Chuong 3 (Tap Bai Giang)

KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL

TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC

NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10

C3/HĐL–TBG18.02.10

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ TRỤC TÀU THỦY

3.1. CÔNG DỤNG, BỐ TRÍ VÀ THÀNH PHẦN CỦA HỆ TRỤC TÀU THỦY

3.1.1. Công dụng

Từ máy chính tới chong chóng thường có nhiều đoạn trục được nối với nhau và được đặt trên một đường thẳng (đường thẳng có thể nghiêng hoặc gẫy góc). Đó chính là đường trục. Tất cả các thiết bị lắp đặt trên đường trục được gọi là hệ trục động lực của tàu thuỷ.

Hệ trục động lực của tàu có công dụng truyền công suất và mômen xoắn sinh ra bởi máy chính đến chong chóng và nhận lực đẩy từ chong chóng truyền cho vỏ tàu, ngoài ra hệ trục còn làm nhiệm vụ bao kín vỏ tàu không cho nước thâm nhập vào trong buồng máy.

Chính vì vậy, hệ trục có vai trò hết sức quan trọng và có tính quyết định tới năng lực hoạt động và làm việc của tàu.

3.1.2. Bố trí hệ trục

Trên tàu thông thường chỉ lắp 1 hoặc 2 hệ trục, tuy nhiên cũng có khi lắp đến nhiều hệ trục. Số lượng hệ trục phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : kiểu dáng và tính chất của tàu, loại, đặc điểm và vị trí đặt máy chính trên tàu, chế độ làm việc, hiệu quả kinh tế, độ tin cậy trong vận hành...Ví dụ như đối với tàu dân dụng, ít khi lắp trên 3 đường trục, còn tàu quân sự có thể có tới 4-5 đường trục. Điều này là do tàu quân sự có đặc điểm là công suất lớn, kích thước tàu hạn chế do vậy phải dùng nhiều tổ động cơ độc lập, mà mỗi chong chóng thì chỉ thu nhận công suất có hạn, vì vậy buộc phải dùng trang trí động lực nhiều đường trục. Các hệ trục này có thể được lắp độc lập, mỗi hệ trục được lắp với một động cơ, hoặc 1, 2 hệ trục lắp chung với một động cơ. Các hệ trục chủ yếu được lắp đặt phía đuôi tàu tạo lực đẩy chính cho tàu chuyển động. Song ở một số tàu đặc biệt có thể có các hệ trục được lắp ở 2 bên mạn tàu hoặc phía mũi tàu nhằm tạo tính xoay trở nhanh cho tàu, nâng cao khả năng an toàn cho tàu.

Dưới đây, ta xét trang trí động lực bố trí các hệ trục nằm phía đuôi tàu :

- Tàu có 1 hệ trục : Hệ trục được bố trí tại mặt phẳng dọc giữa thân tàu.

Biên soạn: Nguyễn Anh ViệtTel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539E–mail: [email protected]

Page: 48

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Hình 3-1. Tàu 1 hệ trục

- Tàu có 2 hệ trục :

Các hệ trục được bố trí về 2 phía của mặt phẳng dọc tâm, gọi là hệ trục mạn trái và phải. Thông thường, 2 hệ trục này thường đặt đối xứng với nhau, đường trục có thể bố trí nghiêng dọc một góc hoặc nghiêng ngang một góc , tuy nhiên các giá trị này càng nhỏ càng tốt (=0o5o, = 0o3o). Song cũng có những trường hợp do vị trí của máy chính sole nhau, chiều dài 2 đường trục sẽ khác nhau và các góc , sẽ khác nhau. Để tàu quay trở được bình thường thì 2 đường trục này phải được bố trí sao cho giao điểm của chúng trong mặt phẳng ngang phải nằm về phía mũi so với tâm quay của tàu.

Không phụ thuộc vào các góc nghiêng dọc hay ngang của hệ trục, chong chóng phải được bố trí sao cho : Tâm của 2 chong chóng phải nằm trên cùng độ cao so với đường chuẩn của vỏ tàu, cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với đường chuẩn và cách đều đường tâm dọc thân tàu.

Trong trường hợp 2 đường trục chạy song song nhau (=0) (Khi vị trí buồng máy cho phép) thì thường 2 đường trục là giống nhau và khi đó vấn đề dự trữ các thiết bị của hệ trục chỉ cần 1 hệ trục dự trữ để thay thế cho cả 2 hệ trục khi cần thiết.

Chiều quay của 2 chong chóng phải ngược chiều nhau, và thường là quay vào nhau.



Page: 49

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

- Tàu có 3 hệ trục : Khi đó sẽ bố trí một hệ trục nằm tại mặt phẳng dọc tâm tàu, 2 hệ trục còn lại bố trí về 2 phía mạn tàu và chong chóng giữa nằm lùi về phía sau so với 2 chong chóng 2 bên.


- Tàu có 4 hệ trục : Nếu công suất và kích thước chong chóng được phân đều cho 4 hệ trục, thì các trục được làm giống nhau và bố trí từng cặp hệ trục đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm tàu.

Trên đây là sự bố trí các hệ trục một cách tổng quát và thông thường nhất, nhưng để xác định được chính xác vị trí của hệ trục, các bộ phận của hệ trục thì phải dựa vào các yếu tố liên quan như đã nói ở trên và đặc biệt là phải dựa vào các nguyên tắc về bố trí hệ trục.

3.1.3. Các thành phần của hệ trục


Page: 50

A4 (210 x 297) mm

8 10 119

Hình 3-4. Hệ trục tàu thủy

1.Chân vịt; 2.Giá treo trục; 3.Trục chân vịt; 4.Sống đuôi; 5.Ống bao; 6.Cụm kín ống bao; 7.Ổ đỡ trung gian;

8.Trục trung gian; 9.Thiết bị nối trục; 10.Phanh trục; 11.Ổ chặn phụ; 12.Cụm kín vách ngang; 13.ổ chặn chính;

14.Trục đẩy; 15.Máy chính.

12 13 14 151 2 3 4 5 6 7





C3/HĐL–TBG18.02.10

Một hệ trục tổng quát bao gồm các bộ phận sau :

- Chong chóng - Gối trục lực đẩy

- Giá treo chong chóng (Có thể không có)

- Hộp số, bộ ly hợp

- Trục chong chóng (Có thể có thêm trục ống bao)

- Bộ giảm chấn và khớp nối mềm

- Ống bao trục chong chóng - Thiết bị hãm và tách trục

- Cụm làm kín ống bao - Thiết bị quay trục

- Các đoạn trục trung gian - Cụm kín vách ngang

- Các ổ đỡ trục trung gian - Ổ đỡ chặn phụ

- Các khớp nối - Động cơ lai chong chóng

- Đoạn trục lực đẩy

1– Trục chong chóng

Trục chong chóng là đoạn trục cuối cùng mang chong chóng. Đây là đoạn trục làm việc nặng nề nhất so với các đoạn trục khác bởi vì đoạn trục này phải chịu thêm tải trọng do trọng lượng chong chóng gây ra, lại vừa phải làm việc trong môi trường có tính ăn mòn cao là nước biển.

Trục ống bao là đoạn trục đi trong ống bao. Đoạn trục này thường được nối với trục chong chóng bằng khớp nối đặc biệt. Thông thường trục ống bao cũng là trục chong chóng, còn khi trong hệ trục chong chóng nằm xa vòm đuôi (sống đuôi tàu) thì có thể có trục ống bao riêng rẽ.

2– Trục trung gian và ổ đỡ trung gian

Trục trung gian là trục hoặc các đoạn trục nối trục chong chóng (hoặc trục ống bao) với trục lực đẩy. Nhiệm vụ chính của trục trung gian là truyền mômen xoắn đến chong chóng.


Page: 51

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Trong quá trình làm việc, đoạn trục này ngoài chịu tải do mômen xoắn còn chịu trọng lượng bản thân, lực đẩy của chong chóng và tải trọng bổ sung do biến dạng cục bộ của hệ trục hay vỏ tàu. Tuy nhiên, điều kiện làm việc của đoạn trục này nhẹ nhàng nhất so với các đoạn trục khác nên đường kính trục thường nhỏ nhất.

Trên đoạn trục trung gian có các ổ đỡ trung gian có thể là ổ đỡ trượt hoặc ổ lăn để đỡ các đoạn trục.

3– Trục lực đẩy và ổ đỡ chặn chính

Đoạn trục này thường được nối một đầu với trục trung gian, đầu còn lại nối với bộ giảm tốc hoặc máy chính. Nhiệm vụ chính của đoạn trục này là chặn lực đẩy của chong chóng thông qua vành chặn lực kết cấu liền với trục. Trên trục lực đẩy thường có ổ đỡ chặn, trong đó có các bạc đỡ để chặn lực đẩy và truyền cho vỏ tàu thông qua kết cấu ổ.

4– Thiết bị ống bao trục

Bao gồm ống bao trục, các gối đỡ trục được đặt ngay trong ống bao, cụm kín ống bao và các thiết bị khác để cố định ống bao với vỏ tàu. Thiết bị ống bao có nhiệm vụ đỡ trục chong chóng và chong chóng, đồng thời ngăn cách nước biển với không gian bên trong tàu.

5– Cụm kín vách ngang

Đây là bộ phận làm kín nước, không cho nước lọt vào trong buồng máy trong trường hợp khoang kế cận phía lái bị ngập nước. Bộ phận này được lắp ngay trên vách phía lái của buồng máy.

6– Thiết bị hãm và tách trục

Thiết bị hãm hay phanh hệ trục làm nhiệm vụ phanh, hãm hệ trục mỗi khi xảy ra sự cố hoặc khi cần giảm quán tính quay của hệ trục. Trường hợp tàu có nhiều hệ trục, thì thiết bị này còn làm nhiệm vụ hãm hệ trục không làm việc để tránh bị xoay trong khi hệ trục khác làm việc.

