Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa LỜI NÓI ĐẦU Là kỹ sư tàu thủy, việc thiết kế hệ động lực tàu việc cần thiết, quan trọng Đó cơng việc phức tạp quản lý cẩn thận thận tàu thủy phương tiện địi hỏi tính an tồn khai thác cao Do đó, việc thiết kế khơng đơn việc tính tốn thiết kế khí bình thường mà cơng việc địi hỏi phải kết hợp việc thiết kế kỹ thuật tra theo quy phạm Cho nên để làm quen với công việc phức tạp ta phải làm quen với phương pháp tính chọn theo quy phạm phân cấp đóng tàu Và Đồ án môn học “ Thiết Kế Hệ Động Lực Tàu Thủy” nhằm giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với cơng việc Đồ án gồm phần chính:  Chương 1: Phân tích bố trí thiết bị khoang máy  Chương 2: Tính chọn phần tử hệ động lực  Chương 3: Thiết kế hệ trục  Chương 4: Tính tốn thiết kế hệ thống phục vụ Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Thừa, thầy cô khoa tận tình giảng dạy hướng dẫn để em hoàn thành nhiệm vụ giao Dù cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong bảo thêm thầy góp ý bạn Đà Nẵng, ngày 23 tháng 12 năm 2015 Sinh viên Lê Văn Mẫn SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy Chƣơng 1: GVHD: Nguyễn Tiến Thừa PHÂN TÍCH BỐ TRÍ THIẾT BỊ KHOANG MÁY 1.1 Khảo sát đặc tính kỹ thuật cần thiết tàu mẫu 1.1.1 Chọn phân tích hồ sơ tham khảo: Dựa vào đặc điểm, loại tàu, chức thông số hình học tàu thiết kế, ta chọn hồ sơ thiết kế Tàu mẫu có thơng số trình bày bảng sau Bảng 1.1: Bảng thơng số tàu mẫu Thơng số tàu Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên Chiều dài lớn Lmax 145,3 m Chiều dài thiết kế Ltk 136,6 m Chiều rộng B 20,8 m Chiều cao mạn D 11,2 m Chiều chìm thiết kế d 8,45 m Hệ số béo thể tích CB 0,75 - Loại tàu Tàu dầu Các thông số tàu mẫu tàu thiết kế tương đồng (về loại tàu, kích thước) 1.1.2 Khảo sát đặc tính kỹ thuật tàu mẫu: Tàu mẫu thiết kế để chuyên chở dầu loại khí hóa lỏng, vỏ thép, hoạt động vùng biển quốc tế cấp không hạn chế (không giới hạn vùng hoạt động tàu) Tàu phân khoang theo bảng sau : Bảng 1.2 Bảng phân khoang tàu mẫu Tên khoang Chiều dài(m) Vị trí thực Khoang 6,3 0-9 700 Khoang máy 18,2 9-35 700 Khoang trống 0,8 35-36 800 Khoang dầu 23,4 36-65 800 Khoang dầu 19,2 65-89 800 Khoang dầu 16,8 89-110 800 Khoang dầu 21,6 110-137 800 Khoang dầu 20,8 137-162 800 Khoang trống 0,8 162-163 800 Khoang mũi 9,5 163-176 700 SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT sườn Khoảng sườn thực Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa 1.1.3 Khảo sát sơ hệ động lực tàu mẫu: Hệ động lực tàu mẫu bố trí phần tàu có hình dạng sơ xác - định hình vẽ: Hình 1.1: Vị trí bố trí khoang máy tàu mẫu - Hệ động lực tàu mẫu bố trí phía tàu Ta lựa chọn vị trí hệ động lực đặt tàu có đặc điểm sau + Ưu điểm: tăng khả an tồn phịng cháy nổ; hệ trục ngắn ; dành phần tàu cho khoang hàng + Nhược điểm : phải dằn mũi chạy khơng tải ; tàu bị lắc mạnh hơn, tính ổn định bị tác động sóng ngang Ngồi khoang máy bố trí phần tàu, không gian khoang máy chia thành khu vực khoang két khác khu vực đặt máy, giếng hút khô, két dầu cặn, két dầu DO Máy đặt bệ máy gia cố đảm bảo đủ bền, khoang máy bố trí sàn buồng máy để thuận tiện trình vận hành Các két dầu dự trử phải đảm bảo đủ dung tích chứa dầu cho hành trình viễn dương Hệ động lực tàu mẫu sử dụng máy để lai hệ trục chân vịt, máy đặt phần lái nên hệ trục tàu ngắn 1.