Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DẦU 14000 MT 1.1.1. Khái quát về con tàu Tàu được thiết kế và trang bị để chạy biển viễn dương nhưng chủ yếu là trong vùng châu Á, Trung đông và ven biển Việt nam. Tàu có kết cấu hàn , boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách đuôi thẳng đứng và bánh lái treo bán cân bằng. Buồng máy và thượng tầng bố trí phía lái. Tàu có 5 cặp khoang hàng, 1 cặp két chứa cặn và 5 cặp két nước dằn trong khu vực khoang hàng.
THIẾT KÊ MÔN HỌC MỤC LỤC CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DẦU 14000 MT Trang 1.1.1 Khái quát tàu…………………………………………… 1.1.2 Danh mục dầu hàng………………………………………………4 1.1.3 Kích thước chủ yếu……………………………………………… 1.1.4 Trọng tải dung tích………………………………………… 1.1.5 Máy chính……………………………………………………… 1.1.6 Tốc độ …………………………………………………………… 1.1.7 Suất tiêu hao nhiên liệu………………………………………… 1.1.8 Tầm hoạt động …………………………………………………….5 1.1.9 Qui phạm luật lệ……………………………………………… 1.1.10 Chứng nhận…………………………………………………… 1.1.11 Thuyên viên……………………………………………………….6 1.1.12 Vật liệu công nghệ…………………………………………… 1.1.13 Phụ tùng dự trữ………………………………………………… 1.1.14.Chủ tàu phải cung cấp …………………………………………….7 1.1.15 Các trạng thái tải trọng………………………………………… 1.1.16 phun vá…………………………………………………………… 1.1.17 Khái quát………………………………………………………… 1.1.18 Kết cấu phần đuôi tàu…………………………………………… 1.1.19 Khu vực buồng máy…………………………………………… 1.1.20 Khu vực khoang hàng…………………………………………… 1.1.21.CHỨC NĂNG CUA HỆ THỒNG LÁI …………………………….8 1.2.1.Quá trình quay trở nhiệm vụ thiết bị lái ( bánh lái) 1.2.1.1 Tính ổn định hướng tàu……………………………………… 1.2.1.2 Tính quay trở tàu…………………………………………… 1.2.1.3 Nhiệm vụ thiết bị lái ……………………………………… 10 1.2.2Các phận hệ thống lái…………………………………10 1.2.2.1 Khái niệm hệ thống lái ………………………………………10 1.2.2.2 Các phận hệ thống lái……………………………10 1.2.2.3.Yêu cầu nhiệm vụ…………………………………………… 13 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI THIẾT KÊ MƠN HỌC 2.1 Phân tích lựa chọn kiểu máy lái ……………………………………15 2.1.1 Phân loại, ưu nhược điểm máy lái ………………………… 15 2.1.1.1 Theo công dụng………………………………………………… 15 2.1.1.2 Theo nguồn lượng………………………………………….15 2.1.1.3 Theo kiểu hệ truyền dẫn động………………………………… 15 2.1.2.Máy lái thuỷ lực…………………………………………………… 18 2.1.2.1 Hệ xi lanh thuỷ lực cố định………………………………………20 2.1.2.2.Hệ xi lanh thuỷ lực lắc ……………………………………21 2.1.2.3 Động thuỷ lực vành khuyên………………………………… 22 2.1.2.4 Động thuỷ lực bánh dẫn………………………………………22 2.1.2.5 Động thuỷ lực Rôto-piston hướng kính…………………… 22 2.2.Tính tốn lựa chọn máy lái………………………………………… 23 2.2.1.Ngun lý làm việc …………………………………………………23 2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ xilanh thuỷ lực: ……………………… 23 2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động: ……………………………………………24 2.2.2.Tính áp suất lưu lượng dầu thủy lực cấp cho cụm xylanhpiston máy lái…………………………………………………………25 2.2.2.1.Tính áp suất ………………………………………………………25 2.2.2.2.Tính lưu