Hệ động lực tàu thủy - Chương 2 pot

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 25

A4 (210 x 297) mm

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG THỨC VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG
2.1. PHƯƠNG THỨC TRUYỀN ĐỘNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN
2.1.1. Công dụng của thiết bị truyền động
Thiết bị truyền chuyển động từ động cơ chính đến chong chóng thường gọi là thiết bị
truyền động. Thiết bị truyền động chính trong hệ thống động lực tàu thủy bao gồm: hệ trục,
thiế
t bị nối – tách trục (hay ly hợp) và bộ giảm tốc (hay hộp số).
Công dụng của thiết bị truyền động là:
– Truyền chuyển động quay hay công suất từ động cơ chính đến chong chóng.
– Làm thay đổi được mômen quay của chong chóng do đó làm cho việc thiết kế chong
chong được dễ dàng và đạt được hiệu suất cao hơn, đồng thời làm cho hệ động lực phù hợp
hơn với một s
ố chế độ khai thác của tàu.
– Nhờ thiết bị truyền động mà động cơ chính không chịu ảnh hưởng trực tiếp của chong
chóng, do đó có thể chọn động cơ chính có tính kinh tế và độ tin cậy cao. Và do vòng quay của

động cơ không bị hạn chế nên có thể chọn động cơ có các chỉ tiêu trọng lượng và kích thước
mong muốn.
– Sử dụng thiết bị truyền động không những khống chế
được vòng quay và chiều quay
của trục chong chóng mà còn tạo khả năng tự động điều chỉnh đặc tính quan hệ giữa động cơ
chính và chong chóng.
– Sử dụng thiết bị truyền động có thể thay đổi được đặc tính đàn hồi của hệ trục, tạo
điều kiện thuận lợi cho việc lắp ráp và vận hành an toàn.
2.1.2. Phân loại phương thức truyền động
Trang trí động lự
c tàu thủy dùng nhiều loại động cơ chính khác nhau, đặc tính đẩy của
tàu cũng khác nhau nên phương thức truyền động cũng khác nhau. Phương thức truyền động
thường phân thành 3 loại chính sau:
1– Truyền động trực tiếp
Truyền động trực tiếp là dạng phương thức truyền động trong đó số vòng quay của
chong chóng bằng số vòng quay của động cơ chính.
Loại phương thức truyền động này được dùng ph
ổ biến trên các tàu có công suất lớn và
vừa, vòng quay của chong chóng trong khoảng 85 ÷ 300 rpm (vòng/phút). Trong vài trường
hợp đặc biệt vòng quay của chong chóng có thể cao hơn các trị số nêu trên; chẳng hạn như:
một số tàu khách chạy trong luồng lạch cạn và một số tàu quân sự.
▪ Truyền động trực tiếp có ưu điểm:

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
C2/HĐL–TBG18.02.10

Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 26

A4 (210 x 297) mm

– Hiệu suất truyền động cao, vì ngoài tổn thất trên đường trục ra không còn tổn thất nào
khác.
– Suất tiêu hao nhiên liệu của các loại động cơ sử dụng trong truyền động trực tiếp thấp
(130 ÷ 150 g/hp.h) và thấp hơn loại động cơ có số vòng quay cao từ 6 ÷ 25%.
– Hiệu suất chong chóng cao, do được thiết kế với số vòng quay phù hợp.
– Hệ động lực đơn giản, thiết bị
chắc chắn, làm việc tin cậy, bảo quản dễ dàng, ít ồn và
gây chấn động, tuổi thọ cao
▪ Nhược điểm của truyền động trực tiếp:
– Trọng lượng và kích thước của động cơ chính lớn. Đối với tàu có yêu cầu lượng
chiếm nước nhỏ và công suất lớn thì dạng truyền động này không phù hợp.
– Tính cơ động (đảo chiều quay của chong chóng) kém linh hoạt hơ
n do phải sử dụng
động cơ tự đảo chiều.
– Ít phù hợp với loại tàu có nhiều chế độ khai thác (chế độ tải)
2– Truyền động gián tiếp
Truyền động gián tiếp là dạng phương thức truyền động trong đó số vòng quay của
chong chóng khác với số vòng quay của động cơ chính.
Sự khác nhau nói trên có thể tuân theo một tỷ lệ nhất định hoặc không theo một tỷ lệ

nào cả. Và do vậy, trên đường trục đối với dạng phương thức truyền động này thường có thêm
một số thiết bị trung gian đặc biệt để truyền công suất, như: thiết bị nối trục hay bộ giảm tốc

Truyền động gián tiếp được chia ra làm 2 loại:
– Truyền động gián tiếp có bộ ly hợp; bao gồm các loại sau: ly hợp thủy lực, ly hợp ma
sát cơ giới, ly hợ
p khí động, ly hợp điện từ.
– Truyền động gián tiếp có bộ giảm tốc (hộp số); bao gồm: bộ giảm tốc thủy lực, bộ
giảm tốc bánh răng
Truyền động gián tiếp có một số đặc điểm:
– Khi dùng bộ ly hợp thì bất cứ lúc nào cũng có thể ly và hợp trục động cơ với trục
chong chóng. Nếu bộ ly hợp là dạng
đảo chiểu được thì động cơ chính được sử dụng là loại
không tự đảo chiều, kết cấu của động cơ chính đỡ phức tạp và vận hành thuận tiện hơn. Bộ ly
hợp đàn tính hay thủy lực có khả năng làm giảm nhẹ xung lực, dao động xoắn, và do đó có khả
năng bảo vệ động cơ và hệ trục làm việc an toàn. Trong những năm gần
đây bộ ly hợp đàn tính
và thủy lực được dùng nhiều trên các tàu lai dắt hoặc tàu chạy vùng băng giá.
– Dùng truyền động gián tiếp có thể khắc phục được toàn bộ những nhược điểm của
phương thức truyền động trực tiếp. Đó là việc sử dụng được động cơ cao tốc (với kích thước và

