Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY
BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP
ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC TÀU THỦY
GVHD: Th.S NGUYỄN ĐÌNH LONG
SVTH : LÊ TRƯỜNG PHONG
MSSV : 4913094015
Lớp : 49DLTT
Nha Trang, tháng 10 năm 2010
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Mục lục
1. TỔNG QUAN VỀ HỆ TRỤC CHÍNH TÀU THUỶ 2
2. DAO ĐỘNG HỆ TRỤC TÀU THỦY 3
2.1. Dao động dọc 5
2.2. Dao động ngang 7
2.3. Dao động xoắn 8
3. MÔ HÌNH HOÁ HỆ TRỤC TÀU THUỶ 10
3.1. Dao động xoắn 13
3.1.1. Xác định chiều dài tương đương 17
3.1.2. Tính khối lượng tương đương 16
3.1.3. Xác định độ cứng xoắn của hệ 18
3.1.4. Hệ phương trình dao động xoắn 19
3.1.5. Lực khí thể từ động cơ M(t) 20
3.1.6. Phương pháp tính 23
3.3. Dao động ngang 26
4. TÍNH DAO ĐỘNG XOẮN CHO TÀU KHÁCH: 28
4.1. Thông số ban đầu 27
4.2. Mô hình hóa hệ thực 27
4.3. Dao động xoắn hệ trục
4.3.1. Modes dao động
4.3.2. Đáp ứng của dao động tự do
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 2
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
4.3.3. Đáp ứng của dao động cưỡng bức
4.3.4. Hàm khuếch đại
4.3.5. Nhận xét kết quả
5. KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nhu cầu vận chuyển hàng hoá bằng đường biển không ngừng tăng
lên, vì vậy các tàu chở hàng không chỉ tăng về số lượng và chất lượng ( kích
cỡ ngày càng lớn, kết cấu ngày càng được tối ưu để có thể chuyên chở nhiều
hàng hóa hơn ).Cùng với sự tăng lên của trọng tải con tàu là đòi công suất máy
chính cũng tăng lên tương ứng, làm tăng tính “nhạy cảm ” của hệ trục (dễ bị
ảnh hưởng và hư hỏng trước các tác động có hại từ bên ngoài ). Trong các tác
động bên ngoài gây ảnh hưởng đến hệ trục, thì hệ trục dễ bị biến đổi và hư
hỏng nhất do các yếu tố gây ra sự dịch chuyển gối trục theo phương thẳng
đứng. Nguyên nhân gây ra sự dịch chuyển này trước hết phải kể đến đó là biến
dạng của vỏ tàu và sự thay đổi nhiệt độ khi hệ trục làm việc, tuy nhiên một
nguyên nhân nữa có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của hệ trục chính là
bản thân mức độ tin cậy và chính xác của quá trình định tâm, lắp ráp.
Qua quá tŕnh nghiên cứu và học tập, hôm nay em xin giới thiệu một số
PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC TÀU THỦY. Đây là một phần quan
trọng trong nội dung học tập, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận
dụng các kiến thức đă học để giải quyết một vấn đề cụ thể của chuyên nghành.
Trong quá tŕnh thực hiện đề tài, em đă cố gắng t́m ṭi, nghiên cứu tài liệu
một cách nghiêm túc. Tuy nhiên v́ bản thân c̣n ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn
thành đồ án lần này không thể tránh khỏi những thiếu sót. V́ vậy mong thầy giáo
xem xét và chỉ dẫn để em càng ngày càng hoàn thiện kiến thức hơn. Em xin cảm
ơn!
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 3
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Nha Trang, tháng 10, năm 2010
Sinh viờn thực hiện:
Lê Trường Phong
MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC 4
I.LỆCH TÂM, TÁC HẠI CỦA ĐỘ LỆCH TÂM 4
1.LỆCH TÂM 4
2.TÁC HẠI CỦA ĐỘ LỆCH TÂM 4
II. ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC TÀU THỦY 5
1.KHÁI NIỆM 5
2.NHỮNG YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ TRỤC TÀU 6
THỦY
3.MỤC TIÊU CỦA VIỆC ĐỊNH TÂM: 6
4.TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỊNH 7
TÂM HỆ TRỤC
Chương 2. ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI
TRỌNG GỐI ĐỠ 10
I.ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI TRỌNG
TRÊN Ổ ĐỠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP “CỔ ĐIỂN” 10
1.Phạm vi ứng dụng 10
2.Công tác chuẩn bị 11
3. Các bước tiến hành trong quá tŕnh định tâm 12
II.ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI TRỌNG
TRÊN Ổ ĐỠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP “HIỆN ĐẠI” 17
1.Hạn chế của phương pháp định tâm theo tải trọng gối đỡ 17
“cổ điển”
2. Ưu điểm của phương pháp hiện đại 18
3. Các bước tiến hành trong quá tŕnh định tâm 18
Chương 3. ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU
CHÍ LỆCH TÂM VÀ GĂY KHÚC 21
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 4
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
I.TIÊU CHUẨN ĐỘ LỆCH TÂM VÀ ĐỘ GĂY KHÚC 21
1.Độ lệch tâm găy khúc cho phép theo kinh nghiệm 22
2.Độ lệch tâm găy khúc cho phép theo tính toán 23
II.PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ LỆCH TÂM-GĂY KHÚC 24
1.Xác định độ lệch tâm-găy khúc bằng thước thẳng và thước lá 24
2.Xác định độ lệch tâm găy khúc bằng hai cặp mũi kim 25
III. TR̀NH TỰ ĐỊNH TÂM, LẮP RÁP HỆ TRỤC THEO ĐỘ
LỆCH TÂM VÀ GĂY KHÚC 27
1.. Sơ đồ định tâm hệ trục theo độ lệch tâm găy khúc: 27
2.Các bước tiến hành 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 30
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC
I.LỆCH TÂM, TÁC HẠI CỦA ĐỘ LỆCH TÂM
1.LỆCH TÂM
Sự mất đồng tâm trục (lệch tâm) xảy ra khi đường tâm của các đoạn trục
chân vịt không nằm trên một đường thẳng.Như vậy sự mất đồng tâm trục là sự
lệch vị trí trục khỏi đường tâm lư thuyết của hệ trục.