lượng…………………………………………………….29 2.3 Tính thuỷ lực đường ống chọn bơm ……………………………29 2.3.1 Lựa chọn đường ống……………………………………………….29 2.3.2 Tính thuỷ lực đường ống ………………………………………….31 2.3.3 Chọn bơm ………………………………………………………….35 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 3.1-Máy lái thuỷ lực………………………………………………………36 3.2-Mô tơ lai bơm thuỷ lực …………………………………………… 36 3.3-Bơm thuỷ lực ……………………………………………………… 36 THIẾT KÊ MÔN HỌC 3.4-Dầu thuỷ lực …………………………………………………………36 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÔN: MÁY PHỤ TÀU THỦY Đề bài: Tính tốn lựa chọn máy lái cho hệ thống lái tàu hàng 14000 Các thông số tàu: - Chiều dài lớn Lmax = 145,30 m - Chiều rộng thiết kế B = 20,80 m - Chiều dài thiết kế L = 136,60 m - Chiều cao mạn H = 11,20 - Mơn nước thiết kế d = 8,00 m φ =0,75 - Hệ số béo thể tích m THIẾT KÊ MƠN HỌC CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DẦU 14000 MT 1.1.1 Khái quát tàu Tàu thiết kế trang bị để chạy biển viễn dương chủ yếu vùng châu Á, Trung đông ven biển Việt nam Tàu có kết cấu hàn , boong kết cấu ngang, có bố trí sống dọc phía boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát mũi lê; vách đuôi thẳng đứng bánh lái treo bán cân Buồng máy thượng tầng bố trí phía lái Tàu có cặp khoang hàng, cặp két chứa cặn cặp két nước dằn khu vực khoang hàng Mạn kép có chiều rộng 1,2 m đáy đơi có chiều cao 1,4 m khu vực khoang hàng thoả mãn yêu cầu 13F IMO dùng để làm két nước dằn Các két sâu khoang mũi/lái dùng để chứa nước dằn Các két dầu hàng chia làm hai hạng với hai hệ thống đường ống độc lập hệ thống điều khiển dầu hàng có khả thực việc xả/nạp hàng với hai hạng dầu đồng thời Buồng máy cách ly với khoang hàng buồng bơm cofferdam (giếng hút dầu hàng) Một đường hầm bố trí bên đáy đôi dọc theo đường tâm tàu 1.1.2 Danh mục dầu hàng: Danh mục dầu hàng mà tàu vận chuyển hợp pháp theo dấu hiệu phân cấp, kiến trúc kỹ thuật, khơng có hại cho lớp sơn vỏ tàu hệ thống làm hàng sau: - Dầu nhiên liệu : F.O - Dầu gazoan : Gasoline - Dầu máy bay - Dầu hoả 1.1.3 Kích thước chủ yếu THIẾT KÊ MƠN HỌC Chiều dài tồn 145.30 m Chiều dài BP 136.60 m Chiều rộng 20.80 m Chiều cao 11.20 m Mớn nước thiết kế 8.00 m Mớn nước kết cấu 8,45 m 1.1.4 Trọng tải dung tích Trọng tải nước có tỷ trọng 1,025T/m3 mớn 8.00m 13000T mớn 8.45 m 14000T Dung tích két sau: Các Két dầu hàng ( kể két chứa cặn) 14500 m3 Các két dầu nặng 750 m3 Các két dầu DO 150 m3 két dầu LO 50 m3 Các két nước 100 m3 Các két nươc dằn 5200 m3 1.1.5 Máy 01 Máy MAN B&W 7S35MC MCR : 4440 kW x 173 rpm CSR : 3774 kW x 163 rpm Máy có khả vận hành với dầu nặng HFO 380cst 1.1.6 Tốc độ Tốc độ ( bảo đảm ) mớn nước 8.45 m , cơng suất máy CSR trạng thái vỏ tàu nhẵn sạch, chạy biển sâu, nước yên tĩnh, tốc độ gió khơng q độ Bơpho : khơng nhỏ 13.0 hl/h 1.1.7 Suất tiêu hao nhiên liệu 16.8 / ngày +/- 5% CSR 1.1.8 Tầm hoạt động 14000 hl mớn nước 8.45 m tốc độ hành trình 13.0 hl/h THIẾT KÊ MƠN HỌC 1.1.9 