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án bố trí thiết bị hệ động lực tàu Phân tích, lựa chọn vị trí đặt buồng máy: Buồng máy đặt mũi tàu, tàu hay tàu Nhưng thường có cách bố trí buồng máy phổ biến tàu đuôi tàu - Buồng máy bố trí tàu Ưu điểm: SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa + Đường trục ngắn so với bố trí tàu + Tiết kiệm vật liệu,chi phí + Giảm tổn thất lượng đường truyền + Tạo nhiều thuận lợi cho việc bố trí khoang hàng Nhược điểm: + Khơng gian buồng máy chật chội so với bố trí tàu + Khi khơng hàng hàng tàu ln bị chúi phải bố trí hàng cho đảm bảo đc cân tàu hoăc phải dằn mũi tàu,tính chống chìm - Bố trí buồng máy tàu: Ưu điểm: + Trọng tâm buồng máy gần trùng với trọng tâm tàu Cho nên lúc không hàng đầy hàng tàu đảm bảo cân dọc Điều ảnh hưởng tốt đến sức khoẻ nhân viên hành khách + Tính chống chìm tăng có nhiều vách kín nước Nhược điểm: + Đường trục dài=>chế tạo lắp ráp gia công phức tạp tốn Hầm trục dài=> giảm thể tích chứa hàng + Trong số TH tàu không hàng phần chân vịt nhơ lên khỏi mặt nước => hiệu suất đẩy chân vịt bị giảm xuống 1.3 Bố trí sơ hệ động lực chính: Buồng máy khoang tàu chuyên dùng lắp đặt máy móc, thiết bị trang bị động lực Thể tích buồng máy phải nhỏ sở đảm bảo mật độ bố trí thiết bị thích hợp.Việc bố trí máy móc trang thiết bị phải tiện lợi, có tính đến yêu cầu kỹ thuật an toàn thuận lợi cho việc khai thác, quản lý, bảo dưỡng sửa chữa.Việc bố trí cịn phải đảm bảo u cầu kỹ thuật thẩm mỹ Ta lựa chọn vị trí buồng máy đặt tàu có số đặc điểm khảo sát phần bố trí hệ động lực tàu mẫu  Kích thước buồng máy Chiều dài, chiều rộng,chiều cao buồng máy có liên quan đến kích thước thiết bị xếp hợp lý trang thiết bị buồng máy + Chiều dài buồng máy:có quan hệ mật thiết với chiều dài công suất máy SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa (phương án bố trí buồng máy đặt tàu,1 máy kiểu diessel) + Chiều rộng buồng máy:cũng chiều rộng tàu nơi chọn vị trí đặt buồng máy + Chiều cao buồng máy: có quan hệ với chiều cao thiết bị đảm bảo cho thiết bị làm việc bình thường  Chiều dài vị trí khoang Chiều dài khoang, cách phân chia khoang tàu dầu số vách ngang tối thiểu xác định.Chiều dài tàu L=136,6 Bố trí : khoang đi+1 khoang máy+ khoang dầu +1 khoang mũi + khoang cách ly Trong buồng máy lắp đặt 01 máy thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu Lên xuống buồng máy 04 cầu thang Điều khiển thiết bị thực chỗ buồng máy Điều khiển máy thực chỗ buồng máy từ xa buồng lái Một số bơm chuyên dụng điều khiển từ xa boong bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, nước sinh hoạt, quạt thơng gió 1.3.1 Khoảng sƣờn: Khoảng cách sườn vùng tàu: S = 450 + 2L = 450 + 2.136,6 = 723,2 [mm] Ta có khoảng cách sườn ngang vùng mút không vượt khoảng cách sườn vùng  800mm Khoảng cách sườn