ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU CHỞ HÀNG 3600 TẤN, HỆ THỐNG LÀM MÁT

Trang:1

















CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG

Trang:2



1. Loại tàu và công dụng
Tàu chở hàng tổng hợp trọng tải 3600 (tấn), là loại tàu tự hành, vỏ thép kết
cấu hàn điện hồ quang, có đáy đôi, tàu được trang bị một chong chóng lai truyền
động trực tiếp bởi một máy chính thông qua một đường trục.
Tàu được thiết kế hoạt động trên biển tuân theo luật lệ và quy phạm của hiệp
hội phân cấp tàu.

2. Giới thiệu chung
Tàu hàng 3600 (tấn) được thiết kế thoả mãn cấp không hạn chế, quy phạm
phân cấp và đóng tàu vỏ thép năm 2003 – TCVN 6259 – 3:2003
và các công ước quốc tế có liên quan, tàu có các thông số chủ yếu .
+Chiều dài lớn nhất : Lmax = 80,37 (m)
+Chiều rộng thiết kế : B = 14,5 (m)
+Chiều cao mạn : H = 7,1 (m)

+Chiều chìm tàu : T = 5,57 (m)
+Trọng tải tàu : DW = 3600 (tấn)
+Hệ số béo thể tích : d = 0,675
+Số thuyền viên : Z = 20 (người)

Tàu có hai khoang hàng, khoang mũi đựng thiết bị neo, chằng buộc, các két
nước dằn, két đỉnh mũi và phía lái được chia thành nhiều vách ngăn kín nước, két
đỉnh phái mũi được dùng làm két nứơc dằn, còn két đỉnh phía lái được dùng làm
két nước ngọt.
Đáy đôi của tàu trải dài từ khoang mũi đến vách đứng két đỉnh phía lái.
Trong hầm hàng đáy đôi trải phẳng đến vỏ mạn chứa các két dằn và két dầu đốt.
Trong buồng máy, đáy đôi được chứa các két dầu diesel, két dầu nhờn, két nước
thải.

3. Trang trí động lực
3.1. Bố trí chung buồng máy
Buồng máy của tàu được bố trí từ sườn 5 đến sườn 31. Buồng máy được bố
trí một máy chính LH32L là kiểu động cơ 4 thì, tác dụng đơn, tăng áp bằng tua
bin khí xả, 6 xilanh xếp một hàng thẳng đứng, thấp tốc, làm mát hai vòng tuần
hoàn, bôi trơn bằng dầu nhờn tuần hoàn cacte khô, khởi động bằng không khí
nén, tự đảo chiều chân vịt, điều khiển từ xa tại buồng điều khiển tập trung trong
buồng máy. Động cơ sẽ truyền động trực tiếp cho chân vịt thông qua một đường
trục. Ngoài ra buồng máy còn bố trí các thiết bị khác phục vụ cho năng lực hoạt
động của tàu.

Trang:3


3.2. Máy chính
3.2.1. Các thông số cơ bản

+ Kiểu : LH32L
+ Sản xuất tại hãng Hanshin nhật bản
+ Công suất định mức : Ne = 2000 (c.v)
+ Vòng quay định mức : n = 280 (vòng/phút)
+ Số xilanh : i = 6
+ Đường kính xilanh : D = 320 (mm)
+ Hành trình piston : S = 640 (mm)
+ Suât tiêu hao nhiên liệu : ge = 168 (g/kWh)

3.2.2. Thiết bị được gắn và cấp kèm theo máy chính
+ 02 Bơm nước ngọt làm mát máy chính
+ 02 Bơm cấp dầu đốt
+ 01 Bơm dầu bơi trơn
+ 01 Bầu làm mát LO
+ 01 Bầu làm mát nước ngọt
+ Bầu làm mát không khí tăng áp
+ 02 Chai gió khởi động : 1200 lít