Qui phạm luật lệ Tàu đóng trang bị phù hợp với qui phạm luật lệ sau , giám sát NK mang dấu hiệu phân cấp sau: NS*, Tanker for product oil ( Điểm bắt cháy 60 độ C) MNS*, MO , In Water survey Tàu đăng ký cờ Việt nam Các luật lệ qui phạm áp dụng kể thơng tri có hiệu lực thời điểm ký hợp đồng (1) Luật Qui phạm phân cấp tàu Đăng kiểm tàu thuyền năm 2000 sửa đổi (2) Cơng ước quốc tế an toàn sinh mạng biển, 1974 nghị định 1978 sửa đổi 1981, 1983, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992, 1994 1996 (3) Cong ước quốc tế ngăn ngừa ô nhiểm từ tàu 1973 ( Phụ lục I, II, IV ,V & VI khí Nox) nghị định 1978 bao gồm qui tắc 13F IMO ( sửa đổi qui tắc 13F phu lục MARPOL 73/78 , MEPC 32/WP2) (4) Công ước qui tắc quốc tế nhằm ngăn ngừa đâm va biển 1972 với sửa đổi 1981,1987, 1989 (5) 1.1.10 Chứng nhận Các giấy chứng nhận sau giấy chứng nhận tạm thời phải hoàn thành giao tàu (1) Giấy chứng nhậ phân cấp (2) Giấy chứng nhận đường tải trọng quốc tế (3) Giấy chứng nhận ngăn ngừa ô nhiểm dầu biển (4) 1.1.11 Thuyên viên Khu vực sinh hoạt đủ không gian cho buồng sau đây: Hạng Số buòng Số người Buồng thuyền trưởng ( chủ tàu) Sĩ quan 7 THIẾT KÊ MÔN HỌC Hạ sĩ quan 10 20 Tổng 20 30 Trang bị cứu sinh thiết kế lắp đặt cho 30 người 1.1.12 Vật liệu công nghệ Người lao động tham gia vào việc đóng tàu phải đáp ứng chất lượng tay nghề yêu cầu cho mục đích sử dụng trách nhiệm nhà đóng tàu Tất vật liệu , máy moc thiết bị tuân theo tiêu chuẩn ISO tiêu chuẩn nhà sản xuất tiêu chuẩn xưởng đóng tàu 1.1.13 Phụ tùng dự trữ Các dụng cụ, phụ tùng dự trữ cung cấp phù hợp với yêu cầu qui phạm tiêu chuẩn nhà sản xuất trừ qui định đặc biệt khác đè cập tới spec 1.1.14.Chủ tàu phải cung cấp Chủ tàu phải cung cấp hạng mục sau cho xưởng đóng tàu lắp đặt: • Các loại hải đồ • Hải đồ cho xuồng cứu sinh • Cờ loại, trang bị tín hiệu hàng hải • Đồ dùng nấu bếp dụng cụ nấu ăn bao gồm xoong nồi, cốc chén, dao kéo, bát đĩa v.v • Chăn ga gối đệm, rèm mành, khăn bàn quần áo, v.v • Chổi, bàn chải, máy hút bụi ,v.v • 1.1.15 Các trạng thái tải trọng Các trạng thái tải trọng sau phải đưa vào tính tốn cân ổn định : - Tàu không - Tàu lên đốc THIẾT KÊ MÔN HỌC - Trạng thái dằn theo IMO Trạng thái dằn bình thường Trạng thái tải đồng mớn thiết kế Trạng thái tải với nhóm hàng 1.1.16 phun vá 1.1.17 Khái quát Tàu thiết kế mớn 8.45 m tàu vỏ thép kết cấu hồn tồn hàn Độ cong boong khu vực khoang hàng khoảng 300mm Boong khu vực buồng máy khoang mũi khoang lái khơng có độ cong Các boong thượng tâng khơng có độ cong Tất boong khơng có dải chuyển tiếp trừ boong nâng mũi (150mm) Việc thi công kết cấu thân tàu tiến hành phù hợp với thực tế cơng nghệ xưởng đóng tàu Một vách dọc kín dầu dạng vách sóng chạy dọc tâm tàu vách ngang kín dầu bố trí khu vực khoang hàng Các cấu thiết kế tính tốn phù hợp với u cầu qui phạm tàu dầu Kết cấu thân tàu tính tốn với hàng lỏng có khối lượng riêng 1.025T/m3 trạng thái khoang