thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.35 MB, 102 trang )
Nguyễn Thái Trường - 1 -
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY
NGUYỄN THÁI TRƯỜNG
THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HĨA VIỆC ĐĨNG
MỞ NẮP HẦM HÀNG CỦA TÀU CHỞ HÀNG RỜI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH: ĐĨNG TÀU THỦY
GVHD: Th.S NGUYỄN THÁI VŨ
NHA TRANG, 2008
Nguyễn Thái Trường - 2 -
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thái Trường.
Lớp: 46TT.
Ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy.
Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu
chở hàng rời”.
Số trang: 78 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo: 10
Hiện vật: Đĩa CD; Tập bản vẽ thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắ
p hầm
hàng của tàu chở hàng rời; Thuyết minh.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Kết luận: …
Nha Trang, ngày tháng năm 2008
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Nguyễn Thái Vũ.
Nguyễn Thái Trường - 3 -
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thái Trường.
Lớp: 46TT.
Ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy.
Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu
chở hàng rời”.
Số trang: 78 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo: 10
Hiện vật: Đĩa CD; Tập bản vẽ thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm
hàng của tàu chở hàng rời; Thuyết minh.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN.
Điểm phản biện:
Nha trang, ngày tháng năm 2008.
CÁN BỘ PHẢN BIỆN.
Nha trang, ngày tháng năm 2008.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG.
ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ
Nguyễn Thái Trường - 4 -
ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu
chở hàng rời”.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thái Trường
MSSV: 45DC249
Lớp: 46TT1
Khoa: Kỹ Thuật Tàu Thủy
Trường: Đại Học Nha Trang
Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thái Vũ.
I. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị cơ giới hóa việ
c đóng mở nắp hầm hàng của tàu
chở hàng rời.
2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động đĩa xích-xích- hệ
thống thủy lực phục vụ cho việc đóng mở nắp hầm hàng kiểu trượt của tàu chở hàng
rời.
3. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình làm việc của một số thiết bị cơ giới
đóng mở nắp hầ
m hàng và tính toán thiết kế một hệ thống thiết bị cơ giới hóa cụ
thể: “Thiết bị truyền động đĩa xích-xích-hệ thống thủy lực”.
II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.1. Công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21.
1.2. Lý do chọn đề tài.
1.3. Tính khả thi và ứng dụng thực tế của đề tài.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế.
2.2. Những yêu cầu kinh tế kỹ thuật.
2.2.1. Những yêu cầu chung về kinh tế.
Nguyễn Thái Trường - 5 -
2.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật.
2.3. Tổng quan một số thiết bị cơ giới đóng mở nắp hầm hàng.
2.4. Phương án thiết kế.
2.4.1. Giới hạn mội dung nghiên cứu thiết kế.
2.4.2. Phương án thiết kế.
2.4.3. Giới thiệu về tàu lựa chọn thiết kế.
2.4.4. Giới thiệu về khoang hàng của tàu.
2.4.5. Liệt kê các phần tử chính trong hệ thống thiết bị cơ giớ
i hóa việc đóng mở
nắp hầm hàng số 5.
2.4.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống.
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA VIỆC ĐÓNG MỞ
NẮP HẦM HÀNG.
3.1. Trình tự thiết kế.
3.2. Tính khối lượng nắp hầm hàng số 5.
3.2. Tính khối lượng tấm nắp bên phải hầm hàng số 5.
3.2. Khối lượng nắp hầm hàng số 5.
3.3. Tính toán các thông số cơ bả
n.
3.3.1. Tính lực kéo cần thiết để dịch chuyển một tấm nắp
K
F
.
3.3.2. Xác định vận tốc kéo tấm nắp
K
V .
3.3.3. Tính lực nâng cần thiết của một xilanh khi nâng tấm nắp lên
XL
F .
3.3.4. Xác định vận tốc nâng của xilanh
N
V .
3.4. Tính toán chọn cơ cấu chấp hành.
3.4.1. Chọn phần tử kéo.
3.4.2. Tính chọn đĩa xích.
3.4.3. Chọn puli dẫn hướng.
3.4.4. Tính chọn bánh xe đỡ tấm nắp.
3.4.5. Tính toán chọn và kiểm tra trục bánh xe.
3.4.6. Tính chọn các kích thước của thanh ray.
3.4.7. Tính chọn cơ cấu xà đỡ tấm nắp.
Nguyễn Thái Trường - 6 -
3.4.8. Cơ cấu máng dẫn xích.
3.4.9. Cơ cấu giữ tấm nắp.
3.4.10. Cơ cấu móc xích.
3.5. Tính toán cơ cấu dẫn động.
3.5.1. Tính chọn động cơ thủy lực kéo tấm nắp.
3.5.2. Phân phối tỷ số truyền hộp số cho động cơ thủy lực.
3.5.3. Tính chọn xilanh thủy lực nâng tấm nắp hầm hàng.
3.5.4. Tính toán kiểm tra và tính lưu lượng dầu thực tế trong quá trình làm việc của
piston-xilanh.