H́nh 1: T́nh trạng mất đồng tâm hệ trục
Ở h́nh 1 ta có thể thấy có độ lệch theo phương ngang-đứng (lệch tâm) và
độ lệch theo góc (găy khúc) tại khớp nối. Mục tiêu của chúng ta là phải định tâm
hệ trục sao cho độ lệch nằm trong giá trị dung sai cho phép.
2.TÁC HẠI CỦA ĐỘ LỆCH TÂM:
Nếu trục bị lệch tâm sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho hệ trục-máy
chính:
- Ổ bạc, trục hoặc khớp nối hư sớm so với tuổi thọ thiết kế
- Rung động theo phương hướng kính và dọc trục lớn.
Chỳ ý : cỏc thớ nghiệm cho thấy cỏc thiết kế khớp nối khỏc nhau thỡ biểu hiện
rung động khác nhau. Điều này xuất hiện khi có tác dộng cơ học xảy ra khi khớp
nối quay.
- Nhiệt độ thân máy, ổ bạc, dầu bôi trơn tăng cao.
- Rũ rỉ quỏ mức bộ phận làm kớn, ổ bạc.
- Bulụng chõn mỏy bị lỏng
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 5
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
- Bulụng khớp nối lỏng hoặc gẫy.
- Một vài thiết kế khớp nối mềm bị núng lờn khi chạy trong tỡnh trạng mất
đồng tâm trục. Nếu là khớp nối đàn hồi bằng chất dẻo sẽ nhỡn thấy bột cao su
bao phủ bề mặt.
- Số lượng khớp nối hư tăng lên bất thường hoặc mài mũn nhanh chúng.
- Trục bị rạn nứt ở ngừng trục (nơi vị trớ ổ bạc) hoặc bớch của khớp nối.
- Lượng lớn mỡ hoặc nhớt xuất hiện bên trong bao che khớp nối
V́ vậy, để tránh những hậu quả nêu trên xăy ra th́ ta phải định tâm hệ trục nhằm
đưa tâm của các đoạn trục cùng nằm trên đường thẳng và trùng với đường tâm
lư thuyết.
II. ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC TÀU THỦY:
1.KHÁI NIỆM:
Định tâm hệ trục là quá trỡnh căn chỉnh và kẹp chặt các đoạn trục với nhau
nhằm đưa đường tâm của chúng trùng với đường tâm lý thuyết (theo hai trục
chuẩn hoặc một trục chuẩn ban đầu: trục chân vịt hoặc trục máy chính ). Đây là
một bước công nghệ toàn bộ quy trỡnh lắp rỏp hệ trục xuống tàu.
Phương pháp định tâm hệ trục được lựa chọn tùy theo sơ đồ kết cấu hệ trục:
chiều dài toàn bộ hệ trục, đường kính trục và cách bố trí các gối đỡ, ngoài ra c̣n
phụ thuộc vào tính chất sản xuất. Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp định tâm
cũng cần tham khảo ư kiến của người thiết kế và đăng kiểm.
Có hai phương pháp định tâm hệ trục thường được dùng:
-Định tâm hệ trục theo tải trọng trên các gối đỡ.
-Định tâm hệ trục theo độ lệch tâm và độ găy khúc.
