Nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng họ động cơ CUMMINS làm máy chính cho đội tàu lưới kéo, chương 18 pot

100
Chương 18: Hộp số
Trước đây, việc tìm kiếm hộp số dùng cho động cơ tàu thủy gặp
nhi
ều khó khăn, có lúc người ta sử dụng ngay cả hộp số của ôtô cải tiến
l
ại cho phù hợp với điều kiện làm việc trên tàu thủy. Tuy nhiên, hộp số
loại này có nhiều nhược điểm như :
+ Không đáp ứng được tốc độ tàu cho cả hai cấp tiến và lùi.
+ Không
đáp ứng được vấn đề phát huy tối đa công suất với
kh
ả năng chịu đựng của các bánh răng.
+ Trên tàu th
ủy bộ phận điều khiển thường bố trí ngay cabin lái và
r
ất xa máy
chính và h
ộp số. Đây là khó khăn cho việc bố trí thiết bị điều khiển ly
h
ợp.
101
+ Đối với tàu thủy thì không cần phải sử dụng nhiều nấc tốc
độ
thông qua hộp số mà chỉ sử dụng hai số duy nhất là tiến và lùi.
Vi
ệc thay đổi vòng quay động cơ được điều khiển thông qua tay ga
nhiên li
ệu cung cấp cho động cơ. Đây là nguyên nhân cơ bản nhằm
tránh cho
động cơ bị quá tải cục bộ và là điểm khác biệt cơ bản giữa

động cơ bộ với động cơ thủy.
M
ột số hộp số thủy lực thường dùng trên tàu lưới kéo tỉnh Kiên
Giang
được
trình bày
ở bảng 3.6 dưới đây.
Khi lựa chọn hộp số cần phải chú
ý
cỡ loại cho phù hợp với
công su
ất và vòng quay của động cơ để tránh sự quá tải hoặc non tải
cho h
ộp số, dẫn đến lãng phí về mặt kinh tế.
Ph
ần lớn động cơ Cummins trang bị trên tàu lưới kéo của tỉnh
Kiên Gian
g đều được trang bị hộp số thủy lực
2
cấp tiến và lùi có
i
t
=i
l
, giá kho
ảng (50-75) triệu đồng của hãng Quang Jiu
(HANGZHOU ADVANCE GEARBOX GROUP CO.LTD) và
Đông Phong của Trung Quốc. Ngoài ra còn sử dụng một số ít hộp
số TWIN DISC của Mỹ …Việc lựa chọn hộp số thủy lực là do :
-S

ử dụng dễ dàng, đơn giản, tránh được sự quá tải của động cơ
trong suốt quá
trình s
ử dụng, bảo đảm sự phù hợp ban đầu của tổ hợp máy - vỏ -
chân v
ịt.
-
Đơn giản khi lắp đặt vào động cơ. Chỉ cần đảm bảo sự phù hợp
gi
ữa hai ly hợp vấu-cao su ở mặt sau của động cơ và đầu vào của
hộp số. Sau đó tiến hành xem xét hai mặt bích nối thân hộp số và
thân máy.
Đặc biệt đối với nghề lưới kéo khi chọn hộp số phải quan tâm đến
các y
ếu tố:
102
. Cần sức kéo.
. Vòng quay chân v
ịt thấp.
. H
ộp số có tỷ số truyền lớn.
.
Đường kính chân vịt lớn.
.
Đường kính trục chân vịt lớn.
103
Bảng
3.6
L
o

ại
h
ộp
s
ố
S
T
Các thông
s
ố
MB170
MB270
A
135A D300A T300 HCT4
00
1
V
ò
n
g
quay
đ
ộ
n
g
1000-
2500
1000-
2500
1000-

2000
1000-
2300
1000-
2300
1000-
2100
2
T
ỷ
s
ố
t
r
u
y
ề
n
i
5,06 5,95 5,81 7,06 7,54 9,00
3
T
ỷ
s
ố
(
h
p/
r
p

m)
0,042 0,15 0,095
0
,
2
0
,
3
0,33
4
T
r
ọ
n
g
lượng
(
kg
24
0
67
5
47
0
88
0
1120 1450
5
K
í

c
h
thước
m
m
(
dàix
r
ộ
n
gx
485x61
0x
65
6
594x8
10
x86
8
578x7
44
x83
0
638x9
20
x104
0
640x9
20
x111

0
784x9
92
x113
0
n
m
a
x
2500 2500 2000 2300 2300 21006
C
h
ế
độ
Ne
m
ax
13
2
50
0
27
2
80
5
75
9
94
5
7

Á
p
d
ụn
g
cho
đ
ộ
n
g
M
W
M
D2
26
-
NTA
855M
NT
855M
KTA
19M
KTA
19M
KT38
M
Qua phân tích ở trên và bảng 3.6, đồng thời từ thực tế sử dụng
của ngư dân hành nghề lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thì hộp số loại
T300
được sử dụng rộng rải nhất và được chọn để tính toán sau nầy.

