Hộp giảm tốc đảo chiều

3.6.1. Cấu tạo

Hình 3-17: Sơ đồ làm việc của hộp giảm tốc

1. Mayơ 6. Chiều tiến

2. Bích nối vào 7. Chiều lùi

3. Bánh răng dẫn động chiều tiến 8. Bánh răng dẫn động

đảo chiều 4. Bánh răng dẫn động đảo chiều 9. Trục răng ra

5. Khớp trục ngồi chiều tiến 10. Khớp trục ngồi đảo chiều 11. Bánh răng chủ động đảo chiều

Trục vào, trục bánh răng và trục được lắp đặt trong thân là thiết bị đẫn động cơng suất. Van điều khiển được lắp ở bên ngồi trên thân nắp cuối hộp giảm tốc và là thiết bị điều khiển ăn khớp cho khớp trục.

Bơm bánh răng được chứa trong nắp sau và lắp ở sau trục bánh răng và được chứa trong van điều khiển lắp ở mặt sau của trục vào.

Cột áp suất dầu đến van điều khiển cĩ nhiệm vụ cho việc ăn khớp trục, làm mát, bơi trơn khớp trục, ổ trục và bơi trơn bánh răng. Hộp giảm tốc được bắt chặt bằng bulơng vào đầu phía bánh đà máy.

Hộp giảm tốc động cơ 8N330LD là hộp giảm tốc điều khiển bằng dầu thủy lực.

3.6.2 Hoạt động của hệ thống dầu thủy lực

Dầu trong cacte được hút lên nhờ bơm bánh răng qua bộ lọc, áp suất dầu được điều chỉnh bằng van điều chỉnh áp suất dầu ly hợp. Dầu đĩng cho mỗi ly hợp cùng một thời gian, dầu được điều chỉnh bởi van điều chỉnh áp suất đến bơi trơn cho các bạc trược ly hợp và các ổ bi. Các bánh răng và ổ bi được bơi trơn bằng cách vung toé.

Van phân phối dầu thủy lực tuần hồn, từ bơm báng răng dầu được phân phối đến riêng từng ly hợp theo chiều tiến, lùi hoặc trung gian.

Khi van phân phối được vận hành, dầu chảy qua rãnh van. Một lượng dầu chạy theo đường dầu tuần hồn. Khi đĩ dầu thủy lực được chảy lại bánh răng. Dầu cao áp cịn lại chảy từ từ vao trong van di chuyển chậm qua lỗ của van phân phối. Từ đĩ áp suất dầu tăng lên từ từ, ly hợp được đĩng vào một cách nhẹ nhàng. Khi van phân phối chuyển về vị trí trung gian dầu cao áp trên van đĩng mở chậm và xy lanh thủy lực được xả hết dầu và ly hợp được mở ra.

Dầu được tràn từ van điều chỉnh áp suất dầu ly hợp chảy đến van điều chỉnh áp suất dầu bơi trơn và được điều chỉnh ở áp suất nhất định đến bơi trơn cho từng bộ phận của hộp giảm tốc.

Chương 4 : KHAI THÁC KỸ THUẬT MÁY CHÍNH

4.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH VẬN HAØNH TAØU

Đặc tính vận hành tàu là nhĩm các đường cong biểu thị sự phối hợp làm việc giữa Máy – Vỏ – Chân Vịt. Nĩ bao gồm hai phần, được bố trí chung trên một bản vẽ. Phần thứ nhất bao gồm các đường cong biểu diễn lực, phần thứ hai bao gồm các đường cong biểu diễn cơng suất tương ứng. Ngồi ra, cịn cĩ phần bổ sung biểu thị mơ men. Người ta cũng cĩ thể biểu diễn chung các đường cong biểu thị lực và cơng suất trên cùng gĩc phần tư thứ nhất của hệ trục toạ độ Đềcác. Tất cả các đường cong này đều phụ thuộc vào tốc độ tàu và tốc độ quay của động cơ.

Đặc tính vận hành tàu là cơ sở để phân tích các chế độ làm việc của tổ hợp tàu ở các điều kiện khác nhau. Dựa vào nĩ ta cĩ thể phân tích các chế độ làm việc của tổ hợp Máy – Vỏ – Chân Vịt và là cơ sở để ta chọn chế độ làm việc hợp lí khi vận hành.

n4 O V1 V2 V3 V4 V5 V6 V(hl/h) V₁ V₂ V₃ V₄ V₅ V₆ Hình 4-1: Đồ thị đặc tính vận hành tàu Q(kGm) R(kG) Ne(kw) n1 n5 n3 n2 n1 QkL Qgh Qht Q1 Q2 Q3 Q4 R1 R2 R3 R4 O N1 N2 N3 N4 N5 RkL n2 n3 n4 n5 Te gh Qht n1 n2 n3 n4 n5 V(hl/h) Ne gh Nycđc kL Nycđc ht

4.2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH VẬN HAØNH TAØU

Đặc tính vận hành tàu đựoc xây dựng bằng hai phương pháp: + Phương pháp tính tốn lý thuyết

+ Phương pháp thực nghiệm

Đặc tính vận hành tàu chỉ cĩ thể xây dựng đượ khi đã biết các thơng số cơ bản của chân vị, của máy chính, đường cong sức cản của tàu hoặc cơng suất kéo phụ thuộc vào tốc độ tàu, các hệ số ảnh hưởng của thân tàu.