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 27

A4 (210 x 297) mm

trọng lượng nhỏ) làm giảm được đáng kể kích thước và trọng lượng của hệ động lực; bên cạnh
đó có thể kết hợp với bộ giảm tốc nhiều cấp tỷ số truyền để thu được nhiều chế độ vòng quay
của chong chóng.
– Một ưu điểm nổi bật của dạng phương thức truyền động gián tiếp đó là có thể làm
tăng hiệu suất của trang trí động lực khi tải ngoài thay đổi. Trong trường hợp thiếu động cơ
công suất lớn, có thể dùng nhiều động cơ để quay một chong chóng. Khi đó, khả năng dự trữ
công suất cho hệ động lực sẽ cao hơn. Khi chong chóng làm việc ở chế độ tải bộ phận thì chỉ
cần vận hành một động cơ và động cơ đó vẫ
n làm việc ở đường đặc tính ngoài, nâng cao được
hiệu suất của hệ động lực. Hoặc trong những trường hợp đặc biệt cũng có thể dùng một động
cơ thông qua bộ giảm tốc để quay nhiều chong chóng. Loại truyền động này được dùng phổ
biến trên các tàu có công suất nhỏ và vừa.
– So với dạng phương thức truyền động trực tiếp, truyền động gián tiếp có hiệu su
ất
thấp hơn vì có thêm các thiết bị trung gian, độ tin cậy giảm, hệ thống phức tạp hơn.
3– Truyền động đặc biệt
Truyền động đặc biệt bao gồm 2 dạng chủ yếu sau: truyền động điện và truyền động
chong chóng biến bước.
3–1 Truyền động điện
Đặc điểm của loại truyền động này là giữa động cơ và chong chóng không có sự liên h
ệ
cơ giới. Động cơ lai máy phát điện, cung cấp điện cho động cơ điện lai chong chóng. Do năng
lượng truyền từ động cơ đến chong chóng được chuyển hóa 2 lần nên hiệu suất của dạng
phương thức truyền động này thấp hơn hai phương thức trên.
Điện truyền động có những đặc điểm đặc biệt sau:
– Không cần có hệ trụ
c dài và bố trí nhiều gối trục trung gian, động cơ có thể bố trí ở

bất cứ vị trí nào thích hợp trong buồng máy. Tính linh hoạt và năng lực dự trữ lớn.
– Khi cần thay đổi chiều quay của chong chóng, chỉ cần thay đổi chiều quay của động
cơ điện; như vậy sẽ thao tác nhanh chóng và tiện cho việc điều khiển từ xa.
– Động cơ chính (diesel lai máy phát) không bị ảnh hưởng b
ởi vòng quay và chiều quay
của chong chóng nên có thể dùng động cơ cao tốc quay một chiều, và do đó trọng lượng của
trang trí động lực giảm xuống theo hướng có lợi.
– Trong sử dụng sẽ khai thác một cách có hiệu quả động cơ chính, vì cùng một lúc động
cơ chính có thể cung cấp năng lượng điện cho hệ động lực lẫn các phụ tải điện khác trên tàu.
Đồng thời, việc sử dụ
ng nhiên liệu nặng sẽ đem lại hiệu quả tích cực trong trường hợp này.
– Nhược điểm của dạng phương thức truyền động này là trang trí động lực phức tạp,
hiệu suất thấp, giá thành đầu tư cao, yêu cầu kỹ thuật cao khi vận hành, do đó chỉ dùng trong

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 28

A4 (210 x 297) mm

những tàu đặc biệt như tàu phá băng, tàu quân sự, tàu lai dắt đặc biệt, tàu yêu cầu tính cơ động

cao. Dạng truyền động này có tiếng ồn khá lớn nên phải dùng các biện pháp giảm chấn, giảm
âm thích hợp để khắc phục.
3–2 Truyền động chong chóng biến bước
Loại truyền động này có thể sử dụng phương thức truyền động trực tiếp hoặc gián tiếp.
Đặc điểm c
ủa dạng truyền động này là:
– Chiều quay của chong chóng không đổi nhưng tàu vẫn thực hiện được hành trình tiến
hoặc lùi.
– Thay đổi bước của chong chóng sẽ đạt được những yêu cầu mong muốn trong bất kỳ
tốc độ hành trình nào, nâng cao được tính kinh tế của trang trí, phát huy được đầy đủ công suất
của động cơ; đồng thời động cơ làm việc ổn định kể cả khi chong chóng có tốc độ quay ch
ậm.
– Tăng cường tính cơ động của tàu và thuận tiện cho việc điều khiển từ xa.
Tuy nhiên, vì phải có thiết bị điều khiển đặc biệt trong hệ trục và cánh chong chóng
khiến việc chế tạo, lắp ráp gặp nhiều khó khăn, thiết bị làm kín đòi hỏi độ tin cậy lớn và rất
phức tạp. Những năm gần đây truyền động chong chóng biến bướ
c được dùng khá nhiều trên
các đội tàu đánh cá, tàu container.
2.1.3. Lựa chọn phương thức truyền động
1– Phù hợp với công dụng và khu vực hoạt động của tàu
Với cùng một loại thiết bị truyền động thì có thể lắp cho các tàu có công dụng và khu
vực hoạt động khác nhau; nhưng mỗi một phương thức truyền động thì chỉ phù hợp với một
loại tàu nhất định. Ví dụ như: tàu chạy
ở các vùng có băng giá, nhiều rong rêu thường chọn
động cơ có tốc độ thấp và có thiết bị nối trục thủy lực để đảm bảo cho động cơ được an toàn
khi chong chóng bị sự cố; hoặc tàu phá băng cần có mômen xoắn lớn nên chọn truyền động
điện là phù hợp và ưu việt nhất; các tàu hàng khô chạy biển thì dùng phương thức truyền động
trực tiếp hay truyền động giả
m tốc nhằm nâng cao hiệu suất kinh tế của trang trí.
2– Đạt được tính kinh tế của các loại truyền động

Khi chọn phương thức truyền động thì phải xét đến chỉ tiêu kinh tế. Để đạt được hiệu
suất cao nhất thì nên chọn phương thức truyền động trực tiếp; các dạng truyền động còn lại có
hiệu suất nhỏ hơn, tuy nhiên nó lại được hiệu quả kinh tế – k
ỹ thuật trong những trường hợp
nếu sử dụng phương thức truyền động trực tiếp không đạt yêu cầu.
Nói tóm lại, việc đạt được tính kinh tế cao trong lựa chọn phương thức truyền động nào
chỉ thực sự thích hợp khi đã đạt được yếu tố kỹ thuật trong lựa chọn phương thức truyền động
đó.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 29