Ở Kiên Giang, các động cơ cũ, không phân biệt ĐCTCD hay
ĐCBTH, trước khi đưa xuống tàu đều cải hoán bánh đà, bằng cách
đúc một khâu mới bằng gang và gia công nó phù hợp với mối ghép
c
ủa vành ngoài bánh đà cũ. Trên lý thuyết, bánh đà có tác dụng chủ
yếu là đảm bảo tốc độ quay của trục khuỷu được đồng đều (tốc độ
góc không đổi ).
Do
mô men quán tính chuyển
động
quay J ( J =
m.D
2
/4 ) c
ủa động cơ biến thiên theo góc quay của trục khuỷu nên
t
ốc độ góc của trục khuỷu trong thực tế không phải là hằng số,
104
nghĩa là trục khuỷu chuyển
105
động có gia tốc góc. Hiện tượng này gây nên các tải trọng phụ có
tính ch
ất va đập trong các cơ cấu của động cơ, trên nền móng lắp
đặt động cơ và trên các cơ cấu liên hợp với động cơ. Trong thực tế,
dù
động cơ có nhiều xy lanh, mô men J của động cơ vẫn không phải
là h
ằng số.
Khi mô men J của động cơ lớn hơn mô men cản, trục khuỷu sẽ
gia tốc lúc đó bánh đà sẽ tích trữ phần năng lượng dư dưới dạng

động năng E. Khi mô men J của động cơ nhỏ hơn mô men cản, trục
khuỷu sẽ quay chậm dần, bánh đà lúc đó sẽ phóng trả phần năng
l
ượng đã tích trữ, lúc này động năng E của bánh đà sẽ tăng lên, do
đó làm cho trục khuỷu quay được đều. Có nghĩa là nếu mô men J
c
ủa bánh đà lớn, tích trữ phần năng lượng dư càng lớn và tác dụng
làm đồng đều
t
ốc độ của nó sẽ càng lớn
[6].
T
ừ công thức động năng E
= J
.
2
/2, trong
đó J = m.D
2
/4, với m
là kh
ối
l
ượng; D là đường kính bánh đà, tỷ lệ thuận với đường kính bánh đà.
Do
đó, tăng đường kính bánh đà thì mô men J tăng theo tỷ lệ bình
ph
ương, trong khi tăng khối lượng bánh đà thì mô men J chỉ tăng
theo t
ỷ lệ bậc 1. Tuy nhiên tăng mô men J bánh đà có nghĩa là

t
ăng kích thước và trọng lượng của bánh đà, điều đó không thể thực
hi
ện một cách tùy tiện được.
Vi
ệc ngư dân tăng thêm khối lượng quay của bánh đà lên (1,5-2)
l
ần ( có khi khối lượng toàn bộ lên đến 200 kg) là hoàn toàn theo
kinh nghi
ệm. Họ thường phải gia công thêm một ống trụ làm trung
gian
để ghép mặt trước của hộp số với mặt sau thân máy (do tăng
106
khối lượng quay đã làm chiều dầy vành của bánh đà tăng, cho nên
ph
ải dùng đến ống trụ trung gian nầy). Theo quan điểm của người
c
ải hoán động cơ và thợ máy, mục đích của việc cải hoán bánh đà
như trên là để động cơ dễ khởi động hơn, “kéo khỏe hơn” và tiết
ki
ệm được nhiên liệu. Riêng đối với động cơ cũ, những yếu tố quyết
định tính năng khởi động thường không đảm bảo theo thiết kế, ví
d
ụ :chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xylanh, piston,
xécm
ăng, bơm cao áp, vòi phun nhiên liệu, bộ đề khởi động, thông
s
ố kỹ thuật của ắc quy khởi động….Bởi vậy, việc tăng thêm mômen
quán tính khi kh
ởi

107
động bằng việc tăng khối lượng bánh đà, theo họ, nhằm để khắc
ph
ục phần nào
ảnh hưởng tiêu cực của yếu tố nói trên.
Tuy nhiên, theo tôi vi
ệc tăng khối lượng bánh đà để nhằm hạn
ch
ế phần nào sự bất cập kể trên, đặc biệt là đối với TLK của tỉnh
Kiên Giang, là ch
ưa đúng. Ngoài việc đóng tàu, trang bị máy chính
và chân v
ịt theo kinh nghiệm dân gian như hiện nay không có gì bảo
đảm cho sự làm việc phù hợp của tổ hợp M-V-CV, từ đó mômen cực
đại của động cơ hoàn toàn có thể không nằm trong vùng tốc độ kéo
l
ưới được lựa chọn. Bởi vậy, mặc dù động cơ có công suất lớn
nh
ưng “kéo” không khỏe. Vấn đề ở đây là tăng J để sử dụng được
h
ộp số có tỷ số truyền cao và chân vịt tương ứng thì phù hợp hơn.
Vi
ệc đánh giá vấn đề này cần phải đầu tư nghiên cứu nhiều hơn
n
ữa mới có nhận định chính xác được. Trong luận văn này chỉ xét
trên th
ực tế sử dụng của ngư dân.
3.2.1.5. Xem xét sự phù hợp của Máy - Vỏ tàu - Chân vịt :
Như đã phân tích ở mục 2.1.1, 2.1.2 và 3.2.1.4 thì M-V-CV và
h