Cơ sở để xây dựng đặc tính vận hành tàu theo phương pháp tính tốn lý thuyết là mối quan hệ giữa Máy – vỏ – Chân Vịt phải tương ứng với các điều kiện sau:

+ Số vịng quay của chân vịt phải bằng số vịng quay của máy chính ( chú ý hộp số ).

+ Mơmen quay của chân vịt phải bằng số vịng quay của máy chính. Hoặc cơng suất thu được ở chân vịt phải bằng cơng suất động cơ truyền đến đầu mút trục.

+ Tốc độ tiến của chân vịt ( trong nước tự do ) phải bằng tốc độ tàu.

+ Lực đẩy do chân vịt tạo ra bằng sức cản vỏ tàu ở tốc độ nhất định.

Tuy nhiên việc xây dựng đặc tính vận hành tàu theo lý thuyết chỉ là tương đối. Việc tính tốn và chọn các hệ số chỉ mang tính tương đối. Nên khi đưa đồ thị vận hành vào thực tế để khai thác sẽ cĩ sai số.

+ Để giảm bớt sai số người ta thường đề suất biện pháp xây dựng đặc tính vận hành tàu theo thực tế thơng qua thực nghiệm. Điều kiện để

xây dựng đặc tính vận hành tàu là coi Máy – Vỏ – Chân Vịt là mới. Tàu hoạt động trong điều kiện biển êm, tàu chạy thẳng.

+ Cơng việc này được thực hiện ngay sau khi tàu đĩng xong qua thử tàu tại bến và thử tàu đường dài. Trong quá trình thử tàu này cĩ thể tiến hành xác định các thơng số như: Tốc độ tàu, tốc độ quay động cơ( chân vịt), suất tiêu hao nhiên liệu, cơng suất động cơ, mơ men quay với từng mớn nước của tàu.

4.2.1. Xây dựng đặc tính cơng suất theo phương pháp thực nghiệm

nghiệm

Đặc tính cơng suất biểu thị sự thay đổi các thơng số cơng tác của động cơ theo hàm tốc độ quay hoặc tốc độ tàu, được đặc trưng bởi hàm tổng quát sau: + Ne = f(n)

+ Ne = f(v) (4.1)

Nội dung của phương pháp xây dựng đặc tính vận hành tàu theo phương pháp thục nghiệm như sau:

(1): thử tàu tại bến (2): tàu chở đầy hàng (3): tàu khơng chở hàng

Hình 4.3: Quan hệ cơng suất với tốc độ ở các quay điều kiện khai thác khác nhau

Tổ chức thực nghiệm trên nhiều loại tàu vận tải khác nhau và đã rút ra kết luận: lgNe N1 N2 N3 n1 n2 n3 lgn (1) (2) (3) O

Quan hệ cơng suất với tốc độ quay của động cơ trong một điều kiện khai thác nhất định được đặc trưng bởi phương trình:

Ne = C.nx [5] (4.2)

Trong đĩ: x là hệ số đặc trưng cho mỗi con tàu và hệ động lực C là hệ số đặc trưng cho trạng thái khai thác

Lấy logarit hai vế phương trình trên ta cĩ: LgNe = xlgn + lgc (4.3)

Từ phương trình (4.3) ta thấy trong hệ trục logarit cơng suất phát ra của động cơ cĩ quan hệ tuyến tính bậc nhất với tốc độ quay của nĩ ứng với mỗi điều kiện khai thác khác nhau, đồng thời cho phép loại bỏ được một số sai số trong quá trình đo.

Để xác định các hệ số x và C tại (4-3) với một con tàu nhất định, trong điều kiện khai thác xác định, cần phải thử nghiệm để lấy các thơng số sau: (N1,n1,V1);(N2,n2,v2). Thay các giá trị này vào phương trình (4.3) ta được hệ phương trình:

lgN1 = xlgn1 + lge

lgN2 = xlgn2 + lge (4.4)

0 v₁ v₂ v₃ v₄ v₅

Hình 4.3: Biểu thị mối quan hệ giữa hệ số C với vận tốc của con tàu trong các điều kiện khai thác khác nhau .