ngang vùng khoang máy không vượt khoảng cách sườn vùng  Khoảng cách sườn vùng khoang máy,vùng mũi tàu, vùng đuôi tàu chọn S= 700[mm] 1.3.2 Phân khoang bản: o Chiều dài tàu : L = 136,6 o Số vách kín nước tối thiểu (vách ) o Chiều dài khoang  Chiều dài khoang mũi, khoang đuôi 5%Lpp  Lmũi  8%Lpp SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy 6,83 m GVHD: Nguyễn Tiến Thừa  Lmũi  10,928 m Chọn : Lmũi = 8,7 m  Chiều dài khoang máy 10%Lpp  LKM  15%Lpp Ta chọn LKM = 18,2 m  Chiều dài khoang dầu : LKD = 101,8 m  Khoang cách ly đuôi : L = 1,2 m  Khoang cách ly mũi : L = 1,2 m Chiều dài khoang hàng tối đa 0.15L có vách dọc mặt tàu : 0,15.L = 20,49 m Chia khoang dầu thành khoang LKD1 = LKD2 = LKD3= LKD4= LKD5= 20,36 m (thõa mãn quy phạm bố trí khoang tàu dầu) Vậy ta có bảng phân khoang khoảng sườn tương ứng sau: Tên khoang Khoang đuôi Khoang máy Khoang cách ly Khoang dầu V Khoang dầu IV Khoang dầu III Khoang dầu II Khoang cách ly Khoang mũi Vị trí sườn -5  2  30 30  32 32  47 47  62 62  77 77  92 92  94 94  109 Chiều dài khoang (m) 6,3 18,2 1,2 20,36 20,36 20,36 20,36 1,2 8,7 Khoảng sườn (mm) 600 600 600 600 600 600 600 600 600 Hình 1.2: Phân khoang tàu thiết kế SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa Chƣơng 2: TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ ĐỘNG LỰC CHÍNH 2.1 Chọn máy theo yêu cầu 2.1.1 Tính sức cản: Tính sức cản theo phương pháp Papmiel: Phạm vi sử dụng phương pháp này: CB =0,35  0,80 L   11 B B  1,5  3,5 d Fr Dmax nên ta chọn Dmax tính - Hệ số dòng theo: w=0,5.CB-0,05 = 0,5.0,69-0,05 =0,295 - Hệ số dòng hút: t= K.w= 0,6.0,295=0,177 CT(5.69)[3] CT(5.79)[3] (2.6) (2.7) +Trong đó: K= 0,5-0,7 cho tàu có bánh lái dạng nước; chọn K=0,6 - Lực đẩy củachân vịt: T= = =23396,85 (kG) (2.8) - Hệ số lực đẩy theo Dmax: K ' d  Dmax VP SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT  T (2.9) Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa +Trong đó:  = 104,5 (kg.m2/m4 ): Mật độ nước biển + Vận tốc tiến chân vịt Vp= 0,514.VS.(1- w)= 0,514.11(1-0,295)= 3,986 (m/s) CT(5.66)[3] => K’d=Dmax.Vp.√ =5,46.3,82.√ = 1,394 Chọn số cánh chân vịt : Vì K’d= 1,394< , nên ta chọn số cánh chân vịt Z=4 -Tỉ số mặt đĩa Ae : Với tàu vận tải biển thông dụng,chân vịt cánh seri A0 B_Wageningen.Tỉ số diện tích mặt đĩa chọn theo khuyến cáo chuyên gia bể thử Wageningen ( ) ( +K ) (2.10) Trong đó: + K=0,2 cho tàu chân vịt + P0-áp suất tĩnh tính đến điểm lịng chất lỏng,ngang tâm trục chân vịt p0=pa + hs + Pa-áp suất khí tính mặt thống 10330 kG/m2 + hs : độ chìm đến trục chân vịt = -0,54.D= 7,8-0,54.5,46=4,852 (m) (tính theo kinh nghiệm) p0=pa + hs= 10330+1025.4,852=15303,3 kG/m2 CT(5.159)[3] pv- Áp suất bão hòa.Tra từ bảng 5.47 [3] Với T=20oC ( ( ) ) pv=238 kG/m2 +0,2 = 0,285 CT(5.158)[3]  Ta chọn đồ thị Papmiel chân vịt B4.40 Wageningen để tính tốn Ta đươc bảng thơng số: SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 10 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa nhà thiết kế ứng suất mỏi Kết thực nghiệm cho thấy,hệ trục có đường kính 150 mm áp dụng sai lệch khơng đáng