Thiết bị tách trục làm nhiệm vụ tách hệ trục không làm việc ra khỏi động cơ chính (trường hợp nhiều hệ trục lắp chung vào một động cơ) trong khi hệ trục còn lại vẫn đang làm việc hoặc tách trục trong quá trình sửa chữa, tháo lắp hệ trục hoặc động cơ chính.

7– Thiết bị quay trục

Thiết bị này làm nhiệm vụ làm quay hệ trục để tránh cho trục khỏi bị ăn mòn không đều khi hệ trục không làm việc trong một thời gian dài hoặc trong quá trình sửa chữa, lắp ráp khi cần đo đạc các thông số về hệ trục và máy chính.


Page: 52

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.2 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ VÀ THIẾT KẾ HỆ TRỤC

3.2.1. Yêu cầu chung

Khi bố trí và thiết kế hệ trục trước hết phải có các yêu cầu sau :

- Có phương án thiết kế của toàn tàu

- Có tuyến hình vỏ bao toàn tàu hoặc vòm đuôi tàu

- Có phương án lắp ráp động cơ và lắp ráp hệ trục

- Xác định được số lượng đường trục

3.2.1. Vị trí của chong chóng

Chong chóng sẽ được đặt ở vị trí sao cho tạo được lực đẩy tối đa cho tàu và cũng không được sát vòm đuôi tàu quá để tránh gây nên chấn động cho vòm đuôi và sinh sức cản phụ không cần thiết. Vị trí chính xác của chong chóng sẽ được quyết định khi có được các kết quả gần đúng về chong chóng và tuyến hình vòm đuôi tàu.

3.2.3. Vị trí đường trục

Vị trí của đường trục có quan hệ rất lớn đến việc tính toán chong chóng. Do đó khi thiết kế, thường chọn vị trí gần đúng lần thứ nhất của đường trục, sau đó làm đúng dần. Vị trí này thường được chọn song song với sống chính của tàu đối với tàu 1 chong chóng. Đối với tàu nhiều chong chóng, các đường trục nên chọn đối xứng với nhau qua mặt phẳng dọc tâm.Tuy nhiên, tuỳ theo một số các yêu cầu khác của thiết kế, mà vị trí của đường trục có thể thay đổi, như nghiêng dọc một góc và nghiêng ngang một góc . Các giá trị góc nghiêng này không phải do tính toán mà có, mà nó là kết quả tất yếu của việc trang trí động lực. Tuy vậy các giá trị góc nghiêng này không được quá lớn do có ảnh hưởng đến hiệu suất đẩy của chong chóng. Thông thường 50 và 30. ở một số loại tàu lướt nhanh, có thể lên tới 150.

3.2.4. Vị trí của buồng máy

Vị trí của buồng máy có ảnh hưởng lớn đến trang trí động lực. Buồng máy đặt ở đuôi tàu, chiều dài hệ trục sẽ ngắn, trọng lượng của hệ trục giảm, hiệu suất truyền động tăng lên, tiết kiệm vật liệu chế tạo, giảm giá thành thiết kế. Nếu buồng máy đặt ở phía mũi, hệ trục lại rất dài. Thông thường việc bố trí buồng máy có liên quan đến tính ổn định và cân bằng của toàn tàu. Do đó nếu chọn theo chỉ tiêu này, buồng máy sẽ được đặt ở giữa tàu, trọng tâm của trang trí động lực gần trọng tâm của tàu, tiếp cận sườn giữa của tàu. Hệ trục ở các tàu này thường dài, có nhiều đoạn trục được nối lại bằng bích nối, nhiều gối trục trung gian, xuyên qua nhiều vách kín nước. Hệ trục dài, do trọng lượng của các đoạn trục và biến dạng của vỏ tàu, hệ trục


Page: 53

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

sẽ bị võng hoặc cong. Vì vậy, việc bố trí các gối trục trung gian sao cho hợp lí là một vấn đề rất phức tạp.

3.2.5. Bố trí gối trục trung gian

Theo các tài liệu hiện có, mỗi trục trung gian nên đặt một gối trục, khoảng cách giữa các gối trục đó lại có ảnh hưởng rất lớn đến ứng suất uốn của trục. Khi khoảng cách này nhỏ, ứng suất uốn trong trục sẽ tăng lên khi vỏ bị biến dạng. Nhưng khi khoảng cách này tăng lên, do trọng lượng của trục làm cho mô men uốn tăng lên, giảm độ cứng chắc của trục. Mặt khác, khoảng cách giữa các gối trục còn phải phối hợp với chiều dài các đoạn trục và vị trí của các vách kín nước. Thường vị trí của gối trục thường được đặt gần vách kín nước để tránh biến dạng của vỏ tàu làm cho gối trục bị di động, gối trục chịu thêm phụ tải ngoại ngạch bị phát nhiệt và mài mòn. Khi thiết kế, tránh không nên đặt gối trục tại vị trí S/2 (S là khoảng cách giữa 2 vách kín nước) và bước trục nhỏ. Việc tính toán số lượng gối trục và vị trí của các gối chỉ có thể tiến hành trong từng trường hợp cụ thể. Trong thiết kế, số lượng gối và bước trục được đặc trưng bởi một hệ số gọi là hệ số mềm của hệ trục, kí hiệu là k và được tính theo công thức:

)(1074,3

)(10

228

3

22

3

nnnn dDl

dDElk

Trong đó : 30L

l là khoảng cách trung bình của 3 gối trục kề nhau.

Lo : là chiều dài ngắn nhất trên toàn bộ hệ trục (cm)

Dn và dn : đường kính ngoài và trong của trục (cm)

E : hệ số đàn tính của vật liệu

: tỷ trọng của vật liệu

Đối với thép Cácbon 35 : E = 2,1.106 (kG/cm4) ; = 7,85.10-3(kG/cm3)

Hệ số mềm sẽ quyết định năng lực làm việc bình thường của hệ trục khi đường trục bị

võng. Khi tăng hệ số mềm, lúc vỏ tàu bị biến dạng hoặc lúc lắp ghép hệ trục thì gối trục sẽ chịu

phụ tải nhỏ. Nếu tăng hệ số mềm quá (bước trục dài quá) thì hệ trục lại mất tính ổn định dọc.

Theo Axencô, hệ số mềm được xác định theo công thức sau :

- Giới hạn nhỏ nhất : khi bước trục

- Giới hạn lớn nhất : khi bước trục


Page: 54

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

trong đó : D là lượng chiếm nước của tàu (T)

Do đó bước của hệ trục nằm trong phạm vi sau là thích hợp :

DlD 200125

Đối với các loại tàu chạy nhanh, khoảng cách từ động cơ đến trục chong chóng không quá 20 25 đường kính của trục, có thể không cần bố trí gối trục trung gian.

Đường kính trục dưới 100mm, khoảng cách lớn nhất giữa 2 gối trục tính theo công thức:

3 2.91 nm Dl (cm)

Khi xác định khoảng cách của các gối trục phải để ý đến vòng quay tới hạn của hệ trục, đặc biệt là đối với tàu cao tốc. Và khi sắp xếp gối trục, trọng lượng trục nên phân bố đều trên gối trục.


Page: 55

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.3. VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ CÁC YẾU TỐ KẾT CẤU CỦA HỆ TRỤC

3.3.1. Điều kiện làm việc của hệ trục

Hệ trục là một trong những bộ phận quan trọng và làm việc nghiêm trọng nhất của con tàu.

Trước tiên hệ trục chính là bộ phận có một phần phải làm việc ngoài tàu vì vậy vấn đề bảo đảm an toàn cho tàu phụ thuộc rất nhiều vào việc làm kín của các thiết bị trên hệ trục.

Thứ hai, hệ trục là thiết bị truyền động biến mômen xoắn (công suất) của động cơ chính thành lực đẩy tàu, giúp cho tàu hành hải được trên nước, thực hiện chức năng của tàu. Vì vậy hệ trục tàu vừa chịu tác dụng của mômen xoắn của động cơ chính, lại vừa chịu tác dụng của lực đẩy hoặc kéo do chong chóng hoạt động trong nước biển gây ra. Bên cạnh đó, hệ trục tàu thủy thường tương đối dài, nhất là đối với các loại tàu có buồng máy đặt ở phía mũi, nên hệ trục còn chịu mômen uốn do trọng lượng phân bố trên chiều dài trục và trọng lượng của chong chóng. Như vậy về cơ bản, trong quá trình làm việc của mình, hệ trục phải chịu các tải trọng uốn, xoắn, kéo (nén) đồng thời. Các tải trọng này thường xuyên thay đổi trị số và phương chiều trong quá trình hệ trục làm việc. Thêm vào đó các gối đỡ của chong chóng được đặt trực tiếp lên vỏ tàu nên biến dạng của vỏ hay sự uỗn chung của vỏ sẽ dẫn đến sự uỗn của hệ trục. Cũng cẫn phải kể đến những biễn dạng cục bộ của ki tàu, đáy tàu do hạ thủy, do chất hàng, do quá trình lắp ráp không chính xác... dẫn đến làm sai lệch vị trí các ổ đỡ cũng gây nên ứng suất uỗn trong trục. Ngoài ra, trong quá trình làm việc hệ trục bị dao động quanh vị trí cân bằng, ứng suất phát sinh trong các đoạn trục lớn đột ngột dễ gây rạn nứt hoặc gẫy trục.

Không những thế, hệ trục còn làm việc trong môi trường nước biển (đoạn trục chong chóng và chong chóng) nên chịu tác động của lực thủy động của dòng nước khi chong chóng quay trong nước biển, chịu ảnh hưởng của các hiện tượng xâm thực, sự ăn mòn điện hóa và hóa học của nước biển, sự mài mòn, cào xước bề mặt của cát và các vật thể lạ trong nước.