hàng két chứa cặn đầy khoang kế cận rỗng Thép vậtliệu loại thép dẻo đăng kiểm chấp nhận Các laọi thép chưa qui phạm chấp nhận phải tuân theo tiêu chuẩn ISO và/hoặc tiêu chuẩn xưởng Để đảm bảo độ bền cảu mối hàn , phải chụp x-quang số điểm thích hợp cấu quan trọng theo yêu cầu qui phạm 1.1.18 Kết cấu phần đuôi tàu Kết cấu thân tàu phía lái gia cường sàn, vách ngang, dầm ngang,v.v Cung sống đuôi làm từ thép dày kết cấu hàn đúc 1.1.19 Khu vực buồng máy Đáy đôi kết cấu bằn sàn sống đáy Bệ máy cấu tạo liền với kết cấu đáy đôi Boong sàn kéo dài từ mạn đến mạn với lỗ khoét vị trí máy THIẾT KÊ MƠN HỌC 1.1.20 Khu vực khoang hàng Sức bền két dầu hàng tính tốn sở tỷ trọng dầu 1.025T/m3 trạng thái đầy Kết cấu đáy đôi kết cấu mạn kép thiết kế theo hệ thống dọc cứng phù hợp với khoảng sườn Các két dầu hàng có bề mặt bên hồn tồn phẳng, mặt kéuatrong khoang hàng có dạng phẳng tâm vát hai bên hông Tấm đáy khoang hàng cáu tạo nghiêng phía miệng giếng hút ( gần đường tâm tàu) Mặt cắt ngang khoang hàng vách dọc tâm chia làm 10 két hàng hai két chứa cặn Đường hầm khô ( dạng ống) bố trí bên đáy đơi dọc theo đường tâm tàu Đường hầm kín nước với buồng bơm/ ballast có hai lối mũi lái Một vách dọc chạy suốt khoang hàng dạng vách sóng thẳng đứng khơng có bagết chân đầu Các vách ngang dạng sóng thẳng dứng khơng có bagết chân Nhưng vách ngang đầu cuối khu vực khoang hàng vách phẳng với cấu gia cường phía ngồi khoang hàng 1.1.21.CHỨC NĂNG CUA HỆ THỒNG LÁI Chức hệ thống lái đơngiản thayđổi hướng tàu Khi thực bẻ lái quan sát đồng hồ chị góc quay bánh lái, góc thị đồng hồ gần góc bánh lái muốn quay ta bỏ nút ấn điều khiển Dữ Chức hệ thống Lái Tự Động giữ hướng tàu theo hướng đặt trước dẫn tàu theo hành trình đặt sẵn… Đối tượng hệ thống Lái Tự Động thông thường : hướng tàu a ổn dịnh hướng di diều khiển quay trở tau 1.2.1.Quá trình quay trở nhiệm vụ thiết bị lái ( bánh lái) 1.2.1.1 Tính ổn định hướng tàu khả giữ hướng tàu mà khơng có tham gia giữ hướng người lái 1.2.1.2 Tính quay trở tàu Là khả thay dổi hướng phía tàu Ta thấy tính ổn định hướng tính quay trở hai khái niệm tươngphản tàu có tính ổn định hướng tốt có tính quay trở kém, THIẾT KÊ MƠN HỌC ngược lại Do đó, thiết kế phải biết dung hồ mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh đặc tính cần thiết tàu cần thiết kế Giả thiết tàu chuyển động tịnh tiến theo đường thẳng với vận tốc V, bánh lái đặt mặt phẳng đối xứng Khi bánh lái quay đột ngột mạn phải tàu góc α giữ bánh lái vị trí Con tàu bắt II β R III Rmin =const α β=βmax β=βmax=const i DO α đầu thực chuyển gọi quay vịng Hình1.1 Q trình quay vịng tàu Xét đặc điểm lực tác dụng đạc điểm chuyển động chia làm giai đoạn: (1) Giai đoạn 1( Hình1.2): Giai đoạn quay lái Bánh lái từ vị trí nằm mặt phẳng đối xứng xủa tàu quay góc α ( Góc quay lái) Áp lực thuỷ động P tác dụng lên bánh 10 THIẾT KÊ MÔN HỌC Gọi N : lực piston thuỷ lực truyền qua cần piston, lực làm quay