Bảng 1: giới thiệu các cách lựa chọn phương pháp định tâm hệ trục tùy theo kết
cấu và tính chất sản xuất hệ trục:
Phương pháp định tâm Phương pháp đơn
giản khi không áp
Kết cấu hệ trục Sản xuất hàng
Sản xuất đơn chiếc dụng được các
loạt phương
phương pháp phụ phương pháp khác
pháp chính
Theo độ lệch tâm
Hệ trục có chiều
ọ=±0,15mm và độ
dài L>30d không Theo độ lệch tâm
găy khúc
phụ thuộc vào kết Theo tải trọng và độ găy khúc đă
ử=0.20mm/m, trên
cấu ổ đỡ, nhưng trên ổ đỡ bằng tính toán cho kết
tất cả các bích nối
không ít hơn 2 ổ lực kế cấu hệ trục và tải
với máy chính:
đỡ trung gian trên cho phép trên ổ đỡ
ọ=±0,1mm và
chiều dài hệ trục
ử=0.15mm/m
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 6
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Theo độ lệch tâm
ọ=±0,1mm và độ
Hệ trục ngắn
Đưa ổ đỡ vào hệ găy khúc
L
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
- Giảm lực hướng kính và dọc trục để tăng tuổi thọ ổ bạc và sự ổn định của
trục
- Tối thiểu lực gây cong trục ở các khớp nối
- Giảm mài mũn ở các bộ phận khớp nối, bạc, ổ đỡ…
- Loại bỏ khả năng hư trục từ sự mỏi của kim loại
- Giảm mức rung động trên vỏ máy, buồng ổ bạc và trục.
4.TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC:
Cơ sở để đánh giá chất lượng định tâm hệ trục là: tải trọng bổ sung trên
gối đỡ và ứng suất bổ sung trên trục có nằm trong giới hạn cho phép hay không.
Có tải trọng và ứng suất bổ sung nêu trên là do nguyên nhân sai lệch trong
khi định tâm và lắp ráp đồng thời cũng do biến dạng của vỏ tàu.
V́ vậy ngoài tải trọng chính do trọng lượng hệ trục tác dụng trên ổ đỡ và
ứng suất chính trên trục do công suất chuyển từ máy chính cho chân vịt, th́ ổ đỡ
và trục c̣n phải chịu thêm những tải trọng và ứng suất bổ sung.
Có thể xác định tải trọng và ứng suất bổ sung theo hai cách:
-Đo tải trọng trên các ổ đỡ trực tiếp bằng lực kế khi định tâm hệ trục, và từ
đó tính toán ứng suất bổ sung.
Tính toán độ găy khúc và độ lệch tâm cho phép của đường tâm hệ trục,
hoặc độ xê dịch ổ đỡ ọ với đường tâm hệ trục.
Trong điều kiện làm việc tin cậy của hệ trục, th́ các giá trị nêu trên thông
thường đều nhỏ hơn giới hạn cho phép nhiều. Do vậy để định ra tiêu chuẩn cho
phép về tải trọng và ứng suất bổ sung, (tức là tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng
định tâm hệ trục) người ta xuất phát từ tải trọng kết cấu trung b́nh P của hệ trục.
Đó là tỷ số giữa trọng lượng Q của hệ trục trung gian có chiều dài tính toán Lt
(kể cả trọng lượng các chi tiết khớp nối trên trục) trên số lượng ổ đỡ ở chiều dài
Lt:
Q
P ( KG )
n
P- Tải trọng kết cấu trung b́nh
Q- Trọng lượng các trục trung gian có chiều dài Lt
Trong trường hợp tiến hành định tâm dưới nước th́ không phụ thuộc vào phương
pháp công nghệ , chất lượng định tâm hệ trục được đánh giá là tốt nếu như tải
trọng bổ sung trên ổ đỡ và ứng suất bổ sung trên trục nhỏ hơn các giá trị cho
phép sau đây:
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 8
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
*Tải trọng bổ sung cho phép trên ổ đỡ trục trung gian:
-Trong mặt phẳng đứng đối với ổ đỡ bất kỳ và trong mặt phẳng ngang đối
với ổ lăn , th́ tải trọng bổ sung Rd cho phép như sau:
Rd 0,5 P
-Trong mặt phẳng ngang đối với ổ trượt:
Rn 0,25 P
Nếu thực tế lúc đó tải trọng ngang không thấy có sự dịch trục trong khe hở dầu
của ổ đỡ, th́ có thể lấy tải trọng ngang cho phép bằng tải trọng đứng cho phép
Tổng các tải trọng trên các gối đỡ về mỗi chiều không được lớn hơn tải trọng kết
cấu trung b́nh P.
*Tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía mũi tại ống bao trục
Trong mặt phẳng đứng và ngang đều phải đảm bảo
R1 0,5 P
Nếu chiều dài bạc đỡ nhỏ hơn đường kính của nó th́ áp lực trên ổ đỡ(trên mặt
chiếu của bạc đỡ) không quá 3KG/cm2.
*Tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía lái của máy chính là động cơ điện hoặc
của hộp số máy chính
+Trong mặt phẳng đứng R2 phải đảm bảo sao cho áp lực trên mặt chiếu bạc đỡ
không quá 3KG/cm2 đồng thời phải nhỏ hơn 10% tải trọng tính toán trong
thiết kế và thỏa măn điều kiện như sau:
R2 3 F ( KG )
Ở đây F(cm2)- Diện tích mặt chiếu của bạc đỡ phía lái của động cơ điện hoặc cua
hộp số.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 9
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
+Đồng thời R2 cũng phải thỏa măn điều kiện không làm trục bị nâng lên
trước khi khởi động:
Q hs .b
R2 ( KG )
1, 2 .( a b )
Qhs- Trọng lượng của trục và roto động cơ điện, hoặc trọng lượng
của các trục và bánh răng hộp số.
a,b- Khoảng cách đến trọng tâm hộp số
*Tải trọng bổ sung cho phép trên ổ đỡ phía lái của máy chính là máy hơi nước
hoặc động cơ đốt trong:
Trong mặt phẳng đứng R2 3 F ( KG )
F(cm2)-Diện tích mặt chiếu bạc đỡ
Đồng thời R2 phải thỏa măn điều kiện không làm uốn trục khuỷu:
5( a b) d 3
R2 ( KG )
a.b
d(cm)- Đường kính trục khuỷu
a,b- Kích thước như trên sơ đồ
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 10
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Điều kiện để định tâm theo tải trọng kết cấu trung b́nh P:
P ( a1 a 2 a3 a 4 a5 ) 0,1PL
Nếu không thỏa măn điều kiện trên th́ có thể điều chỉnh tải hai gối đỡ tại hai đầu hệ
trục sao cho cân bằng trọng lượng và momen so với trọng tâm S kệ trục ≤0,1PL.
Nếu phương pháp định tâm hệ trục mà không cần kiểm tra tải trọng và ứng suất
bổ sung, th́ kết quả định tâm các bích nối với động cơ khi tàu dưới nước phải
đảm bảo, độ lệch tâm ọ≤0,1mm và độ găy khúc ử≤0.15mm/m.
*Ứng suất bổ sung cho phép trên trục:
-Đối với trục chân vịt, trục trung gian, trục đẩy và trục động cơ điện và
trục hốp số máy chính, ứng suất bổ sung cho phép: 1 300KG / cm 2
-Đối với trục động cơ diesel tại mặt cắt gối đỡ chính phía lái, ứng suất bổ
sung cho phép là: 1 50 KG / cm 2
Những tiêu chuẩn về tải trọng và ứng suất nêu trên đều phải bảo đảm,
không phụ thuộc vào công nghệ lắp ráp.
Nếu định tâm hệ trục trên bờ, th́ các tiêu chuẩn trên được giảm xuống hai
lần (yêu cầu chính xác hơn).
Chương 2. ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI TRỌNG GỐI ĐỠ
Phương pháp định tâm hệ trục theo tải trọng trên gối đỡ được áp dụng sau
khi máy chính và trục chân vịt định tâm bằng quang học.
Phương pháp này dựa trên quan điểm là phân bố đều đến mức có thể tải
trọng trên các gối đỡ của toàn bộ hệ trục bao gồm: trục chân vịt, trục trung gian
và trục khuỷu máy chính
Phương pháp định tâm theo tiêu chí tải trọng ổ đỡ coi các tiêu chuẩn về tải
trọng là tiêu chí cần đạt tới, cũn giỏ trị vờ̀ độ lệch tâm-độ găy khúc chỉ là hệ quả
của bài toán tối ưu tải trọng. Nói cách khác, phương pháp định tâm truyền thống
coi giá trị lệch tâm-góy khúc là tiên đề, cũn tải trọng trờn cỏc ổ đỡ chỉ là hệ quả.
Trong khi phương pháp định tâm theo tiêu chí tải trọng ổ đỡ coi tải trọng là tiên
đề, cũn độ lệch tâm(SAG),độ găy khúc(GAP) chỉ là hệ quả.
Theo TCVN sửa đổi 2006 quy định: Đối với hệ lực đẩy chính có trục chân
vịt bôi trơn bằng dầu, có đường kính không nhỏ hơn 400mm, việc tính toán định
tâm hệ trục phải được thực hiện và trỡnh duyệt bao gồm: mụmen uốn, tải trọng ổ
đỡ và đường cong độ vừng trục.
Tải trọng tác dụng lên gối đỡ trục bao gồm: tải trọng tĩnh và tải trọng động.