Ngoài ra, hệ trục còn chịu một số tác động khác như tác động của sóng gió, của các vật cản trong nước biển... Sự thay đổi của điều kiện thời tiết và tác động của các vật lạ trong nước biển sẽ làm cho lực cản của tàu và tải của động cơ chính thay đổi, các lực tác động lên hệ trục cũng thay đổi theo. Thêm vào đó việc làm kín của các cụm kín ống bao và cụm kín vách ngang, ma sát trực tiếp với bề mặt các trục làm cho trục phát nhiệt. Trong một số trường hợp mất dầu hoặc nước bôi trơn và làm mát, hệ trục còn có thể bị cháy tại các bề mặt lắp ghép với các chi tiết khác như bạc trục, cụm kín ...

3.3.2. Vật liệu chế tạo

Chọn vật liệu chế tạo cũng là một khâu quan trọng khi thiết kế hệ trục. Vật liệu chế tạo phải đạt các yêu cầu sau đây :


Page: 56

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

- Ứng suất giới hạn và giới hạn chảy phải lớn

- Các chỉ số nén ép, nở dài, tính năng phá huỷ khi uốn phải nằm trong phạm vi đã qui định.

- Giới hạn mỏi phải lớn

- Kết cấu vật liệu phải đồng nhất, không có điểm trắng và hiện tượng biến trắng.

- Tính năng gia công tốt

Vật liệu của trục có tính mềm dẻo cao rất có ý nghĩa trong thực tế. Khi trục làm việc tại khu vực quá độ của đường kính trục nhất là tại các rãnh then thường xuất hiện ứng suất tập trung quá lớn, làm vật liệu bị phá hoại. Vật liệu có tính mềm dẻo cao có thể chịu được các biến dạng đó. Nếu vật liệu quá dòn, khi trục có các vết rạn, những vết rạn đó lan nhanh, sớm dẫn đến gẫy trục.

Quyết định vật liệu tốt hay xấu, đó chính là đặc tính chịu lực và tính mềm dẻo của vật liệu. Những đặc tính này cũng quyết định tới tính năng gia công cơ giới của vật liệu.

Hệ trục của một tàu thường dùng vật liệu cùng quy cách để chế tạo. Đối với các loại tàu buôn thường dùng thép cacbon; trên các tàu lướt, tàu cao tốc, để giảm nhẹ trọng lượng có thể dùng thép hợp kim. Khi dùng thép hợp kim phải lưu ý : thép hợp kim có khả năng chịu lực cao nhưng dễ gây ứng suất tập trung. Do đó yêu cầu chế tạo trục bằng thép hợp kim cao, giá thành tăng.

Đối với thép cácbon chế tạo hệ trục, thường dùng thép cácbon 35 có những đặc tính sau : ứng suất cho phép [] 48 52 kG/mm2 ; giới hạn chảy c 2500 kG/cm2 ; hệ số nở dài 17% ; hệ số nén ép 35%; hệ số chống xung kích nk > 5 ; độ cứng HB 140.

Để nâng cao chất lượng thép cácbon, trong thành phần cấu tạo của thép có mặt một số nguyên tố khác. Ví dụ cho thêm 8%Cu thì tính chịu mòn của thép tăng lên, cho thêm 3%Ni thì ứng suất cho phép sẽ tăng lên khá nhiều.

Trục thường được rèn, sau đó tiến hành gia công cơ để đạt được kích thước qui định. Sau khi gia công cơ, trục phải được xử lí nhiệt để đảm bảo cho kim loại trục có tổ chức mạng tinh thể nhỏ mịn và loại trừ được nội ứng lực. Theo qui định của Quy phạm, độ bóng của trục sau khi gia công cơ phải đúng theo thiết kế, trục đồng tâm, quá độ đều và không nhảy bậc. Phôi rèn trục không được nhỏ hơn 3 lần đường kính trục, và đối với bích trục thì phôi rèn phải chọn đường kính lớn hơn 1,5 lần.

3.3.3. Kết cấu trục

1– Trục chong chóng


Page: 57

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Hình 3-5. Trục chong chóng

Tuỳ thuộc vào cách lắp ráp, trục chong chóng sẽ có các dạng kết cấu khác nhau. Nếu chong chóng được lắp từ ngoài vào, thì tất cả các kích thước trên đoạn trục này đều phải nhỏ hơn kích thước của cổ trục, và do đó phần đầu trục phía lắp với trục trung gian không được làm bích nối liền. Khi đó trên phần côn trục sẽ khoét rãnh then để lắp bích rời (tuốc tô). Khi khoét rãnh then, phải chú ý đến những chỗ gây tập trung ứng suất cho trục. Nếu đường kính đầu lớn của côn trục Dk>100mm thì rãnh then phải có dạng thìa. Khoảng cách từ mép rãnh then đến đầu lớn của côn trục không nhỏ hơn 0,2Dk. Mép rãnh then phải được lượn tròn với bán kính 0,01Dk nhưng không được nhỏ hơn 1mm. Còn khi chong chóng được lắp từ trong ra, phía đầu trục này có thể có làm bích liền.

Phần côn phía lái của trục chong chóng để lắp chong chóng có thể lấy độ côn 1:10, 1:12,1:15 và thường áp dụng độ côn 1:12. Về kết cấu, phần côn này thường có 2 dạng: dạng thứ nhất là phần ren (dùng để lắp đai ốc hãm chong chóng) làm liền với đầu côn nhỏ của phần côn trục, dạng thứ 2 là giữa phần ren và đầu côn nhỏ có một đoạn chuyển tiếp. Phần ren đầu côn trục để lắp chong chóng phải có chiều ren trái với chiều quay của chong chóng và đai ốc chong chóng phải có thiết bị hãm để tránh bị nới lỏng.

Đoạn trục giữa 2 cổ đỡ (phần không làm việc), đường kính trục có thể nhỏ hơn đường kính cổ trục 6 - 10mm để giảm trọng lượng trục và tạo thuận lợi khi sửa chữa và lắp ráp.

2– Trục trung gian

Hình 3-6. Trục trung gian

Trục trung gian thường có các dạng sau : trục trung gian đặc, trục trung gian rỗng. Hai đầu trục trung gian có thể là bích liền hoặc làm côn để lắp tuốctô. Đường kính của các loại


Page: 58

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

bích này phụ thuộc vào đường kính trục và kích thước bích đối tiếp. Đối với hệ trục có nhiều ổ đỡ trục trung gian, đoạn trục này có thể làm riêng, mỗi ổ đỡ là một đoạn trục, hoặc có thể trên cùng một đoạn trục có nhiều cổ trục. Để thuận tiện cho quá trình lắp ráp và sửa chữa, phần không làm việc của trục có đường kính nhỏ hơn phần làm việc (cổ trục) từ 6 - 10mm. Bán kính của các gờ chuyển tiếp trên trục lấy bằng : R = 0,1d (d_đường kính phần trục không làm việc). Chiều dài đoạn cổ trục phải dài hơn mép ổ đỡ về mỗi phía 50 - 100mm.

3– Trục lực đẩy

Kết cấu trục lực đẩy thường có dạng như sau :

Hình 3-7. Trục lực đẩy

Trục lực đẩy thường làm đặc, hai đầu trục có thể có các kết cấu như trục trung gian. Phần giữa của trục, tại cổ trục có vai chặn để chặn lực đẩy dọc trục trong quá trình làm việc. Tại bề mặt làm việc của vai trục, người ta láng một lớp hợp kim giảm mòn để bảo vệ trục trong quá trình ma sát với gối đỡ. Tại các gờ chuyển tiếp, bán kính góc lượn lấy bằng 0,1d.


Page: 59

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC, ĐƯỜNG KÍNH TRỤC

3.4.1. Phụ tải tác dụng lên hệ trục

1– Phụ tải chính

Trong quá trình làm việc, hệ trục phải chịu các tải trọng chính và thường xuyên sau:

- Mômen xoắn Mx do lực cưỡng bức của động cơ chính.

- Lực kéo, nén do chong chóng tạo ra truyền qua hệ trục và truyền cho vỏ tàu.

- Mômen uốn Mu do trọng lượng của bản thân các đoạn trục và các thiết bị lắp ráp trên đó.

2– Phụ tải phụ

- Phụ tải xuất hiện khi trên trục phát sinh dao động trong lúc làm việc.

- Phụ tải ngoại ngạch trong các trường hợp : biến dạng của vỏ, sự rung động của chong chóng trong sóng gió...

3– Phụ tải đột xuất

- Chong chóng bị gẫy cánh, mắc kẹt hoặc va vào đá ngầm ...

3.4.2. Xác định kích thước, đường kính trục

Việc xác định kích thước trục là đi xác định chiều dài và đường kính trục. Chiều dài trục thì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí của buồng máy, chong chóng, kết cấu phần vỏ, công suất của máy chính ....Sau khi xác định được chiều dài sơ bộ của trục đi tính đường kính sơ bộ trục. Nền tảng của việc xác định đường kính các đoạn trục là đi giải quyết bài toán sức bền dựa trên phụ tải tác dụng lên hệ trục trong quá trình làm việc. Nhưng việc giải quyết một cách thông thường như vậy là tương đối phức tạp vì khó xác định được chính xác độ lớn của phụ tải tác dụng lên hệ trục. Vì thế phương pháp này chỉ là gần đúng và nếu xét trong điều kiện thực tế thì không hoàn toàn phù hợp. Tuy nhiên theo kinh nghiệm thực tế thì kết quả tính toán theo phương pháp này vẫn đảm bảo sự làm việc an toàn của hệ trục. Do đó đến nay phương pháp này vẫn được áp dụng.

