thiết kế máy đo ma sát ổ đỡ trục chân vịt, chương 1 docx

Chương 1
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY
ĐO MA SÁT
Ổ ĐỠ TRỤC CHÂN VỊT
1.1. Ổ ĐỠ TRỤC CHÂN VỊT. (ÔĐTCV)
1.1.1.VỊ TRÍ, ĐẶC ĐIỂM CỦA Ổ ĐỠ TRỤC CHÂN VỊT
TRONG HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ.
Trên hình (1 - 1), trình bày sơ đồ hệ động lực của tàu thủy.
Hình 1.1. Sơ đồ hệ động lực tàu thủy
1. Máy chính. 2. Hộp số. 3;4. Trục
trung gian.
5. Tr
ục chân vịt. 6. Chân vịt.
Máy 1, qua hộp số 2, trục trung gian 4, trục chân vịt 5, truyền
mô men quay cho chân vịt số 6. Khi quay thuận, chân vịt đạp nước
về phía sau, phản lực của nước vào chân vịt, thông qua trục chân
vịt, qua ổ đỡ trượt chặn ÔTC, sẽ được truyền tới thân tàu và đẩy
con tàu về phía trước.
OÅÑC
OÅÑTCV
Đa số trường hợp, trục chân vịt số 5 được đặt trên hai bạc
trượt: Bạc lái BL, nằm ở phía đuôi t
àu, và bạc mũi BM, nằm ở phía
mũi tàu. Chúng được gọi là bạc lót trục chân vịt (BLTCV) và được
đặt chung trong một ổ đỡ trượt, gọi l
à ổ đỡ trục chân vịt (ÔĐTCV).
Vì chân vịt ngâm sâu trong nước, muốn kiểm tra, sửa chữa,
thay thế các BLTCV, phải đưa tàu vào “đốc” (âu) hoặc lên
“tri
ền” ở trên bờ. Công việc này thường chỉ được tiến hành vào dịp
trung hay đại tu v

òm đuôi, hoặc toàn bộ thân tàu.
Chu k
ỳ trung đại tu tàu khá dài, đòi hỏi tính tin cậy và độ bền
mòn của bạc lót trục chân vịt phải cao, để có tuổi bền tương ứng;
đặng có thể thay thế, sửa chữa các bạc n
ày, cùng lúc với việc sửa
thân tàu. Như vậy đỡ tốn tiền nâng, hạ thủy t
àu.
Người ta chọn ổ trượt làm ổ đỡ trục chân vịt, vì ổ trượt có
tính tin cậy cao, làm việc êm hơn ổ lăn. Nhưng ma sát ở ổ trượt
thường lớn hơn ma sát ở ổ lăn. Điều n
ày trái với mong muốn vừa
nêu.
Để giảm ma sát và giảm mòn cho BLTCV, một mặt cần tìm
ki
ếm vật liệu chống ma sát để làm bạc, phù hợp với vật liệu trục
chân vịt (hoặc áo bao trục); nghĩa là chọn cặp ma sát thích hợp.
Mặt khác, cần tìm cách giảm tải, giảm tốc độ trượt và bôi trơn, làm
mát thật tốt cho ổ. Kết cấu hợp lý ổ trục cũng là một giải pháp khả
dĩ.
Ta xem xét kỹ hơn về điều này khi nghiên cứu chế độ và
điều kiện làm việc của các loại ÔĐTCV thường gặp ở đội tàu thủy
Việt Nam.
1.1.2.CHẾ ĐỘ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC THƯỜNG GẶP
CỦA Ổ ĐỠ TRỤC CHÂN VỊT TÀU CÁ CỠ NHỎ.
Sơ đồ cấu trúc và tải tác dụng tại ổ đỡ trục chân vịt phổ biến
ở t
àu cá cỡ nhỏ, được trình bày trên hình (1 – 2). Các bộ phận của
ổ gồm có: Chân vịt số 1, ống bao trục số 2, trục chân vịt số 3,
BLTCV phía lái BL, phía mũi BM, đệm kín nước số 4, cái điều

chỉnh độ kín nước số 5 và khớp nối trục số 6.
Hình (1 – 2): Sơ đồ cấu trúc và tải tác dụng tại ÔĐTCV phổ biến ở
tàu cá cỡ nhỏ
Q
cv
là trọng lượng chân vịt, Q
kn
là trọng lượng của khớp nối,
q là tải phân bố đều theo chiều dài của trục do trọng lượng trục
chân vịt gây ra. M
m
là mô men xoắn từ máy tàu truyền tới, M
c
là
mô men c
ản chuyển động của chân vịt do nước gây ra. R
l
và R
m
là
các ph
ản lực tại bạc lái và bạc mũi. P
cv
là hợp của phản lực nước
lên chân vịt, có phương trùng với đường tâm trục chân vịt và chiều
từ phía lái về mũi tàu. Khi chân vịt quay thuận, phản lực này đẩy
tàu tiến về phía trước.Còn khi chân vịt quay ngược, chiều phản lực
sẽ ngược lại, tàu lùi về phía sau.
Tùy theo tương quan giữa trọng lượng của chân vịt Q
cv