bánh lái N =T +Q Trong đó: + Lực Q: trùng với đường tâm cần lái + Lực T: Vng góc với đường tâm cần lái Q = N.sin(α) T = Ncos(α) - Lực T có tác dụng làm quay cần lái cịn lực Q có tác dụng lên cần lái gây lực đẩy ngang trục lái - Nếu gọi R khoảng cách từ tâm cần piston đến tâm trục lái (bán kính cần lái) mơmen lực T tạo với tâm trục lái là: M = R.T (*) R: Bán kính cần lái R = (1,5 ÷ 2,3 )do với : đường kính đầu trục lái Theo quy phạm đăng kiểm Việt Nam đường kính trục lái ( đầu trục lái chỗ lắp piston máy lái) Khơng nhỏ giá trị tính tốn theo cơng thức: = k 10.M s 480 + δ ch 29 THIẾT KÊ MƠN HỌC Trong đó: K = 197 Ms – Mô men thuỷ động tác dụng lên trục lái (kN.m) Mô men thủy động trục lái mô mem cản lớn : Mtđ (α=350) Mtđ = m.D.v - m:hệ số mô mem thủy động theo lượng chếm nước tốc độ tàu: m = 0,324 KG.m/(m3.hl/giờ) - D: lượng chiếm nước toàn tải, theo thơng số tàu ta có D = L.B.d.φ = 145,30.20,8.8.0,75 1,025= 18586,776 m3 - v: tốc độ tàu = 13 hl/giờ => Mtđ =0,324 18586,776 13 = 78287,5 (kG.m) δch - ứng suất chảy vật liệu làm trục (MPa); Chọn vật liệu làm trục thép có δch = 3000(kG/cm2 ) = 300 (MPa) => d o = 197 10.782,87 = 429,94 (mm) 480 + 300 Chọn = 430 (mm) R=(1,5 ÷ 2,3 ).430=(645÷989) Chọn R =850(mm) Từ (*) ta có: T= M td 78287,5 = = 92102,94 [ kG ] R 0.85 với T = N.cos350 ⇒ N = T 92102,94 = = 112437 [ kG ] o cos 35 cos 35o Vậy lực lớn piston sinh N = 112437 [kG] - Áp lực dầu xilanh thuỷ lực sơ xác định theo cơng thức: 30 THIẾT KÊ MƠN HỌC p= N [kG/cm2] Sπ Sπ = π D :Diện tích chịu áp lực piston D: Đường kính piston thuỷ lực (cm) Thơng thường, đường kính piston thuỷ lực chọn tương đối nhỏ để giảm kích thước máy lái song chọn đường kính nhỏ dẫn đến áp suất dầu xilanh lớn làm cho việc làm kín dầu chế tạo xilanh khó khăn Thơng thường máy lái có cơng suất thiết kế lớn 160 kN.m đường kính piston thuỷ lực chọn >190 mm Chọn D = 200mm => S π = ⇒ p= 3,14.20 = 314(cm ) 112437 = 358 [ kG/cm2] 314 áp lực áp lực lý thuyết cha kể đến tổn thất ma sát để khắc phục ma sát, tổn thất rò lọt khoang xilanh nh qua đệm kín lợng dự trữ ¸p suÊt khai th¸c, tæn thÊt ma s¸t truyền lực thành xilanh biến dạng đỉnh piston Căn vào điều ta chọn áp st s¬ bé xilanh thủ lùc: Pi = 360 (kG/ cm2) Giữa xylanh piston làm kín đệm làm kín lực ma sát piston, đệm làm kín với thành xylanh cần khắc phục lực T ms tính theo ơng thức Muxecba: Tms = 0,15.fms π D.h.p [kG] Trong đó: Tms: Lực ma sát từ cụm đệm kín fms: Hệ số ma sát cụm đệm kín, fms=(0,08 ÷ 0,11) Chọn fms =0,1; h : chiều dài cụm đệm kín h = ( 6÷ ) δπ 31 THIẾT KÊ MÔN HỌC δπ : Chiều dày đệm kín theo hướng kính, chọn δπ =30(mm); => h=180÷ 240 (mm) chọn h=180 (mm); p: áp lực dầu xilanh thuỷ lực [ kG/cm2 ] => Tms = 0,15.0,1.3,14 20.18.360=7935,4 (KG) Tổng lực cần thiết mà chất lỏng tác dụng lên piston: ΣF = N + Tms = 112437+ 7935,4 = 120372,4 (kG) Áp suất thị tác dụng lên piston: Pi = ∑ T 120372 = = 425,95 [kG/cm2] S n η 314.0,9 Sπ : Diện tích đỉnh piston, Sπ =314 (cm2) η: Hiệu suất truyền lực chất lỏng xilanh, η=0,9 Áp suất lớn tác dụng lên piston: Pmax =S.Pi S : hệ số an tồn =1,1÷ 1,3 => Pmax =1,25.425,95 =532,4 (kG/cm2) chọn Pmax = 535 (kG/cm2) Vậy dầu cấp cho xylanh thủy lực cần có áp suất Pmax = 535 (kG/cm2) 2.2.2.2.Tính lưu lượng - Hành trình piston thuỷ lực: So = 2.R.sinα = 2.850.sin350= 975(mm) - Thể tích dầu bơm cấp cho xilanh thuỷ lực để quay bánh lái từ 35 mạn sang 350 mạn là: V = z π D S o (cm2) Trong đó: D: Đường kính piston, [cm]; z: Số xilanh thuỷ lực z = (xylanh tác dụng phía) 32 THIẾT KÊ MƠN HỌC So :Hành trình piston, [cm]; V = π D 3,14.202 So = .97,5 = 30615 (cm3) 4 - Sản lượng bơm: Qb = ( 1,2 ÷ 1,4) V T (m3/h) Trong đó: Qb: Sản lượng bơm: T = 28 (s): Thời gian quay lái (theo quy phạm) ⇒ Qb =( 1,2 ÷ 1,4) 30615 28 = (1312,74÷1530,7) (cm3/s) = (4,72÷5,51) (m3/h) Chọn Qb = 5,1(m3/h) 2.3 Tính thuỷ lực đường ống chọn bơm 2.3.1 Lựa chọn đường ống - Chi phí cho hệ thống đường ống phụ thuộc vào yếu tố đường kính ống với lưu lượng Q định mức, chọn: + Đường kính ống lớn tổn thất lượng đường ống nhỏ, công suất bơm nhỏ giá thành mua lắp đặt cao + Đường kính ống bé tổn thất lượng đường ống lớn, công suất bơm lớn song giá thành hệ thống đường ống nhỏ - Việc xác định đường kính ống biết lưu lượng chất lỏng ống phụ thuộc vào lưu tốc dòng chất lỏng chảy ống - Lưu tốc dầu hệ truyền động truyền lực thuỷ lực thường chọn Để giảm tổn thất lượng đường ống, lưu tốc dầu ống dẫn dầu thường hạn chế khoảng ( ÷ 10 m/s) Tuy nhiên với loại máy làm việc với áp suất cao (trong thiết bị ép thuỷ lực) 33 THIẾT KÊ MƠN HỌC người ta có dùng đến lưu tốc 30 (m/s) cần lưu ý áp suất dùng cho ống hút bơm Việc sử dụng lưu tốc lớn khơng có lợi Vì dễ xuất khu vực có áp suất giảm, có chất lỏng bốc khơng khí hồ tan dầu giải phóng gây tượng xâm thực Trong nghành chế tạo máy, có nơi dùng lưu tốc tương đối thấp Thông thường ống ngắn lưu tốc giới hạn sau: + Đối với ống hút bơm: V = ( 0,5 ÷ 1,2) m/s + Đối với ống đẩy bơm: V >1,2 m/s * Căn vào giá trị kinh nghiệm với áp suất công tác dầu thuỷ lực p = 280 (KG/cm2) Ta chọn vận tốc sơ dòng dầu ống: V = (m/s) Từ phương trình liên tục: Q = F.V Trong đó: Q: Lưu lượng dầu chuyển qua mặt cắt ướt dòng chảy giây (chính lưu lượng cần thiết bơm)(m3/s) F: Diện tích mặt cắt ướt dịng chảy (m2) V : Lưu tốc dịng chảy (m/s) Ta có: F= Trong đó: Q V Q = 5,1(m3/h) = 0,00142(m3/s) V =2(m/s) 34 THIẾT KÊ MÔN HỌC Vậy: F = 0, 00142 = 7, 08.10−4 (m ) Với ống dẫn ống tròn: F= π d 4.F ⇒d = π Trong đó: d: đường kính danh nghĩa d= 4.7, 08.10−4 = 0, 0300(m) 3,14 Lấy d = 32 (mm) Theo quy phạm đăng kiểm: Chọn: ( Bảng 7-A/4.16) + Đường kính ngồi ống: dn = 42,7(mm) + Chiều dày ống: t = 4,9 (mm) + Vật liệu: ống thép chịu áp lực + Đường kính ống: dt = dn -2.t =42,7 - 2.4,9= 32,9(mm) Lưu tốc dầu ống là: V= 4.Q 4.0, 00142 = = 1, 671(m / s ) 2 π d 3,14 ( 0, 0329 ) Như ta có: -Đường kính danh