A4 (210 x 297) mm

3– Phù hợp với sự phát triển của động cơ chính
Những năm gần đây nhiều loại động cơ mới được dùng trên tàu thủy (như động cơ cao
tốc, piston tự do, tuabin khí, các động cơ diesel được cường hóa với việc tự động hóa và hỗ trợ
điều khiển của các thiết bị điện tử ) do đó phương thức truyền động cũng có nh
ững yêu cầu
thích ứng. Các thiết bị truyền động không ngừng được cải tiến và phát triển theo sự phát triển

của trang trí động lực. Sự phát triển của trang trí động lực là hướng vào tốc độ, năng lực hoạt
động, độ tin cậy, giảm trọng lượng và kích thước, do đó phương thức truyền động cũng phải
hướng theo xu thế này. Điều này được thể hiện rõ trong thi
ết kế và kết cấu của các thiết bị
truyền động.
Từ sự phân tích trên, có thể đưa ra một số cách chọn phương thức truyền động như sau:
– Nếu động cơ có số vòng quay thấp (hoặc thấp tốc), cỡ lớn được thiết kế lắp đặt trên
tàu có trọng tải lớn thì nên chọn phương thức truyền động trực tiếp.
– Với
động cơ có số vòng quay lớn (hoặc cao tốc), yêu cầu tính cơ động cao thì có thể
dùng phương thức truyền động giảm tốc, ly hợp giảm tốc truyền động gián tiếp.
– Những năm gần đây việc sử dụng động cơ quay một chiều và tua–bin khí trở nên rộng
rãi, do đó phương thức truyền động giảm tốc, điện truyền động và chong chóng biến bước có
nhiều hướng phát triển và ứng dụng hơn.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 30

A4 (210 x 297) mm

2.2. LY HỢP MA SÁT
2.2.1. Khái quát
Bộ ly hợp ma sát là thiết bị truyền động được dùng rộng rãi trên các loại tàu có công
suất vừa và nhỏ, vì loại tàu này yêu cầu các thiết bị động lực có trọng lượng và kích thước nhỏ,
gọn. Ly hợp ma sát có thể thoả mãn được yêu cầu đó.
Một số đặc điểm chính của truyền động ly hợp ma sát:
– Ở trạng thái làm việc ổn định không xảy ra sự trượt t
ương đối của các bề mặt ma sát,
do vậy hiệu suất truyền động cao.
– Thời gian ly hợp ngắn. Với những thiết bị truyền động công suất vừa và nhỏ, thời gian
tiếp hợp hoàn toàn không quá 0,2 ÷ 0,3 giây.
– Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
– Ly hợp ma sát thao tác bằng phương pháp cơ giới khi làm việc không tiêu hao năng
lượng.
Do những đặc điểm trên, ly hợp ma sát là thiết bị duy nh
ất dùng trên các tàu yêu cầu có
tính cơ động cao, kích thước nhỏ. Thông thường, bộ ly hợp ma sát được thiết kế với bộ giảm
tốc có chung thân vỏ.
Căn cứ vào hình dáng bề mặt ma sát, bộ ly hợp ma sát trên tàu thủy chia thành bốn loại:
– Bộ ly hợp ma sát đĩa, mặt ma sát là hai đĩa phẳng.
– Bộ ly hợp ma sát hình chóp nón, mặt ma sát là hình chóp nón.
– Bộ ly hợp hình trống, mặt ma sát là hình trụ tròn.
– Bộ ly hợp hình răng vòng, mặt ma sát là những vòng răng đồng tâm, m
ặt hình chóp.
Sự khác nhau giữa ly hợp ma sát đĩa với các loại khác đó là: ly hợp ma sát đĩa có thể có
nhiều cặp đĩa ma sát, còn các loại khác chỉ có một cặp ma sát. Trường hợp ly hợp ma sát hình
chóp tròn có hai cặp ma sát là trường hợp ngoại lệ. Bởi vậy, khi áp lực và hệ số ma sát như
nhau, cùng truyền động một mômen xoắn như nhau, thì bộ ly hợp ma sát đĩa có kích thước nhỏ
hơn. Bộ ly hợp ma sát kiểu răng vòng có bề m
ặt ma sát lớn, do đó thiết bị rất gọn nhẹ và có thể

đặt ngay trong hộp giảm tốc.
Quá trình làm việc của bộ ly hợp ma sát có thể chia làm ba giai đoạn: Giai đoạn tiếp
hợp, giai đoạn ổn định và giai đoạn ngừng tiếp hợp.
Giai đoạn tiếp hợp, trục bị động ở trong tình trạng vận hành không ổn định, tốc độ tăng
d
ần đến tốc độ của trục chủ động trong thời gian 1 ÷ 2 giây.
Giai đoạn ổn định, sau khi đã vận hành ổn định, bộ ly hợp ma sát được coi như một thể
thống nhất truyền mômen và cân bằng với lực cản bên ngoài.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 31

A4 (210 x 297) mm

Giai đoạn ngừng tiếp hợp, trong giai đoạn này trục bị động cũng ở trong trạng thái
không ổn định, tốc độ giảm dần đến lúc dừng hẳn.
Khi trang trí động lực làm việc ở các phụ tải khác nhau, các giai đoạn trên xảy ra cũng
khác nhau. Nếu chế độ công tác của bộ ly hợp ma sát luôn thay đổi, thường xuyên ly hợp với
thời gian ngắn thì giai đoạn thứ nhấ
t có tác dụng chủ yếu, lúc này phụ tải động lực của bộ ly

hợp ma sát rất quan trọng. Nếu số lần ly hợp ít và thời gian dài thì phụ tải động lực của bộ ly
hợp không quan trọng lắm. Trong thực tế, bộ ly hợp có chế độ công tác ổn định, thường làm
việc dài ở giai đoạn thứ hai.
Khi bộ ly hợp ở trạng thái tiếp hợp, trục bị
động được gia tốc dần và đạt đến tốc độ của
trục động. Trên bề mặt ma sát, trị số lực đẩy Q tăng dần từ 0 đến lớn nhất. Sau khi kết thúc
giai đoạn thứ nhất, tốc độ hai trục bằng nhau và cân bằng với lực bên ngoài. Trong toàn bộ thời
gian của giai đoạn thứ nhất, số vòng quay của trục bị động nhỏ h
ơn số vòng quay của trục chủ
động vì giữa 2 đĩa ma sát có hiện tượng trượt tương đối. Công tiêu hao trên trục bị động bằng
năng lượng gia tốc của bộ phận bị động cộng với công tổn thất giữa các đĩa ma sát và nhiệt
lượng tỏa ra trong quá trình ma sát tiếp xúc.
Để có tổn thất tiếp hợp nhỏ nhất, mômen xoắn M
1
của trục chủ động truyền cho trục bị
động phải lớn hơn mômen xoắn M
2
trên trục bị động. Nếu M
1
lớn hơn M
2
quá nhiều thì thiết bị
quá cồng kềnh và các yếu tố có lợi (trọng lượng nhỏ, lực xung kích giảm) sẽ bị hạn chế. Trong
trường hợp này, nếu mômen tác động đột biến lên trục chủ động sẽ xảy ra hiện tượng xung
kích bất lợi cho thiết bị. Nhưng nếu M
1
quá nhỏ, thời gian tiếp hợp kéo dài, tổn thất sẽ tăng lên.
Vì vậy, phải căn cứ vào đặc điểm của thiết bị truyền động mà chọn mômen truyền động cho
thích hợp.
Bộ ly hợp không được quá cồng kềnh và thời gian tiếp hợp không được quá nhanh, nếu

