Sau khi cơng đoạn gia cơng lắp đặt xong bệ máy thì cơng đoạn tiếp theo là đưa máy chính vào vị trí lắp đặt, cơng đoạn này cũng gĩp phần quyết định khối lượng cơng việc cũng như lượng nhân cơng cho cả quy trình lắp đặt máy chính trong buồng máy. Cĩ hai phương án đưa máy chính vào lắp đặt như sau :
Ø Lắp đặt theo từng tổng đoạn cấu kiện : Đây là phương án áp dụng cho những
loại tàu cỡ lớn (tải trọng trên 10.000 tấn), thường trang bị động cơ thấp tốc, cĩ số vịng quay thấp (n < 200 v/ph) hoặc trung bình (n = 200 ¸ 300 v/ph), với cơng suất lớn đến hàng chục ngàn mã lực, rất to và nặng đến hàng trăm tấn thì khơng thể di chuyển tồn bộ máy xuống tàu. Trên thế giới một số hãng sản xuất các loại động cơ lớn như nêu trên,đã nổi tiếng trong cơng nghiệp đĩng tàu như : Zulser (Thụy Sỹ), Fiat (Italia), Man (Đức), Mishubisi (Nhật)…v.v…
Ví dụ : Loại động cơ Burmaister – Vain, ký hiệu 74TBF160, cơng suất 9.400cv, n = 115 v/ph, 8 xilanh thẳng đứng cĩ D = 760 mm, B = 6.200, H = 12.570 mm. trọng lượng khoảng 400 tấn, là loại động cơ con trượt. Cơng việc lắp ráp động cơ địi hỏi từ 50.000 ¸ 80.000 giờ cơng kỹ thuật. Ta thấy loại động cơ to lớn như vậy chỉ cĩ thể lắp đặt dưới tàu theo từng tổng đoạn cấu kiện, cụ thể theo thứ tự sau :
- Lắp đặt khung chân máy.
- Lắp trục cơ vào khung chân máy. - Lắp các thành đứng, con trượt và tay biên. - Lắp bộ đảo chiều và lắp các xilanh. - Lắp bộ pittơng …v.v… - Sau khi hồn thành lắp tồn bộ động cơ, kiểm tra tồn bộ chất lượng định tâm các cụm chi tiết chuyển động, trong đĩ cĩ đo độ co bĩp trục khuỷu …
Với phương án này động cơ trước khi lắp xuống tàu phải được thử nghiệm trên bệ thử tại phân xưởng bảo đảm chỉ tiêu kỹ thuật lắp ráp theo hãng chế tạo qui định. Cơng việc thử nghiệm trên bệ thử để đánh dấu chuẩn tất cả các tổng đoạn cấu kiện, và tháo ra từng tổng đoạn để đưa xuống tàu lắp ráp theo thứ tự trên. Phương án này gặp những khĩ khăn sau đây :
- Sự biến dạng bệ máy trên tàu. - Khơng gian thao tác chật hẹp.
- Địi hỏi cơng nhân phải cĩ tay nghề cao, nhiều kinh nghiệm.
- Phải định tâm tất cả các cụm chi tiết chuyển động, tăng khối lượng cơng việc. Do đĩ cơng việc định tâm rất khĩ khăn, giảm độ chính xác, chỉ áp dụng cho những trường hợp lắp đặt động cơ cỡ lớn.
Ø Lắp đặt máy chính theo một tổng đoạn : Phương án này sử dụng thiết bi cẩu nâng hạ di chuyển tồn bộ động cơ vào buồng máy để lắp đặt. Đối tượng áp dụng đối với loại tàu cỡ vừa và nhỏ (tải trọng dưới 10.000 tấn), thường trang bị động cơ cao – trung tốc, khối lượng vừa phải, cĩ thể dùng thiết bị nâng hạ. Như vậy đối với máy chính của tàu hàng khơ Kiến Hưng cĩ tải trọng tồn phần là 2912,5 tấn, trang bị máy chính cĩ khối lượng 13,5 tấn thì cĩ thể sử dụng thiết bị nâng hạ để đưa máy chính vào buồng máy để lắp đặt. Nếu áp dụng phương án này thì rất tiện lợi, giảm
Hình 3.1 – Động cơ Burmaister – Vain 9400cv
bớt khối lượng cơng việc và lượng nhân cơng cho nhà máy. Đặc biệt là giảm bớt sai số lắp đặt so với phương án lắp đặt máy chính theo từng tổng đoạn.