Trong thực tế, đường kính các đoạn trục sẽ được xác định theo các công thức của Quy phạm tùy theo loại trục và kết cấu trục. Sau đó mối được kiểm tra theo các bài toán bền. Ví dụ như đối với tàu sông, Đăng kiểm qui định đường kính các đoạn trục như sau:

- Đối với trục trung gian, đường kính không được nhỏ hơn giá trị tính toán sau :


Page: 60

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3 )1(.91 knNd tg

- Đối với trục chong chóng : dcc = 1,1.dtg + k.D

Trong đó

N : Công suất truyền trên trục

n : Vòng quay công tác của trục

k : Hệ số tính theo công thức : k = q.(a-1)

q_hệ số có kể đến mômen quán tính bánh đà và mômen quán tính của chong chóng.

a_hệ số lực tiếp tuyến đặc trưng cho số kì của động cơ.

loại trục khác nhau, Quy phạm qui định các công thức riêng, phù hợp với loại trục đó. Việc áp dụng các công thức này phải tuân theo Quy phạm hiện hành.

Tất cả các quá trình tính toán trên đều chưa tính đến sự tác dụng của các phụ tải phụ chỉ xuất hiện khi hệ trục làm việc như các ứng suất phát sinh do các loại dao động ngang, xoắn gây nên vì vậy với kích thước trục sơ bộ này phải đi kiểm nghiệm thêm các ứng suất phát sinh do các dạng dao động đó gây nên. Khi đó kích thước trục mới thực sự là kích thước thiết kế.


Page: 61

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.5. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN GỐI ĐỠ

Mục đích của bài toán tính phụ tải tác dụng lên gối đỡ là nhằm thiết kế và kiểm tra gối đỡ để đảm bảo sự làm việc an toàn của hệ trục.

Cơ sở của việc tính toán là dựa trên bài toán sức bền, coi hệ trục là một đoạn dầm nhiều nhịp siêu tĩnh, một đầu gắn vào bánh đà hoặc hộp số được coi là ngàm, đầu kia là đoạn côngxon, ở giữa là các gối đỡ, chịu tác dụng của các tải trọng là mômen xoắn, lực kéo (nén) của chong chóng, tải trọng phân bố do trọng lượng của các đoạn trục, đầu côngxon chịu tác dụng của tải trọng tập trung do trọng lượng của chong chóng. Do đó muốn tính được phụ tải của gối trục, trước hết phải biết được sơ đồ bố trí hệ trục, đơn vị trọng lượng trục, chiều dài các gối trục. Nếu các đoạn trục có các trọng lượng đơn vị khác nhau thì chọn thiên về an toàn cho hệ trục, tức là chọn đơn vị trọng lượng trục lớn nhất. Và trong quá trình tính toán không tính đến trọng lượng của các bích nối.

Quá trình tính toán được áp dụng cho một sơ đồ bố trí trục như sau :

Hình 3-8. Mô hình tương đương để tính toán hệ trục

3.5.1. Tính mômen uốn tĩnh và phản lực

1– Tính mômen uốn tĩnh

Mômen uốn tĩnh sinh ra tại các gối trục và bánh đà được xác định từ hệ phương trình 3 mômen sau :


Page: 62

A4 (210 x 297) mm

L0

L1

L2

L3

LB

R0

R1

R2

R3

LB

M0

M1

M2

M3





C3/HĐL–TBG18.02.10

03624

)(4

)(2

)(4

)(2

).()2

(

333233

33

323332221

32

312221110

20

0

EJLM

EJLM

EJqL

LLqLMLLMLM

LLqLMLLMLM

cmkGqL

LQM BB

2– Tính phản lực tại các gối

Phản lực tại các gối được xác định như sau :

3

2333

2

12

3

23322

1

01

2

12211

1

01100

2

22

22

2)(

LMMqL

R

LMM

LMMqLqL

R

LMM

LMMqLqL

R

LMMqL

qLQR B

(kG)

Sau khi tính được giá trị các phản lực, ta tính giá trị tổng phản lực và trọng lượng toàn bộ của các đoạn trục và chong chóng. Sau đó so sánh, nếu sai lệch không lớn lắm (khoảng 2%) thì việc tính toán và giả thiết ban đầu là đúng.

3.5.2. Tính áp lực trên gối đỡ

Công thức tổng quát để tính áp lực trên gối đỡ như sau :

i

ii S

Pp

(kG/cm2)

Trong đó : pi_áp lực tác dụng trên gối đỡ thứ i

Pi_Phản lực tại gối đỡ thứ i : Pi = Ri

Si_Diện tích phần chịu áp lực của gối đỡ : S = 0,9.D.l.

D_Đường kính trục

l_Khoảng cách giữa các gối đỡ (tính từ phía đầu côngxon lại)

_Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo gối đỡ. Ví dụ với vật liệu chế tạo bằng cao su thì : = 0,6.

Công thức tính áp lực trên gối đỡ bằng cao su :Biên soạn: Nguyễn Anh ViệtTel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539E–mail: [email protected]

Page: 63

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

bLP

p ii .).cos21( 2

Với : b_Chiều rộng múi bạc

Sau khi đã tính được trị số áp lực tác dụng lên các gối đỡ, so sánh với trị số cho phép xem có thỏa mãn không. Trị số áp lực cho phép tuỳ thuộc vào loại vật liệu chế tạo bạc :

- Với bạc kim loại : [pi] = 5 (kG/cm2)

- Với bạc phi kim : [pi] = 2,5 (kG/cm2)


Page: 64

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.6. TÍNH NGHIỆM BỀN HỆ TRỤC

Phụ tải tác dụng lên trục rất phức tạp, do đó khi tính toán độ bền của trục, để đơn giản bài toán trong trường hợp cho phép, thường chỉ hạn chế trong điều kiện phụ tải tĩnh và nếu trên trục có các mặt cắt quá độ không giống nhau thì dựa vào đường kính danh nghĩa. Tất cả các việc tính toán không chính xác đó thường được bổ sung bằng cách tăng hệ số an toàn lên.

3.6.1. Nghiệm an toàn (Hệ số an toàn)

Hệ số an toàn của trục phải thỏa mãn điều kiện : cn

n = 2,8 5,5

Trong đó : c_Giới hạn chảy của vật liệu chế tạo trục

_Tổng ứng suất phát sinh tại tiết diện kiểm tra :

22 .3 x

_ Tổng ứng suất pháp : mun

n _ứng suất nén : FP

n

P_Lực đẩy của chong chóng

F_Tiết diện trục tại mặt cắt kiểm tra

u _ứng suất uốn : u

un W

M

uM _Mômen uốn lớn nhất tại tiết diện trục kiểm tra

uW _Mômen chống uốn của tiết diện trục

m _ứng suất phát sinh do lắp ráp thiếu chính xác gây nên :

m = 150 300 (kG/cm2)

x_ứng suất tiếp phát sinh trên tiết diện trục kiểm tra : x

xx W

M

uM _Mômen xoắn lớn nhất tại tiết diện trục kiểm tra

uW _Mômen chống xoắn của tiết diện trục

Thông thường, chỉ nghiệm hệ số an toàn đối với đoạn trục có tiết diện ngang (hoặc đường kính trục) nhỏ nhất và đoạn trục làm việc nghiêm trọng nhất là đoạn trục chong chóng.


Page: 65

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.6.2. Nghiệm ổn định dọc trục

Thiết kế hệ trục luôn luôn phải đảm bảo độ bền và loại trừ cộng chấn do dao động gây nên cho hệ trục. Tuy nhiên đối với các đường trục mà khoảng cách giữa các gối đỡ lớn, tỷ lệ giữa mặt cắt và chiều dài trục nhỏ thì khi tàu chạy tiến, dưới tác dụng của lực đẩy chong chóng có thể làm cho trục mất tính ổn định dọc trục, gây nên biến dạng cong của trục. Do đó cần tính nghiệm ổn định dọc cho hệ trục. Khi tính toán ổn định dọc trục cần tính lực tới hạn và ứng suất tới hạn của trục, cuối cùng tính ra được hệ số an toàn cho trục. Và khi tính toán thường giả thiết như sau : lực hướng trục đi qua tâm trục, mặt cắt của trục không thay đổi và nghiệm đoạn trục có độ dài lớn nhất.

Hình 3-9. Mô hình tương đương để tính ổn địnhdọc trục

Công thức tính toán lực tới hạn tác dụng lên đoạn trục có sơ đồ bố trí như hình vẽ trên:

)1( 2

2max

2

2

thth n

nlEJP

(kG)

Trong đó :

l_Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục (cm)

E_Môđuyn đàn hồi khi kéo (nén) của vật liệu (kG/cm2)

J_Mômen quán tính của tiết diện mặt cắt trục (cm4)

nmax_Vòng quay lớn nhất của trục (v/p)

nth_Vòng quay tới hạn của trục khi dao động ngang (v/p)

Nếu vòng quay tới hạn nth chưa tính thì có thể dùng công thức Ơle để tính :

2

2

)( lEJPth

và ứng suất tới hạn :


Page: 66

A4 (210 x 297) mm

l

Pmax





C3/HĐL–TBG18.02.10

2

2

2

2

2

22

2

2

)()()(

E

IlE

lIE

FlEJ

FPth

th

Trong đó :

F_Tiết diện mặt cắt ngang của trục (cm2)

_Hệ số xét tới liên kết của 2 đầu trục. Với trường hợp đang xét : = 1

FJI

_Bán kính quán tính mặt cắt ngang trục (cm)

Il

_Hệ số mềm của trục.

Khi hệ số mềm của trục giảm, ứng suất tới hạn của trục tăng lên. Nếu hệ số mềm của trục đạt đến trị số tới hạn thì không thể áp dụng được công thức Ơle. Trị số tới hạn của hệ số mềm được tính như sau : Với hệ trục tàu thủy, thường dùng thép CT3 có trị số ứng suất giới

hạn s = 2000 (kG/cm2) và E = 2,1.106 (kG/cm2) thì :

1002000

10.1,2. 622

s

E

Sau khi tìm được th cần phải xác định hệ số an toàn ổn định Kôđ :

5,2max

PP

K thod

Ứng suất nén do lực đẩy lớn nhất của chong chóng gây ra phải nhỏ hơn ứng suất ổn định cho phép :

od

thod KF

P max

max

Trong đó :

Pmax_Lực đẩy chong chóng khi tính nghiệm trong trường hợp tàu buộc bến :

Pmax = (1,25 1,30) Pm

Pm_Lực đẩy chong chóng lúc tàu chạy bình thường (kG)

3.6.3. Tính toán biến dạng xoắn của trục

Khi tính toán trục thường phải tính đến biến dạng xoắn. Góc xoắn trên một đơn vị chiều dài dùng công thức sau để tính :


Page: 67

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

GJM

p

th

.100.

.180

(độ/m)

Trong đó :

Jp_Mômen quán tính độc cực của mặt cắt trục : )(

3244 dDJ p

(cm4)

D_Đường kính ngoài của trục (cm)

d_Đường kính trong của trục (cm)

G_Môđuyn đàn hồi chống xoắn của trục : )1(2

EG (kG/cm2)

_Hệ số Poatxông

E_Môđuyn đàn hồi của vật liệu (kG/cm2)

Góc xoắn cho phép [] :

- Trên các tàu dân dụng và tàu quân sự :

[] 0,45 (độ/m)

- Trên các tàu lướt nhanh: [] 2,5 (độ/m)

Trên các tàu hàng thông thường, biến dạng xoắn có thể bỏ qua vì ảnh hưởng của nó đến tình hình làm việc của trục không đáng kể.

3.6.4. Tính toán độ võng lớn nhất do uốn

Khi thiết kế hệ trục, một vấn đề cần được xét tới là độ võng của trục do uốn gây nên, đặc biệt trục có vòng quay cao và mômen quay không đều. Các đoạn trục được đỡ giữa 2 gối đỡ có khoảng cách tương đối lớn thì cần phải được kiểm nghiệm độ võng.

Độ võng trục sinh ra do các tải trọng gây uốn đặt trên đoạn trục đó. Để tính toán độ võng lớn nhất của đoạn trục thường áp dụng nguyên lý chồng chất lực.

Độ võng trục do trọng lượng bản thân trục gây ra được tính theo công thức :

EJGlf

3845 3

1 (cm)

Độ võng trục do tải trọng uốn trên trục gây ra được tính theo công thức :

EJMlf

16

2

2 (cm)

Độ võng lớn nhất của đoạn trục : f = f1 + f2 + ... + fm (cm)


Page: 68

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Sau đó so sánh với độ võng cho phép :

1750Lf

(cm)

Đối với các tàu lớn, độ võng của đoạn trục trung gian thường không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng công tác của hệ trục. Trong trường hợp này, chỉ kiểm nghiệm độ võng của đoạn trục chong chóng.


Page: 69

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.7. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ ĐƯỜNG TRỤC

3.7.1. Thiết bị nối trục

Thiết bị nối trục có rất nhiều loại, thường dùng các loại sau đây :

- Bích rèn liền (bích liền)

- Bích hàn

- Tuốctô (bích rời)

- Ống kẹp trục

- Thiết bị nối trục đàn tính

- Thiết bị nối trục thủy lực

Trên các tàu hiện nay thường dùng 4 loại đầu, còn 2 loại sau ít dùng. Sau đây sẽ giới thiệu hình thức kết cấu và yêu cầu thiết kế đối với 4 loại : bích liền, bích hàn, và bích rời.

1– Bích liền

Bích có thể rèn liền cùng trục hay hàn lên trục. Bích rèn có kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, trọng lượng nhẹ, giá thành thấp. Bích hàn ít được dùng trong hệ trục và trước khi sử dụng phải xử lý nhiệt để hủy ứng suất do quá trình hàn sinh ra.

Đường kính trục từ 40 - 60 mm thường dùng bích liền để nối tiếp 2 đoạn trục. Bích trên cùng một đường trục, kích thước phải bằng nhau. Bích nối trục trung gian với trục đẩy, trục chong chóng, do đường kính trục có thể khác nhau nên bích có thể có kích thước khác nhau. Nếu trên trục có lăp thiết bị hãm thì kích thước ngoài của bích phải được tăng lên hợp lí.

Trên hình vẽ sau đây là kết cấu của bích rèn liền. Loại bích này đều thích hợp với việc nối trục trung gian với trục trung gian; trục trung gian với trục đẩy và trục chong chóng; và không thích hợp với việc nối động cơ hay bộ giảm tốc bánh răng với trục trung gian.

Hình 3-10. Bích nối trục liền


Page: 70

A4 (210 x 297) mm

L1L1/

2

b1 b1

d1 d2 d3

b2





C3/HĐL–TBG18.02.10

Trên mặt tiếp xúc của 2 bích cần xẻ rãnh lắp vòng đệm để điều chỉnh trục theo hướng kính của rãnh. Vòng đệm chế tạo có dung sai, độ chính xác cấp 2. Vòng đệm không phải là chi tiết kết cấu của bích mà là mặt chuẩn điều chỉnh sự phối hợp 2 trục liền nhau khi gia công cơ. Nếu dùng đường kính ngoài của bích làm chuẩn thì không cần phải gia công chính xác rãnh và chế tạo đệm lót.

Thông thường, kích thước của bích được được tính chọn theo đường kính trục trục trung gian. Chiều dầy của bích không được nhỏ hơn trị số 1/4 đường kính trục trung gian và cũng không cho phép nhỏ hơn đường kính của bulông trên mặt tháo lắp bích. Chiều dầy thực tế của bích được xác định sau khi đã nghiệm ứng suất đối với hệ trục. Hai bích nối tiếp nhau phải làm dầy như nhau. Số lượng bulông bích trục trung gian nên chọn số chẵn và bằng 4 - 12 bulông. Số bulông tăng, kích thước của bích có thể giảm, nhưng giá thành sẽ tăng. Trên các tàu dân dụng, số lượng bulông thường ít để tiện cho việc tháo lắp.

2– Bulông bích nố

Hình 3-11. Bulông nối bích

Trong quá trình làm việc, mặt làm việc của bulông phải phối hợp chặt với mặt lỗ của bulông. Bulông bích nối có 2 dạng chủ yếu : bulông hình trụ và bulông hình chóp.

Bulông hình trụ thường được lắp chặt với lỗ cấp chính xác 2. Khi đó cần phải đảm bảo độ căng khi vặn phần ren của bulông, tạo ra lực kéo chặt bích, đồng thới tạo ra lực ma sát lớn. Một phần hay toàn bộ mômen trên trục sẽ được truyền đi nhờ lực ma sát này do đó làm giảm lực cắt và lực ép đối với bulông. Khuyết điểm của loại bulông này là do bulông có hình trụ tròn nên việc tháo lắp bulông rất khó khăn, dễ gây hư hỏng mặt tiếp xúc của lỗ nhất là đối với bulông tinh. Khi tháo ra lắp lại, chất lượng liên kết sẽ giảm, thường phải thay bulông mới.

Bulông hình chóp khắc phục được những khuyết điểm của bulông hình trụ. Bulông hình chóp không có đầu bulông nên kích thước đai ốc nhỏ, do đó kích thước của bích cũng nhỏ.


Page: 71

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Loại bulông này không thể tạo ra lực ma sát lớn nên thường chịu lực cắt và lực ép lớn. Ngoài ra, lỗ của bulông này chế tạo cũng rất khó khăn.

Vật liệu chế tạo bulông thường dùng vật liệu chế tạo trục. Phần lớn bulông được lắp theo chiều từ đuôi đến mũi tàu.

3– Tuốctô (Bích rời)

Thông thường thiết bị nối trục là bích liền. Nhưng nếu do một số yêu cầu nào đó như do kết cấu của vỏ hay do yêu cầu lắp ráp trục chong chóng từ phía ngoài vào thì cần phải dùng tuốctô. Do vậy tuốctô thường được lắp ráp trên trục chong chóng để nối trục này với trục trung gian. Đường kính của tuốctô thường lớn hơn bích liền nên chiều dày bích trên trục trung gian cũng phải có ích thước tương ứng, do đó số lượng bulông liên kết có thể tăng lên.

Kết cấu của loại tuốctô thường dùng trên tàu như sau :

Hình 3-12. Kết cấu tuốctô

Kích thước của tuốctô thường được chọn theo bảng phụ thuộc vào đường kính của trục. Sau khi chọn xong, phải nghiệm lại sức bền của then. Do kích thước mặt chịu cắt của then lớn hơn kích thước mặt chịu dập nên ta chỉ cần nghiệm ứng suất dập của then. Nếu ứng suất trên then lớn hơn trị số cho phép thì phải dùng 2 then lắp cách nhau 1800. Quá trình tính nghiệm tuốctô và bulông tuốctô giống như đối với bích liền.

Cơ tính của vật liệu chế tạo tuốctô không được kém vật liệu chế tạo trục. Mặt tiếp xúc của tuốctô với đoạn côn của trục cần đảm bảo độ bóng theo quy định. Độ bóng của then với rãnh then phải đạt 7; của lỗ lắp bulông đạt 7; và cần phải bảo đảm được độ kín khít giữa các mặt tiếp xúc.


Page: 72

A4 (210 x 297) mm

d

b

L1L2

L3





C3/HĐL–TBG18.02.10

3.7.2. Ống bao trục chong chóng

1– Vật liệu chế tạo

Ống bao trục chong chóng thường được làm bằng gang đúc, thép đúc hay gang cầu. Trong hệ trục đôi thường dùng ống thép hàn hay ống thép không hàn.

+ Gang đúc :

Ưu điểm Nhược điểm

- Tính năng đúc tốt, độ co ngót nhỏ.

- Dễ gia công cơ, giá thành thấp.

- Tính dẻo kém.

- Chịu chấn động và xung kích kém.

+ Thép đúc :


- Khả năng chịu lực lớn.

- Kích thước và trọng lượng nhỏ.