3.5.5. Tính chọn b
ơm thủy lực lai các động cơ thủy lực.
3.5.6. Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực.
3.5.7. Tính chọn ống dẫn dầu.
3.5.8. Tính két chứa dầu.
3.5.9. Chọn dầu thủy lực.
3.5.10. Chọn bộ lọc dầu thủy lực.
3.5.11. Chọn van đảo chiều.
3.5.12. Phác thảo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực nắp
hầm hàng số
5.
3.6. Phần hàn.
3.6.1. Chuẩn bị trước khi hàn.
3.6.2. Quy trình hàn một số cơ cấu chính của hệ thống.
3.6.3. Kiểm tra chất lượng mối hàn.
3.6.4. Yêu cầu chung chất lượng mối hàn và sửa chữa khuyết tật.
CHƯƠNG 4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ - ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.
4.1. Thảo luận kết quả.
4.2. Đề xuất ý kiến.
Nguyễn Thái Trường - 7 -
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU.
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.1. Công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 14
1.2. Lý do chọn đề tài 15
1.3. Tính khả thi và ứng dụng thực tế của đề tài 16
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế 18
2.2. Những yêu cầu kinh tế, kỹ thuật 18
2.2.1. Những yêu cầu chung về kinh tế
18
2.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật 19
2.3. Tổng quan một số thiết bị cơ giới đóng mở nắp hầm hàng 20
2.3.1. Nắp kiểu cuộn tròn 20
2.3.2. Nắp kiểu gập về hai bên miệng hầm hàng khi mở 21
2.3.3. Nắp kiểu gập về một bên miệng hầm hàng khi mở 23
2.3.4. Nắp kiểu nâng và trượt 23
2.3 5. Nắp kiểu kéo đơn 28
2.3 6. Nắp kiểu trượt về hai bên mạng 31
2.4. Phương án thiế
t kế 33
2.4.1. Giới hạn mội dung nghiên cứu thiết kế 33
2.4.2. Phương án thiết kế 34
2.4.3. Giới thiệu về tàu lựa chọn thiết kế 34
2.4.4. Giới thiệu về khoang hàng của tàu 34
2.4.4.1. Giới thiệu chung 34
2.4.4.2. Giới thiệu miệng hầm hàng lựa chọn thiết kế 35
2.4.5. Liệt kê các phần tử chính trong hệ thống thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở
nắp hầm hàng số 5 35
2.4.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 37
2.4.6.1. Sơ đồ phác thảo nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bị cơ giới hóa
đóng mở nắp hầm hàng 37
Nguyễn Thái Trường - 8 -
2.4.6.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 37
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA VIỆC ĐÓNG MỞ
NẮP HẦM HÀNG.
3.1. Trình tự thiết kế 40
3.2. Tính khối lượng nắp hầm hàng số 5 40
3.2. Tính khối lượng tấm nắp bên phải hầm hàng số 5 40
3.2. Khối lượng nắp hầm hàng số 5 42
3.3. Tính toán các thông số cơ bản 43
3.3.1. Tính lực kéo cần thiết để dịch chuyển m
ột tấm nắp
K
F 43
3.3.2. Xác định vận tốc kéo tấm nắp
K
V 43
3.3.3. Tính lực nâng cần thiết của một xilanh khi nâng tấm nắp lên
XL
F 44
3.3.4. Xác định vận tốc nâng của xilanh
N
V 44
3.4. Tính toán chọn cơ cấu chấp hành 44
3.4.1. Chọn phần tử kéo 44
3.4.1.1 Tính chọn xích hàn 45
3.4.1.2. Tính lực căn xích ban đầu 46
3.4.2. Tính chọn đĩa xích 47
3.4.3. Chọn puli dẫn hướng 51
3.4.4. Tính chọn bánh xe đỡ tấm nắp 51
3.4.5. Tính toán chọn và kiểm tra trục bánh xe 51
3.4.6. Tính chọn các kích thước của thanh ray 55
3.4.6.1.Chọn quy cách mặt cắt ngang 55
3.4.6.2. Tính chiều dài một thanh ray 56
3.4.6.3. Kiểm tra thanh ray 56
3.4.7. Tính chọn cơ cấu xà đỡ tấm nắp 57
3.4.7.1. Tính chọn xà đỡ tấm nắp 57
3.4.7.2. Tính chọ
n cột chống xà đỡ tấm nắp 59
3.4.8. Cơ cấu máng dẫn xích 59
3.4.9. Cơ cấu giữ tấm nắp 60
3.4.10. Cơ cấu móc xích 61
3.5. Tính toán cơ cấu dẫn động 62