Như vậy căn cứ vào việc phân tích ưu – nhược điểm của hai phương án trên, đặc biệt là căn cứ vào các yếu tố độ tin cậy máy chính, tính kinh tế và tình hình thực tế thường áp dụng cho việc lắp đặt máy chính ở tàu cĩ tải trọng trung bình - nhỏ, tơi chọn phương án :”Đưa máy chính vào lắp đặt theo một tổng đoạn”.
3.1.1.3 Phương án định tâm cho máy chính :
Cĩ 3 phương pháp định tâm cho máy chính là :
- Định tâm máy chính bằng phương pháp căng dây. - Định tâm máy chính bằng ánh sáng.
- Định tâm máy chính bằng quang học.
Phương pháp định tâm bằng ánh sáng, quang học địi hỏi phải sử dụng loại thiết bị ống ngắm, địi hỏi cơng nhân lắp đặt phải cĩ trình độ tay nghề cao, phải biết và sử dụng thành thạo các loại thiết bị ống ngắm. Do đĩ phương pháp này chỉ áp dụng ở những cơ sở cĩ nền cơng nghiệp đĩng tàu hiện đại, chưa phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất của nhà máy chi đĩng và sữa chữa tàu cĩ tải trọng trung bình và nhỏ.
Cơng đoạn này được tiến hành sau khi đã xác định được đường tâm lý thuyết và máy chính đã đưa vào buồng máy. Khi đĩ, trên vách phía lái và phía mũi của buồng máy hai điểm chuẩn trên đường tâm lý thuyết đã được vạch dấu rõ ràng. Vấn đề ở đây là điều chỉnh động cơ lên – xuống – sang trái – sang phải sao cho các điểm tâm của hai mặt bích truc cơ máy chính trùng với vị trí thực tế xác định bằng các phương pháp trên (tức là hai điểm này phải nằm trên đường tâm hệ trục).
Căn cứ hướng phân tích trên, tơi sẽ lựa chọn phương pháp căng dây để định tâm cho máy chính. Bởi vì phương pháp này rất phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta, hạn chế về cơ sở vật chất hạ tầng – thiết bị, trình độ tay nghề cơng nhân, …
3.1.1.4 Chọn căn kẹp chặt máy chính :
Máy chính phải được lắp đặt trên bệ máy liên kết với vỏ đáy tàu thơng qua các tấm căn, tấm lĩt. Do khoảng cách giữa các chân máy và tấm lĩt trên bệ máy tại vị trí kẹp chặt bulơng, khĩ cĩ thể gia cơng và đảm bảo như nhau cho nên phải sử dụng căn để điều chỉnh và đảm bảo độ tiếp xúc chân máy và mặt trên tấm lĩt. Nhờ cĩ căn máy nên người ta khơng phải gia cơng căn chỉnh bằng phẳng chính xác trên tồn bộ chiều dài chân máy và bệ máy.
Trong cơng nghệ đĩng tàu thường sử dụng các loại căn sau đây : Căn nêm thép, căn nêm thép điều chỉnh, căn cầu tự lựa, căn nhựa (plastic), căn giảm chấn…
Ø Căn nêm thép :
Đây là loại căn thép một tấm cĩ độ dốc từ 1 : 20 đến 1 : 50 cĩ thể lắp trên tấm lĩt hoặc trực tiếp trên mặt bệ máy, đồng thời căn cĩ thể là hình chữ nhật hoặc hình trịn được khoét âm xuống 2 ¸ 5mm để dễ tiếp xúc.
