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 ç è ỉ +3,14´2,32 200 5 , 11812 (cm). Þ a ³ 8,7 (cm). Þ a ³ 87 (mm). Ta chọn a = 90 (mm).
Chiều cao căn nhựa được tính tốn dựa vào khoảng cách từ chân máy tới mặt bệ máy (theo bảng vẽ thiết kế bệ máy). Khoảng cách này là 45mm, ta chọn chiều cao tấm căn nhựa là 25mm, và chiều cao căn cố định là 20mm. Như vậy kích thước cơ bản của căn nhựa là 90 ´ 90 ´ 25 (mm), căn cố định 90 ´ 90 ´ 20 (mm). Kích thước cơ bản được trình bày như hình dưới đây :
(a) (b)
(a) – Lắp bulơng thơ M22´120´3, (b) – Lắp bulơng tinh M22´120´3.
3.1.2.3 Phương pháp và yêu cầu cơng nghệ gia cơng lắp đặt bệ máy chính và các chi tiết phụ. các chi tiết phụ.
Ø Phương pháp gia cơng lắp đặt bệ máy, gia cơng bề mặt, gia cơng các lỗ bulơng :
Bệ máy là một bộ phận cĩ kết cấu vững chắc để làm nền mĩng cho việc lắp đặt máy chính sau này. Chính vì vậy bệ máy phải được tính tốn gia cơng lắp đặt sao cho hợp lý, chính xác để đảm bảo cho quá trình lắp đặt máy chính được thuận lợi.
Kết cấu của bệ máy được gia cơng và liên kết bằng các mối hàn, quá trình hàn kết cấu bệ máy được thực hiện ở xưởng. Sau đĩ bệ máy được đưa vào buồng máy, tiến hành cân chỉnh bệ máy bằng các bulơng tăng chỉnh (như hình 3.9) để xác định đúng vị trí lắp đặt theo thiết kế. Cơng việc tiếp theo là kiểm tra lại độ bằng phẳng các bề mặt của bệ máy và tiến hành gia cơng lại các bề mặt.
Hình 3.9 – Điều chỉnh bệ máy khi lắp đặt. 1. Bệ máy, 2. Dây căn tim, 3. Bulơng tăng chỉnh.
d . Trị số phải sửa bệ máy.
Trong điều kiện chật hẹp của buồng máy khĩ cĩ thể sử dụng máy lớn để cùng một lúc gia cơng tất cả các bề mặt tấm lĩt hoặc mặt bệ máy. Vì vậy thường phải sử dụng các máy phay, máy mài di động tiến hành gia cơng từng bộ phận. Độ phẳng bề mặt gia cơng các tấm lĩt được kiểm tra bằng thước thẳng và thước lá đảm bảo khe hở ≤ 0,1mm, độ bĩng bề mặt đạt cấp 6, và lấy mặt phẳng phía dưới chân máy (bề mặt tiếp xúc giữa chân máy và căn máy) làm mặt chuẩn trong gia cơng (việc gia cơng các mặt phẳng được tiến hành sau khi máy chính đã định tâm xong), trong quá trình gia cơng kiểm tra bằng thiết bị như hình 3.10 dưới đây :
Cịn đối với các lỗ như lỗ lắp bulơng sẽ tiến hành khoan lỗ cĩ đường kính nhỏ hơn đường kính lỗ cần thiết để lắp bulơng, sau đĩ sẽ tiến hành doa lại thật chính đạt được kích thước đường kính bulơng f23+0,027, với độ bĩng bề mặt là cấp 7. Bởi vì cơng đoạn này được thực hiện sau khi việc cân chỉnh – định tâm máy chính đã hồn thành, nên ta chọn chuẩn để gia cơng khoan, doa lỗ lắp bulơng trên tấm mặt bệ máy là các lỗ bulơng trên chân máy.
Hình 3.10 – Dụng cụ chuyên dùng đo chiều cao căn máy. 1. Chân máy, 2. Bệ máy (tấm lĩt).
Ø Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu về gia cơng và lắp đặt bệ máy chính.
Việc gia cơng lắp đặt bệ máy nĩi chung phải bảo đảm tất cả các yêu cầu kỹ thuật nêu trong bảng 2 :
Bảng 2 – Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu về lắp đặt và gia cơng bệ máy chính.
Đối tượng kiểm tra Sai lệch cho phép
- Sai lệch khoảng cách A – vị trí của bệ máy kể từ vách phía lái của buồng máy.