Nguyễn Thái Trường - 9 -
3.5.1. Tính chọn động cơ thủy lực kéo tấm nắp 62
3.5.2. Phân phối tỷ số truyền hộp số cho động cơ thủy lực 64
3.5.3. Tính chọn xilanh thủy lực nâng tấm nắp hầm hàng 65
3.5.4. Tính toán kiểm tra và tính lưu lượng dầu thực tế trong quá trình làm việc của
piston-xilanh 69
3.5.5. Tính chọn bơm thủy lực lai các động cơ thủy lực 70
3.5.6. Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực 73
3.5.7. Tính chọn ống dẫn dầu 76
3.5.8. Tính két chứa dầu 78
3.5.9. Chọn dầu thủy lực 78
3.5.10. Chọn bộ lọc dầu thủy lực 79
3.5.11. Chọn van đảo chiều 79
3.5.12. Phác thảo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực nắp
hầm hàng số 5 80
3.6. Phần hàn 81
3.6.1. Chuẩn bị trước khi hàn 82
3.6.2. Quy trình hàn một số cơ cấu chính của hệ thống 83
3.6.2.1. Quy trình hàn xà đỡ tấ
m nắp 83
3.6.2.2. Quy trình hàn chế tạo cột chống xà đỡ tấm nắp 84
3.6.2.3. Quy trình hàn thanh ray 85
3.6.3. Kiểm tra chất lượng mối hàn 86
3.6.4. Yêu cầu chung chất lượng mối hàn và sửa chữa khuyết tật 86
CHƯƠNG 4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ - ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.
4.1. Thảo luận kết quả 88
4.2. Đề xuất ý kiến 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC.
Nguyễn Thái Trường - 10 -
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp tàu thủy của nước ta hiện nay đang là một trong những
ngành công nghiệp mũi nhọn phát triển nhanh, mạnh suốt từ Bắc vào Nam, do tận
dụng được ưu thế về vị trí địa lý tự nhiên cũng như yếu tố xã hội con người.
Trong những năm gần đây các công ty, tập đoàn tàu thủy trong và ngoài nước tập
trung đầu tư phát triển việc đóng mới, sửa chữa các tàu trọng tải lớn như: Tập đoàn
tàu thủy Việt Nam VINASIN, công ty liên doanh HUYNDAI - VINASIN vv. Tuy
nhiên việc đóng mới và sửa chữa còn nhiều hạn chế, ví như việc thiết kế, chế tạo hệ
thống nắp hầm hàng.
Như chúng ta đã biết trong hệ th
ống nắp hầm hàng thì thiết bị cơ giới hóa việc
đóng mở nắp hầm hàng là không thể thiếu. Nó giúp cho quá trình đóng mở miệng
hầm hàng diễn ra được nhanh chóng, hiệu quả. Từ đó tiết kiệm được thời gian và
sức lao động của chúng ta một cách đáng kể.
Nay được sự phân công - ủy quyền của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy theo quyết định
số: 47/2008/QĐ-ĐHNT-KTTT-ĐATN, trong khoả
ng thời gian từ ngày 27/07/2008
đến hết khóa học, tôi đã lựa chọn nghiên cứu “thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc
đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời” . Nội dung của đồ án được thể
hiện qua bốn chương.
Chương 1 : Đặt vấn đề.
Chương 2 : Cơ sở lý thuyết.
Chương 3 : Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc
đóng mở nắp hầm hàng của tàu
chở hàng rời.
Chưong 4 : Thảo luận kết quả.
Luận văn sẽ giúp cho các bạn có một cái nhìn tổng quan về kết cấu của các loại
nắp hầm hàng, thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở chúng và quy trình thiết kế kỹ
thuật cụ thể cho một loại thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp h
ầm hàng phục vụ
cho tàu chở hàng rời vỏ thép.
Nguyễn Thái Trường - 11 -
Sau hơn 3 tháng nổ lực miệt mài nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt
tình của Thạc sỹ Nguyễn Thái Vũ, Kỹ sư Nguyễn Thanh Hội, sự quan tâm giúp đỡ
của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, công ty đóng tàu CAM RANH, tôi đã hoàn thành tốt
việc thiết kế đồ án của mình.