kể Cịn hệ trục có đường kính 150 mm kết trở thành khơng xác = > Vì vậy, rút phương pháp tính tốn sức bền hệ trục theo tải tĩnh phương pháp tin cậy 3.4.2 Nghiệm bền hệ trục 3.4.2.1 Tính kiểm nghiệm sức bền trục trung gian Hình 3.12 :Tải trọng trục trung gian + Trục trung gian bố trí gối đỡ, hai đầu có bích liền để nối với trục chân vịt trục đẩy Chiều dài hai gối đỡ 4000 (mm) + Khoảng cách từ bích nối trái tới ổ đỡ vách : L1 = 400 (mm) + Khoảng cách từ bích nối phải tới ổ đỡ trục đẩy : L2 = 400 (mm) + Trục trung gian trục rỗng với hệ số trục rỗng m   0,4 d (3.12)  Đường kính trục trung gian d0 = m.d = 0,4.200 = 80 (mm) +Công suất định mức máy chính: N= 2380 kW= 3240 cv +Momen xoắn định mức máy chính(trang 103 [4] ): Mx=71620 = 71620 = 1,1.106 (kG.cm) (3.13) + Momen chống xoắn trục ( ) ( SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT ) ( ) (3.14) 39 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy +Ứng suất xoắn : GVHD: Nguyễn Tiến Thừa ( x= ) (3.15) +Lực đẩy chân vịt T= 29500 (kG) +Ứng suất nén trục: = = = ( ) = 111,8(kG/cm2) ( ) (3.16) +Ứng suất uốn trục = (3.17) Vì gối đỡ trục trung gian khơng có bích nối nên cơng thức tính mơmen uốn tối đa ( cơng thức 21 [4] ): Mu = = ( )( ) = =70989,12 (kG.cm) (3.18) - Trọng lượng riêng vật liệu trục Với thép = 7,85.10-3 (kG/cm3) (1- m4) = Wu =  ( ) = 765 (cm3) (3.19) = 92,79(kG/cm2) = +Ứng suất uốn bổ sung lắp ráp ảnh hưởng nhịp kế cận: = 300 (kG/cm2) +Tổng ứng suất nén,uốn: = + + = 111,8+92,79+300= 504,59 (kG/cm2) (3.20) +Ứng suất tổng hợp chung: =√ =√ = 1343,87 (kG/cm2) (3.21) +Hệ số dự trữ sức bền: K= = = 2,43–đảm bảo theo bảng 41 [4] (3.22) = 3265: Giới hạn nóng chảy vật liệu thép KSF 65 3.4.2.2.Tính kiểm nghiệm sức bền trục chân vịt Coi trục chân vịt dầm nằm tự gối đỡ ( ống bao), đầu công sôn treo chân vịt chịu tải sau: Moomen xoắn từ máy Mx,, moomen uốn trọng lượng chân vịt Pv, lực đẩy chân vịt T, trọng lượng đơn vị q phân bố chiều dài trục Nếu tính sức bền hệ trục chân vịt theo sơ đồ tính tốn cho tồn hệ trục khơng thuận lợi phức tạp vật liệu đường kính loại trục khác nhau, momen xoắn máy lực đẩy chân vịt thực tế coi khơng đổi Vì để đơn SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 40 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa giản hóa tính tốn, đảm bảo đủ độ tin cậy cần khảo sát riêng phần trục chân vịt sơ đồ sau: R0 Pv R1 Mx q T lp l1 l0 Hình 3.13: Tải trọng trục chân vịt = > Để đơn giản tính tốn,người ta khơng tính ứng suất uốn mà thay hệ số kể đến ứng suất uốn e = 1,02-1,06.Chọn e = 1,04 + Hệ số trục rỗng nhận : m =  0,4 dv + Đường kính lỗ trục rỗng: d0 = m.dv= 0,4.220 = 88(mm) Cơng thức tính ứng suất tổng hợp chung cho trục chân vịt theo CT 24 [4] sau:  c  e  n2  3 x2 (kG/cm2) (3.23) Trong : e : Hệ số ứng suất uốn : Ứng suất nén (kG/cm2) : Ứng suất xoắn (kG/cm2) -Tính tương tự trục trung gian ta có: (kG/cm2) = Trong +Mx = 71620 = 71620 = 1,1.106 (kG.cm) Moooomen xoắn định mức máy +Wx =  x= ( ) ( ( SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT ) ( ) ) 41 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy +Ứng suất trục : = GVHD: Nguyễn Tiến Thừa = 77,64 (cm3) = +Ứng suất tổng hợp chung: =e.