CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY - VỎ - CHÂN VỊT TÀU THỦY
CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ KHAI THÁC KỸ THUẬT CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC
B. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC
3.3 Đặc điểm kết cấu của chân vịt biến bước
3.3.3 Mô tả kết cấu chân vịt biến bước
Phần này dành riêng cho việc mô tả qua kết cấu chân vịt biến bước được chế tạo bởi các hãng nước ngoài.
* Chân vịt biến bước với xy lanh thủy lực nằm trong củ chân vịt. (Liên Xô cũ) Chân vịt biến bước dùng cho tàu kéo hai chân vịt với hai máy chính công suất 300Hp/chiếc. Trang bị của chân vịt biến bước gồm có các hệ thống thiết bị và các hệ thống chủ yếu sau:
+ Chân vịt có cánh xoay được.
+ Bộ đưa dầu vào với liên hệ ngược.
+ Trục chân vịt.
+ Hệ thống thủy lực.
+ Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước từ xa.
+ Hệ thống chỉ báo bớc từ xa bằng điện.
Mặt cắt dọc và cắt ngang của củ chân vịt được nêu trên hình 36
Các chi tiết và các cụm chi tiết chủ yếu của chân vịt: Vỏ củ chân vịt, các cánh chân vịt, cụm chi tiết các trục cánh, cụm chi tiết con trượt, cụm chi tiết piston của xi lanh thủy lực, nắp chỉnh dòng.
Các chân vịt được chế tạo bằng đồng thau được định tâm trên vòng đệm 29 bằng 2 chốt 30. Việc cố định mỗi cánh với vòng đệm 29 làm bằng thép không gỉ được thực hiện nhờ 6 bulông dài 38 và các êcu được đánh chìm trong các hố ở cánh chân vịt.
Vỏ của củ chân vịt cũng được chế tạo bằng đồng thau có 3 lỗ tiện hướng tâm nằm cách nhau 120o. Trong các lỗ tiện đó có lắp các ổ trục của cánh chân vịt.
Ở phần mũi của vỏ cũ có 9 vít cấy 20, nhờ đó mà chân vịt được gắn cố định với mặt bích trục chân vịt. Các vịt cấy 20 được hãm để khỏi trôi ra bằng các chốt 19.
Momen xoắn được truyền đi bằng 3 chốt hình trụ 22 được lắp trong mặt mút phía mũi của củ chân vịt. Chỗ tiếp giáp giữa mặt mút vỏ củ chân vịt và mặt bích trục chân vịt được đệm kín bắng 2 phốt cao su tròn.
Trong phần đuôi của củ chân vịt có lắp nắp chỉnh dòng 6 bằng các bulông 1. Chỗ tiếp giáp giữa vỏ củ chân vịt và nắp chỉnh dòng được đệm kín bằng 2 phốt cao su tròn 2.
Đầu đi vào hốc “bước lớn” của xy lanh thủy lực theo các rãnh tiện trên vỏ củ chân vịt và theo ống 7 được hãm với nắp chỉnh dòng của củ chân vịt.
Dầu đi vào hốc “bước nhỏ” theo các rãnh có trong vỏ củ chân vịt.
Các kênh để dầu đi qua tại các vị trí tháo được giữa thân củ chân vịt và nắp nắn dòng, cũng như giữa thân củ chân vịt và mặt bích trục chân vịt, được đệm kín bằng ống lót 9 và các phốt cao su tròn 10.
Phần rỗng bên trong của thân củ chân vịt chi làm 2 phần gồm phần đuôi là xi lanh thủy lực có piston 28 dịch chuyển bên trong, còn ở phần mũi có cơ cấu quay cánh chân vịt.
Piston của xy lanh thủy lực đuợc lắp vào đầu mút phía đuôi của con trượt, được cố định bằng ecu 11 và hãm bằng các chốt 3, êcu được hãm để không xoay bằng vòng đệm 4 bản than vòng đệm được cố định vào đầu mút của con trượt bằng 2 vít 5 có lien hệ với nhau qua dãy hãm 8.
Piston được đệm kín bằng hai phốt cao su định hình 13 và một phốt cao su tròn 14 và piston tì lên củ chân vịt qua lớp lót tictolit 26, lớp lót tectolit 25 được định vị với piston nhờ các đinh tán 15. Chỗ ghép nối giữa piston và con trượt được đệm kín bằng 2 phốt cao su 12.