và
tr
ọng lượng của khớp nối Q
kn
cũng như tỷ lệ các khoảng cách L
o
,
L
1
, L
2
mà giá trị của các phản lực R
l
và R
m
, lớn hay nhỏ, cùng
chi
ều hay ngược chiều nhau.
Khi thiết kế, người ta bố trí sao cho giá trị của chúng không
quá sai khác. Song vì trọng lượng của chân vịt thường rất lớn so
với trọng lượng của khớp nối. Lại vì, để bảo đảm đủ “nước hút”
cho chân vịt, nhằm bảo đảm hiệu suất cao của nó, đoạn trục
conxon L
o
không thể quá ngắn. (đặc biệt, ở tàu vỏ gỗ trảng đuôi,
ván vỏ không chắp nối mà liền mảnh từ mũi đến đuôi tàu). Do vậy,
tỷ lệ khá nhất có thể đạt được của R
l
/R
m

thường không dưới (5/4 -
4/3). Các ph
ản lực này thường lớn hơn phản lực ở các ổ đỡ, trên
các tr
ục trung gian hoặc trục đẩy, đến 3, 4, 5 lần.
Trong thiết kế kỹ thuật, người ta thường coi phản lực R
l
hoặc
R
m
là tải chính, gây ra áp suất nén trên bề mặt BLTCV.
Sau khi chọn phương án bố trí các bộ phận của ổ, chọn
phương án bôi trơn, làm mát và lựa chọn vật liệu l
àm trục và bạc,
người ta kiểm tra độ bền của bạc, thông qua việc so sánh áp suất
nén danh nghĩa p mà bạc phải chịu, với áp suất cho phép của vật
liệu làm bạc [p], hoặc so sánh nhân tố cho phép làm việc [pv] của
vật liệu làm bạc, với chế độ làm việc thực tế của ổ trượt phía lái là
p
1
v, và phía mũi là p
2
v. Trong đó:
p
1
= R
l
/d .L
b1
hoặc p

2
= R
m
/d .L
b2
và v =  .r .
(1 - 1)
d,
, v, r là đường kính, tốc độ góc, tốc độ trượt và bán kính
trục chân vit.
L
b1
, L
b2
là chiều dài của bạc lái và bạc mũi.
Nếu giữ nguyên tốc độ trượt và đường kính trục chân vịt (hai
thông số này do hiệu suất chân vịt và công suất của tàu quy định),
để giảm tải, nghĩa l
à giảm áp suất danh nghĩa trên bề mặt các bạc,
nhằm giảm ma sát và hao mòn, người ta tăng chiều dài bạc lái lên
(4 - 5) l
ần và chiều dài bạc mũi lên gấp (3 - 4) lần đường kính trục
chân vịt, nghĩa là lớn hơn chiều dài các bạc trượt khác ở trục trung
gian và trục đẩy, trên cùng hệ trục chừng ấy lần.
Ngoài tải chính là áp suất danh nghĩa, ÔĐTCV còn chịu các
tải phụ, do dao động dọc trục bởi sự biến động của lực đẩy chân vịt
trước sóng gió biển khơi, sự biến động của d
òng nước theo sau
đuôi tàu; hay do dao động ngang của trục chân vịt
và sự biến dạng

của vỏ tàu, làm sai lệch tâm trục và ổ
Rất khó xác định chính xác sự ảnh hưởng của các yếu tố này.
Vì v
ậy, người ta thêm vào giá trị p một hệ số k, tính đến ảnh hưởng
chung của chúng. Tùy theo kích thước, hình dáng kết cấu tàu và hệ
động lực; tùy vào loại vỏ sắt hay vỏ gỗ; tùy vùng biển hoạt
động m
à lấy giá trị k cao hay thấp. Việc này phụ thuộc kinh
nghiệm của người thiết kế.
Áp suất danh nghĩa trên BLTCV p của các loại tàu cá cỡ nhỏ
ở Việt Nam, thường nằm trong khoảng:
p = (0,05 - 0,3) N/mm
2
;
còn t
ốc độ trượt giữa trục chân vịt với bạc, thì nằm trong khoảng v
= (1 - 3) m/s.
N
ếu xem vật liệu và chiều dày các bạc trượt là như nhau, thì
kh
ối lượng vật liệu yêu cầu cho hai BLTCV lớn gấp (7 - 9) lần so
với vật liệu cần cho một bạc trượt khác trên cùng hệ trục.
ỔĐTCV này thường được bôi trơn bằng nước, chảy từ phía
ngoài tàu, theo khe hở giữa bạc và trục, vào trong tàu. Nước có tỷ
nhiệt cao hơn dầu bôi trơn tới 2 lần, nên khi bôi trơn, nó cũng đồng
thời làm mát tốt cho ổ. Dùng nước bôi trơn vừa không tốn tiền, lại
không gây ô nhiễm môi trường biển như dùng dầu.
Tàu cá khai thác ngoài biển, hay trong các sông hồ, nước bôi
trơn và làm mát cho ổ có tính ăn m
òn hóa học và ăn mòn điện-hóa

r
ất cao. Do vậy, trục chân vịt thường làm bằng thép không gỉ.
Thép không gỉ gần như không bị nước biển ăn mòn, nhưng
độ cứng của nó không cao. V
ì vậy, vật liệu làm bạc không được
quá cứng. Người ta thường sử dụng vật liệu phi kim loại như: Gỗ,
cao su, chất dẻo để làm BLTCV các tàu sử dụng thép không gỉ
làm trục chân vịt, vì chúng thường có độ cứng thấp hơn các loại
hợp kim chống ma sát hiện dùng, lại rất ít bị ăn mòn bởi nước biển.
Các loại vật liệu này, không chỉ đáp ứng cho trên 7 vạn tàu cá
c
ỡ nhỏ, mà ngay cả trên 6 nghìn tàu cá loại trên 90 mã lực cũng
vẫn dùng loại vật liệu này.
Tàu cá có công su
ất 800, 1000 mà lực vẫn dùng polyamid
làm BLTCV.