điều kiện này không thoả mãn, mômen xoắn sinh ra từ lúc tiếp hợp hệ thống đàn tính giữa
động cơ đế
n chong chóng sẽ phát sinh biến dạng xoắn. Nếu tiếp hợp quá nhanh, tại thời điểm
tiếp hợp, hệ thống có hiện tượng dao động xoắn dạng tắt dần và trong tình huống nào đó dao
động sẽ gây sự cố nguy hiểm.
Sau khi phần bị động của ly hợp được gia tốc xong, hiện tượng xoắn uốn của hệ thống
mất đi. Dao động của hệ thố
ng có dạng dao động tắt dần.
Một cơ cấu hợp lý nhất là lúc tiếp hợp, lực ép giữa hai đĩa làm ma sát tăng dần đều
khiến cho sự tiếp hợp êm và ổn định, đồng thời sau khi đã tiếp hợp hoàn toàn mới tăng dần tải
trọng bên ngoài lên.
Đặc tính biến đổi mômen xoắn lúc tiếp hợp được quyết định bởi kết cấu của cơ cấu tiế
p
hợp, mômen quán tính, thời gian tiếp hợp và những yếu tố phụ như: ma sát động giữa các đĩa
ma sát, tốc độ tương đối và áp lực.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 32

A4 (210 x 297) mm

Trong một số hệ thống thường xuyên yêu cầu tiếp hợp, khối lượng cơ cấu lớn, trong quá
trình tiếp hợp có xảy ra hiện tượng trượt. Công tiêu hao khi trượt một phần biến thành nhiệt và
một phần mài mòn các bề mặt ma sát.
2.2.2. Vật liệu chế tạo ly hợp ma sát
Vật liệu chế tạo dùng cho các bề mặt ma sát của ly hợp phải đạt được các yêu cầu sau:
– Có tính chịu mòn cao;
– Hệ s
ố ma sát lớn và không biến đổi khi nhiệt độ thay đổi;
– Tính năng chống kết dính cao (lúc phụ tải cao, các mặt ma sát không được kết dính
vào nhau);
– Có độ bền cao, chịu được lực cắt;
– Tính năng chịu nhiệt, biến dạng nhiệt ít;
– Dẫn nhiệt tốt và tỏa nhiệt nhanh;
Trên thực tế rất khó tìm chọn được loại vật liệu đạt được các yêu cầu trên. Vì vậy vật
liệu dùng cho ly h
ợp ma sát thường xuất phát từ những đặc tính chủ yếu. Khi chế tạo bộ ly hợp
ma sát, thường sử dụng các loại vật liệu tổng hợp sau (kể cả ma sát khô và ma sát ướt): gang
đúc với gang đúc; thép với đồng thanh, đồng thau, gang đúc, thép, gỗ mềm, amian, da Dùng
gang đúc có tính chịu mòn cao, xu hướng dính kết ít nhưng bề mặt tiếp xúc phải được bôi trơn
tốt trừ trường hợp truyền mômen không l
ớn mới dùng mặt ma sát khô. Dùng thép với thép, bề
mặt tiếp xúc rất tốt nhưng yêu cầu độ bóng cao. Ví dụ như bộ ly hợp nhiều đĩa cao tốc, độ
bóng bề mặt phải đạt cấp 7 – 9, chỉ trong các trường hợp không quan trọng mới dùng cấp 4 –
6, mặt ma sát dùng dầu bôi trơn.
Gỗ có hệ số ma sát cao, thường chế tạo thành từng thanh rời lắp vào rãnh đĩa ma sát
được chế tạo đặc biệ
t. Dùng gỗ thường được phối tiếp với mặt thép hoặc gang và có hệ số ma
sát bằng nhau. Dùng gỗ có ít chất nhựa và dầu để tránh hiện tượng cháy khi làm việc. Khi tốc
độ trượt tương đối lớn, hiện tượng phát nhiệt lớn, hệ số ma sát giảm. Để tránh các hiện tượng

trên, ta thường đem gỗ thấm hóa (NH
4
)
3
PO
4
dưới áp suất cao. Một nhược điểm nữa của gỗ là
các vòng tuổi của gỗ có độ cứng khác nhau, do đó hạn chế sử dụng gỗ trong bộ ly hợp ma sát.
Vật liệu amian được ép thành tấm có cốt kim loại gia cường dùng làm vòng đệm trong bộ ly
hợp ma sát khô. Cũng có trường hợp dùng da làm vòng đệm, nhưng dùng rất hạn chế vì da
không chịu được nhiệt, dễ cháy. Vải cao su ép được dùng khá rộng rãi, thường ch
ế tạo thành
từng tấm có chiều dầy từ 0,5 – 70 mm. Đặc điểm của vải cao su ép: khi làm việc ở nhiệt độ
120 – 150
o
C thì bắt đầu bị phá hủy, các mặt ma sát không còn bằng phẳng làm cho nhiệt độ
càng tăng nhanh.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 33

