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
3.3.1 Cấu tạo chân vịt có cánh xoay được
Cấu tạo chân vịt có cánh xoay được gồm có mayơ và cánh. Trong đó mayơ của chân vịt được chia thành hai nhóm: Nhó ngàm cánh và nhóm cơ cấu xoay cánh.
a. Nhóm ngàm cánh
Ngàm cánh là khâu quan trọng nhất trong kết cấu của chân vịt biến bước, việc giải quyết đúng đắn cụm này trở thành vấn đề then chốt của kết cấu mayơ chân vịt bởi vì lực và momen tác dụng lên ngàm cánh là rất lớn còn kích thước ngàm cánh lại nhỏ do sự hạn chế của mayơ chân vịt. Kết cấu của ngàm cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Phải tạo được một ổ đỡ để tiếp nhận lực và momen tác dụng lên cánh (lực ly tâm, lực và momen thủy động). Đồng thời còn là lực quay cánh do cơ cấu quay cánh truyền đến.
- Phải tạo được độ kín để bảo vệ mayơ không cho nước bên ngoài lọt vào cũng như thoát dầu từ trong mayơ ra ngoài. Ngoại trừ một số trường hợp chân vịt biến bước có ngàm đuợc bôi trơn bằng nước.
- Kích thước của chân cánh phải đảm bảo độ bền cần thiết, thường thì cánh được gắn với ổ đỡ của ngàm bằng mặt bích. Chỗ chuyển tiếp của mặt bích tới cánh gọi là chân cánh. Đôi khi chân cánh không có dạng mặt bích mà là dạng trụ.
- Yêu cầu quan trọng đối với cơ cấu ngàm cánh là phải đặt phần tử quay cánh ở bánh kính lớn nhất để giảm lực tác dụng. Cấu tạo ngàm cánh có thể chia làm hai dạng chính là: Ngàm hướng tâm và ngàm phẳng. Ngàm phẳng có sức bền lớn hơn và được áp dụng phổ biến hơn.
b. Cơ cấu xoay cánh
Cơ cấu xoay cánh là cơ cấu đặt trực tiếp trong mayơ của chân vịt. Nó biến đổi chuyển động nhận từ thiết bị thừa hành của cơ cấu biến bước để đưa vào xoay cánh. Các phần tử truyền lực để quay và giữ cỏnh thường dung bỏnh răng hoặc chốt trụ ngừng, được nối cứng với cánh qua ngàm cánh.
Hầu hết các cơ cấu quay có thể chia ra làm hai kiểu: Bánh răng và khuỷu.
Cấu tạo và động học của cơ cấu xoay cánh phải đảm bảo đước các yêu cầu sau:
- Đáp ứng yêu cầu về góc xoay cánh.
- Đáp ứng yêu cầu lực dẫn động là nhỏ đối với một momne quay đã đặt ra (theo kích thước và hành trình có thể chấp nhận của phần di chuyển tịnh tiến).
- Đáp ứng được yêu cầu về sức bền.
Sau đây là một số cơ cấu xoay cánh được áp dụng phổ biến hiện nay
hình 34 a. Kiểu bánh răng; b. Kiểu thanh răng; c. Kiểu con trượt (cơ cấu sin); d. kiểu tay biên (thuộc kiểu tay quay con trượt)
1- cặp bánh răng truyền động; 2- cần quay; 3- thanh răng chuểyn động tịnh tiến; 4- cơ cấu chuyển động chiều xoắn trôn ốc; 5- cần quay; 6- đế đĩa quay; 7,11- cần chuyển động tịnh tiến; 8- tay biên; 9,10- chốt đĩa quay; 12- rãnh trượt.
Hình 34 là bốn loại cơ cấu được sử dụng phổ biến hơn cả. Hai loại a và b là truyền động bánh răng và thanh răng, dựa vào momen quay của thanh kéo để truyền động lực cho cánh chân vịt; còn hai loại c,d dựa vào sự chuyển động tịnh tiến của thanh kéo để truyền động lực.
* Nguyên lý xoay cánh:
Ở kiểu bánh răng: khi cần 2 xoay làm cho cánh chân vịt xoay do bánh răng của cánh ăn khớp với bánh răng của cần
Ở kiểu thanh răng: Khi cần 5 xoay, cơ cấu chuyển động theo chiều xoáy trôn ốc 4 tác động lên thanh răng 3 chuyển động về phía bê trái làm xoay cánh chân vịt.
Ở kiểu con trượt: khi cần 7 chuyển động tiến tới làm cho chốt đĩa quay 10 chuyển động trong rãnh trượt 12 làm cánh chân vịt quay ngược chiều kim đồng hồ.