Ưu điểm loại căn này là chịu được lực cao, cho phép lắp các bulơng với độ chính xác cao và cĩ khả năng chịu lực dọc trục, khi cĩ lực đẩy chân vịt lớn, chế tạo lắp ráp đơn giản. Khi lắp tấm căn được nêm theo chiều dốc để tiếp xúc xít với mặt chân máy.
Nhược điểm loại này là khĩ khắc phục độ nghiêng hoặc độ cong vênh của bề mặt tấm lĩt hoặc chân máy. Cho nên trong trường hợp này độ tiếp xúc của nĩ với chân máy chưa đảm bảo tốt.
Hình 3.2 – Kẹp chặt máy chính trên căn nêm thép. 1) Căn hình chữ nhật; 2) Căn hình trịn
Ø Căn nêm thép điều chỉnh : Về cơ bản loại này cũng giống như căn nêm, chỉ
khác ở chỗ chúng thường được làm theo dạng trịn. Tấm trên của căn vừa cĩ thể tịnh tiến theo mặt dốc tiến xúc, vừa cĩ thể xoay một gĩc so với tấm dưới, và tấm dưới cũng cĩ thể xoay một gĩc so với tấm trên nhờ các lỗ ren bố trí so le theo chu vi tấm căn. Nhờ kết cấu như vậy, nên loại căn này so với căn nêm, cĩ ưu điểm là dễ dàng điều chỉnh các chiều, đảm bảo độ tiếp xúc tốt hơn, nhất là trong trường hợp bệ máy hoặc chân máy bị cong vênh, nghiêng, khơng chính xác, cũng vì vậy căn điều chỉnh chịu áp lực tốt hơn.
Hình 3.3 – Kẹp chặt máy chính trên căn nêm thép điều chỉnh. 1. Chân máy, 2. Tấm căn trên, 3. Tấm căn dưới, 4. Bệ máy Ø Căn cầu tự lựa :
Hình 3.4 – Kẹp chặt máy chính trên căn cầu tự lựa. 1. Chân máy, 2. Tấm căn trên, 3. Tấm căn dưới, 4. Bệ máy
Loại căn này cũng gồm hai nửa tiếp xúc với nhau trên bề mặt của một phần hình cầu. Nửa trên lõm và nửa dưới lồi chỏm cầu. Nửa trên cĩ chừa mặt bên để cĩ thể lắp bộ gá và kẹp trên máy tiện để sửa chiều cao của căn cho từng vị trí chân máy. Nhờ cấu trúc tiếp xúc trên mặt cầu, nửa trên tự dịch chuyển trên chỏm cầu dưới cho đến khi tiếp xúc tốt nhất với bề mặt chân động cơ.
Ø Căn plastic :(căn nhựa)
Hình 3.5 – Kẹp chặt máy chính trên căn nhựa. 1. Căn nhựa, 2. Chân máy, 3. Bệ máy.
Loại căn này được đúc từ hợp chất nhựa epơxi, poliêtylen, với các hợp chất khác … Khi sử dụng loại căn này thì cĩ thể khơng cần tấm lĩt. Đặc điểm loại căn này chính là quy trình chế tạo và lắp các căn để kẹp chặt động cơ căn nhựa được đúc tại chỗ khi máy chính đã định tâm xong.
Ưu điểm loại này là chịu được áp lực cao, cứng, cĩ khả năng chịu lực dọc trục cao. Vì được đúc trực tiếp trên bệ máy nên bề mặt tiếp xúc giữa căn với chân máy và tấm lĩt tốt hơn so với các loại căn cịn lại (nếu quá trình tính tốn lượng nhựa cần đổ một cách chính xác).
Nhược điểm của loại căn này là độ co ngĩt trong quá trình đĩng rắn (5 ¸ 7%), nhưng cĩ thể khắc phục được trong tính tốn để bù lại lượng co ngĩt.
Như vậy căn cứ vào việc phân tích ưu – nhược điểm của từng loại căn trên, tơi chọn loại căn nhựa để kẹp chặt máy chính trên bệ máy, là loại căn nhựa Chospat - Orang sản xuất Tại Singapo, và sử dụng căn thép để làm căn lĩt hàn trực tiếp trên mặt bệ máy hay cịn gọi là căn cố định.