Tuy nhiên do khoảng thời gian hạn hẹp, kinh nghiệm thiết kế chưa cao, năng lực
thiết kế chư
a vững nên luận văn của tôi có nhiều khuyết điểm, thiếu sót, rất mong
được sự quan tâm đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn đọc. Mọi chia sẽ xin gửi về
Nguyễn Thái Trường lớp 46TT, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, trường Đại Học Nha
Trang. Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha trang, ngày 28 tháng 11 năm 2008.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Thái Trường.
Nguyễn Thái Trường - 12 -
CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nguyễn Thái Trường - 13 -
1.1. CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM NHỮNG NĂM CUỐI THẾ KỶ
20 ĐẦU THẾ KỶ 21.
Việt Nam một quốc gia nằm ở khu vực Đông Nam Á, có diện tích đất liền tự
nhiên 329314
2
km
hình chữ “S”, và hơn 1 triệu km
2
diện tích mặt nước biển. Đường
bờ biển dài hơn 3260 km ôm dọc theo chiều dài Tổ Quốc, có thềm lục địa ngắn,
mực nước sâu, rất thuận lợi việc phát triển ngành biển đặc biệt là cảng biển và công
nghiệp tàu biển…vv.
Nắm bắt được ưu thế này Việt Nam những năm gần đây đã tập trung đầu tư vào
ngành công nghiệp tàu thủy với nhữ
ng chiến lượt, kế hoạch quy mô lớn, tập trung
vào hai lĩnh vực đóng mới, sửa chữa và hoán cải tàu biển có tải trọng lớn.
Qua những con số thống kê cho thấy công nghiệp tàu thủy đã có những bước phát
triển đột phá. Với hơn 60 nhà máy lớn nhỏ trực thuộc các bộ, hàng chục nhà máy
của nhân dân rải khắp suốt từ Bắc vào Nam. Trong đó có tổng công ty công nghiệp
tàu thủy Việt Nam VINASIN là mộ
t trong 17 công ty lớn nhất của nhà nước, được
thành lập ngày 31-1-1996, có hơn 40 đơn vị thành viên, gồm 29 đơn vị hạch toán
độc lập, 7 đơn vị hạch toán phụ thuộc, 4 đơn vị liên doanh, gần 14000 cán bộ công
nhân viên. Trong 4 đơn vị liên doanh có liên doanh HUYNDAI–VINASIN là lớn
nhất với vốn đầu tư gần 160 triệu USD, có năng lực vào ụ sửa chữa cho các loại tàu
đến 400000 DWT và là nhà máy sửa chữa tàu biển lớn nhất Đông Nam Á.
Trong nhữ
ng năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, cụ thể là từ năm 1996 đến nay,
công nghiệp tàu thủy Việt Nam tập trung nâng cấp mở rộng và đầu tư chiều sâu các
nhà máy sẵn có, xây dựng một số nhà máy mới đặc biệt chú trọng xây dựng 3 trung
tâm đóng tàu lớn ở miền Bắc- miền Trung- miền Nam. Đào tạo đội ngũ công nhân
lành nghề, trình độ chuyên môn kỹ thuật cao. Xúc tiến mở r
ộng thị trường với các
nước trong khu vực và trên thế giới như: Lào, Campuchia, Ba Lan, Trung Quốc, Hà
Lan, Tiệp Khắc, Mỹ ….vv.
Với những bước đi vững chắc trên Việt Nam có thể tự sửa chữa đồng bộ (cả vỏ,
máy, điện, điện tử,…vv) các loại tàu có trọng tải đến 50000DWT. Đặc biệt các nhà
Nguyễn Thái Trường - 14 -
máy liên doanh với tập đoàn tàu thủy Việt Nam có rất nhiều đơn đặt hàng sửa chữa
của các nước trên thế giới với các chủng loại tàu có tải trọng khác nhau, có chiếc
lên đến 400000 DWT như HUYNDAI-VINASIN đã từng sửa chữa. Tự đóng mới
tàu có tải trọng 34000 DWT, 50000 DWT, 53000 DWT, tàu cao tốc 31 hl/h, tàu
1061 TEU, tàu khách, tàu công trình, tàu dịch vụ dầu khí, dàn khoang dầu khí, tàu
đánh bắt xa bờ, tàu chế biến hải sản, tàu cứu hộ, tàu đảm bả
o hàng hải, các loại tàu
đẩy trên sông và trên biển …vv. Đóng và đưa vào khai thác đà tàu 5000 DWT ở Hạ
Long, 70000 DWT ở Nam Triệu, ụ khô 5000 DWT ở Sông Cấm, cầu tàu 5000
DWT ở cần thơ …vv. Hình thành nhóm các nhà máy đóng tàu Dung Quất, Đồng
Nai, Cà Mau, trong đó nhà máy đóng tàu Dung Quất có thể sửa chữa và đóng mới
tàu có tải trọng lớn hơn 100000 DWT.