Ở phần trung tâm của củ chân vịt là cụm chi tiết con trượt trong rãnh ở giữa con trượt 25 là 3 tấm trượt bằng đồng 42; tấm trượt 42 chứa các chốt chế tạo liền khối với các vòng đệm chốt 35.
Chuỗi động học con trượt – tấm trượt – vòng đệm chốt tạo nên chuyển động tịnh tiến của con trượt thành chuyển động xoay của các cánh chân vịt.
Ở lỗ tiện hình trụ phía mũi của than củ chân vịt có bố trí vòng đệm xẻ rãnh 23 được cố định với thân củ bằng các bulông 24 và các chốt định vị 21. Vòng đệm xẻ rãnh 23 tiếp
nhận momen xoắn của con trượt và truyền momen xoắn lên thân củ chân vịt qua các chốt 21.
Vách mũi của xy lanh thủy lực được chế tạo liền khối cùng với thân củ chân vịt. Ở phần giữa của vách mũi có lỗ xuyên qua và phần đuôi của con trượt đi qua lỗ đó. Bề mặt tiếp xúc của than củ chân vịt và phần đuôi của con trượt được đệm kín bởi ba phốt định hướng 27. Con trượt 25 ở phần mũi được định tâm trên các rãnh của vòng đệm xẻ rãnh 23, còn ở phần đuôi được định tâm qua lớp lót tectolit 26 của piston lên thân củ chân vịt.
Vòng đệm 29 của cánh và vòng đệm chốt 35 được cố định đồng thời bằng các chốt 30 đi xuyên qua toàn bộ đệm cánh chân vịt và được xiết chặt bằng 6 bulông dài 38 và 2 bulông ngắn 37.
Các lực dọc trục được truyền lên ổ trục con lăn gồm các con lăn 41 nằm trong rãnh của vòng đệm chặn 34; còn các momen uốn và lực ly tâm được truyền lên trục ngắn kiểu con lăn 43.
Cụm ổ trục cánh chân vịt sau khi lắp ráp xong được đặt vào lỗ tiện trong thân của chân vịt và được cố định bằng ecu chuyên dụng 33. Êcu 33 được hãm bằng chốt 44 và được bịt chặt bằng đai ốc mũ 36.
Chỗ giáp nhau giữa thân 16 của củ chân vịt và êcu 33 được đệm kín bằng phốt cao su tròn 17. Cụm ổ trục cánh chân vịt được đệm kín bằng hai phốt cao su 18 và miếng đệm 31. Các chốt 30 được đệm kín bằng các phốt 32, còn các bulông 37 và 38 thì đệm kín bằng các phốt 40. Các bulong 37 và 38 được giữ khối xoay bằng các chốt 39.
Kết cấu đệm kín cho phép tiến hành thay cánh chân vịt dưới nước.
Việc bôi trơn cơ cấu nằm trong củ chân vịt được bôi trơn bằng dầu đi tới tất cả các bề mặt cọ xát nhau của cơ cấu củ chân vịt. Như vậy các bề mặt đó luôn luôn nằm trong bể chứa dầu.
Trên hình 37 là mặt cắt dọc của bộ đưa dầu vào, được lắp trên đường trục chân vịt và là hệ thống thiết bị để đưa dầu vào bên trong trục và đưa ra cụm lien hệ ngược.
Các chi tiết chính của bộ đưa dầu vào: trục 26, hộp đựng dầu 8, cácte 23, bộ định vị bước 18, ổ trục liên hệ ngược 13.
Trục 26 của bộ đưa dầu vào được chế tạo từ thép cacbon và ở dạng rỗng. Bên trong mục là cần 19 với đầu mút phía đuôi được nối với đầu mút phía mũi của cần 27 của trục chân vịt. Ở đầu phía mũi của cần 19 có gắn thanh ngang 17, thanh ngang 17 được nối ở trục 13 của liên hệ ngược nhờ 4 thanh kéo 14 và các ecu. Bên trong trục bộ đưa dầu vào có khoan các rãnh dung để đưa dầu qua các ống lồng 1 và sau đó theo các ống dẫn vào một trong các hốc của xy lanh thủy lực nằm trong trục chân vịt. Đầu mút phía đuôi của trục 26 được nối với trục chân vịt bằng khớp trục cuộn theo chiều dọc. Còn ở phần mũi
của trục 26 trục truyền động với bánh đai 15 và mặt bích được cố định bằng các bulong 16. Mặt bích này được nối với mặt bích của trục hộp số động cơ chính. Bánh đai có các rãnh cho dây curoa của truyền động đai hình thang của bộ truyền động bơm dầu.