+ Tải trọng tĩnh: là tải trọng do trọng lượng bản thân hệ trục và các thành
phần hệ trục gây ra, bao gồm: trọng lượng trục, trọng lượng chân vịt, trọng lượng
của các chi tiết, thiết bị lắp trên trục
+ Tải trọng động: là tải trọng trên các ổ đỡ khi tàu hoạt động, do: ảnh
hưởng của ứng suất chính trên trục do công suất truyền từ máy chính cho chân
vịt, do ảnh hưởng của lực đẩy chân vịt…
Ngoài ra, cũn phải kể đến tải trọng bổ sung trên ổ đỡ và ứng suất bổ sung
trên trục. Đây chính là tiêu chí quan trọng nhất để xây dựng tiêu chuẩn đánh giá
chất lượng định tâm hệ trục theo phương pháp tải trọng gối đỡ.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 11
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
I.ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI TRỌNG TRÊN Ổ ĐỠ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP “CỔ ĐIỂN”
1.Phạm vi ứng dụng:
Trước kia, khi chưa đưa vào việc tính toán định tâm hệ trục bằng các phần
mềm, việc định tâm hệ trục theo tiêu chí tải trọng gối đỡ được tính toán và định
tâm ngay trên tàu. Việc định tâm phụ thuộc vào kết cấu hệ trục, điều kiện cân
bằng trọng lượng và momen và trỡnh độ tay nghề của người thực hiện:
+Kết cấu hệ trục:
Việc định tâm hệ trục theo tiêu chí tải trọng trên ổ đỡ trước thường chỉ tiến
hành trong tỡnh huống hệ trục lớn, cú chiều dài L>30d, khụng phụ thuộc vào kết
cấu ổ đỡ (trượt hay bi…), nhưng không ít hơn 2 ổ đỡ trung gian. Vỡ lỳc đó ảnh
hưởng của trọng lượng bản thân hệ trục, trọng lượng chân vịt, biến dạng của vỏ,
sự thay đổi trạng thái nhiệt của động cơ, hệ trục, hộp số…tới chất lượng của quá
trỡnh định tâm là rất lớn.
+Điều kiện cân bằng trọng lượng và momen:
Điều kiện để định tâm theo tải trọng kết cấu trung bỡnh là: trước khi tiến
hành định tâm hệ trục theo phương pháp tải trọng gối đỡ phải điều chỉnh tải 2
gối đỡ tại 2 đầu hệ trục sao cho cân bằng trọng lượng và momen so với trọng
tâm S của hệ trục ≤ 0.1 PL
P ( ∑ai – ∑aj ) ≤ 0.1 PL
P: Tải trọng kết cấu trung bỡnh (CT 2.1)
ai - Khoảng cách từ các ổ đỡ trung gian phía lái tới trọng tâm S của hệ trục
aj - Khoảng cách từ các ổ đỡ trung gian phía mũi tới trọng tâm S của hệ trục
L: Khoảng cỏch từ ổ đỡ trước trục chân vịt tới ổ đỡ phía lái của hộp số
*Tóm tắt phương pháp:
Dùng 2 lực kế lắp vào 2 chân ổ đỡ, người ta chỉnh các đoạn trục sao cho
tải trọng thực tế đọc trên các lực kế ở hai chân các ổ đỡ phải “bằng nhau” (xấp
xỉ) và tổng tải trọng trên mỗi ổ đỡ không vượt quá tải trọng kết cấu trung bỡnh
5%, đồng thời tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía mũi ống bao trục và trên ổ đỡ phía
lái của máy chính phải nhỏ hơn giới hạn cho phép.
Cách đo tải trọng thực tế, tính tải trọng kết cấu trung bỡnh trờn mỗi ổ đỡ
và tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía mũi ống bao và trên ổ đỡ phía lái của máy
chính được trỡnh bày ở phần dưới đây.
2.Công tác chuẩn bị:
Máy chính và trục chân vịt đó được định tâm xong.
Áp dụng cỏc cụng thức tớnh toỏn tải trọng kết cấu trung bỡnh P, tải trọng
bổ sung cho phộp R cho từng đối tượng trục. Kết quả tính toán ghi vào bảng.
Q
- Tải trọng kết cấu trung bỡnh. P (KG )
n
Trong đó P - Tải trọng kết cấu trung bỡnh
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 12
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Q - Trọng lượng các trục trung gian.
n - Số lượng gối đỡ.
- Tải trọng cho phép trên ổ đỡ trục trung gian.
+ Trong phương thẳng đứng tải trọng bổ sung cho phép: Rd 0,5 P
+ Trong mặt phẳng ngang tải trọng bổ sung cho phộp: Rn 0,25 P
Nếu thực tế lúc đo tải trọng ngang khụng thấy cú sự dịch trục trong khe hở
đầu của ổ đỡ, thỡ cho phộp cú thể lấy tải trọng ngang cho phộp bằng tải trọng
đứng.
- Tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía mũi ống bao trục. Trong mặt phẳng
đứng, ngang đều phải bảo đảm R1 0,5P
- Tải trọng bổ sung trên ổ đỡ phía lái của máy chính. R 3F ( KG )
Với F - diện tích mặt chiếu của bạc đỡ phía lái, mm2.
Lập bảng ghi chép kết quả đo đạc trên lực kế và tính toán tải trọng bổ sung
n ổ đỡ trong mặt phẳng đứng và ngang.
Hoàn thiện công nghệ định tâm hệ trục.
Chuẩn bị đầy đủ các ống ngắm, lực kế và các dụng cụ cần thiết khác.