Thế giới hiện nay có xu hướng chuyển dịch công nghiệp đóng tàu từ Châu Âu -
Mỹ sang Châu Á. Đây là cơ hội thuận lợi cho ngành biển và cảng biển phát triển tại
nước ta. Qua hợp tác liên doanh, các chuyên gia, chủ tàu nước ngoài đánh giá cao
những thành tựu mà nước ta đã đạt được trong những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ
21, mở ra một tiềm năng phát trển công nghiệp mới trong tương lai.
Theo như khảo sát hàng năm, doanh thu ngành công nghiệp tàu thủy không
ngừng tăng lên. Cụ thể như doanh thu 6 tháng đầu năm 2008 tăng 100.30%, giá trị
tă
ng 86.5% so với cùng kỳ năm 2007, mặc dù chịu sức ép lạm phát chung, biến
động chung của thị trường. Dự kiến cho tới năm 2010 ngành công nghiệp tàu thủy
có thể xuất khẩu đạt kim ngạch 1,7 tỷ USD.
Từ những kết quả đạt được tôi nhận thấy: ”Cứ đà phát triển như thế này thì tương
lai không xa Việt Nam sẽ trỡ thành một cường quốc đóng tàu và là nơi đặt hàng tin
cậy cho m
ọi đối tác trên thế giới”.
1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Sự phát triển về lượng ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam như đã được giới
thiệu ở trên là không có gì để bàn cãi. Tuy nhiên nếu xét về chất thì đây đúng là một
bài toán khó và nan giải. Chúng ta có thể thấy ngay điều này thông qua công tác
thiết kế, triển khai công nghệ, tốc độ thi công đến chất lượng sản phẩm, tất cả đều
Nguyễn Thái Trường - 15 -
mang dáng dấp của sự yếu kém chậm chạp. Đơn cử như công tác thiết kế chế tạo hệ
thống nắp hầm hàng của các chủng loại tàu nói chung và của tàu chở hàng rời nói
riêng vẫn chưa được chú trọng đầu tư cách tốt nhất, mới chỉ có một cơ sở chế tạo
nắp hầm hàng được thành lập do sự hợp tác giữa công ty MAGREGOR(Đan Mạch)
và nhà máy đóng tàu Bến Kiền(Việt Nam). Hầu hết tất cả các con tàu có trọng tải
lớn đều phải đặt hàng nắp hầm hàng từ nước ngoài.
Qua học tập, nghiên cứu cộng với lòng đam mê ngành học tôi thấy việc thiết kế
chế tạo hệ thống nắp hầm hàng cần được phát triển hoàn thiện, đặc biệt trong giai
đoạn như hiện nay để dự phần vào sự phát triển chung c
ủa công nghiệp tàu thủy.
Sau khi tìm hiểu sâu tài liệu nói về hệ thống nắp hầm hàng thì thiết bị cơ giới hóa
việc đóng mở nắp hầm hàng vẩn chưa được chú trọng nghiên cứu kỹ. Chính vì vậy
mà tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp
hầm hàng của tàu chở hàng rời” để làm đồ án kết thúc khóa họ
c ngành kỹ thuật
tàu thủy trường Đại Học Nha Trang của mình.
1.3. TÍNH KHẢ THI VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI
Công nghệ nắp hầm hàng, một vấn đề còn đang rất mới. Đặc biệt thiết bị cơ giới
hóa việc đóng mở nắp hầm hàng lại còn mới hơn nữa. Tuy nhiên sản phẩm thiết kế
của tôi có tính khả thi rất cao bởi lẻ h
ết thảy các thiết bị trong hệ thống cơ giới hóa
việc đóng mở nắp hầm hàng đều có bán trên thị trường Việt Nam. Thêm vào đó
trình độ tay nghề của công nhân nước ta hoàn toàn có thể tự lắp ráp, chế tạo được.
Dưới bước đi đầu tiên, tôi đã lựa chọn Nhà máy đóng tàu Cam Ranh làm đích
đến, do đó sản phẩm của tôi trước tiên sẽ được phục vụ cho nhà máy. Đồng thời
đồ
án “thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng
rời“ sẽ mở ra một hướng đi mới trong việc hoàn thiện hệ thống công nghệ nắp hầm
hàng cho ngành công nghiệp tàu thủy trong tương lai.