- Sai lệch về chiều dài L và rộng B của bệ máy - Chênh lệch chiều cao C của các tấm lĩt theo chiều
rộng của bệ máy
- Chênh lệch chiều cao D giữa các tấm lĩt theo chiều dọc bệ máy.
- Sai lệc khoảng cách E từ tâm hệ trục đến mặt các tấm lĩt
Theo chiều dọc : Theo chiều ngang :
± 10mm – 5mm đến +10mm ≤ 5mm ≤ 3mm – 3mm đến +10mm ± 8mm
- Sai lệch giữa đường tâm bệ máy so với đường tâm hệ trục trong mặt phẳng ngang.
± 8mm (trái hoặc phải)
- Độ khơng song song giữa tim dọc bệ máy so với
đường tim hệ trục ≤ 1mm trên 1m chiều
dài nhưng khơng quá 8mm trên tồn bộ chiều dài bệ máy. - Độ khơng song song giữa hai thành đứng và so với
mặt phẳng dọc tim hệ trục ≤ 1mm trên 1m chiều
dài - Độ vênh của mặt bệ máy so với mặt phẳng nằm
ngang ± 3mm
- Chiều dày các tấm lĩt ≥ 15mm
- Độ phẳng dọc theo mặt bệ máy trước khi hàn các tấm lĩt.
Khe hở giữa thước kiểm tra và mặt bệ máy ≤ 1,5mm.
- Khe hở giữa thước kiểm tra và các bề mặt tấm lĩt
sau khi hàn hoặc mặt bệ máy. ≤ 1mm
- Khe hở giữa mặt tấm lĩt với bệ máy trước khi hàn
tấm lĩt. Thước khơng lọt sâu quá lá 0,3mm
20mm. - Khe hở giữa thước kiểm tra đặt dọc mặt bệ máy với
bề mặt các tấm lĩt sau khi gia cơng. ≤ 1mm trên chiều dài 30mm, cho phép thước lá 0,15mm lọt qua tại một vài vị trí khơng liên tục.
- Chiều dày mặt bệ máy sau khi gia cơng hồn chỉnh. Khơng nhỏ hơn so với thiết kế, tại vị trí khơng quan trọng cho phép sai lệch nhỏ hơn 2mm. - Độ nghiêng dọc của mặt bệ máy. ≤ 0,1mm trên 1m
chiều dài bệ máy. - Độ nghiêng ngang của hai mặt bệ máy so với tâm
trục khi máy chính là động cơ diesel thường. ≤ 0,2mm trên 1m chiều rộng.
- Độ bĩng gia cơng các bề mặt tiếp xúc với chân máy. Tối thiểu ∇5
Ngồi những yêu cầu kỹ thuật nêu ở bảng trên, tất cả các yêu cầu kỹ thuật về các mối hàn đều phải đảm bảo. Trong các yêu cầu về bệ máy, khĩ nhất vẫn là căn chỉnh bệ máy sao cho đảm bảo kích thước E – là khoảng cách từ mặt bệ máy đến
đường tim hệ trục. Do đĩ trên bề mặt bệ máy phải cĩ các mặt chuẩn để kiểm tra. Sai lệch vị trí các mặt chuẩn này cho phép 10 ÷ 12mm theo chiều cao hay chiều ngang.Vì với sai lệch này hồn tồn khơng ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp máy chính mà vẫn đảm bảo độ tin cậy của máy và hệ trục trong hoạt động.
3.1.3 Cơng nghệ định tâm – lắp đặt máy chính. 3.1.3.1 Định tâm máy chính. 3.1.3.1 Định tâm máy chính.
Định tâm máy chính là một trong ba bước quan trọng của cả quá trình lắp đặt máy chính dưới tàu :
- Lắp đặt bệ máy - Định tâm máy chính
- Kẹp chặt động cơ trên bệ máy Ø Yêu cầu chung :
Định tâm động cơ được tiến hành sau khi bệ máy đã được nghiệm thu đạt yêu cầu kỹ thuật. Đây là quá trình xê dịch và điều chỉnh động cơ sao cho tâm trục khuỷu động cơ trùng với đường tim hệ trục – tức đường tâm lý thuyết đã được xác định. Việc định tâm máy chính được tiến hành trong các điều kiện sau đây :
o Bệ máy chính đã lắp đặt xong, viêc lắp và thử các két dầu nước các khoang chứa và các cơng việc khác tại buồng máy cơ bản đã hồn thành.
o Đã kiểm tra và xác nhận vị trí của máy chính, hoặc tổng đoạn buồng máy đảm bảo đúng so với tồn thân tàu.
