Ta chọn vật liệu cho chân vịt là Mn-Cu.
e. Loading: Chế độ tải trọng làm việc của chân vịt, ta họn kiểu tự do.
g. Design condition: điều kiện của thiết kế.
+ Material density: Khối lượng riêng của vật liệu chế tạo chân vịt: 8,3 g/cm3.
+ Design power: cơng suất thiết kế P = 368 KW.
Hình 4.32: Gán các thơng số để tính tốn chân vịt. Bước 5: Xây dựng các thơng số cho cánh, củ chân vịt.
a. Nhấp chọn biểu tượng Edit section data.
b. Chọn “BUILDER” để gán thơng số cơ bản.
Hình 4.34: Biểu tượng gán thơng số cho cánh, củ chân vịt.
Mục Blade geometry (Thơng số cánh chân vịt).
+ Section and r/R: Chọn tiết diện cánh theo kiểu chân vịt (AU, GAWN, KAPLAN…). Chọn tiết diện theo chân vịt seri B.
+ Pitch distribution: Dạng chân vịt làm việc theo mức độ nào, chọn full.
+ Explanded bar: tỉ số mặt đĩa, nhập vào ơ này giá trị mặt đĩa theo yêu cầu Ae = 0.55.
+ Out line: đường bao ngồi, chọn theo kiểu seri B.
+ Rake aft: giống như phần trước (rake of aft), chọn gĩc nghiêng cánh 130 . + Rake distribution: phân bố cánh, chọn linear ( phân bố đều).
+ Skew distribution: phân bố độ lệch cánh, chọn sêri B.
+ Hub Diam/D: tỉ lệ đường kính củ chân vịt/đường kính chân vịt. Ta chọn 0,2 .
Mục Hub/Shafting: củ chân vịt/Trục chân vịt:
+ Shaft diameter: đường kính trục chân vịt, nhập vào 80 mm. + Hub rule: dạng củ chân vịt, ở đây cĩ 3 sự lựa chọn:
+ User: do người thiết kế nhập. + SAE và Metric: theo tiêu chuẩn.
Chọn user để nhập các thơng số này theo ý muốn. + Shaft taper: độ cơn trong của củ: chọn 1/10. + Hub length: chiều dài củ, chọn L = 300 mm.
Mục Thickness:
Thickness rule: chọn seri B.
Bước 6: Xuất ra các thơng số cơ bản.
a. Xuất dạng 3D và các thơng số.
Sau khi đã chọn xong các thơng số cơ bản ta nhấp chọn “ build” để xuất ra các thơng số chân vịt.
Hình 4.35: Các thơng số cơ bản chân vịt sau khi được xuất ra.
b.Chỉnh sửa thơng số trên biểu tượng “section data” .
Trên biểu tượng “section data”, nhấp chuột vào “edit” để chỉnh sửa lại thơng số.
Hình 4.36: Chỉnh sửa thơng số trên biểu tượng “section data”.
Để tạo các hiệu ứng cho chân vịt và quan sát ở những gĩc độ khác nhau ta chọn biểu tượng “Rotation”.
Hình 4.37: Hình dạng 3D chân vịt sau khi vẽ.
Chọn màu nền hiển thị ta chọn thư mục “Color” nhấp chuột vào ơ “Bkgd” và chọn màu nền tùy thích. Cũng tương tự ta muốn chọn màu sắc cho chân vịt ta cũng chọn thư mục Color, nhấp chuột vào vào ơ “Obj” để chọn màu phù hợp.
Hình 4.38: Các biểu tượng quan sát và chọn màu sắc .
Khi muốn quan sát các chế độ mơ phỏng chân vịt ở dạng 3D như: solid, sectional(chia theo mặt cắt), transparent, wire(lưới)… chọn “view” và nhấp chuột vào các chế độ muốn xem; hoặc nhấp chuột vào các biểu tượng nằm trên thanh cơng cụ trên màn hình.
Hình 4.39: Các biểu tượng quan sát ở dạng 2D.
.
Hình 4.40: Hình dạng chân vịt nhìn ở chế độ wire 3D view.
c. Xuất sang dạng 2D.
Trên thanh cơng cụ chọn “edit” chọn “element 2D”, trong thư mục “drawing element 2D”, ta chọn “fill all option” để hiển thị tất cả các thơng
Hình 4.41: Xuất sang dạng 2D.
d. Xuất sang file autocad:
Ta chọn “ file”, nhấp “save cad view as”. Đặt tên file rồi lưu vào thư mục
trong máy tính.
Các kích thước được đặt vào phần mềm thì sau khi xuất ra autocad 2D thì khơng thay đổi.
Cũng tương tự muốn quan sát các chế độ ở dạng 2D như: phĩng to, thu nhỏ,
viết chữ, chế độ quan sát từng khu vực…chọn “view” và nhấp chuột vào chế độ
muốn quan sát, hoặc nhấp chuột vào các chế độ nằm trên thanh cơng cụ cĩ sẵn trên màn hình.
Hình 4.43: Biểu quan sát ở chế dạng2D.
Hình 4.44: Bản vẽ autocad 2D xuất ra từ propcad.
Nhận xét: Sau khi thiết lập các thơng số cơ bản được tính tốn ở phần thiết
kế chân vịt, việc vẽ chân vịt là rất khĩ khăn. Đối với phần mềm propcad thì ta chỉ việc nhập các thơng số, phần mềm sẽ tự động vẽ và xuất sang dạng 2D, 3D, file autocad theo đúng kích thước đã chọn. Trong quá trình chúng tơi sử dụng phần mềm này, nhiều chức năng, cơng cụ chưa được khai thác hết nên chân vịt sau khi vẽ vẫn chưa được tối ưu. Nhưng đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về các thơng số, kích thước sau khi xuất ra file autocad 2D.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Thảo luận kết quả.
Sau hơn 3 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài, cùng với sự hướng dẫn nhệt tình của thầy Ths. Huỳnh Văn Nhu, Ths. Đồn Phước Thọ chúng tơi đã hồn thành
đề tài với nội dung: “Thiết kế kỹ thuật mẫu đánh cá lưới kéo theo mẫu truyền thống tỉnh Bình Thuận”.
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tơi đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi nhiều kiến thức liên quan đến chuyên mơn đã được học ở nhà trường. Đặc biệt giúp cho chúng tơi hiểu sâu hơn giữa lý thuyết và thực tế, giữa kinh nghiệm cĩ sẵn của ngư dân và vận dụng lý thuyết để thiết kế. Sau đây là những kết quả mà chúng tơi