Nguyễn Thái Trường - 16 -
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nguyễn Thái Trường - 17 -
2.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ.
Trong tính toán thiết kế hiện nay có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên có ba
phương pháp chủ yếu mang lại tính hiệu quả kinh tế, độ chính xác kỹ thuật và độ tin
cậy cao đó là:
- Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu.
- phương pháp thiết kế theo quy phạm.
- phương pháp thiết kế theo tính toán lý thuyết.
Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược đ
iểm khác nhau. Là một người
thiết kế cần phải nắm vững được tất cả những vấn đề đó để có thể thiết kế nên một
sản phẩm tốt nhất, hoàn hảo nhất.
Đối với việc thiết kế loại thiết bị cơ giới hóa này, người thiết kế ngoài nắm vững
những yêu cầu tối thiểu trên còn phải có kinh nghiệm th
ực tế: Thấy được quá trình
hoạt động, nắm được lỗi kỹ thuật trong vận hành của hệ thống. Ví dụ như quá trình
đóng mở thường bị cấn kẹt do ray không song song, sự không đồng tốc của các thiết
bị, dẫn đến nắp bị xoay làm trật bánh xe ra khỏi đường ray vv.
Trong các phương pháp thiết kế được giới thiệu tôi thấy phương pháp thiết kế
theo tàu mẫu áp dụng để
thiết kế loại thiết bị này là tốt hơn hết. Mặc khác qua tìm
hiểu quy phạm thì quy phạm cũng chưa có những quy định đặc trưng cụ thể nào cho
việc vận dụng tính toán thiết kế nó. Do đó tôi quyết định lựa chọn phương pháp tính
toán thiết kế theo tàu mẫu dưới sự vận dụng lý thuyết để tính toán và theo sát những
yêu cầu của quy phạm đối với việc tính toán cho từng b
ộ phận, chi tiết của hệ thống.
2.2. NHỮNG YÊU CẦU KINH TẾ KỸ THUẬT
2.2.1 Những yêu cầu chung về kinh tế.
Sản phẩm hệ thống thiết bị cơ giới hoá việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở
hàng rời phải đạt được những yêu cầu chung về kinh tế sau:
- Thời gian thi công và hoàn thành sản phẩm ngắn nhất.
Nguyễn Thái Trường - 18 -
- Chi phí sản xuất thấp nhất.
- Năng suất lao động cao nhất.
- Giá thành sản phẩm rẻ nhất .
Trong quá trình thiết kế tôi luôn quan tâm đến điều kiện sản xuất, công tác
chuẩn bị sản xuất hiện tại của các nhà máy chúng ta. Điều này chắc chắn sẽ dự phần
làm tăng tính hiệu quả kinh tế cho sản phẩm.
2.2.2. Những yêu cầu kỹ thuậ
t.
Thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng là một hệ thống thiết bị quan
trọng cho nên đòi hỏi những tính năng kỹ thuật tương đối khắc khe, không những
tuân thủ theo yêu cầu quy phạm mà còn phải tuân theo những yêu cầu thực tế sử
dụng.
2.2.2.1. Tính chính xác.
Kích thước chi tiết, vị trí tương đối giữa các chi tiết khi thi công lắp ráp cần
đảm bảo
độ chính xác cần thiết: Các thanh ray dẫn bánh xe đở nắp hầm hàng phải
đảm bảo độ song song, các đĩa xích phải đồng tốc, các puli dẫn hướng xích phải
đồng phẳng…vv. Khe hở, mối hàn theo tiêu chuẩn. Chi tiết, thiết bị đảm bảo cự ly
đúng theo bản vẽ thiết kế và quy phạm.
2.2.2.2. Độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm.
Trong quá trình làm việc thực tế, thiết bị cơ giới hóa việ
c đóng mở nắp hầm
hàng của tàu mẫu đã đảm bảo được độ tin cậy và tuổi thọ cao, theo các tiêu chuẩn
hiện hành. Qua đó sản phẩm của tôi cũng phải đạt được những yêu cầu về độ tin cậy
và tuổi thọ như tàu mẫu.
2.2.2.3. Tính an toàn.
Hệ thống thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng làm việc êm, không
gây rung động mạ
nh. Sản phẩm tuân thủ đầy đủ những yêu cầu quy định chung của
an toàn đề ra.
Nguyễn Thái Trường - 19 -
2.2.2.4. Tính thẩm mỹ.
Hệ thống có kết cấu gọn, đẹp, đơn giản nhưng làm việc hiệu quả. Đó là những
tính năng mà tàu mẫu đã đạt được trong thực tế sử dụng.