A4 (210 x 297) mm

Những vật liệu như chất dẻo ép, chất dẻo dạng sợi với amian, amian tấm ép, gỗ mềm
với sứ kim loại cũng được dùng khá nhiều trong bộ ly hợp ma sát.
Vật liệu chế tạo mặt ma sát trong bộ ly hợp phụ thuộc các yếu tố sau: điều kiện làm
việc, khả năng phát sinh hư hỏng, hệ số ma sát dưới các tốc độ tương đối, áp suấ
t, nhiệt độ,
tính giảm nhiệt, Các yếu tố nêu trên không thể phản ánh một cách đầy đủ có ảnh hưởng như
thế nào đối với hệ số ma sát của hai bề mặt tiếp xúc khi làm việc. Do đó những giá trị của hệ
số ma sát được nêu lên cũng chỉ thích hợp cho những tình hình cụ thể.
Theo nhiều số liệu cho thấy, áp suất tăng, hệ số ma sát giảm xuống; tốc
độ trượt tăng, hệ
số ma sát tăng. Khi làm việc trong dầu bôi trơn hệ số ma sát ổn định hơn. Độ bóng bề mặt ảnh
hưởng rất lớn đến hệ số ma sát. Độ cứng của vật liệu cũng có ảnh hưởng, nếu một mặt cứng và
một mặt mềm thì mặt mềm sẽ bị mòn nhanh, hoặc nếu hai mặt cứng như nhau thì mặt nào thô
hơn sẽ bị mài mòn nhanh hơn.
Bảng 2.1: Hệ số ma sát của một số cặp ma sát
Cặp ma sát và điều kiện bôi trơn Hệ số ma sát
Thép với thép, làm việc trong dầu
0 ÷ 0,004
Thép với thép hoặc gang đúc, bôi trơn bình thường 0,1
Áp suất cũng là một thông số có quan hệ đến hệ số ma sát. Số liệu thống kê cho trong
bảng 2.2 tuy chưa nhiều, nhưng đó là những số liệu đáng tin cậy, sử dụng tốt để thống kê tính
toán. Khi sử dụng các số liệu cần chú ý: nếu có nhiều đĩa ma sát, đĩa làm bằng thép, áp suất
cho phép giảm xuống 3%. Trong những trường hợp đặc biệt, nếu thấy cần thiết cho phép tă
ng
10%. Nếu số lần ly hợp nhiều (trên 10 lần trong một giờ) áp suất đó cũng cho phép giảm
xuống 1÷2%, nhưng không được nhỏ hơn 40% số liệu cơ bản cho trong bảng.
Bảng 2.2: Hệ số ma sát của chất dẻo, cao su

Hệ số ma sát với thép
Áp suất 10 kG/cm
2
, tốc độ trượt 0,4 m/s
Vật liệu
Ma sát khô
Bôi trơn
bằng nước
Bôi trơn
bằng dầu
Chất dẻo ép 0,33 – –
Đai hãm bằng amian lưới đồng
với nhựa dẻo
0,3 0,13 0,11
Vải cao su ép tầng 0,35 0,07 0,02

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 34

A4 (210 x 297) mm

Hệ số ma sát của gỗ với gang đúc hoặc thép khi áp suất 0,5 ÷ 10 kG/cm
2
, tốc độ trượt
1÷30% được cho trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Hệ số ma sát của gỗ với gang đúc hoặc thép
Gỗ
Kim loại
Bôi trơn bằng dầu Bôi trơn bằng nước Ma sát khô
Gang
0,29 ÷ 0,34 0,30 ÷ 0,37 0,35 ÷ 0,4
Thép
0,4 ÷ 0,51
0,54
0,60 ÷ 0,65
Trong quá trình làm việc, tốc độ tiếp tuyến cũng ảnh hưởng đến áp suất. Thường dùng
đến hệ số điều chỉnh C để xét ảnh hưởng đó. Số lần ly hợp quá nhiều (50
÷
100 lần trong một
giờ), số lượng tấm ma sát ảnh hưởng rõ rệt đến áp suất. Trường hợp này được điều chỉnh bằng
hệ số K
1
. Sau khi xét đến các yếu tố trên, áp suất đơn vị q (kG/cm
2
) được xác định như sau:
10
KCqq = (2-1)
Trong đó:
q – áp suất đơn vị thống kê, [kG/cm
2

];
C – hệ số điều chỉnh tốc độ tiếp tuyến;
K
1
– hệ số điều chỉnh do số lần ly hợp.
Bảng 2.4: Hệ số điều chỉnh số lần ly hợp K
1
Số bánh chủ động 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số K1 1 0,97 0,94 0,91 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76
Bảng 2.5: Áp suất đơn vị q
0
của vật liệu
Vật liệu
q
0

[kG/cm
2
]
Thép với thép, bôi trơn bằng dầu
6÷8
Thép với gang trong bộ ly hợp ma sát đĩa tròn
2,5÷3
Thép với gang trong bộ ly hợp ma sát hình chóp 4
Bảng2.6: Hệ số điều chỉnh tốc độ tiếp tuyến C
Tốc độ tiếp tuyến, [m/s]
Hệ số hiệu chỉnh C
2,5 1

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 35

A4 (210 x 297) mm

3,0 0,94
4,0 0,86
5,0 0,80
6,0 0,75
8,0 0,68
10,0 0,63
13,0 0,59
15,0 0,55

2.2.3. Bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa
1– Sơ đồ nguyên lý
Phần trục dẫn, gắn vỏ bộ ly hợp 1; phía trong của 1 có gắn các đĩa ma sát 2.
Phần trục bị dẫn, có gắn các đĩa ma sát 3 trên phần thân của ly hợp. Trên phần thân của
ly hợp trên trục bị dẫn có khoét rãnh dầu thủy lực 7 và gắn các thiết bị: vỏ bộ ly hợp 9 (xy-lanh
thủy lực), piston thủy lực 5, lò xo 4, thiết bị làm kín dầu thủy lực 6. Trên trục bị dẫn 8 còn gắn
đĩa chặn (vành chặn) 10.

Các đĩa 2 và 3, trên bề mặt đều được phủ lớp hợp chất tăng khả năng ma sát ở cả hai
phía mặt đĩa.
Hình 2-1 mô tả sơ đồ nguyên lý của bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa; với các thành ph
ần sau:
1. Vỏ bộ ly hợp gắn trên trục dẫn.
2. Các đĩa ma sát gắn trên phần trục dẫn.
3. Các đĩa ma sát gắn trên phần trục bị dẫn.
4. Lò xo.
5. Piston thủy lực.
6. Thiết bị làm kín dầu thủy lực,
7. Rãnh cấp dầu thủy lực.
8. Trục bị dẫn.
9. Vỏ bộ ly hợp (xy-lanh thủy lực) gắn trên phần trục bị dẫn.
10. Đĩa chặn.