√ = 976(kG/cm2) =1,04.√ +Hệ số dự trữ ứng suất: K= = 3,1 – đảm bảo theo bảng 41 trang 100 [4] = = 3010: Giới hạn nóng chảy thép KSF 60 3.4.2.3 Nghiệm ổn định dọc trục: E = 2,1.106 (kG/cm2) - Mô đun đàn hồi vật liệu thép: - Mô men quán tính tiết diện trục: ( ) ( ) (cm4) (3.24) - Khoảng cách hai gối đỡ lớn nhất: L = 400 cm  =1 - Hệ số xét đến liên kết đầu gối: - Diện tích tiết diện trục chân vịt: ( ) ( ) (cm2) (3.25) - Lực đẩy tới hạn tác dụng lên trục ( theo công thức 8-9 [7]): ( ) ( (kG) ) - Lực đẩy chân vịt: (3.26) T = 29500 (kG) - Lực đẩy chân vịt đạt lớn nhất: Pmax = (1,25 ÷ 1,3).T = 1,25.29500=36875 (kG) - Hệ số an toàn lực đẩy cho phép: [k] = 2,5 - Hệ số an toàn ổn định: - Ứng suất nén tới hạn: (3.27) > [k] = 2,5 = = 4540,91 (kG/cm2) = - Ứng suất nén lực đẩy lớn nhất: - Ứng suất nén ổn định cho phép: = = = = (3.28) (3.29) = 115,54 (kG/cm2) =115,55 (kG/cm2) (3.30) (3.31) Ta thấy  Vậy hệ trục ổn định dọc trục 3.4.2.4 Nghiệm biến dạng xoắn trục: - Mômen xoắn trục: Mx =2,2.106 (kG.cm) SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 42 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa - Mômen quán tính tiết diện cực: ( ) ( ) (cm4) - Hệ số poat xông: μ = 0,3 E 2,1.106   807692,74kG / cm  2.1    2.(1  0,3) - Hệ số đàn tính loại hai: G - Góc xoắn cho phép: [φk] = 0,45 (˚/m) (3.32) -Góc xoắn đơn vị chiều dài ( công thức 8-13 [7] ): (3.33) 3.4.2.5 Nghiệm độ võng lớn uốn - Chiều dài đoạn trục lớn hai gối: L = 400 cm - Tải trọng phân bố trục: q= dv2 =0,785.332.7,85.10-3 =0,67 (T/m) = 6,7 (kG/cm) - Trọng lượng đoạn trục lớn nhất: G’ = L.q = 400.6,7 = 2680 kG E = 2,1.106 (kG/cm2) - Mô đun đàn hồi vật liệu: - Mơ men qn tính tiết diện trục: J  64 d s4  d 04    334  13,2   56732,49 (cm ) 64 - Độ võng trọng lượng trục(công thức 8-10 [7]): f1  5.G'.L3 5.2680.(400)   0,019 384.E J 384.2,1.106.56732,49 (3.34) - Mô men gây uốn đầu tự do: Mu = = ( )( ) = =134213,81 (kG.cm) (3.35) - Độ võng mô men uốn tự gây ra(công thức 8-15 [7]): f2  M u L2 134213,81.(400)   0,011 16.E J 16.2,1.106.56732,49 (3.36) - Tổng độ võng: f = f1 + f2 = 0,019 + 0,011= 0.03 - Độ võng cho phép: f  L 400   0,229 1750 1750 (3.37)  Độ võng góc xoắn trục nằm giới hạn cho phép Nên trục đảm bảo SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 43 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa 3.4.3 Tính áp lực riêng gối đỡ hệ trục R0 Pv R1 M1 q M0 lp R2 l1 l0 B M3 l2 l3 Hình 3.14 : Tải trọng toàn hệ trục *Trọng lƣợng chân vịt +Trọng lượng tàn chân vịt tính theo cơng thức KOPIEJECKI: G= Trong đó: [6,2+ 2.104(0,71- ]+0,59 .lp.dp2 (kG) ) (3.38) = 8,6 (T/m3) –Trọng lượng riêng vật liệu D-Đường kính chân vịt D=3,81 (m) dp-Đường kính may-ơ chân vịt dp=0,33 (m) Lp-Chiều dài may-ơ lp= 0,66 (m)  G= 8,6.3,813 .