C5 C3 hl/h n1 n2 n3 n4 C2 C4 C1

Từ đĩ ta cĩ theo [5]: x = 2 1 2 1 lg lg n n N N (4.5) C = _x n N 2 1 = _x n N 2 2 (4.6)

Mặt khác hệ số c trong các phương trình (4.2),(4.3) và (4.6) đối với một con tàu cụ thể phụ thuộc vào các điều kiện khai thác, cịn đối với một chân vịt cụ thể thì nĩ sẽ phụ thuộc vào cả số vịng quay (n) và vận tốc của con tàu (V) và khi biểu diễn mối quan hệ này bằng phương pháp hình học sẽ tạo thành một dãy các đường thẳng được biểu thị qua phương trình: C = Cu – a.V (4.7) [5- Tr53]

Trong đĩ: Cu là hệ số khi thử tàu tại bến.

a là hệ số thụ thuộc vào tốc độ quay của chân vịt a=f(n) (hình 4.2) Tuy nhiên qua thực tế thí nghiệm trên các con tàu cho thấy rằng mối quan hệ giữa hệ số a và tốc độ quay là đường thẳng trong hệ trục logarit [5]. Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số a và tốc độ quay:

Lga = -Z lgn + lgb Hay: a

=

n

b

Trong đĩ: b là hệ số đặc trưng cho mỗi con tàu nhất định. z là hệ số mũ và được tính:

Z = 1 2 2 1 lg lg n n a a (4.9)

a1,a₂ là các hệ số gĩc ứng với các giá trị vịng quay n₁,n_2. Từ phương trình (4.9) rút ra: a₁ = 1 V C C_u - và a₂ = 2 V C C_u - => lg 2 1 a a = lg 1 2 V V Do đĩ: Z = 1 2 1 2 lg lg n n V V

Thay z, a1,a2 vào phương trình (4.8) ta xác định được hệ số b: b= a1n1² = a2n2² (4.11)

Thay các giá trị đã tính tốn vào phương trình (4.2) cĩ: N_e = (C_u - _z n b V)nx (4.12) Ne=

(

)

V = u _{x z} e bn N N - - =

[

]

Xác định các thơng số: tốc độ quay động cơ, cơng suất động cơ lượng tiêu hao nhiên liệu và các thơng số khác,… Sau khi đã cĩ đầy đủ các thơng số, ta tiến hành xây dựng các đặc tính của hệ động lực để biểu diễn sự liên quan của các thơng số ràng buộc như:

Ne = f(n); Ne = f(v); Ne = f(n,v) G = f(n); G = f(v); G = f(n,v)

Dựa trên mối quan hệ như trên, ta xây dựng đặc tính chân vịt, đặc tính ngồi động cơ trên hệ toạ độ ghép N-n và N-V. từ đĩ ta xác định điểm phối hợp làm việc giữa động cơ và chân vịt.

+ Xây dựng đặc tính chân vịt khi thử tàu tại bến và khi tàu chở hàng bằng cách xác định hệ số Cu khi tàu thử tại bến và khi tàu chở đầy hàng: Cu = _x u u n N (4.15) C = _x n N 1 1 (4.16)

Từ (4.15) và (4.16) ta xác định được N_u và N_e như sau: Nu = Cunx

N_e = Cnx

Đặc tính ngồi động cơ đựơc xây dựng với Mn = const sẽ qua gốc O với điểm cắt nhau Nn và nn. Đặc tính ngồi động cơ khi khai thác sẽ được xây dựng như sau:

Giả sử do tình trạng động cơ đã cũ khơng cho phép ta khai thác với cơng suất và tốc độ quay định mức mà ta chỉ cĩ thể cho động cơ hoạt động với giá trị cơng suất và tốc độ quay thấp hơn. Chẳng hạn tại F với N_F=0,8N_B và n_F=3 0,8n_B. Đặc tính của động cơ đi qua giao điểm của N_Fvà hFvới gốc O của đồ thị sẽ cho ta đặc tính khai thác của động cơ (htk) ứng với Mkt =0,8Mn.

- Xây dựng các đường đặc tính Mn =const, 0,8Mn = const và n =const trên hệ trục N-V được thực hiện bằng cách: Dĩng đồ thị

từ hệ trục N-n (hình 4-4).

Chẳng hạn: Đặc tính Mn = const cắt đặc tính C2, Cu, C, C1, C0, tại các điểm A,B,C,D,E

.

Cu: Đặc tính chân vịt khi thử tàu tại bến. C : Đặc tính chân vịt ở chế độ đầy hàng. Co : Đặc tính chân vịt ở chế độ khơng hàng.

C1 : Đặc tính chân vịt ở chế độ làm việc thuận lợi. C2 : Đặc tính chân vịt ở chế độ làm việc khĩ khăn.