- Độ ngót tương đối lớn (khoảng 2%), dễ tạo thành các lỗ hổng, rạn nứt nóng, rạn nứt lạnh và các khuyết tật khác.

Do các khuyết tật trên mà chi tiết thép đúc cần có độ dày đều nhau. Nếu chiều dày của chi tiết không đều thì các góc phải được lượn, tránh góc nhọn.

+ Gang cầu :


- Chịu được nhiệt lớn.

- Khả năng chống sự ăn mòn cao đặc biệt là của axít.

-Tính năng đúc tốt, có thể đúc được các chi tiết mỏng có hình dáng phức tạp.

- Độ cứng bề mặt thấp hơn so với bên trong nên dễ gia công cơ.

- Giá thành thấp hơn so với thép đúc.

- So với gang đúc, độ ngót lớn hơn, giá thành cao hơn.

- So với thép đúc, tính dẻo và khả năng chịu xung kích kém hơn.

+ Thép ống : Thép ống thường dùng làm ống bao trục trong trang trí động lực 2 trục, có thể là ống thép hàn, không hàn hay thép tầm cuộn lại.


Page: 73

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Ngoài ra, đối với ống bao trục nhỏ (cho trục có đường kính nhỏ hơn 150mm) người ta có thể đúc bằng đồng hoặc thép không gỉ.

2– Kết cấu ống bao trục

Ống bao trục thường được chế tạo liền, nhưng với ống bao trục dài từ 7 - 10 m, hoặc khi yêu cầu phải có khả năng điều chỉnh chiều dài, thì ống bao trục được cấu tạo từ 2-3 đoạn nối ghép lại với nhau. Nếu đường kính nhỏ, các đoạn ống trục này có thể được nối bằng ren.

Hình 3-13. Kết cấu ống bao trục

Kết cấu ống bao trục tùy thuộc vào nhiều yếu tố như loại tàu, sơ đồ hệ trục hay kết cấu vòm đuôi tàu...Đối với tàu 1 hệ trục, ống bao thường có kết cấu như sau : ống bao trục xuyên qua cột đuôi, đoạn cuối thường có ren và dùng đai ốc cố định chặt, đai ốc phải có thanh hãm. Đoạn trước làm thành tai và được cố định lên một tấm kim loại hàn lên vách kín nước. Giữa tai ống và tấm kim loại này phải lót bằng đệm chì hoặc đổ chì vào khe hở này. Phần bên trong ống dùng để lắp gối trục thường làm thành cấp để tiện cho quá trình lắp ráp. Trước khi lắp ráp ống bao trục, bên trong và ngoài ống bao thường được sơn hay trát một lớp vật liệu chống ăn mòn.

3.7.3. Gối đỡ trục chong chóng

Gối trục chong chóng thường có 1-4 gối, tuỳ thuộc vào công dụng và kết cấu của tàu. Gối trục chong chóng trong quá trình làm việc thường chịu tải trọng nặng nề nhất so với các gối trục khác. Mặt khác quá trình bảo dưỡng và kiểm tra gối trục rất khó khăn ngay cả khi tàu dừng tại bến trừ khi tàu được đưa vào âu, đà để tiến hành sửa chữa định kì. Do đó gối trục chong chóng phải có kết cấu chắc chắn và tin cậy.

Gối trục chong chóng thường dùng nước hay dầu nhờn để bôi trơn và làm mát. Vật liệu chế tạo gối trục khác nhau thì chất bôi trơn cũng khác nhau. Vật liệu chế tạo gối trục thường là hợp kim babít, gỗ gai ắc (ở Việt Nam có thể thay bằng gỗ nghiến, gỗ nhãn), cao su, gỗ ép, chất dẻo ép tấm hoặc bạc đồng trục trơn. Nếu dùng các vật liệu phi kim làm gối đỡ thì chất bôi trơn là nước, còn dùng babít hay bạc đồng trục trơn làm vật liệu chế tạo gối trục thì dùng dầu nhờn để bôi trơn.


Page: 74

A4 (210 x 297) mm

ah c

DL 1

L 2

ba

f





C3/HĐL–TBG18.02.10

1– Gối trục chong chóng làm bằng hợp kim babít

- Quy cách và tính năng của vật liệu: Hợp kim babít dùng làm gối trục thường là loại có kí hiệu B-83. Hiện nay đang dùng loại B-16 có giá thành tương đối thấp để thay thế. Hợp kim babít chịu mòn rất tốt, không làm hư hỏng cổ trục, ứng suất nén khá cao, tản nhiệt nhanh. Nhược điểm của loại hợp kim này là chế tạo và sửa chữa tương đối phức tạp và khó khăn, đòi hỏi thợ phải có tay nghề , giá thành cao. Ngoài ra cũng cần phải chú ý khi dùng gối trục bằng babít thì áo lót trục không được làm bằng đồng. Tuổi thọ của gối trục bằng hợp kim này tùy thuộc rất nhiều vào điều kiện vận hành , tính tin cậy của thiết bị làm kín phía đuôi tàu và tính chính xác khi lắp ghép trục. Trung bình tuổi thọ của gối trục dùng loại babít B-16 là 2 - 3 năm.

- Kết cấu :

+ Phần cốt thép của gối trục hợp kim babít có thể bằng đồng thanh (Bp 10-2, Bp c5-5-5) hay đồng vàng (LHS 58-2). Để tiết kiệm kim loại màu, có thể dùng thép hay gang đúc (CT 21-40). Lực bám của babít vào gang đúc hơi kém, do đó phải xử lí bề mặt đúc cẩn thận.

+ Khi hệ trục làm việc, hợp kim babít chịu lực ma sát, do đó rãnh đổ hợp kim phải làm thành hình đuôi én. Rãnh có dạng này sẽ làm tăng khả năng bám chắc khi đổ hợp kim vào. Trước khi đổ babít, cần mạ lên bề mặt một lớp Sn để giảm nhẹ công việc đúc.

Hình 3-14. Kết cấu bạc babít

+ Sau khi đổ hợp kim vào rãnh, phần cốt thép phải được xẻ rãnh dẫn hướng trục để dẫn dầu và phân bố dầu bôi trơn (thường xẻ 3 rãnh). Dầu nhờn thường được đưa vào phía phần cốt


Page: 75

A4 (210 x 297) mm

30°

3

0°

40°

16x2 rãnh dầu

20x3 rãnh dầu





C3/HĐL–TBG18.02.10

thép không chịu áp lực hay áp lực nhỏ. Các rãnh dầu không nên xẻ tận cùng để tránh hiện tượng rò dầu.

+ Gối trục nên lắp chặt với ống bao trục chong chóng và dùng các biện pháp chống xoay và dịch chuyển dọc trục của gối như đoạn trước và sau gối làm thành tai, dùng bulông cố định lên ống bao,...

- Khe hở lắp ghép :

Khe hở hướng tâm lớn nhất của gối trục bằng babít được xác định theo công thức sau :

D1 = 1,001D + 0,5 (mm)

Trong đó : D1 _ Đường kính trong của gối trục (mm)

D _ Đường kính ngoài của trục (kể cả áo lót trục nếu có) (mm)

Trong thực tế khe hở này nhỏ hơn. Khi tính toán và lắp ghép gối trục cần chú ý :

+ Trị số mài mòn tới hạn của áo lót trục không được vượt quá 30% chiều dầy tính toán của áo.

+ Đối với trục có đường kính nhỏ hơn 150mm, khuyết cục bộ của cổ trục không được quá 1mm, với trục có đường kính trên 150mm, không được quá 2mm.

+ Độ ôvan mài mòn của cổ trục không cho phép lớn hơn trị số 0,0005 - 0,0010 đường kính của cổ trục.

2– Gối trục chong chóng làm bằng gỗ gaiắc

- Quy cách và tính năng của vật liệu :

Gỗ gai ắc có đặc điểm là thớ gỗ cong, có tổ chức chặt chẽ và cứng chắc, trọng lượng khá lớn, tính chống mòn tốt, khó gia công, để khô dễ rạn nứt và cong. Đây là vật liệu làm gối trục chong chóng rất tốt. Trong gỗ gai ắc có 1 chất nhựa mà khi chất nhựa này tác dụng với nước sẽ tạo thành dung dịch nhờn tráng khắp mặt của gỗ, làm giảm hệ số ma sát. Do đó gối trục loại này dùng nước để làm mát và bôi trơn, trong quá trình sử dụng không cần phải thường xuyên kiểm tra tình hình làm việc và bôi trơn của gối. Gỗ gai ắc với đồng thanh làm thành một cặp ma sát có khả năng chống mài mòn khá tốt nhất là trong môi trường nước biển. Khi sử dụng gỗ này làm gối trục thì áo lót trục thường làm bằng đồng thanh, khi đó áo lót trục hầu như không bị mài mòn. Nhưng gỗ gai ắc rất hiếm và đắt tiền, do vậy chỉ dùng trên các tàu lớn. Các tàu nhỏ và hành trình trên các luồng lạch có nhiều bùn nên dùng các vật liệu khác. ở nước ta có thể dùng gỗ nghiến để chế tạo bạc thay cho gỗ gai ắc.

- Kết cấu :


Page: 76

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Hình 3-15. Kết cấu bạc gỗ

Gỗ được xẻ thành các thanh có chiều dày 15 - 25mm, chiều rộng 60 - 80mm, chiều dài (1/4 - 1/5 ) chiều dài tính toán của bạc để tránh cong vênh, sau đó được ghép lại với nhau trong ống lót theo 2 cách sau :

+ Lắp ghép tròn theo đường kính trong của ống lót như kiểu ghép trống.

+ Lắp ghép từng thanh, tấm trong rãnh mang cá dọc trong ống lót.