Ở kiểu tay biên: khi cần 11 chuyển động tiến tới làm cho tay biên 8 chuyển động song phẳng kéo theo chốt đĩa quay 9 làm cho cánh chân vịt ngược chiều kim đồng hồ.
Trong tất cả các cơ cấu trên khi tác động điều khiển theo chiều ngược lại thì quá trình chuyển động của cơ cấu cũng diễn ra theo chiều ngược lại.
Qua những nguyên lý hoạt động của các cơ cấu trên ta thấy: Cơ cấu hình a có tác động điều khiền là chuyển động xoay (hoặc chuyển động quay nếu bánh răng côn chủ động có kích thước nhỏ). Còn tác động cơ cấu hình c,d thì cần chuyển động tịnh tiến. Đối với cơ cấu hình btác động điều khiển cần chuyển động quay, nếu tác động điều khiển trực tiếp qua thanh răng thì cần chuyển động tịnh tiến.
Bảng 2: Nhu cầu cự ly xoay cánh theo kiểu chân vịt biến bước.
Kiểu Cự ly gần đúng
Kiểu “xuôi dòng” - “đảo chiều”
(Đảo chiều qua “dừng”)
110o ÷ 120o Kiểu “xuôi dòng” - “đảo chiều”
(Đảo chiều qua “xuôi dòng”)
150o ÷ 160o Đảo chiều (qua “dừng”) 45o ÷ 60o
“Xuôi dòng” (“Tiến” – “xuôi dòng”) 60o ÷ 70o
Đảm bảo một chế độ tiến 15o
c. Bôi trơn mayơ
Thông thường việc bôi trơn các chi tiến động trong mayơ được dùng các loại dầu.
Một số nguyên lý đã được áp dụng như sau:
* Nguyên lý bôi trơn phổ biến nhất là dung thùng dẫn dầu. Khoang trong mayơ được nối với một thùng dầu nhỏ đặt cao hơn đưởng mớn nước. Áp lực dầu trong mayơ cao hơn áp lực nước trong chân vịt. Nhờ vậy mà có thể hoàn toàn loại trừ việc thẩm thấu nước vào trong mayơ, đồng htời dễ dàng kiểm tra độ kín của mayơ.
* Nguyên lý thứ hai được dung rộng rãi đối với kết cấu có xi lanh thừa hành đặt trong mayơ. Khoang trong mayơ hoặc là được nối với một khoang trong các khoang làm việc của xi lanh thừa hànhhoặc là được bôi trơn bằng dầu tràn ra từ xi lanh thừa hành trở về. Việc bôi trờn này cần có độ kín hoàn toàn của mayơ, đặc biệt trong trường hợp khoang mayơ có áp lực cao.
Nhược điểm của nguyên lý này là nếu loại dầu phù hợp tốt để bôi trơn thì lại không phù hợp để dung trong hệ thống điều chỉnh thủy lực và ngược lại.
* Nguyên lý thứ ba để bôi trơn mayơ là khi lắp ráp với trục chân vịt đã nhét đầy mỡ.
Số lượng mỡ này không được bổ sung trong khi hoạt động. Khi đó việc bịt kín mayơ phải thật an toàn. Đồng thời kết cấu chân vịt biến bước phải có khả năng thay chân vịt trong khi hành trình.
* Cuối cùng nếu ổ đỡ ống chân vịt được bôi trơn bằng dầu từ bơm tuần hoàn riêng thì dầu này cũng có thể bôi trơn mayơ. Hệ thống như thế cho phép trong khoang mayơ có áp lực cao và rất có lợi.
d. Bít kín mayơ.
Cấu tạo bộ phận bít kín thường dung vòng găng cao su. Ở một số kết cấu bít kín người ta dùng lò xo nén cố định, Việc bít kín chân cánh phải được thực hiện từ hai phía, tức là phải phòng ngừa việc thẩm thấu dầu từ trong mayơ ra ngoài hay ngược lại nước thẩm thấu từ ngoài vào trong mayơ.
Vòng bít ở ngoài phải có độ bền cơ tính cao để chống lại tác dụng của bùn cát…
Vòng bít kín phải có độ đàn hồi và độ dôi để không bị rò khi biến dạng do tải trên ngàm cánh. Tuy vậy nếu độ dôi quá lớn ở vòng bít tiết diện tròn sẽ tạo ra masát rất lớn khi quay cánh.
Nếu chân vịt biến bước có kết cấu cho phép thay thế chân vịt bị hỏng ở dưới nước, thì hệ thống vòng bít kín phải được tính toán lắp đặt sao cho thích hợp để khi thay cánh mà không bị làm hỏng nó.
3.3.2 Đặc diểm kết cấu và thành phần chính của hệ trục truyền động chân vịt