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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 36

A4 (210 x 297) mm

1 2
3
4
56
78910


Hình 2-1 Sơ đồ nguyên lý bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa

2– Nguyên lý làm việc
– Hợp trục: Cấp dầu áp lực cao vào khoang bên phải piston 5 qua lỗ cấp 7, dưới tác
dụng của dầu có áp suất cao, piston 5 di chuyển sang bên trái ép các mặt đĩa 3 và 2 với nhau.
Mômen từ trục dẫn được truyền sang trục bị dẫn thông qua lực ma sát trên các bề mặt đĩa.
– Tách trục: Ngừng cấ
p dầu vào khoang bên phải piston 5 làm áp suất trong khoang này
giảm xuống, lò xo 4 đẩy piston 5 dịch chuyển về bên phải. Dưới tác dụng của lực đàn hồi, các
đĩa 3 và 2 rời xa nhau, tách trục dẫn và bị dẫn.
3– Đặc điểm
– Có khả năng truyền được mômen lớn đạt tới khoảng 10.000 kGm.
– Hiệu suất truyền động rất cao (tổn thất không đáng kể
).
– Trọng lượng và kích thước nhỏ (đặc biệt theo phương hướng kính). Trọng lượng vào
khoảng 0,1 ÷ 0,2 kg/kGm.

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

C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 37

A4 (210 x 297) mm

– Độ mài mòn nhỏ, làm việc được ở nhiệt độ cao. Trong một số trường hợp cho phép
làm việc tới 600 ÷ 700
0
C.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 38

A4 (210 x 297) mm

2.3 TRUYỀN ĐỘNG CƠ NĂNG
2.3.1. Truyền động bánh răng
Đọc các giáo trình nguyên lý máy và chi tiết máy.
2.3.2. Truyền động hành tinh
1– Khái quát về truyền động bánh răng hành tinh
Trong truyền động hành tinh (Hình 2-2), bánh răng hành tinh (2) đồng thời tham gia hai
chuyển động: chuyển động quanh trục và chuyển động tương đối với bánh răng trung tâm (1)
(bánh răng mặt trời) và trục bánh răng (3) (vòng răng ngoại tiếp); bánh răng (3) cố định khi
thiết b
ị truyền động làm việc. Giá hành tinh (H) của trung tâm hành tinh đóng vai trò trục bị
động. Loại truyền động này trong chi tiết máy được gọi là truyền động vi sai.

1
2
3
H


Hình 2-2 Sơ đồ truyền động hành tinh

2– Tỷ số truyền
Tỷ số truyền động giữa một bánh răng bất kỳ trong hệ hành tinh với giá hành tinh được
xác định theo công thức sau:
H
Kn
n
KH
ii −= 1 (2-2)
Và giữa giá hành tinh đối với bất kỳ một bánh nào:
H

Kn
n
KH
n
HK
ii
i
−
==
1
11
(2-3)
Trong đó:

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 39

A4 (210 x 297) mm

i

n
KH
– tỷ số truyền động giữa bánh răng bất kỳ K với giá hành tinh H lúc
bánh răng trung tâm n cố định.
i
H
Kn
– tỷ số truyền động giữa bánh răng nhóm n lúc giá hành tinh H cố định
(tức là tỷ số truyền động giữa trục chủ động K với bánh bị động n).
Khi xác định tỷ số truyền động i
H
Kn
cần lưu ý: Nếu K và n quay khác chiều nhau thì i
H
Kn

< 0; nếu K và n quay cùng chiều thì i
H
Kn
>0.
Công thức (2-3) cho thấy: nếu i
H
Kn
tiếp cận 1 thì i
n
KH
tiếp cận tới cực đại. Vì vậy thiết bị
truyền động đạt được tỷ số truyền cao (truyền động cao tốc). Muốn có kích thước của bánh
răng nhỏ mà có cùng số lượng bánh răng, quan hệ giữa các răng như nhau thì truyền động hành
tinh đơn giản và có tỷ số truyền lớn hơn nhiều so với truyền động bánh răng thông thường.

Hiện nay kiểu truy
ền động bánh răng hành tinh được dùng rất rộng rãi với ưu điểm là kích
thước nhỏ, hiệu suất cao.
Sơ đồ trong hình 2-2 là phương án động lực được dùng nhiều nhất. Trong sơ đồ, bánh
răng (1) là bánh chủ động, giá hành tinh H là trục bị động, hệ có tỷ số truyền i
3
iH
= 3,5÷7,5.
Muốn có tỷ số truyền cao hơn, có thể ghép nối tiếp mấy phương án lại, sẽ được phương
án truyền động nhiều cấp (hình 2-3).



Hình 2-3 Sơ đồ ghép nối truyền động hành tinh

3– Hiệu suất truyền động
Trước đây, có thời gian đã dùng những phương án truyền động bánh răng hành tinh như
hình 2-4; trong đó giá hành tinh H được sử dụng làm trục chủ động, bánh răng (1) làm bánh bị
động, các phương án này có tỷ số truyền rất lớn nhưng hiệu suất rất thấp.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539

E–mail:
Page: 40

A4 (210 x 297) mm

Hiệu suất truyền động của thiết bị truyền động hành tinh biến đổi rất lớn khi hình thức
kết cấu và tỷ số truyền khác nhau, và được xác định như sau:
(
)
Hn
KH
n
KH
i
ψη
−−= 11 (2-4)
Trong đó:
η
n
KH
– hiệu suất truyền động từ bánh chủ động K đến giá hành tinh H, khi bánh n cố
định;
i
n
KH
– tỷ số truyền động giữa giá hành tinh chủ động đến bánh bị động K khi bánh n cố
định.
Hiệu suất truyền động khi giá hành tinh H chủ động và bánh K bị động xác định như
sau:
()

Hn
KH
n
KH
i
ψ
η
]1[1
1
−+
=
(2-5)



Hình 2-4 Truyền động hành tinh với giá hành tinh H chủ động
Phân tích các công thức (2-2), (2-3), (2-4), (2-5), nếu dùng phương án trong hình 2-2
lúc tỷ số truyền động tăng, hiệu suất truyền động giảm xuống không nhiều (tính từ bánh chủ
động). Nhưng dùng phương án trong hình 2-4 thì khi tỷ số truyền động tăng lên, hiệu suất
truyền động giảm xuống rất nhanh. Ngoài ra chất lượng lắp ráp và mức độ chính xác khi chế
tạo c
ũng ảnh hưởng khá lớn đến hiệu suất truyền động. Trong phương án nếu dùng giá hành
tinh làm trục chủ động, hiệu suất sẽ rất thấp vì sự khác nhau giữa lực tác động lên cấp cao và
cấp thấp của bánh răng.