Ở phần giữa của trục là hộp đựng dầu 8. Hộp đựng dầu được giữ khỏi bị trượt dọc trục nhờ 2 vòng: Ở phía mũi là vòng đỡ 22; còn ở phần đuôi là vòng chặn dầu 5 được hãm bằng các chốt 6.
Hộp đựng dầu – không xoay và được xiết chặt bởi các bulong, hai ống nối được lắp vào hộp đựng dầu. Qua các ống nối đódầu chảy vào các rãnh của hộp đựng dầu và tiếp theo là vào các phần rỗng của các xy lanh thủy lực. Phần rỗng bên trong của hộp đựng dầu tiếp xúc với trục của bộ đưa dầu vào và đuợc phủ hợp kim chống ma sát 7.
Ở phía mũi so với hộp đựng dầu, trên trục bộ đưa dầu vào có ổ trục liên hệ ngược 13.
Ổ trục 13 là ổ trục kiểu trượt và dùng để kiểm soát sự xoay của các cánh chân vịt.
Ổ trục tỳ lên trục nhờ hai vòng cao su 21.
Trong ổ trục liên hệ ngược có 4 lỗ cụt có ren để vặn các thanh kéo 14 với các ecu hãm 20 vào trong đó. Các đầu mút khác của thanh kéo được nối với thanh ngang 17. Bản thân thanh ngang 17 được nối với đầu phía mũi của tay đòn 19.
Trong rãnh vòng tròn của ổ trục liên hệ ngược bố trí hai tấm trượt. Nhờ có chốt, mỗi tấm trượt được nối với cầu lắc 12. Cầu lắc 12 được nối với bánh răng hình quạt 9 ăn khớp vớn bánh răng nhỏ của bộ cảm biến chỉ bước.
Việc bôi trơn cụm chi tiết ổ trục liên hệ ngược được tiến hành như sau: dầu chảy theo ống 10 vào máng 11 được hàn chặt với cầu lắc 12. Từ máng 11 đưa ra hai ống nhỏ, theo các ống đó dầu chảy xuống bôi trơn các tấm trượt của liên hệ ngược. Việc bôi trơn các chi tiết khác ở cụm ổ trục lien hệ ngược thực hiện được nhờ dầu vẩy ra từ các bộ phận.
Hộp đựng dầu và và ổ trục iên hệ ngược nằm trong cacte chung 3 gồm hai nửa nối ghép với nhau bằng bulong.
Ở phần đuôi và phần mũi cacte được đệm kín bằng các bạc ngăn không cho dầu chảy ra khỏi cacte. Bạc phía đuôi gồm vỏ 25, vật độn 3, cửa 4 vòng ép 2. Nhờ chốt và ecu, vòng ép kéo vỏ của bạc ép vật độn lại. Kết cấu bạc phía mũi tương.
Cacte được giữ không quay nhờ tay đòn phản lực, ở nửa dưới của cacte có ống nối 24 của đường tháo dầu.
Ở mặt bích trên trục của bộ đưa dầu vào có hai van thủy lực định vị bước 18, đóng dầu trong các hốc của xi lanh khi áp suất trong đường ống đưa dầu đến giảm xuống (lúc
kết thúc dịch chuyển cánh chân vịt). Các bộ phận định vị bước nối với các hốc của xi lanh thủy lực bằng các đường tiếp dầu.
Trục chân vịt rỗng có bích chồn đầu ở phía đuôi. Trên bích của trục có gắn bích đồng tháo được của chân vịt nhờ 6 bulông. Từ trục chân vịt momen xoắn truyền lên bích bằng 3 chốt. Mặt phẳng của bích chân vịt và bích trục được đệm kín bằng 2 phốt cao su tròn.
Để ngừa ăn mòn phần đuôi của trục chân vịt được phủ một lớp cao su bằng phương pháp lưu hóa, lớp phủ cao su được bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học bằng vỏ bao chuyên dụng gắn cố định với bích chân vịt bằng các bulông. Phần đầu mũi của trục chân vịt được nối với trục của bộ đưa dầu vào qua khớp trục xuyên dọc.
Bên trong trục có lỗ xuyên tâm trong đó bố trí hai ống dẫn dầu thong qua các hốc của xilanh thuỷ lực với các lỗ khoan để dầu đi qua trên trục của bộ đưa dầu vào, và tay đòn nằm trên các gối đàn hồi.