3. Các bước tiến hành trong quá tŕnh định tâm:
3.1. Sơ đồ định tâm hệ trục bằng phương pháp tải trọng gối đỡ cổ điển:
Xác định đường
tõm hệ trục Doa lỗ sống đuôi Lắp và gia cụng
cụm ống bao
Gá ổ đỡ trung
gian, trục trung Lắp bộ làm kớn, Lăp trục chân
gian chõn vịt vịt
Đưa lực kế vào
Liờn kết cỏc
Chỉnh sơ bộ các vị trí bulông
bớch nối trục lại
mặt bích theo chân ổ đỡ và
với nhau
=0.3mm,=0.3m điều chỉnh
m/m
Tớnh tải trọng Tháo bích nối và
và ứng suất bổ đo lực ghép nối
sung cho phộp
Ghi cỏc chỉ số
GVHD: Th.S Nguyễn Đình LongTớnh toỏn tải SVTH: Lê Trường Phong 13
Liờn kết cỏc
tải trọng và lực
bớch nối trục lại trọng bổ sung ghộp nối vào
với nhau
bảng
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
3.2. Các bước tiến hành:
-Đặt các ổ đỡ trên bệ và đặt các trục trung gian trên ổ đỡ.
-Dùng các bulông tăng chỉnh, điều chỉnh ổ đỡ cùng với trục sao cho các
bích nối trục ăn khớp với nhau (kể cả bích nối với trục chân vịt và bớch mỏy
chớnh).
-Dùng thước thẳng định tâm sơ bộ theo độ lệch tâm ổ = 0,3mm và độ góy
khỳc = 0,3mm/m. Sau đó nối tất cả các bích với nhau.
-Vỡ cú khe hở đầu giữa nửa bạc đỡ phía trên với cổ trục, cho nên trước khi
đậy nắp các ổ đỡ, ta đặt lên cổ trục một tấm đệm mềm thấm dầu có chiều dày
gấp 1,5 lần khe hở dầu và chiều rộng không quá 1/6 đường kính trục. Sau đó đậy
các nắp ổ đỡ và xiết chặt. (Nhờ các tấm đệm mà nửa bạc đỡ phía trên được ép
chặt với cổ trục nên việc đo lực chính xác hơn).
-Đưa lực kế lắp vào lỗ bulông từng chân ổ đỡ và đối xứng nhau, lúc này các
bulông căn chỉnh được lấy ra, và toàn bộ hệ trục trung gian và ổ đỡ được tựa trên
các lực kế. Các lực kế cũng có kết cấu cho phép điều chỉnh ổ đỡ lên xuống cùng
với trục.(h́nh 135)
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 14
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
-Điều chỉnh tải trọng lần lượt trên từng ổ đỡ theo thứ tự ổ đỡ nào có trọng
tải cao (chỉ báo trên lục kế) thỡ điều chỉnh trước. Việc điều chỉnh này tiến hành
nhờ cờ-lê có sẵn ở lực kế, cho đến khi trọng tải trên từng ổ đỡ trung gian không
vượt quá ± 0,5P - so với trọng tải kết cấu trung bỡnh nếu định tâm ở dưới nước,
và không quá ± 0,25P - nếu định tâm trên triền.(Bảng 2)
Tải trọng bổ sung cho phép
Trên ổ đỡ
Trên ổ đỡ phía
Giai đoạn định tâm Trên ổ đỡ trục phía lái của
mũi ống bao
trung gian máy chính
trục
Định tâm sơ bộ ±0,05P - -
Khi định tâm trên triền ±0,025P ±0,025P ±0,5R2
Khi định tâm dưới nước ±0.5P ±0,5P ±R2
Bảng 2: Tải trọng bổ sung cho phép trên gối đỡ
-Thỏo bớch nối với trục chõn vịt và với bích máy chính để đo lực cần thiết
nối ghép chúng (hỡnh 136 ). Công việc đo lực này thực hiện được nhờ bộ gá
chuyên dùng. Lực ở mặt phẳng đứng và ngang được đo riêng biệt, hoặc thông
qua việc đo độ lệch tâm và độ góy khỳc.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 15
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
-Các chỉ số tải trọng trên ổ đỡ và lực ghép các mặt bích nối với trục chân
vịt và bích máy được tập hợp và tính toán tải trọng bổ sung theo mẫu như bảng
3,4 theo các công thức đă nêu ở trên.
-So sánh kết quả đo đạt và tính toán với giới hạn cho phộp về tải trọng bổ
sung ở bảng 2, nếu nhỏ hơn thỡ đạt yêu cầu.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 16
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Bảng 3: Tính toán tải trọng bổ sung trên ổ đỡ trong mặt phẳng thẳng đứng theo
số liệu đo trên lực kế trong quá tŕnh dịch tâm (Số liệu minh họa)
Bảng 4:Tính toán tải trọng bổ sung trên ổ đỡ trong mặt phẳng ngang theo số liệu đo
trên lực kế trong quá tŕnh dịch tâm (Số liệu minh họa)
-Sau đó tiến hành nối ghép lại như cũ các cặp bích nối với trục chân vịt và
máy chính. Tiếp theo đo chiều cao các tấm căn từng chân ổ đỡ, gia công cạo hà
và lắp tại chỗ các tấm căn ấy, khoan lỗ và kẹp chặt các ổ đỡ xuống bệ đỡ.