nghĩa ống dầu thuỷ lực d= 35 (mm); -Lưu tốc dầu ống V = 1,671 (m/s); 2.3.2 Tính thuỷ lực đường ống - Phương trình Bécnuly dịng chất lỏng thực (dịng chất lỏng nhớt) là: P1 α 1v12 P2 α v Z1 + + = Z2 + + + hw1−2 γ 2g γ 2g Trong đó: 35 THIẾT KÊ MÔN HỌC hw1-2: Tổn thất lượng đường ống từ bơm đến xilanh thuỷ lực α: hệ số động - Căn vào phân bố lực cản chuyển động chất lỏng dòng chảy, người ta chia tổn thất lượng dòng chảy làm loại sau: + Tổn thất lượng theo chiều dài dòng chảy gọi tổn thất dọc đường Kí hiệu hd + Tổn thất lượng nơi dòng chảy bị thay đổi hướng đột ngột (các van, đoạn ống cong…) gọi tổn thất cục Kí hiệu hc Vậy tổn thất lượng tồn dòng chảy tổng hợp hai loại trên: hw = hd + hc Việc chuyển đổi tổn thất lượng thành tổn thất áp suất khơng có phức tạp áp suất chất lỏng đo chiều cao cột chất lỏng: H= P γ Do đó: ∆P = γ.hw Trong đó: ∆P: Tổn thất áp suất đường ống hw: Tổn thất lượng đường ống γ: Trọng lượng riêng chất lỏng Hiện phương pháp tính tổn thất lượng dòng chảy chủ yếu dựa vào thực nghiệm Sau đây, ta tính tốn cụ thể loại tổn thất theo công thức thực nghiệm a Tổn thất dọc đuờng: Tổn thất dọc đường tính theo cơng thức: 36 THIẾT KÊ MƠN HỌC l v2 hd = λ (Sách MPTT) d 2g Trong đó: λ: Hệ số ma sát không thứ nguyên phụ thuộc vào số Raynol(R e) tình trạng ống nhám hay trơn l: Chiều dài ống (m) d: Đường kính ống (m) v: Lưu tốc dòng chảy ống, (m/s) g: Gia tốc trọng trường (m2/s) - Để xác định hệ số ma sát không thứ nguyên ta xác định chế độ chảy dòng chất lỏng ống, chế độ chảy phụ thuộc vào số Re tính: Re = v.d ν Trong đó: v : Lưu tốc dòng chảy ống (m/s); v = 1,671 (m/s) d : Đường kính ống (m); d = 0,0329 (m) ν = 74,8: Độ nhớt động lực chất lỏng (mm 2/s) 400C Thay vào ta được: Re = 1, 671.0, 0329 = 735 74,8.10−6 ⇒ Re < Repg =2320 Repg: Số raynol phân giới Như vậy, chế độ chảy ống chế độ chảy tầng Lúc đó, hệ số ma sát khơng thứ ngun (hệ số Đác-xi) xác định theo công thức: λ= 64 Re 37 THIẾT KÊ MÔN HỌC ⇒ λ= 64 = 0,9 735 Với chiều dài ống đẩy 17 (m) thay vào công thức ta được: 17 ( 1, 671) hd = 0, 09 = 6, (m.c.n) 0, 0329.2.9,81 b Tổn thất cục bộ: Tổn thất cục tổn thất xảy đoạn dòng ngắn, có trị số đáng kể Nguyên nhân dòng mở rộng hay co hẹp đột ngột, dòng đổi hướng đột ngột, nơi có lưới chắn, van… Tại nơi phần chất lỏng bị biến thành nhiệt dòng quẩn chỗ Theo công thức Vaixbatxơ: hc = ξ c v2 2.g Trong đó: v: Lưu tốc dịng chảy ống g: Gia tốc trọng trường ξc: Hệ số tổn thất cục xác định thực nghiệm Qua sơ đồ bố trí đường ống tổn thất cục xuất van phân phối (ξc1), van cấp vào xylanht (ξc2) đoạn ống cong (ξc3) Nơi tổn thất Van phân phối Van cấp vào xylanh Ống cong Kí hiệu ξc1 ξc2 ξc3 Giá trị 1,7 0,8 Lúc tổn thất cục tồn đường ống: 38 THIẾT KÊ MƠN HỌC hc = ξ c1 v2 v2 v2 + ξ c2 + ξ c3 2g 2g 2g v2 hc = ( ξ c1 + ξ c + ξ c ) 2g hc = 1, 6712 ( + 1, + 0,8 ) = 0, 64 (m.c.n) 2.9,81 Như vậy, tổn thất lượng toàn đường ống: hw = hd + hc = 6,6+0,64=7,24 (m.c.n) Với chất lỏng dầu thuỷ lực có tỷ trọng γ = 0,92 tổn thất áp suất là: ∆P = γ.9810.hw = 0,92.9810.7,24 = 65342 (N/m2) Hay ∆P = 0,65 (kG/cm2) Do vậy, áp suất cần thiết bơm tạo là: Pb = Pmax + ∆P = 535+0,65= 535,65 [kG/cm2] 2.3.3 Chọn bơm - Công suất bơm: Nb = Pb Qb 535, 65.5,1 = = 51 (kW) 612.