o Độ sai lệch vị trí buồng máy so với vị trí ban đầu vào thời điểm tiến hành định tâm máy chính cho phép :
§ Độ nghiêng dọc ±3mm trên tồn bộ chiều dài tàu so với đường cơ bản. § Độ nghiêng ngang ±2mm trên tồn bộ chiều rộng tàu.
o Cơng việc định tâm máy chính được tiến hành trong điều kiện yên tĩnh, khơng cĩ chấn động, để đảm bảo độ chính xác
Sau khi đã ổn định tâm cho máy chính, thì các cơng việc cịn lại ở buồng máy phải đảm bảo khơng làm biến dạng đường tim hệ trục đã nối liền với động cơ.
Ø Định tâm máy chính bằng phương pháp căng dây :
Cơng việc định tâm máy chính của tàu được tiến hành trong điều kiện trục chân vịt chưa lắp đặt và cơng việc khoan các lỗ trên các vách ngăn mà đường tâm lý thuyết của hệ truc đi qua đã hồn thành (đường kính lỗ khoan gần bằng 0,75Dốngbao ). Như vậy máy chính sẽ được lắp đặt độc lập trong buồng máy. Trình tự định tâm máy chính độc lập trong buồng máy bằng phương pháp căng dây gồm các bước sau :
o Ta tiến hành căng tim cho hệ trục để xác định hai điểm tâm của hai mặt bích ở hai đầu trục cơ của máy chính bằng phương pháp căng dây trình bày trên hình 3.6. Ta xác định được độ võng y1, y2 của hai điểm tâm bích theo cơng thức [1 – tr.318] :
Q x L x P y 2 ) .( . - = (mm). Trong đĩ : P – là trọng lượng một mét dây.
x – khoảng cách từ điểm chuẩn đến điểm đo độ võng y. L – chiều dài dây gữa 2 điểm chuẩn.
Q – trọng lượng vật treo.
Tơn vỏ đuơi tàu Vách buồng máy (Sn.7) Vách buồng máy (Sn.25) Vách (Sn.3) Vách (Sn.4) 2 3 4 y1 y2 1550 2200 1 Đường chuẩn x1 = 3300 x2 = 10140 L = 12340
Hình 3.11 – Định tâm máy chính bằng căng dây.
1. Trọng vật, 2. Đích ngắm xa (đặt cách vách lái buồng máy 1550mm), 3. Đích ngắm xa (đặt cách vách lái buồng máy 10140mm), 4. Đích ngắm gần. Các đại lượng P, Q được xác định theo bảng 2, [theo bảng 83 – tr.318 – Thiết kế và lắp ráp thiết bị tàu thủy – Nguyễn Đăng Cường – NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 2000] dưới đây:
Bảng 2 – Trọng vật phụ thuộc vào đường kính dây.
Đường kính dây căng d(mm) Trọng lượng 1m dây P(g) Trọng lượng vật Q(kG) Đường kính dây căng d(mm) Trọng lượng 1m dây P(g) Trọng lượng 1m dây P(g)
0,1 0,2 0,3 0,35 0,07 0,25 0,56 0,73 1,0 5,0 9,0 10,6 0,4 0,45 0,5 0,98 1,24 1,53 12,4 15,6 19,5 Khi đĩ chiều cao của hai tâm bích trục cơ bằng chiều cao của nĩ đo khi căn dây cộng thêm trị số độ võng theo chiều hướng lên trên. Ta cố định hai điểm tâm này đánh dấu trên đích ngắm
o Kiểm tra lại các bề mặt gia cơng của bệ máy phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nêu ở các mục trước, và xác định lại vị trí tương đối chính xác cần lắp đặt máy.
o Tiến hành hàn các gờ của bulơng tăng chỉnh chân máy vào bệ máy, bố trí ở trên mặt bệ máy sao cho các bulơng tăng chỉnh áp sát vào thành của chân máy để cĩ thể điều chỉnh vị trí máy chính. Ứng với một gĩc chân máy bố trí hai gờ bulơng tăng chỉnh, ở giữa cĩ thể bố trí thêm một hoặc hai vị trí để tiện cho việc tăng chỉnh. Ngồi ra trên bệ chân máy cũng cĩ các bulơng điều chỉnh nâng, hạ máy chính lên xuống cĩ sẵn trên máy. Cách bố trí như ảnh chụp dưới đây.
Hình 3.12 - Cách bố trí các bulơng tăng chỉnh máy chính.