-Sau khi xác định đạt yêu cầu, thỡ tiến hành kẹp chặt tất cả cỏc ổ đỡ trên
bệ, kết thúc quá trỡnh định tâm.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 17
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
II.ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC THEO TIÊU CHÍ TẢI TRỌNG TRÊN Ổ ĐỠ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP “HIỆN ĐẠI”
1.Hạn chế của phương pháp định tâm theo tải trọng gối đỡ “cổ điển”:
Từ việc phân tích phương pháp định tâm theo tiêu chí tải trọng gối đỡ trên ta
thấy có rất nhiều hạn chế:
+ Vẫn phải tiến hành định tâm sơ bộ theo các giá trị lệch tâm và góy khỳc
kinh nghiệm
+ Việc lắp đặt các lực kế vào chân ổ đỡ là không đơn giản vỡ khụng phải
chõn ổ đỡ nào cũng được thiết kế phù hợp với lực kế có sẵn
+ Việc điều chỉnh các lực kế chân ổ đỡ (việc phân phối tải trọng trên các ổ
đỡ) được tiến hành phụ thuộc vào tay nghề người thợ.
+ Đặc biệt, trong trường hợp hệ trục lớn: hệ trục dài, trong lượng trục,
chân vịt và các thiết bị trên trục lớn…gây nên sai lệch đường tâm giữa trục chân
vịt và trục máy chính lớn nên việc điều chỉnh rất khó khăn. Nếu không để ý, đo
đạc, tính toán các giá trị độ lệch tâm f và góc nghiêng (h́nh 2.1) ngay từ đầu
thỡ quy trỡnh định tâm rất phức tạp và khó khăn. Và nếu không khắc phục được
thỡ việc phõn tải trờn cỏc ổ đỡ có thể không thực hiện được.
a
Hỡnh 2.1- Độ lệch trục giữa trục chân vịt và trục máy chính
+ Chưa để ý tới quan hệ giữa hệ trục và vỏ tàu, hay chớnh là tớnh “nhạy
cảm” của hệ trục với sự dịch chuyển của ổ đỡ trục, với hệ trục càng dài, thỡ hệ
trục càng “nhạy cảm”: cụ thể là, đối với những tàu có hệ trục dài, tác động của
sự biến dạng của vỏ tàu lên hệ trục là rất lớn. Sự tác động này được thể hiện qua
sự dịch chuyển của ổ đỡ hệ trục. Chính sự dịch chuyển ổ đỡ , do sự biến dạng vỏ
tàu này, sẽ gây ra những thay đổi trong tỡnh trạng chịu tải trờn cỏc ổ đỡ.
+ Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng khá lớn tới chất lượng định
tâm, đó chính là điều kiện định tâm hệ trục: cụ thể là, định tâm trên đà hay dưới
nước, định tâm dưới nước thỡ tàu ở trạng thỏi nào, tàu không, ballast 1 phần hay
ballast toàn bộ…những điều kiện đó ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái chịu tải ở
trên các ổ đỡ
+ Việc đo đạc và tính toán tải trọng bổ sung phải tiến hành qua nhiều
bước, phụ thuộc vào dụng cụ đo, tay nghề và kinh nghiệm người thợ nên gây nên
sai số lớn. Đặc biệt với cách đo của phương pháp này, việc đo tại vị trí ổ đỡ
trước trục chân vịt là không thể tiến hành được, cũn việc đo tại vị trí ổ phía lái
máy chính là rất khó (khi mà đặt lực kế ngay dưới chân ổ đỡ), và trong một số
tỡnh huống là gần như không thể thực hiện được.
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 18
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
2. Ưu điểm của phương pháp định tâm hệ trục theo phương
pháp tải trọng gối đỡ khi sử dụng phần mềm tính toán định tâm hệ
trục.
2.1 Giới thiệu một số phần mềm đang được các cơ quan đăng
kiểm sử dụng hiện nay:
Hiện nay, việc tính toán định tâm hệ trục tàu thuỷ hầu hết được tính
toán bằng các phần mềm tính định tâm của chính các cơ quan đăng
kiểm và các tập đoàn, công ty thiết kế Hàng Hải. Và việc duyệt tính toán
định tâm là gần như bắt buộc đối với tất cả các cơ quan đăng kiểm.