2.3. TỔNG QUAN MỘT SỐ THIẾT BỊ CƠ GIỚI ĐÓNG MỞ NẮP HẦM
HÀNG.
2.3.1. Nắp kiểu cuộn tròn.
* Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống.
Hình 2.1: S
ơ đồ nguyên lý quá trình mở nắp hầm hàng.
* Hình ảnh minh họa.
Hình 2.2: Quá trình mở nắp hầm hàng.
Nguyễn Thái Trường - 20 -
2.3.2. Nắp kiểu gập về hai bên miệng hầm hàng khi mở.
* Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống.
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mở nắp hầm hàng.
Hệ thống đơn giản gồm: Mỗi miệng hầm có 4 tấm nắp, mỗi một cặp 2 tấm
nắp liên kết với nhau bởi cơ cấu bản lề, và được bố trí đối xứng hai bên theo chiều
dọc miệng hầm hàng.
* Giải thích sơ đồ nguyên lý làm việc hình 2.3.
14, 15–Hai tấm nắp hầm hàng; 16–Cơ cấu bản lề liên kết hai tấm nắp; 17-
Cặp cơ cấu làm việc như cánh tay (cánh tay); 18 - Đường rảnh; 19-Chốt; 21-Bệ của
cơ cấu 17; 22–Xilanh thủy lực; 24–Bánh xe lăn đỡ tấm nắp hầm hàng; 25 – Thanh
ray; 26-Đoạn dốc cuối thanh ray.
* Sơ lượt về nguyên lý hoạt động của hệ th
ống.
Quá trình mở nắp hầm hàng: Ấn nút khởi động hệ thống mở nắp hầm hàng.
Các máy thủy lực hoạt động làm cho xilanh-22 hoạt động, đẩy cần xilanh-23 gắng
chặt với cơ cấu cánh tay-17 đi lên, cuối cơ cấu-17 này có đuờng rảnh-18 để luồng
chốt giữ giữa bệ-21 và cánh tay-17, chính vì thế mà tấm nắp-14 được từ từ dựng
đứng lên. Tấm nắp-14 dự
ng lên kéo tấm nắp-15 chuyển động nhờ có bánh xe-24
chạy trên thanh ray-25, và cơ cấu bản lề-16.
Nguyễn Thái Trường - 21 -
Quá trình tiếp diễn liên tục, tấm nắp-14 được hệ thống xilanh thủy lực đẩy
dựng đứng lên và tấm nắp-15 cũng được dựng đứng song song với tấm nắp-14. Khi
ấy miệng hầm hàng được mở ra hoàn toàn, các tấm nắp được giữ bởi các khóa giữ.
Ấn nút dừng hệ thống, các máy thủy lực ngừng hoạt động kết thúc quá trình mở nắp
hầm hàng.
Quá trình đóng nắp hầ
m hàng: Ấn nút khởi động hệ thống đóng nắp hầm
hàng, các máy thủy lực hoạt động, các khóa giữ tấm nắp được mở ra. Các xilanh
thủy lực-22 hoạt động từ từ hạ cần xilanh-23 xuống, tấm nắp-14 từ từ hạ xuống theo
nhờ cánh tay-17 quay quanh chốt-19 và bệ-21 của nó. Thông qua bản lề-16 và sự
dịch chuyển của bánh xe-24 trên ray-26 tấm nắp-15 cũng từ từ hạ xuống.
Hệ thống đóng nắp hầm hàng sẽ được chúng ta dừng lại khi các tấm nắp
được trải thẳng ra trên miệng khoang hàng, có nghĩa là miệng khoang hàng được
đóng kín hoàn toàn. Các tấm nắp được giữ cố định nhờ các khóa giữ. Kết thúc quá
trình đóng nắp hầm hàng.
* Hình ảnh minh họa.
Hình 2.4: Quá trình mở nắp hầm hàng.
Nguyễn Thái Trường - 22 -
2.3.3. Nắp gập về một bên miệng hầm hàng khi mở.
* Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống.
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí chung nguyên lý làm việc của hệ thống
* Giải thích sơ đồ nguyên lý làm việc hình 2.5.
Cơ cấu đóng mở nắp hầm hàng trên hoạt động nhờ hệ thống thủy lực.
102-Bệ đỡ; 103, 107–Các xilanh thủy lực; 104–Thanh ngáng; 105-Cột chặn;
106–Đòn bẩy; 108–Đinh tán; 111, 112, 113, 114–Các tấm nắp hầm hàng; 115–
Thành miệng hầm hàng; 116, 117, 118-Khớp n
ối bản lề của các tấm nắp; 120–Khu
vực dự trữ để xếp các tấm nắp hầm hàng khi mở; 123-chốt ngang; 125–Boong tàu;
126–Bánh xe lăn đỡ nắp hầm hàng.