3.1.1.5 Kết luận :
Quy trình lắp đặt chung khi lắp đặt mắy chính xuống tàu Kiến Hưng là : Máy chính được lắp theo một tổng đoạn, và định tâm bằng phương pháp căng dây, kẹp chặt trên căn nhựa loại. Đây được xem là quy trình tối ưu (đơn giản, thuận tiên,
giảm bớt khối lượng cơng việc và lượng nhân cơng, phù hợp với một cơ sở đĩng tàu cỡ trung bình – nhỏ) để lắp đặt máy chính cho tàu Kiến Hưng, bởi vì phương án này được áp dụng tương đối rộng rãi ở loại tàu hàng cỡ trung bình và nhỏ ở các nhà máy đĩng tàu nước ta, nĩ phù hợp với cơ sở hạ tầng – vật chất – kỹ thuật của nền cơng nghiệp đĩng tàu ở nước ta nĩi chung và nhà máy đĩng tàu Nha Trang nĩi riêng. Ngồi ra phương án này cịn làm giảm đáng kể lượng nhân cơng cho cơng việc lắp đặt trong thi cơng.
3.1.2 Tính tốn bệ máy chính và các chi tiết phụ. 3.1.2.1 Bệ máy. 3.1.2.1 Bệ máy.
Ø Kết cấu cơ bản của bệ máy :
o Khái niệm : Bệ máy là khung thép kết cấu vững chắc, liên kết trực tiếp vào đáy tàu và các sườn tàu, giữ vai trị như “nền mĩng” để trên đĩ lắp đặt các máy và các thiết bị, cĩ khi cịn gọi là đà máy.
o Kết cấu chung của bệ máy:
Hình 3.6 – Kết cấu chung của bệ máy chính.
1 – Thành đứng, 2 – Tấm mặt bệ máy, 3 – Tấm lĩt, 4 – Mã gia cường ngang, 5 – Tấm gia cường dọc, 6 – Tấm giằng ngang.
Bệ dọc là kết cấu cứng, vững, được các dầm đặt ngang giữ ở tư thế ổn định khơng bị uốn, khơng bị xoắn. Tấm thành bệ thường khá cao, dáp ứng yêu cầu bố trí chân máy, mặt bệ hàn với thành đứng dạng chữ T khơng đối xứng, thường cĩ thiên hướng lệch sang chữ G. Tấm thành khơng chỉ được giữ bằng các mã gia cường ngang ở hai bên mà cịn bố trí ở gữa và được liên kết bằng mã lớn với sàn, cơ cấu thành đứng chạy theo chiều dọc. Tấm mặt bệ máy thường là tấm thép dày đảm bảo đủ độ rộng để chân máy ngồi lên.
o Nguyên tắc chung thiết kế bệ máy : Cơ cấu bệ máy chạy liên tục, các đà ngang nếu cĩ đấu đầu vào thành đứng và hàn chắc vào thành, các mã phải cao đến mặt bệ máy, chân rộng, tùy theo kích thước chân máy, các mã đều phải bẻ mép. Các mã phải bố trí hợp lý khộng bị chèn vào các bulơng chân máy. Đơi khi trong thiết kế để giảm nhẹ trọng lượng đồng thời tạo điều kiện dễ dàng thi cơng hàn, các mã gia cường ngang, dọc, thậm chí thành đứng được khoét các lỗ tương đối lớn, nhưng vẫn đảm bảo cường độ chịu lực của bệ máy.