+ Nauticus của đăng kiểm Nauy - DNV (Det Norske Veritas): Đây là 1
phần mêm khá đồ sộ, có khả năng thực hiện các tính toán liên quan đên kết cấu
về phần vỏ và máy. Hiện nay, phiên bản mới nhất là version 8.0 (năm 2008)
Trong đó “ Nauticus Machinery Shaft Alignment” là phần chuyên để tính
toán định tâm hệ trục. Nó có khả năng tính toán tất cả các thông số phục vụ cho
quá trỡnh định tâm hệ trục trong các trạng thái khác nhau của tàu, các thông số
mà hệ trục phải chịu trong các điều kiện kĩ thuật khác nhau: phản lực các ổ đỡ,
ứng suất và các mômen, lực cắt trên trục trong các điều kiện tải khác nhau, các
thông số SAG, GAP phục vụ cho việc định tâm, khoảng điều chỉnh offset tại các
ổ đỡ, quan hệ giữa phản lực gối đỡ và khoảng offset của ổ đỡ…
+ Shaft Alignment Optimization Softwave đăng kiểm Mỹ - ABS, hiện nay
phiên bản mới nhất là Ver 2.0. Chức năng cũng tương tự như Nauticus của DNV
+ Shaft Master của IMT Group- Ukraina: chỉ thực hiện tính phần định tâm
cho hệ trục
Ngoài ra 1 số đăng kiểm khỏc cũng cú phần mềm tớnh toỏn riờng cho
mỡnh như: Đăng kiểm Nhật Bản (NK), Đăng kiểm Hàn Quốc, Đăng kiểm Trung
Quốc…
2.2 Ưu điểm của việc sử dụng phần mềm tính định tâm theo quan
điểm hiện đại
Cỏc phần mềm được sử dụng hiện nay đều đó khắc phục được những hạn chế
của phương pháp định tâm tải trọng gối đỡ cũ, và đưa vào đó những quan điểm
mới, phù hợp với thực tế, với yêu cầu của các tổ chức Đăng kiểm và điều kiện
công nghệ dễ dàng hơn, cụ thể là:
Khi tính toán định tâm, đó kể đến các yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh và chất
lượng định tâm như: ảnh hưởng của sự biến dạng vỏ tàu tới sự dịch chuyển các ổ
đỡ, ảnh hưởng của sự dịch chuyển ổ đỡ tới tải trọng trên các ổ đỡ, ảnh hưởng của
sự thay đổi trạng thái nhiệt của hộp số, động cơ… tới sự phân bố tải trọng trên
các ổ đỡ, ảnh hưởng của trạng thái tiếp xúc giữa trục và bạc tới độ mài mũn bạc.
Hay tỡnh trạng chịu tải của cỏc ổ đỡ khác nhau, trong các điều kiện định tâm
khác nhau như thế nào, mối quan hệ ảnh hưởng qua lại giữa sự dịch chuyển ổ đỡ
với sự thay đổi phản lực trên các ổ đỡ đó…
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 19
- Chuyên đề hệ động lực tàu thủy Phương pháp định tâm hệ trục
Từ những thuật toán, cơ sở lý thuyết của phương pháp định tâm hệ trục theo
tiêu chí tải trọng gối đỡ, chương trỡnh sau khi tớnh nhập số liệu đầu vào, phân
tích và tính toán sẽ cho ta các kết quả sau:
+ Ma trận hệ số ảnh hưởng
+ Phản lực trên các gối đỡ
+ Biến dạng uốn của trục (độ vừng)
+ Gúc nghiờng của bạc yờu cầu
+ Góc nghiêng ở bánh răng chính
+ Lực kộo và mụmen uốn
+ Tải cho phép trên tất cả các ổ đỡ
Tất cả các thông số trên phản ánh đầy đủ tỡnh trạng chịu tải của hệ động lực
trong các điều kiện khác nhau (nóng, lạnh), trong các điều kiện định tâm khác
nhau (trên triền, dưới nước, tàu không, ballast 1 phần, hay ballast toàn phần)
Đưa ra các thông số phục vụ cho quá trỡnh định tâm, lắp ráp và kiểm tra: Các
thông số SAG, GAP; thông số về tải trọng trên các ổ đỡ tại vị trí tâm ổ đỡ và đặt
kích kiểm tra, thông số về tải trọng trên các ổ đỡ trong các điều kiện định tâm
khác nhau…
3. Các bước tiến hành trong quá tŕnh định tâm:
* Sơ đồ chung:
Tính toán định
tâm hệ trục
Loại bỏ những
ảnh hưởng liên
Lắp rỏp hệ trục quan đên chất
lượng định tâm
hệ trục
Kiểm tra sau khi
lắp rỏp
+ Tính toán định tâm hệ trục: Công việc tính toán định tâm được tiến
hành thông qua các phần mềm tính định tâm. Và hệ trục thực được thay thế bằng
hệ mô hỡnh là cỏc dầm liờn tục và cỏc cú giỏ trị khoảng dịch chuyển offset là
chớnh xỏc
GVHD: Th.S Nguyễn Đình Long SVTH: Lê Trường Phong 20
nguon tai.lieu . vn