η 612.0,9 Với : η = 0,9: Hiệu suất thuỷ lực Pb: áp suất cần thiết bơm Qb: Lưu lượng bơm -Các thông số bơm: Qb= 5,1 (m3/h) Pb = 535,65 (kG/cm2) - Cụng sut ca ng c lai: Công suất động cơ: N dc = N b 51 = = 56, 67 ( KW) ηcg 0,9 39 THIẾT KÊ MÔN HỌC CHƯƠNG KẾT LUẬN 3.1-Máy lái thuỷ lực - Kiểu: Hệ xi lanh thủy lực cố định; - Đường kính xilanh: D = 200 mm; - Đường kính trục lái: Dtl = 370 mm; - Áp suất làm việc lớn nhất: Pmax = 535 [kG/cm2]; - Tốc độ bẻ lái bơm: 65deg/28s; - Góc quay lái: α = ± 350; - Góc quay lái lớn nhất: αmax = ± 370; 3.2-Mô tơ lai bơm thuỷ lực - Số lượng: 02; - Cơng suất: Ne = 56 kW; - Vịng quay: n = 1500 v/p; 3.3-Bơm thuỷ lực - Số lượng: 02; - Công suất bơm: N = 51 kW; - Vòng quay: n = 1500 v/p; - Lưu lượng: Q = 5,1 m3/h; - Áp suất: P = 535,56 kG/cm2; - Kiểu : Roto-piston hướng trục 3.4-Dầu thuỷ lực - Ký hiệu: ISO VG 68 VG 56; - Độ nhớt: 50 ÷ 75 mm2/s (cSt) 400C; - Lượng dầu hệ thống: 273.64 L; - Lượng dầu két dự trữ: 150 L; 40 THIẾT KÊ MÔN HỌC Van ký hiệu van Đong co dien Bom dau thuy luc Van dieu ap Van an toan Van phan phoi Dong ho muc dau Dong ho ap suat Van mot chieu Van thuong dong Van tiet luu Van tay Chi chieu cua cong chat tau re phai BẢNG KÝ HIỆU 41 THIẾT KÊ MÔN HỌC Ký hiệu L Đơn vị Tên m Chiều dài lớn B m Chiều rộng thiết kế d m Mớn nước thiết kế max ϕ Hệ số béo thể tích m KG.m/(m3.hl/giờ) M N.m Hệ số mơmen thuỷ động Mômen thuỷ động tác dụng lên bánh lái tđ α độ Góc bẻ lái D m Đường kính piston thuỷ lực d m Đường kính đầu trục lái f Hệ số ma sát ms R Hệ số Reynol e g m/s2 ν (mm2/s) Độ nhớt động lực chất lỏng 400C P kG/cm2 Áp suất thị dầu hệ xilanh i Gia tốc trọng trường l m Chiều dài ống d m Đường kính ống ξ Hệ số tổn thất cục c λ Hệ số ma sát không thứ nguyên η Hiệu suất thuỷ lực h m.c.n Tổn thất lượng đường ống w V m/s Lưu tốc dầu ống γ g/cm3 Trọng lượng riêng chất lỏng ∆P kG/cm2 Tổn thất áp suất đường ống 42 THIẾT KÊ MÔN HỌC T s S Q b P b N Thời gian quay lái Hệ số an toàn m3/h kG/cm2 KW Lưu lượng bơm áp suất cần thiết bơm Công suất bơm b 43 ... điểm máy lái 2.1.1.1 Theo cơng dụng - Máy lái - Máy lái phụ - Máy lái cố 2.1.1.2 Theo nguồn lượng: - Máy lái tay - Máy lái điện - Máy lái thuỷ lực 2.1.1.3 Theo kiểu hệ truyền dẫn động 1, Máy lái. .. nhỏ Vì máy lái dây sử dụng cho máy lái phụ máy lái cố cho tàu ven biển trọng tải nhỏ 2 ,Máy lái trục đăng - Ưu điểm: Máy lái trục đăng làm việc êm, tin cậy máy lái dây - Nhược điểm: + Máy lái trục... mãn máy lái (hoặc phụ) phải có động điện (điện, thuỷ lực…) - Trên tàu có máy lái máy lái phụ Bố trí máy lái cố boong máy lái máy lái phụ nằm hoàn toàn phần đường nước chở đầy hàng tàu Cả máy