Ø Tính tốn bệ máy chính tàu Kiến Hưng :
o Kết cấu : Cũng như kết cấu các bệ máy khác, bệ máy chính tàu Kiến Hưng cũng bao gồm : Hai thành đứng, tấm mặt bệ máy, mã gia cường ngang ở hai bên và ở giữa (vị trí đặt tại các sườn ngang), tấm lĩt, tấm gia cường dọc,… Bệ máy kéo dài liên tục từ sườn vách lái buồng máy (Sn7) tới Sn25, và cĩ sự thay đổi chiều cao và chiều rộng từ Sn12. Bệ máy được thiết kế để lắp đặt máy chính và hộp số máy chính. Các mã gia cường ngang và dọc, thành đứng được khoét lỗ.
o Tính kích thước cơ bản : Theo Quy Phạm Giám Sát Kỹ Thuật và đĩng tàu biển vỏ thép cỡ nhỏ TCVN 7061 : 2002 thì chiều dày các tấm của bệ phải khơng được nhỏ hơn trị số tính theo cơng thức [6 – tr.17] :
s=a.3 Q +4 (mm).
Trong đĩ : Q – Khối lượng máy trong trạng thái làm việc (tấn). Q = Q0´ K = 13,5 ´ 3,5 = 47,25 (tấn). K = 1,3 ¸ 5 là hệ số tải trọng động.( chọn K = 3,5) a – Là hệ số tính tốn lấy theo bảng 1. Bảng 1 Các tấm của bệ Bệ máy Tấm mặt Tấm thành Tấm mã Máy chính 4,65 3,0 2,5
Chiều dày tấm mặt bệ máy : 4,65.3 47,25 4
1 = + s (mm) Þ s1 » 20,81(mm), ta chọn s1 = 22(mm). Chiều dày tấm thành : 3.3 47,25 4 2 = + s (mm). Þ s2 » 14,85(mm), ta chọn s2 = 18(mm). Chiều dày tấm mã : 2,5.3 47,25 4 3 = + s (mm). Þ s3 » 13,04(mm). Ta chọn : Mã dọc s4 = 14(mm). Mã ngang s3 = 12(mm).
Hình thức và kích thước kết cấu cũng như các yêu cầu về gia cơng lắp đặt được trình bày cụ thể trong bản vẽ thiết kế bệ máy chính tàu Kiến Hưng. Dưới đây là tiết diện cắt ngang của bệ máy.
a) b)
Hình3.7 – Tiết diện cắt ngang bệ máy. a) Nhìn từ Sn11 về lái; b) Nhìn từ Sn16 về mũi.
3.1.2.2 Các chi tiết khác.
Ø Bulơng chân máy :
Bulơng chân máy M22´3 được nhập kèm theo máy, cĩ 40 chiếc (gồm 28 chiếc bulơng thơ và 12 chiếc bulơng tinh M22´120, vật liệu chế tạo là SF75. Kèm theo đai ốc M22, vật liệu chế tạo là A32.
Ø Căn nhựa, căn cố định (tấm lĩt):
Căn máy được lựa chọn là loại căn nhựa Chospat Orang sản tại Singapo, được đúc trực tiếp trên bệ máy sau khi định tâm xong máy chính, cịn tấm căn cố định được gia cơng và hàn trực tiếp trên bệ máy, vật liệu căn cố định là loại thép D.
Chọn tiết diện ngang của căn là tiết diện hình vuơng (a´a). Số lượng mỗi loại căn là 40 chiếc.
Căn máy chịu tải trọng do khối lượng máy chính tác dụng lên (cĩ tính đến hệ số tải trọng K = 3,5), gây ra ứng suất nén – kéo – uốn trên căn làm cho căn
máy biến dạng theo thời gian làm việc. Ứng suất chủ yếu tác dụng lên căn nhựa là ứng suất nén tác dụng lên bề mặt tiếp xúc giữa chân máy và tấm lĩt hoặc bề mặt bệ máy, cĩ giá trị : A R = n d (kG/cm2). Trong đĩ : P = Q.g = (47250´10)/40 = 11812,5 (kG/cm2) – là tải trọng động tác dụng lên tiết diện làm việc tính cho một căn.
A = a2 - P.d2 (cm2).
Với d = 23(mm) = 2,3(cm) – là đường kính lỗ doa để lắp bulơng. Điều kiện bền : dn £ [dn] = 200 (kG/cm2).
Như vậy kích thước tiết diện a được tính như sau : a ³ [ ] ÷÷ ø ư çç è ỉ P + R 2 d n d (cm). Þ a ³ ÷ ø ư