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

C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 41

A4 (210 x 297) mm

Khi chọn phương án động học của truyền động hành tinh, trước hết là căn cứ vào công
dụng của trang trí động lực để chọn một phương án có kết cấu tối ưu và có hiệu suất cao.
Trong một vài trường hợp yêu cầu tỷ số truyền cao, thời gian làm việc ngắn, công suất
truyền rất nhỏ thì hiệu suất truyền động là thứ yếu và yêu cầu về kích thước là chính. Trong
tr
ường hợp này dùng phương án trong hình 2-4 là tốt nhất.
Bảng2.7: Hệ số tổn thất Ψ
H
của truyền động
Phương án truyền động
Hình
thức gối
trục
Phương thức bôi
trơn
Hệ số tổn thất Ψ
H

chìm vào dầu 0,04
Ổ bi

bôi trơn phân bố đều 0,05
chìm vào dầu 0,05

Bạc lót
bôi trơn phân bố đều 0,06
chìm vào dầu 0,02
Ổ bi
bôi trơn phân bố đều 0,03
chìm vào dầu 0,035

Bạc lót
bôi trơn phân bố đều 0,04


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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 42

A4 (210 x 297) mm

4– Một số sơ đồ bộ truyền thường sử dụng

Kiểu I Kiểu II

Hình 2-5 Sơ đồ bộ truyền động hành tinh 1 cấp




Hình 2-5 Sơ đồ bộ truyền động hành tinh 2 cấp


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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 43

A4 (210 x 297) mm

2.4. Phương thức và thiết bị truyền động thủy lực
2.4.1. Nguyên lý làm việc và ứng dụng
Thiết bị truyền động thủy lực là thiết bị nối trục thủy lực và giảm tốc thủy lực. Thiết bị
gồm có một bơm và một tuốcbin nước tạo thành một liên động cơ (hình dưới). Trục (1) của
bơm ly tâm (2) do động cơ quay, lúc động cơ làm việc b

ơm ly tâm hút nước từ trong thùng (8)
đi vào bơm theo ống dẫn (3), đi vào vòi phun, nước được gia tốc trong vòi phun và phun vào
tuốcbin với tốc độ khá cao; tuốcbin (4) quay trục (5) nối liền với chân vịt tàu hay một máy nào
đó. Nước từ trong tuốcbin xả vào thùng (6) nối liền với thùng (8) bởi đường ống (7), do đó
nước được tuần hoàn liên tục.












Thực tế phương án trên chỉ được dùng trong các loại máy thủy lực. Trong các lĩnh vực
khác, phương án trên ít được dùng vì tổn thất khá lớn ở các đường ống và vòi phun. Mặt khác
kích thước thiết bị lại rất lớn, dùng làm thiết bị trên tàu thủy rất không có lợi. Thiết bị truyền
động thủy lực trên tàu thủy đặt trong cùng một vỏ chung. Do kết cấu khác nhau nên có thể chia
ra làm hai loại: thiết bị nối trục thủy lực và bộ giảm tốc thủy bộ lực.
Bộ giảm tố
c thủy lực khi tham gia công tác, số vòng quay của trục động cơ và trục bị
động có quan hệ tỷ lệ biến tốc nhất định; mômen quay trên trục đông cơ cũng tăng lên theo tỷ
lệ, do đó có lúc còn gọi là thiết bị mômen xoắn biến đổi thủy lực. Thiết bị nối trục thủy lực có
đặc điểm là mômen xoắn trên trục động và trục bị động không thay đổi khi công tác, có tác
d
ụng như một loại ly hợp đàn tính và có hiệu suất cao hơn bộ giảm tốc thủy lực. Hình bên là sơ
đồ cấu tạo thiết bị nối trục thủy lực. Thiết bị nối trục thủy lực khác với bộ giảm tốc thủy lực là

không có bộ phận dẫn hướng và kích thước của bơm và tuốcbin bằng nhau.

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 44

A4 (210 x 297) mm

Thiết bị nối trục thủy lực và bộ giảm tốc thủy lực dùng trên tàu thủy có khả năng hoàn
thành các nhiệm vụ sau đây:
- Ly hợp trục động với trục chân vịt.
- Điều chỉnh phụ tải và số vòng quay của trục công tác, nếu kết cấu thích đáng thì có thể
hoàn thành nhiệm vụ quay ngược chiều trục bị động.
- Cải thiện thay đổi tính năng kéo củ
a tàu.
- Lúc phụ tải của chân vịt thay đổi có thể không ảnh hưởng đến tính ổn định công tác
của động cơ; khi chân vịt quá tải có khả năng bảo vệ động cơ.
- Có tác dụng giảm xung và giảm nhẹ ảnh hưởng chấn động của các thiết bị xung quanh
đối với động cơ.
- Cho tồn tại độ lệch tâm của trục, tiện cho việc lắp ghép.
- Có tác dụng làm giả

m bớt tiếng ồn của trang trí.
- Thuận tiện cho việc điều khiển từ xa.
- Thiết bị truyền động quay ngược chiều có thể giảm bớt kích thước kết cấu của trang
trí, ví dụ như bỏ tuốcbin quay ngược chiều trong trang trí động lực thì không những trang trí
đơn giản mà hiệu suất lại cao.
Do những đặc điểm vừa phân tích ở trên, thiết bị truyền động th
ủy lực dùng trên một số
loại tàu rất thích hợp như tàu phá băng, tàu kéo Những loại tàu này lúc làm việc phạm vi sức
kéo thay đổi rất lớn, cần cải thiệm tính năng thao tác, tính năng kéo và tính tự động điều chỉnh.
Những năm gần đây, động cơ cao tốc được phát triển mạnh, thiết bị giảm tốc được dùng
ngày càng nhiều. Với lý do đề phòng truyền động bánh răng hay phát sinh sự
cố và sử dụng
nhiều dộng cơ liên hợp, thiết bị truyền động thủy lực lại được sử dụng rất rộng rãi.
2.4.2. Cấu tạo của bộ nối trục thủy lực và giảm tốc thủy lực
1– Thiết bị nối trục thủy lực
Thiết bị nối trục thủy lực được phân thành 2 loại: loại tiêu chuẩn và loại
đặc biệt.
Thiết bị nối trục thủy lực tiêu chuẩn bố trí 2 bánh cánh quạt đối xứng trong cùng một
vỏ. Cánh quạt thẳng phân bố theo hình quạt.
Khi thiết bị được nạp đầy công chất (nước hay dầu), chỉ cần trục động quay, chất lỏng sĩ
lưu động vòng liên tục tạo thành một quá trình chuyể biến năng lượng. Năng lượng ở trục động
thông qua ch
ất môi giới truyền cho nửa tuabin khiến tuabin quay cùng với bơm và thiết bị nối
trục ở trạng thái làm việc.