ộp số là tổ hợp đặc tính không thể tách rời. Sự phù hợp của tổ hợp
M-V-CV là yêu c
ầu bắt buộc trong thiết kế cũng như trong sử dụng
động cơ.
Để cụ thể hóa đối tượng nghiên cứu và phục vụ cho các số liệu
tính toán
ở
phần sau, từ các phân tích ở trên ta có :
1-Máy tàu : chọn máy CUMMINS KTA 19M với các thông số :
- Công su
ất định mức : (450-500) hp.
- Vòng quay : 1800 v/ph.
- Các thông s
ố Kinh tế - Kỹ thuật như bảng 3.5 đã nêu.
108
2-Hộp số : loại thủy lực, ký hiệu T300, có tỷ số truyền 7,54:1.
Có 2 c
ấp tiến
và lùi cùng t
ỷ số. Các thông số khác đã được nêu ở bảng 3.6.
3-Chân vịt : loại chân vịt định bước, cấp thông thường ( dưới 15
hl/h). V
ật
li
ệu Hợp kim Đồng, đường kính 2,03 m. Trọng lượng bánh đà 178
kg.
109
4-Vỏ tàu : Như đã phân tích ở mục 1.2.2.2 thì mẫu tàu lưới kéo
c
ủa tỉnh Kiên

Giang dùng
động cơ CUMMINS KTA 19M có ký hiệu và các kích
th
ước
+MTT-17-KG : (L
max
x B
max
x D) = ( 22,20 x 6,10 x 3,33 ) m.
+MTT-11-KG : (L
max
x B
max
x D) = ( 23,90 x 6,40 x 3,60 ) m.
+MTT-21-KG : (L
max
x B
max
x D) = ( 24,10 x 6,62 x 3,41 ) m.
Trong
đó mẫu số MTT-17-KG được sử dụng nhiều nhất do
đó ta chọn
mẫu nầy làm mẫu tính toán.
Qua th
ăm dò các ngư dân đang sử dụng tàu có M-V-CV và hộp
số gần với mẫu đã chọn thì tốc độ khi kéo lưới là (2-4) hl/giờ và
t
ốc độ khi hành trình là (10-12) hl/giờ tương ứng với vòng quay
động cơ là 1200 vòng/phút ( tức 67% n
đm

), đây là mức chuẩn mà
t
ất cả các tàu lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thường sử dụng mà chân
v
ịt không bị “nặng” cũng như không bị “luốc” tức nhẹ tải . Như
vậy máy chính làm việc với tải bình quân là 67% và 33% còn lại
xem nh
ư phần dự trử cho :
+Máy chính có th
ể làm việc lâu dài . Đối với lưới kéo, phần dự
trử này là
15%.
+D
ự trữ tốc độ quay của chân vịt (PRM) liên quan đến phương
th
ức tăng áp của máy chính, phương thức làm mát, hệ thống khí
x
ả, theo nhà máy chế tạo chính. Đối với tàu cá thì phần dự trử nầy
là (1,5-3)%.
+D
ự trử cho trường hợp đáy tàu nhiễm bẩn và sóng gió,
công su
ất hữu hiệu cần thiết tăng lên, tính năng đẩy giảm xuống, khi
v
ận hành mức tăng công suất máy chính thường được biểu thị bằng
110
độ dự trử hàng hải (Sea Margin). Độ dự trử nầy nằm trong khoảng
(0-25)% tùy theo tr
ạng thái hoạt động của tàu.
Tóm lại, mặc dù việc lựa chọn tổ hợp M-V-CV và hộp số của

ngư dân là theo kinh nghiệm nhưng qua thực tiển sử dụng đã cho
th
ấy được sự phù hợp của tổ hợp.
111
C
ô
n
g
s
u
ấ
t
p
h
á
t
r
a
(
K
W
)
n
h
i
ê
n
l
i
ệ

112
u
t
i
ê
ê
u
t
h
ụ
(
L
í
t
/
g
i
ờ
)
T
ốc
độ
động
cơ
(
R
P
M
)
Hình 3.42 : Đường cong đặc tính của động cơ

CUMMINS KTA
19M