[6,2+2.104(0,71- ) ]+0,59.8,6.0,66.0,332= 6,47 T + Bố trí hệ trục gối đỡ (coi ống bao gối đỡ,và gối đỡ trục trung gian) Nên ta có chiều dài dầm sau: lp= 660 (mm)=0,66(m) l0=2900(mm) = 2,9 (m) l0+l1= 4500+400= 4900 l1=2000(mm) =2 (m) l1= 1350+500/2 + 400 = 2000 mm l2=4000(mm) =4 (m) l3=3900 +400(mm) =4,3 (m) +Trọng lượng đơn vị chiều dài: q= dv2 =0,785.262.7,84.10-3 =4,16 (T/cm) (3.39) +Momen uốn gối đỡ gần chân vịt nhất: M0= -(Pv.lp + ) = - (6,47.0,66+ )= -31,48 (T.m) (3.40) +Phương trình moment cho nhịp 2: SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 44 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy M0l1 + 2M1(l1+l2) + M2l2 = GVHD: Nguyễn Tiến Thừa (l13+l23) (3.41) (23+43) => -31,48.2 + 2.M1(2+4) + M2.4 = => 12M1 + 4M2 +53,5 = (1) +Phương trình moment cho nhịp 3: M1l2 + 2M2(l2+l3) + MBl3= (l23+l33) (43+4,33) => 4M1 + 2.M2(4+4,3) + MB.4,3 = => 4M1 + 16,6M2 + 4,3MB + 223,5= +Phương trình góc xoay = + + (3.42) (2) ngàm B: = =0 (3.43) = >q + 4M2 + 8MB = = >6,47.4,32 + 4M2 + 8MB = = > M2 + 2MB + 30 = (3) +Giải phương trình (1),(2),(3) ta có: M1= 0,53 (T.m) M2= -12,2 (T.m) M3= -9,4 (T.m) Hình 3.15 đồ moomen uốn gối đỡ SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 45 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa *Kiểm tra lại kết quả: + Gối đỡ O: Ro= (Pv+ql0) + + = 52,56 (T) (3.44) +Gối đỡ 1: R1 = + + + = -2,9(T) R2= + + + = 31,64 (T) (3.45) +Gối đỡ 2: (3.46) +Tại ngàm B: RB= + = 11,57 (T) (3.47) +Tổng phản lực gối đỡ: = R0 + R1 + R2 + RB = 52,56-2,9+31,64+11,57 = 94,87 (T) (3.48) Hình 3.16 đồ tính phản lực gối đỡ +Trọng lượng thân trục G: G= q(l0 + l1 + l2 + l3) = 6,7.(2,9 + + + 4,3)= 88,44(T) (3.49) +Tổng G: = G + Pv = 88,44 + 6,6 = 95,04 (T) => Sai số:  = (3.50) sai số nhỏ chấp nhận nên giữ nguyên giá trị  Q   R 100% Q = 95,04  94,87 100%  0,9% < 1% => kết thỏa mãn 95,04 SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 46 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa *Tính áp lực gối đỡ - Diện tích hình chiếu bạc đỡ:Thực chất trục tựa hồn tồn tồn diện tích chiếu bạc đỡ.Vì lấy giảm 10% so với thực tế Gối đỡ 0: S0= 0,9.dcv.l0= 0,9.26.290=8613cm2 Gối đỡ 1: S1= 0,9.dcv.l1= 0,9.26.200=5940cm2 Gối đỡ 2: S2= 0,9.dcv.l2= 0,9.26.400=11840cm2 - Áp lực gối đỡ sau: Po= = P1= = P2= = = 2,9 (kG/cm2) = 0,49 (kG/cm2) = 2,67 (kG/cm2) (3.51) (3.52) (3.53) - Đối với gỗ gai ắc,áp lực cho phép pg= 2,5- (kG/cm2) = > Kết tính cho thấy áp lực tất gối đỡ nhỏ giới hạn cho phép nhiều,nên đảm bảo yêu cầu SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 47 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠI TRƠN 4.1 Tính chọn phần tử hệ thống bôi trơn 4.1.1 Số liệu ban đầu Số động chính: Z Cơng suất động chính: Ne1 = 2380 (kw) Số vịng quay động chính: n 208 Phân cấp: Khơng hạn chế = = (v/ph) 4.1.2 Đặc điểm hệ thống bôi trơn 4.1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ hệ thống bôi trơn Trong trang bị động lực Diesel, hệ thống bơi trơn có nhiệm vụ: - Tiếp nhận chứa dầu bể chứa dầu tuần hoàn - Lọc nước tạp chất lẫn dầu - Làm mát dầu để đảm bảo tính chất lý hóa dầu - Bơm dầu đến bề mặt ma sát động tuabin tăng áp - Bơm thay dầu dầu hết thời hạn sử dụng - Bôi trơn làm mát hộp giảm tốc, ổ đỡ ổ chặn lực dọc trục, cấp dầu cho động điện - Cấp dầu cho môtơ trợ động hệ thống tự động điều