* Sơ lượt về nguyên lý hoạt động.
Quá trình mở nắp hầm hàng: Quá trình mở nắp hầm hàng được bắt đầu sau
khi ta ấn nút khởi động mở nắp hầm hàng. Các khóa giữ tấm nắp được mở ra, máy
thủy lực hoạ
t động làm cho xilanh thủy lực-103, 107 từ từ đội lên. Khi đi lên nó
sinh ra một lực đẩy tấm nắp-111 đi lên theo nhờ có liên kết của cơ cấu-119, đồng
thời tấm nắp-111 cũng xoay quanh bệ-102 nhờ có chốt ngang-123. Cùng thời điểm
nâng lên của tấm nắp-111, nó kéo tấm nắp-112 dựng lên theo nhờ có liên kết bản lề-
116, và kéo các tấm nắp-113, 114 chạy trên các bánh xe lăn-126 xích gần lại đầu bố
trí hệ
xilanh thủy lực nhờ liên kết bản lề-117, 118.
Nguyễn Thái Trường - 23 -
Hình 2.6: Quá trình đẩy hai tấm nắp dựng lên góc α.
Khi tấm nắp-111, 112 được dựng lên tạo với nhau một góc
α
nào đó thì đinh
tán-108 dịch chuyển đến đầu đòn bẩy-106. Đòn bẩy-106 được nâng lên bởi xilanh
thủy lực-107 liên kết với đòn bẩy qua chốt-109. Đòn bẩy-106 đi lên bị chặn lại bởi
đinh tán-108.Chính nhờ đinh tán và đòn bẩy này mà các tấm nắp-113, 114 được
dựng đứng lên khi xilanh đội lên. (hình 2.6).
Hình 2.7: Quá trình dựng đứng hai tấm nắp còn lại.
Các xilanh tiếp tục đẩy lên và xoay quanh bệ-121, 122 c
ủa nó. Tấm nắp-113
nhờ có thanh ngáng-104 tì vào cột chặn-105 cho nên nó tham gia vào hai chuyển
động: Chuyển động dịch lại gần cột chặn và chuyển động dựng đứng lên. Tấm nắp-
113 kéo tấm nắp-114 dựng đứng, dịch chuyển lại gần cột chặn nhờ liên kết bản lề-
118 và các bánh xe-126 chạy trên ray (hình 2.7).
Nguyễn Thái Trường - 24 -
Hình 2.8: Sơ đồ các tấm nắp đã được dựng đứng hoàn toàn.
Các xilanh thủy lực đẩy các tấm nắp lên đến khi nào tất cả chúng đều được
dựng thẳng đứng lên xếp đều trên phần dự trữ-120 của thành miệng hầm hàng. Lúc
đó miệng hầm hàng được mở hoàn toàn. Các tấm nắp được giữ đứng yên nhờ cơ
cấu giữ. Máy thủy lực ngừng làm việc, kết thúc quá trình mở nắp hầm hàng (hình
2.8).
Quá trình đóng nắp hầm hàng: Ta ấn nút khởi độ
ng đóng nắp hầm hàng.
Ngược lại quá trình mở, các máy thủy lực đảo chiều quay làm cho các xilanh thủy
lực-103, 107 từ từ hạ xuống, kéo các tấm nắp từ từ hạ xuống đóng nắp hầm hàng
lại.
* Hình ảnh minh họa.
Hình 2.9: Quá trình mở nắp hầm hàng.
Nguyễn Thái Trường - 25 -
2.3.4. Nắp kiểu nâng và trượt.
+ Sơ đồ
nguyên lý làm việc.
Hình 2.10: Quá trình nâng các tấm nắp lên.
Hình 2.11: Sơ đồ xếp chồng các tấm nắp.
* Giải thích sơ đồ nguyên lý hình 2.10 và hình 2.11.
1, 2, 3-Các tấm nắp hầm hàng; 4–Thanh ray; 5–Hệ thống xích; 6–Máy thủy
lực; 7–Các đĩa xích; 8–Cơ cấu xilanh thủy lực nâng chồng tấm nắp; 9–Bánh xe; 10–
Xilanh thủy lực nâng tấm nắp và cơ cấu định hướng của nó.
* Sơ lượt về nguyên lý hoạt động.
Quá trình mở nắ
p hầm hàng: Khởi động hệ thống mở nắp hầm hàng, các
khóa giữ được mở ra, các máy thủy lực-6 hoạt động làm cho các xilanh thủy lực
1
2
3
9
54
67
8
10