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

C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 45

A4 (210 x 297) mm

Thiết bị nối trục thủy lực khi làm việc do sự lưu động của chất lỏng tạo nên tổn thất
thủy lực. Tổn thất đó biến thành nhiệt và làm tăng nhiệt độ của chất lỏng, vì vậy chất lỏng
trong thiết bị phải luôn được làm mát.
Dùng hiệu suất truyền động ε để biểu thị công suất tổn thất khi qua thiết bị
:
%100.
1
2
N
N
=
ε
(2–6)
Trong đó:
N1_Công suất trục động
N2_Công suất trục bị động
Theo định luật Niutơn thứ hai, trong thiết bị nối trục thủy lực không có bộ phận dẫn
hướng (bỏ qua sức cản không khí đối với vỏ và coi như sức cản gối trục không lớn), do đó
mômen xoắn trên trục động và trục bị động bằng nhau tức là: M1 = M2 Do đó tacó:
(2–7)

Công thứ
c trên chỉ rõ lúc thiết bị nối trục thủy lực làm việc, số vòng quay của trục động
và trục bị động không bằng nhau, và thường dùng khái niệm "độ trượt" s để dặc trưng cho sự
khác nhau đó:
%)1(
1
2
n
n
s −=
(2–8)
Đối với thiết bị nối trục thủy lực tiêu chuẩn: s = 2 ÷ 3 %.
Khi ngừng cấp chất lỏng, trong không gian công tác chất lỏng không ngừng theo lỗ 7 đi
ra ngoài, và sau một thời gian ngắn (từ 8 ÷ 10 giây) thiết bị ngừng quay.
Một vài thiết bị nối trục thủy lực đặc biệt trong ruột thiết bị còn có một vòng chắn. Khi
đậy kín toàn bộ, chất lỏng tiến hành lưu độ
ng hai lần tại hai mép cánh quạt. Trong trường hợp
này bộ nối trục không hoàn toàn phân ly, mômen xoắn bằng 1/6 lúc bình thường.
Nếu đem vòng chắn đó đặt tại một vị trí trung gian bất kỳ thì có thể thay đổi độ trượt
của thiết bị, đạt trị số yêu cầu và thay đổi được cả phụ tải và vòng quay của thiết bị nối trục.
Vòng đỡ của tấm chắn lắp trên cần
đẩy C và di động nhò vòng trượt phía phải. Tấm chắn nằm
trên trục bị động, do đó có thể đề phòng chấn động do mômen xoắn của động cơ gây ra. Thiết
bị làm kính trục có dạng hình rắn uốn khúc.
1
2
11
22
1

2
.
.
n
n
nM
nM
N
N
===
ε

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
C2/HĐL–TBG18.02.10


Biên soạn: Nguyễn Anh Việt
Tel: (031)3856552 Mobile: 0913.041539
E–mail:
Page: 46

A4 (210 x 297) mm

Trên đây mới đề cập đến thiết bị nối trục lồng đơn. Loại thiết bị này khi truyền động
công suất lớn, kích thước rất lớn gây khó khăn cho việc bố trí hệ trục trong buồng máy.
Để giảm bớt kích thước của thiết bị nối trục thủy lực, đôi khi thiết kế cánh quạt của

bánh chủ động có dạng cong hướng phía trước. Loại cánh qu
ạt này nếu cùng kích thước với
loại cánh thẳng thì mômen quay của nó lớn hơn nhiều, tính kinh tế lại tốt nhưng khuyết điểm là
không quay ngược chiều như cánh thẳng. Loại cánh thẳng quay chiều nào thì đường đặc tính
cũng như nhau. Còn loại cánh cong hướng phía trước, lúc quay ngược chiều truyền lực rất
kém, công suất giảm.
2– Bộ biến tốc thủy lực
Bộ biến tốc thủy lự
c được dùng khá sớm trên các tàu có tốc độ cao, gồm 2 loại: loại
quay một chiều và loại quay hai chiều. Trên tàu thủy dùng bộ biến tốc thủy lực quay hai chiều
có thể giảm được kích thước của thiết bị và đạt được đặc tính kéo cần thiết.
Bộ biến tốc thủy lực quay hai chiều gồm các bộ phận chính sau: bơm do trục động cơ,
giữa bơm và tuabin có bộ dẫn hướng thay
đổi được vị trí, bộ phận dẫn hướng có lòng quay
thuận và lòng quay ngược. Khi muốn trục bị động quay theo chiều nào đó thì dùng cơ cấu đổi
hướng đặt bộ phận dẫn hướng theo vị trí yêu cầu. Bộ biến tốc này hiệu suất truyền động không
cao, vì lúc thiết kế xét đến cả hai chiều quay thì hiệu suất sẽ rất thấp. Nếu chiếu cố chiều thuận
thì lúc quay ngượ
c lại hiệu suất lại quá thấp. Muốn nâng cao hiệu suất truyền động phải dùng
loại kết cấu hai lồng.
3– Thiết bị làm kín
Trong thiết bị truyền động thủy lực, một chi tiết quan trọng là thiết bị làm kín trục để đề
phòng chất lỏng theo khe hở giữa trục và vỏ chảy ra ngoài.
Thiết bị làm kín đơn giản nhất là bộ cản. So với các bộ phậ
n làm kín trong các loại bơm,
bộ cản là loại thiết bị làm kín đơn giản nhất nhưng công suất tiêu hao rất lớn, lúc vận hành phải
lưu ý chăm sóc, do đó ít được dùng trong các bộ biến tốc thủy lực.
Trong thiết bị truyền động thủy lực, thiết bị làm kín kiểu màng ngăn được dùng rộng
rãi. Tấm ngăn có thể làm bằng kim loại hay bằng cao su nhưng phải lắp lò xo căng. Trong một
vài kết cấu không dùng tấm ngăn, nhưng vẫn lắp lò xo để đảm bảo vòng lực đẩy tiếp xúc tốt

với vòng ép. Những năm gần đây, thiết bị làm kín thường dùng kết cấu vòng xoắn ruột gà bằng
đồng thay thế cho kiểu màng ngăn. Thiết bị làm kín kiểu màng ngăn thường dùng khi công
chất là dầu. Nếu công chất là nước vẫn có thể dùng được, nhưng một trong hai vòng đẩy hoặc
vòng ép phả
i dùng gỗ gai - ắc, có lúc cả hai vòng đều dùng đồng vàng để chế tạo.Bộ làm kín
kiểu này tương đối đơn giản nhưng yêu cầu vị trí lắp ghép tương đối dài, hơn nữa không thể
tránh khỏi rò rỉ nước ra ngoài, do đó chỉ dùng phía trong của bánh công tác