khiển 4.1.2.2 Những yêu cầu hệ thống bôi trơn - Mỗi động có hệ thống bơi trơn độc lập - Động phải bôi trơn liên tục tình hình - Khi trang trí động lực chưa dùng hết nhiên liệu, lượng dầu nhờn phải dự trữ đủ - Áp suất, nhiệt độ dầu hệ thống phải xác định điều chỉnh - Hệ thống phải có khả đưa dầu ngồi tàu - Hệ thống có tính tin cậy cao, động đơn giản dễ quản lý, tạp chất phải phân ly, lọc nhanh chóng 4.1.2.3 Nguyên lý làm việc hệ thống Vì tàu sử dụng động lớn nên sử dụng hệ thống bôi trơn độc lập hệ thống bơi trơn xi lanh và hệ thống bôi trơn tuần hồn ( sơ đồ hình 4.1) SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 48 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa Hình 4.1: đồ hệ thống bơi trơn Ống rót dầu vào tàu 11.Bơm dầu tuần hoàn 2.Két dầu dự trữ 12 Lọc thơ Bơm dùng chung 13 Bơm dự phịng 4.Bơm điện 14.Két làm mát dầu Két dầu phân ly 15 Ống rót dầu bơi trơn xilanh Két gom dầu bẩn 16 Két dầu bôi trơn xilanh Máy phân ly dầu 17 Bơm dầu bôi trơn xilanh Thiết bị sấy 18 Máy Máy nén khí 19 Máy phụ 10 Két tuần hồn 20 Ống dẫn dầu khỏi tàu Dầu nhận vào két dự trữ thông qua hệ thống đường ống, két dự trữ dầu nhờn bố trí boong sàn phụ buồng máy mạn Bơm điện cấp dầu từ két dự trữ đến két dầu nhờn trực nhật(tuần hồn) 10 bố trí boong sàn phụ buồng máy Dầu nhờn lọc cặn bẩn thông qua bầu lọc thô 12 bơm 11 đưa tới SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 49 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa góp dầu Từ dầu đưa theo hệ thống đường ống bơi trơn máy 18, máy phụ 19, gối đỡ hệ trục thiết bị phụ khác Bơm 13 có tác dụng dự phịng bơm 11 có cố Động 18 có hệ thống bơi trơn cácte khơ, dầu từ cácte động đưa đến két dầu bẩn 6, đến máy phân ly dầu 7, dầu từ két tuần hồn 10tách hai nhánh: qua bình làm mát 14 tắt nhập chung vào hệ thống để tiếp tục đến tuyến phân phối động cơ, bôi trơn làm mát cụm chi tiết cần thiết Trong số trường hợp bơm bị hỏng, ta đưa bơm dùng chung vào làm việc với tư cách dự phòng Cặn bẩn từ máy phân ly đáy két dẫn theo đường ống khỏi tàu 4.2 Tính tốn hệ thống bơi trơn: 4.2.1 Dung tích két dự trữ dầu bôi trơn: Được xác định cho dự trữ đủ lượng dầu bôi trơn cho hệ thống động lực tàu tồn q trình hoạt động liên tục tuyến đường khai thác tàu Bảng 4.1: Tính chọn dung tích két dự trữ dầu bơi trơn STT Đại lượng tính Suất tiêu hao dầu nhờn máy Lượng tiêu hao dầu nhờn máy Lượng dầu nhờn tuần hồn máy Suất tiêu hao dầu nhờn máy phát điện Lượng tiêu hao dầu nhờn máy phát điện Ký Đơn vị Công thức Kết ge1 g/kw.h Theo catalog máy G1 kg/h G1  ge1.Ne1.103 0,980 W1 l Theo thống kê 1200 ge2 g/kw.h Theo catalog máy 0,49 G2 kg/h G  ge2 Ne2 103 0,0674 l Theo catalog máy 500 hiệu Lượng dầu nhờn tuần hoàn máy phát W2 điện SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 50 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy Thời gian hoạt động liên tục tàu Khối lượng riêng dầu nhờn GVHD: Nguyễn Tiến Thừa T h  kg/l Chọn 123,636 0,89 Hệ số dung tích két K5 Chọn 0,98 10 Hệ số dự trữ dầu nhờn K6 Chọn 1,15 11 Lượng dầu nhờn dự trữ Vn   G  2.G  T  Vn     W1  2.W2  K5 K 