Vì hai đồ thị cĩ cùng trục tung, nên ta thực hiện dĩng sang ngang sẽ cĩ các điểm cắt mới: A’, B’, C’, D’, E’. Nối năm điểm A’,B’,C’,D’,E’ ta sẽ được đặc tính ngồi động cơ ứng với Mn = const trên hệ trục N-V. Tiến hành làm tương tự ta sẽ xây dựng được đặc tính khai thác trên hệ trục N- V là F’G’.

- Cách xây dựng đường tốc độ quay khơng đổi trên hệ trục N-V cũng được dĩng tương tự. Chẳng hạn tại tốc độ quay nFsẽ cắt đặc tính thử tàu tại bến là F và cắt đặc tính chân vịt khi tàu chở đầy hàng là F1. Tiến hành dĩng F và F1 sang hệ trục N-V ta cĩ hai điểm tương ứng là F’ và F1’ ta sẽ được tốc độ quay khơng đổi trên hệ trục N-V, làm tương tự với các giá trị tốc độ quay khác (xem hình 4-4).

Theo [5], để xây dựng được đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liêu của hệ động lực ta phải xây dựng được đồ thị đặc tính cơng suất.

Phương pháp xây dựng đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu như sau: Trên trục tung biểu thị lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ G(kg/h). Trong đĩ tiêu hao nhiên liệu định mức được tính:

Gn = gen.Nen (kg/h) (4.17)

Trong đĩ: gen là suất tiêu hao nhiên liệu định mức (g/cvh) N_en là cơng suất định mức của động cơ (cv)

Trên trục hồnh người ta chia thành khoảng đều nhau biểu thị tốc độ quay động cơ (v/ph) hoặc tốc độ tàu (hl/h).

Sau khi đã cĩ đồ thị đặc tính cơng suất N-n và N-V, ta cĩ thể tính các giá trị tiêu hao nhiên liệu theo các giá trị tốc độ quay và vận tốc tàu theo cơng thức (4.17) và lập bảng biểu diễn các kết quả tính tốn. Cuối cùng vẽ đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu trên các hệ trục G/Gn.100%-n và G/Gn.100%-V. Nhưng thơng thường để đơn giản trong khi xây dựng và sử dụng người ta thường vẽ đồ thị ghép, trong đĩ cĩ chung trục tung là G/Gn.100%, cịn trục hồnh bên trái biểu thị tốc độ quay động cơ hoặc chân vịt, trục hồnh bên phải biểu thị tốc độ tàu. Căn cứ vào kết quả đã tính tốn ta vẽ đồ thị đặc tính chân vịt khi chở đầy hàng và khơng chở hàng. Cách vẽ các đường đặc tính và dĩng sang đồ thị G/Gn.100%-V được làm tương tự như phần xây dựng đặc tính cơng suất (xem hình 4.5).

4.2.3. Xây dựng đồ thị đặc tính tổng hợp

Để tra cứu các các số liệu trong quá trình khai thác hệ động lực và đánh giá các thơng số cơng tác của một động cơ một cách dễ dàng, thuận

tiện, ta cĩ thể tổng quát hố và vẽ gộp các đồ thị đặc tính riêng lẽ trên các hệ trục trước như N-n, N-V, G-V, lên cùng một đồ thị và được gọi là đồ thị đặc tính tổng hợp.

Trong một số trường hợp, để hồn chỉnh trong khi tra cứu các số liệu ở một số đồ thị tổng hợp, người ta cịn vẽ cả đặc tính thể hiện quan hệ suất tiêu hao nhiên liệu với tốc độ quay trên hệ trục N-n hoặc với tỷ lệ xích của ge riêng biệt (xem hình 4-6).

Cu: Đặc tính chân vịt khi thử tàu tại bến. C : Đặc tính chân vịt ở chế độ đầy hàng. Co : Đặc tính chân vịt ở chế độ khơng hàng.

C1 : Đặc tính chân vịt ở chế độ làm việc thuận lợi. C2 : Đặc tính chân vịt ở chế độ làm việc khĩ khăn.

Mn=Const: Đặc tính ngồi động cơ ứng với cơng suất và tốc độ quay định mức.

Mkt = 0,8Mn = Const: Đặc tính ngồi động cơ ứng với cơng suất và tốc tốc độ quay khai thác thực tế.

ge = f(n) : Đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ.

Đặc tính vận hành tàu là cơ sở để giúp cho người vận hành khai thác cĩ hiệu quả thiết bị động lực, người vận hành dễ dàng lựa chọn chế độ làm việc hợp lý cho thiết bị động lực. Qua đĩ gĩp phần nâng cao các chỉ tiêu về độ bền, độ tin cậy, tuổi thọ của thiết bị động lực cũng như tăng thời