Tay đòn truyền chuyển động tịnh tiến từ piston xilanh thủy lực tới ổ trục liên hệ ngược.
Tiêu hình 38 nêu ra sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực chân vịt biến bước đảm bảo sự dịch chuyển cánh chân vịt và bôi trơn các cụm và các chi tiết của chân vịt biến bước.
Hệ thống thủy lực chân vịt biến bước gồm ba hệ thống thủy lực độc lập:
+ Hệ thống thủy lực chính.
+ Hệ thống thủy lực để bôi trơn củ chân vịt + Hệ thống thủy lực ứng cấp với bơm tay.
Việc đưa dầu từ thùng dầu vào các hốc của xi lanh thủy lực thủy lực và đưa dầu ngược lại về thùng dầu do hệ thống thủy lực chính đảm nhiệm.
Hệ thống thủy lực chính gồm có thùng dầu 8, bơm dầu 4 với truyền động từ trục chân vịt; các bộ lọc thô 6 và bộ lọc tinh 9, van trượt đảo chiều 11 với điều khiển từ xa bằng điện, hệ thống đường ống với các van, các van bướm và các van an toàn.
Bơm dầu 4 được truyền động quay từ trục chân vịt nhờ cơ cấu truyền động curoa dạng hình thang. Dầu từ thùng dầu 8 đi vào bơm dầu, còn từ đó dầu đi qua bộ lọc thô 6 và van 7 để vào van trượt đảo chiều 11. Khi xoay tay gạt bản điều khiển từ xa 14, dầu từ van trượt đảo chiều hướng tới một trong các rãnh của hộp đưa dầu 13, từ đó theo đường bên trong trục bộ đưa dầu vào, đi tới các bộ định vị bước và sau đó theo các lỗ khoan bên trong trục bộ đưa dầu vào và theo các ống nằm trong trục chân vịt đi tới một trong số các hốc của xi lanh thủy lực.
Cùng lúc này từ một hốc khác của xi lanh thủy lực, dầu đi theo các ống của trục chân vịt và các lỗ khoan của trục bộ đưa dầu vào qua rãnh trong hộp đưa dầu 13 và các bộ định vị bước trở về van trượt đảo chiều. Từ van trượt qua van 10 dầu đổ vào thùng 8.
Đồng thời, một phần dầu đi qua một trong các van bướm 3 thứ hai và bộ lọc tinh 9 rót vào thùng dầu 8.
Trong trường hợp xuất hiện áp suất dư hơn 30KG/cm2 trong đường ống dẫn dầu thì van an toàn 5 làm việc và dầu đi qua nó để đổ vào thùng dầu 8.
Khi không dịch chuyển cánh chân vịt dầu được bơm 4 hút và đi theo đường ống qua bộ lọc thô để vào van trượt đảo chiều, rồi từ đó chảy ra ngoài theo đường ống tháo dầu.
Khi đó một phần dầu đi qua van 10 để vào thùng dầu. Phần đầu khác đi qua các van bướm 3 để tới bôi trơn ổ trục liên hệ ngược, còn một phần nhỏ dầu đi qua bộ lọc tinh cũng chảy vào thùng dầu.
Van 10 được điều chỉnh sao cho lượng dầu cần thiết đi qua các van bướm 3 đến bôi trơn ở trục liên hệ ngược và trong thời gian không có dịch chuyển cánh dầu đi qua các van thông 12 đến bôi trơn hộp dàu 13.
Để bôi trơn các chi tiết chuyển động nằm trong củ chân vịt có hệ thống thủy lực với thùng dầu riêng biệt 1 có dung tích 50l, thùng dầu này nằm phía trên đường nước (ở cao gần 2m). Vị trí của thùng dầu đảm bảo sự bôi trơn đáng tin cậy đối với cơ cấu quay của cánh chân vịt bởi vì dầu trong củ chân vịt luôn luôn chịu áp lực.
Để đảm bảo khả năng dịch chuyển cánh chân vịt trong trường hợp hệ thống thủy lực chính bị hỏng, có xét đến hệ thống thủy lực ứng cấp gồm thùng dầu 15 di chuyển được, có dung tích gần 15l và bơm tay 16 được nối với một trong các ống nối của trục chân vịt.
Khi bơm dầu của một mạn bị hỏng, có thể tiếp dầu vào hệ thống thủy lực bằng bơm dầu của mạn kia; để làm điều đó, các hệ thống thủy lực của mạn trái và mạn phải được nối với nhau bằng cầu nối đặc có van ba chiều 7.