Thông thường dùng kiểu thứ nhất. Để thuận tiện cho việc ghép các thanh gỗ theo cách này, thường dùng 2 hoặc 3 thỏi đồng thanh hay đồng vàng để làm thanh hãm. Chiều dài thanh hãm bằng chiều dài toàn bộ áo lót trục, chiều dầy bằng 60% chiều dầy của các miếng gỗ, nhưng chiều dầy lớn nhất không được dầy hơn các miếng gỗ sau khi đã bị mòn để phòng thanh hãm tiếp xúc trực tiếp với áo lót trục. Trục có đường kính nhỏ thì lắp 2 thanh hãm 2 bên, đường kính trục lớn thì lắp thêm 1 thanh phía trên. Các thanh hãm này dùng vít đầu bằng cố định lên áo lót bạc. Khi lắp ghép, những miếng gỗ đặt ở 1/2 gối trục phía dưới, thớ gỗ nên thẳng góc với mặt tiếp xúc của trục (đặt thớ ngang), còn 1/2 gối trục phía trên thì song song với mặt tiếp xúc cũng được (đặt thớ dọc). Đó là do gỗ gai ắc làm việc theo thớ ngang sẽ có tuổi thọ dài hơn khi làm việc theo thớ dọc.

Gỗ trước khi lắp vào gối trục thường ngâm nước 2-3 tuần để phòng gỗ nở ra khi trục làm việc ngâm trong nước. Hai đầu áo lót trục cần để 1 khe hở nhất định để bôi trơn và làm mát các miếng gỗ được tốt. Trên các miếng gỗ thường xẻ rãnh rộng 6-10mm, sâu 8mm, nếu kích thước các miếng gỗ hẹp thì cách 1 xẻ 1 nhưng dựa trên nguyên tắc là đảm bảo gối trục có đủ lượng nước làm mát. Nếu xẻ nhiều rãnh nhất là ở khu vực phụ tải của gối sẽ làm cho khả năng chịu tải của gối bị giảm xuống.

Áp suất tính toán cho các gối trục bằng gỗ gai ắc là 1,5 - 3,0 kG/cm2, nếu điều kiện làm mát và bôi trơn tốt, áp suất có thể đạt 5 - 8 kG/cm2. Trên các tuyến đường nhiều cát và bùn, dùng gối trục bằng gỗ này không thích hợp vì khả năng chịu cọ sát của gỗ gai ắc không tốt.


Khe hở hướng tâm của gối trục làm bằng gỗ gai ắc được xác định theo công thức sau :


Page: 77

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

D1 = 1,003D + 1,0 (mm)

Trong đó : D1 _ Đường kính trong của gối trục (mm)

D _ Đường kính ngoài của trục (kể cả áo lót trục nếu có) (mm)

Sở dĩ khe hở lắp ghép lớn là để đề phòng trục chong chóng bị kẹt do các miếng gỗ nở ra, cổ trục thu nhiệt, hệ trục không chính xác và lệch tâm. Khe hở lớn sẽ thuận tiện cho việc lắp ráp trục chong chóng từ phía trong buồng máy ra ngoài.

3– Gối trục chong chóng bằng cao su

- Quy cách và tính năng của vật liệu :

Cao su làm gối trục là hỗn hợp gồm cao su tự nhiên với khoáng vật và các thành phần hữu cơ khác. Gối trục chong chóng bằng cao su thường dùng nước tuần hoàn và làm mát. So sánh với các loại gối trục bằng kim loại và gỗ, gối trục cao su có những đặc điểm sau :

+ Ưu điểm :

Cao su có tính năng đàn hồi tốt, làm việc trong nước có nhiều bùn cát không dễ bị mài mòn, nếu tình hình làm việc bình thường tuổi thọ công tác của gối trục có thể đến 10 năm.

Công tác ổn định, không có tiếng ồn, trục vận hành có thể tự động chỉnh vị và có khả năng chịu được dao động ngang.

Cao su làm việc tốt với đồng thanh (Bpos 10-2) khi dùng nước biển bôi trơn. Hệ số ma sát hầu như không có quan hệ với phụ tải. Khi tốc độ tăng, trị số ma sát giảm.

Rẻ hơn các loại vật liệu khác.

+ Khuyết điểm :

Truyền nhiệt kém, nhiệt độ làm việc không được quá 650C. Nhiệt độ trên 200C có thể biến mềm và dưới -400C hóa dòn.

Thành phần lưu huỳnh trong cao su sẽ ăn mòn áo lót bằng đồng của trục. Khi tàu đỗ tại bến phải thỉnh thoảng quay trục để hiện tượng ăn mòn xảy ra đều trên bạc lót.

Dễ bị mài mòn nhanh khi có dầu thâm nhập vào gối trục.

Lắp ghép và khởi động khó khăn.

- Kết cấu :

Gối trục bằng cao su thường có 2 kiểu : Ghép giãn thanh và chế tạo cao su thành múi.

Ghép giãn thanh : Cao su được đúc thành các thanh, bên trong có lõi thép, sau đó được ghép lại với nhau như cách ghép bạc gỗ.

Chế tạo cao su thành múi như hình vẽ :


Page: 78

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Hình 3-16. Kết cấu bạc cao su

Hình dáng ngoài của mặt công tác gối trục cao su cốt thép có ảnh hưởng lớn đến chất lượng làm việc và tổn thất ma sát của gối. Nếu các miếng cao su làm thành cạnh tròn thì hệ số ma sát của cao su với đồng thanh trong nước là f = 0,02 ; nếu mặt làm việc của các miếng cao su bằng thì hệ số ma sát f = 0,007, khi đó gối làm việc rất tin cậy.

Trong trường hợp cao su được chế tạo thành múi, nếu mặt cao su nhô lên rõ rệt, phía trong ống lót trục lắp đệm cao su nguyên toàn bộ được lưu huỳnh hóa chắc chắn và ép chặt vào ống lót, thì kiểu này sẽ có thêm một số các ưu điểm sau :

Mặt tiếp xúc giữa cao su và cổ trục nhỏ, lực ma sát nhỏ.

Giữa các múi của cao su hình thành các rãnh chứa nước, trục chong chóng sẽ được tiếp xúc nhiều với nước, điều kiện làm mát và bôi trơn tốt.

Ngoài ra các rãnh nước này được hình thành theo chiều dọc trục nên có thể đẩy được bùn cát ra ngoài.

Loại kết cấu này được dùng rất nhiều trên các tàu nhỏ và tàu sông có vòng quay cao. Gối cao su sau khi được ép vào ống bao trục, dùng bulông hoặc vít đầu bằng cố định lại đề phòng xoay gối trục. Vật liệu của bulông hay vít và vật liệu của phần cốt bạc không nên có hiệu điện thế khác nhau nhiều. Phần cốt thép của gối trục cao su thường làm bằng đồng hoặc thép.

Một đặc điểm khác của loại gối trục này là có thể dùng khe hở âm, tức là lúc lắp ghép có độ căng. Đường kính cổ trục có thể lớn hơn đường kính vòng cao su 0,3 - 0,4mm, khe hở đó khiến mặt ma sát tiếp xúc tốt, khi tàu đỗ tại bến lâu, sự ăn mòn cổ trục khó phát sinh.

Ngoài ra còn có kết cấu gối trục bạc cao su kiểu kết cấu tổ hợp. Đó là loại gối trục làm bằng các miếng cao su - kim loại cong. Loại gối trục này thường dùng trên hệ trục tuốc bin cho các tàu biển có đường kính trục lớn hơn 150mm. Loại gối trục này có các ưu điểm sau :

Kết cấu đơn giản

Khi gối trục bị mòn hay hư hỏng, chỉ cần thay thế các miếng cao su dễ dàng hơn


Page: 79

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Kết cấu có độ cứng chắc tốt

Dựa vào hình thức kết cấu có thể phân chia thành 2 loại :

Loại thứ nhất : Các miếng đệm của gối thường dùng làm nền, hàn thêm các đai để tạo thành mặt lõm hay lồi, sau đó dùng các miếng cao su có mặt công tác đơn đậy kín lên.

Loại thứ hai : Các miếng đệm là những miếng cao su cong được gia cố bằng các miếng thép. Để thép và cao su ôm chặt nhau và để đề phòng thép bị ăn mòn, thường mạ đồng lên các miếng thép (thường mạ điện).


Gối trục cao su và cổ trục chong chóng có thể không cần khe hở lắp ghép (lắp căng) mà vẫn có thể làm việc với số vòng quay nhất định trong điều kiện ma sát ướt hay nửa ướt.

Với đường kính chong chóng trong phạm vi 50 - 380 mm có thể tính toán khe hở lắp ghép của gối trục bạc cao su theo công thức sau đây :

SBé nhất = 0,0025 D

Slớn nhất = 0,0032 D

Trong đó : S _ khe hở lắp ghép ; D _ Đường kính cổ trục.

3.7.4. Gối trục đẩy

Gối trục đẩy thường có 3 loại kết cấu : gối trục đẩy nhiều vòng đẩy, gối trục đẩy 1 vòng đẩy, gối trục kiểu ổ bi đỡ chặn.

- Gối trục đẩy nhiều vòng đẩy : Trên trục đẩy có nhiều vòng lực đẩy, giữa các vòng lực đẩy có các đệm chịu lực. Các đệm chịu lực được cố định lên vít truyền lực. Dưới tác dụng của lực đẩy chong chóng, các vòng lực đẩy nhận lực truyền cho vít truyền lực thông qua các đệm chịu lực và truyền cho vỏ gối đỡ trục được cố định chặt với vỏ tàu. Loại kết cấu này hiện nay không còn được sử dụng rộng rãi do năng lực chịu ép của một đơn vị diện tích đệm chịu lực thấp. Muốn truyền lực lớn phải cần nhiều vòng lực đẩy, trọng lượng và kích thước gối trục tăng lên.