2613,3    l Chọn dung tích két dự trữ dầu nhờn: Vn = 2650 (lít) 4.2.2 Dung tích két dầu nhờn bơi trơn xilanh: Bảng 4.2: Tính chọn dung tích két dầu nhờn bơi trơn xilanh STT Đại lượng tính Suất tiêu hao dầu nhờn cho xilanh máy Lượng tiêu hao dầu nhờn Thời gian hoạt động liên tục tàu Khối lượng riêng Ký hiệu Đơn vị Công thức Kết ge3 g/kW.h 1,25 G3 kg/h T h 123,636  kg/l 0,89 G3  ge3.Ne1.103 0,9007 dầu nhờn Hệ số dung tích két K5 0,98 Hệ số dự trữ dầu nhờn K6 1,15 Lượng dầu nhờn dự trữ V3 l V3  K5 K G3.T  141,013 Chọn dung tích két dự trữ dầu nhờn bôi trơn xilanh : V3 = 150 (lít) 4.2.3 Tính tốn chọn bơm dầu bơi trơn Lượng nhiệt mà bơm dầu mang từ tổng lượng nhiệt cháy nhiên liệu: Qd  qd G e Ne Qp SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT (kcal/h) 51 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy Trong đó: GVHD: Nguyễn Tiến Thừa qd = 0,1 : Phần nhiệt mà dầu mang động thấp tốc có làm mát đỉnh piston dầu Ge = 178: Suất tiêu hao dầu bôi trơn động (g/kw.h) Ne = 2380: Công suất định mức động (kW) Qp = 10100 : Nhiệt trị nhiên liệu lỏng (kcal/kg) => Qd = 0,1.200.10-3.2380.10100 = 480760 (kcal/h) Lưu lượng bơm dầu tuần hoàn: Gd  kg Trong đó: Qd Cd  d t d (m3/h) kg = 1,2 : Hệ số dư lượng bơm dầu Cd = 0,27 : Tỷ nhiệt dầu (kcal/kg.0C) d = 900 : Tỷ trọng dầu (kg/m3) td = 12 : Hiệu nhiệt độ dầu khỏi động dầu vào động (0C)  = 164,87 (m3/h) Gd = 1,2 Công suất cần thiết bơm dầu: N  kN Trong đó: G d Pd 270.d (kG/h) kN = 1,3 : Hệ số dự trữ công suất bơm dầu d = 0,72 : Hiệu suất bơm dầu Pd = : Cột áp bơm (kG/m3) => N = 1,3 = 1,7 (kG/h) Chọn bơm chuyển dầu nhờn kiểu bánh kép có: * Lưu lượng: Q = 41 (m3/h) * Cột áp: H = (kG/m3) * Công suất: N = 1,7 (kG/h) * Số bơm: n = (bơm) SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 52 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bố trí chung kiến trúc tàu thủy, TS-Lê Hồng Bang [2] Lý thuyết tàu thủy tập 2, PGS.TS.Nguyễn Đức Ân - KS.Nguyễn Bân [3] Sổ tay thiết kế tàu thủy, Trần Công Nghị [4] Thiết kế lắp ráp thiết bị tàu thủy, Nguyễn Đăng Cường-NXB.KHKT 2000 [5] Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép TCVN-2010 [6]Hướng dẫn thiết kế hệ thống động lực tàu thủy,Nguyễn Hồng Chân [7]Thiết kế trang trí động lực tàu thủy tập1,2,Đặng Hộ-NXB Giao thơng vận tải [8]Giáo trình trang bị động lực, Trần Văn Luận- ĐH Bách Khoa Đà Nẵng [9]Giáo trình hệ động lực tàu thủy, Nguyễn Tiến Thừa- ĐH Bách Khoa Đà Nẵng SVTH: Lê Văn Mẫn – Lớp 12KTTT 53 ... – Lớp 12KTTT sườn Khoảng sườn thực Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa 1.1.3 Khảo sát sơ hệ động lực tàu mẫu: Hệ động lực tàu mẫu bố trí phần tàu có hình dạng sơ xác - định hình... 23 Đồ Án Thiết Kế HĐL Tàu Thủy GVHD: Nguyễn Tiến Thừa CHƢƠNG : THIẾT KẾ HỆ TRỤC 3.1 Lựa chọn kết cấu xác định kích thƣớc hệ trục 3.1.1 Lựa chọn kết cấu cách thành phần hệ trục Tàu bố trí hệ trục... trình viễn dương Hệ động lực tàu mẫu sử dụng máy để lai hệ trục chân vịt, máy đặt phần lái nên hệ trục tàu ngắn 1.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án bố trí thiết bị hệ động lực tàu Phân tích, lựa