- Gối trục đẩy 1 vòng đẩy : Trục đẩy thường được rèn liền, trên trục có một vai trục lớn đóng vai trò là vòng lực đẩy. Trên mặt đỡ của gối trục có bố trí nhiều đệm chịu lực nhỏ liên kết với mặt đỡ bằng các điểm đỡ cầu. Nhờ các mặt cầu này mà gối trục đẩy này còn chịu được cả sự lắc của trục. Khi truyền lực, vòng lực đẩy sẽ ép lên các đệm chịu lực truyền cho vỏ gối đỡ và truyền cho vỏ tàu. Giữa vòng đẩy và các đệm chịu lực có một lớp dầu bôi trơn. Chính màng dầu này sẽ làm cho năng lực chịu tải của một đơn vị diện tích tăng lên.


Page: 80

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Hình 3-17. Gối lực đẩy

Loại gối trục này thường có 2 loại : một loại là các đệm chịu lực phân bố đều xung quanh vòng đẩy, còn một loại chỉ phân bố trên 1/2 vòng đẩy, dưới có 2 đệm chịu lực. Kiểu kết cấu thứ nhất kích thước gối trục nhỏ vì tiết diện của vòng đẩy được lợi dụng đầy đủ. Kiểu kết cấu thứ 2 tuy kích thước gối trục có lớn hơn song kết cấu đơn giản hơn.

Vỏ của gối trục 1 vòng đẩy thường dựa theo bề mặt đường trục chia ra làm 2 nửa : trên và dưới. Nửa dưới là phần chính của gối trục được liên kết chặt với vỏ tàu thông qua các bulông. Nửa trên có thể tháo ra được, và do cũng chịu 1/2 lực đẩy nên kết cấu phải có độ vững chắc cao và có khả năng chịu được biến dạng.


Page: 81

A4 (210 x 297) mm

1

2

3

45

6 7 8

9

Đệm chịu lực lắc

Vòng lực đẩy

Truyền

độ

ng

Lực

Thân chịu ép

Hình 3-18.Gối đẩy 1 vòng đẩy, các đệm chịu lực phân bố xung quanh vòng đẩy

1-Bệ đỡ; 2-ổ đỡ trục; 3-Trục đẩy; 4-Nắp chặn dầu; 5-Nửa trên ổ đỡ; 6-Giá đỡ bạc chặn; 7-Bạc chặn; 8-Nắp; 9-Vành chặn





C3/HĐL–TBG18.02.10

Gối trục đẩy có công suất lớn thường phải được làm mát để kịp thời truyền nhiệt do ma sát.

- Gối trục ổ bi đỡ chặn thường được áp dụng cho các tàu có công suất nhỏ và vừa, tốc độ quay của trục cao. Gối đẩy kiểu này có kích thước và trọng lượng nhỏ và thường được lắp trong hộp số của động cơ.

Để tránh cho gối trục biến dạng, dẫn đến sự cố, thường liên kết gối trục với động cơ chính thành một khối chắc chắn. Khi đó gối trục đẩy được đặt ở bộ phận sau thân máy, tại đó thân máy làm thành bệ gối trục.

Trên một số tàu còn có gối trục đẩy phụ. Loại gối này không có tác dụng chịu lực đẩy trong quá trình tàu hoạt động mà chỉ có tác dụng như một gối đỡ trục trung gian.

3.7.5. Gối trục trung gian

3.7.6. Thiết bị làm kín gối trục chong chóng

Thiết bị làm kín gối trục chong chóng có nhiệm vụ bảo vệ gối trục chong chóng, làm kín dầu, nước cho ống bao trục, ngăn cách không gian bên trong tàu với không gian bên trong ống bao. Tuỳ thuộc vào loại gối trục chong chóng, cách thức bôi trơn gối trục và vị trí đặt thiết bị làm kín mà chọn loại thiết bị làm kín cho phù hợp. Thiết bị làm kín gối trục chong chóng thường gồm các loại thông dụng sau :

1– Thiết bị làm kín gối trước

1-1 Đệm làm kín

Trên hình vẽ là loại kết cấu đệm làm kín cho gối trục bôi trơn bằng dầu nhờn:

Hình 3-19. Đệm làm kín cho gối trục bôi trơn bằng dầu

Các chi tiết của thiết bị thường làm bằng đồng thau hoặc đồng thanh, còn đệm làm kín làm bằng các loại vật liệu mềm như xơ đay hay bông thấm dầu mỡ.


Page: 82

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Nếu dùng nước bôi trơn gối trục thì phải thay phễu dầu, vòng chia dầu bằng ống dẫn nước và vòng phân phối nước để nước phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của trục. Các đệm làm kín có thể điều chỉnh được bằng cách điều chỉnh các bulông xiết nắp đệm làm kín. Nhưng khi xiết các bulông này có thể không được đều dẫn đến đệm làm kín bị vặn, phát nhiệt và mài mòn cục bộ, do đó với các đệm làm kín có kích thước lớn phải dùng cơ cấu truyền động bánh răng để xiết các bulông cùng một lúc. Đối với các thiết bị làm kín cho các đường trục tương đối lớn còn phải tính đến khả năng thay thế đệm làm kín trong khi tàu vẫn đang hành hải. Vì vậy kết cấu đệm làm kín phải đảm bảo điều kiện thay thế thuận lợi (như nắp đệm làm kín không chế tạo liền mà được chế tạo thành 2 nửa, sau đó dùng bulông liên kết lại).

Gối trục dùng nước bôi trơn và làm mát, khi tàu đỗ bến nắp đệm làm kín phải được ép chặt. Còn khi tàu chạy phải nới các nắp này ra để một lượng nước nhất định trong ống bao chảy ra thì mới đảm bảo sự bôi trơn và làm mát tốt, ngoài ra còn có thể kiểm tra được tình hình làm việc của đệm kín.

1–2 Thiết bị làm kín kiểu Simplex

Thiết bị này gồm 2 phần thường là các vòng ép : Phần trước dùng vòng ép rất đơn giản, lưng của vòng ép đó được cố định chặt với vỏ ngoài ống lót, chỗ tiếp xúc giữa vòng ép với trục thường làm gợn sóng ; Phần sau, các vòng ép dùng lò xo và áp lực dầu trong ống bao ép chặt lên áo lót. Giữa các vòng ép này cho đầy dầu bôi trơn vào thông qua vành chia dầu và phễu dầu.

Dùng loại thiết bị làm kín kiểu này sẽ làm giảm tổn thất do ma sát, bảo đảm độ kín khít, ngăn ngừa phát nhiệt và rò dầu. Ngoài ra thiết bị này còn cho phép trục di động theo hướng trục.

Hình 3-19. Thiết bị làm kín Simplex

1-3 Đệm làm kín trên tàu nhỏ


Page: 83

A4 (210 x 297) mm





C3/HĐL–TBG18.02.10

Trên các tàu nhỏ hoạt động trong các vùng có mớn nước cạn nên không dùng dầu để bôi trơn mà dùng mỡ thay thế. Cấu tạo của thiết bị làm kín trong trường hợp này tương tự như đệm làm kín dầu.

Hình 3-20. Đệm làm kín trên tàu nhỏ

2– Thiết bị làm kín gối sau

2-1 Vòng chắn dầu

Thiết bị làm kín bao gồm vòng bảo vệ bằng đồng thanh, đĩa phân dầu, vòng ngăn dầu, vòng ép, phớt dầu và đệm cao su chịu dầu và axít. Tất cả các chi tiết đều được cố định lên áo lót và ống bao trục sau. Loại kết cấu này đơn giản, trọng lượng nhẹ, nhưng dễ rò dầu, thấm nước. Thông thường nếu điều kiện cho phép dùng kiểu mũ cao su để thay thế.

2-2 Thiết bị làm kín kiểu Simlex (mũ cao su)

Thiết bị này có kết cấu như hình vẽ :


Page: 84

A4 (210 x 297) mm

1 2 3 4 5

6

7

8

Hình 3-21. Thiết bị làm kín Simplex mũ cao su

1- Ống lót trục; 2- Vòng làm kín; 3,5- Vòng làm xi phông; 4-Vòng dẫn hướng; 6,8- Nắp ép; 7- Thân cụm làm kín;





C3/HĐL–TBG18.02.10

Kiểu làm kín này gối trục chong chóng có thể nằm hoàn toàn trong màng dầu, ngăn ngừa được nước biển thâm nhập vào. Tổn thất ma sát khi dùng thiết bị làm kín này nhỏ, tuổi thọ cao.

2-3 Đệm làm kín kiểu vòng cao su rỗng

Kiểu đệm làm kín này thích hợp với gối trục chong chóng bôi trơn bằng mỡ. Kết cấu như hình vẽ :

Vòng đệm và tấm chịu lực dùng bulông cố định lên phía sau trục ống bao. Vòng bảo vệ được liên kết với chong chóng, mặt trụ tròn cố định lên rãnh của cốc đỡ. Rãnh này phải được thiết kế thành hình ôvan theo phương của trục sao cho sau khi lớp babít trên mặt đầu của cốc bị mòn thì vẫn có thể di động theo hướng trục, đồng thời khi nhiệt độ của môi trường xung quanh chong chóng biến đổi, chong chóng nở ra cũng có thể di động được theo hướng trục. Vòng cao su rỗng phía trong cốc đỡ được lắp chặt lên cổ trục và được nén vào trong cốc đỡ tạo nên lực đàn tính luôn luôn ép mặt babít của cốc đỡ tì sát vào tấm chịu lực, ngăn không cho nước bên ngoài chảy vào ống bao trục. Để bảo vệ tất cả các loại thiết bị làm kín không bị tổn thương cơ giới, giữa chong chóng và ống bao thường có một vành bảo vệ bằng tôn làm thành 2 nửa (vành chắn rác), trên đó có khoan các lỗ thoát nước xung quanh.


Page: 85

A4 (210 x 297) mm

Hình 3-22. Thiết bị làm kín đệm cao su rỗng

Chuong 3 (Tap Bai Giang)

Documents

Transcript of Chuong 3 (Tap Bai Giang)