3.3. Máy phụ
Trong buồng máy có bố trí hai tổ máy phát diesel với các thông số sau:
- Động cơ diesel lai máy phát:
+ Kiểu : X6160ZC
+ Hãng sản xuất : china
+ Công suất định mức : 220 (kW)
+ Vòng quay định mức : 1000 (vòng/phút)
+ Đừng kính xilanh : 160 (mm)
+ Hành trình piston : 225 (mm)

-Máy phát điện:
+ Loại máy : TFX-200-6

+ Công suất : 200 (kW)
+ Vòng quay : 1000 (vòng/phút)
+ Điện áp : 230V-50 Hz

3.4. Nồi hơi khí xả đốt dầu
+ Số lượng : 01
+ Kiểu : LYF

Trang:4

+ Áp lực hơi nước làm việc : 0,7 (Mpa)
+ Sản lượng hơi : 350 (kg/h)
+ Nhiệt độ hơi nước làm việc: Đạt trạng thái hơi bão hoà

3.5. Các thiết bị phụ trong buồng máy
3.5.1. Hệ thống bơm nước
- Bơm nước biển làm mát
+ Số lượng : 02
+ Kiểu : Ly tâm
+ Hãng sản xuất : Hanshin
+ Lưu lượng : 80 (m
3
/h)
+ Cột áp : 20 (m.c.n)

- Bơm nước ngọt làm mát
+ Số lượng : 02
+ Hãng sản xuất : Hanshin
+ Kiểu : Ly tâm
+ Lưu lượng : 35 (m

3
/h)
+ Cột áp : 20 (m.c.n)

- Bơm hút khô dùng chung
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Thiên Tân – Trung Quốc
+ Kiểu : VSN – 100 Ly tâm tự hút
+ Lưu lượng : (30-55) (m
3
/h)
+ Cột áp : (52-35) (m.c.n)

- Bơm chữa cháy dùng chung
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Thiên Tân Trung Quốc
+ Kiểu : VSN-100 Ly tâm tự hút
+ Lưu lượng : (30-55) (m
3
/h)
+ Cột áp : (52-35) (m.c.n)

- Bơm vận chuyển nước ngọt
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Kiểu : EHS41A Ly tâm tự hút
+ Lưu lượng : 5 (m
3
/h)
+ Cột áp : 30 (m.c.n)

Trang:5


- Bơm nước thải
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Kiểu : Ly tâm nằm ngang
+ Lưu lượng : 10 (m
3
/h)
+ Cột áp : 20 (m.c.n)

- Bơm nước biển dịch vụ
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Thiên Tân Trung Quốc
+ Kiểu : Ly tâm nằm ngang
+ Lưu lượng : 45 (m
3
/h)
+ Cột áp : 20 (m.c.n)

- Bơm cứu hoả cố định
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Kiểu : Ly tâm nằm ngang tự hút
+ Lưu lượng : 30 (m
3
/h)
+ Cột áp : 45 (m.c.n)

3.5.2. Hệ thống bơm dầu
- Tổ bơm vận chuyển dầu đốt
+ Số lượng : 02
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Kiểu : CCB003 Kiểu Bánh răng
+ Lưu lượng : 5 (m
3
/h)
+ Cột áp : 0,3 (MPa)

- Tổ bơm cấp dầu cho máy chớnh
+ Số lượmg : 02
+ Hãng sản xuất : Hanshin
+ Kiểu : Bánh răng
+ Lưu lượng : 0,7 (m
3
/h)
+ Cột áp : 0,45 (MPa)

- Bơm dầu bơi trơn dự phòng máy chính
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Hanshin

Trang:6

+ Kiểu : Bơm bánh răng

+ Lưu lượng : 30 (m
3

/h)
+ Cột áp : 0,45 (MPa)

- Bơm dầu bẩn
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Kiểu : piston
+ Lưu lượng : 20 (m
3
/h)
+ Cột áp : 0,4 (Mpa)

3.5.3. Hệ thống lọc, phân ly và làm mát
- Tổ máy lọc HFO
+ Số lượng : 02
+ Hãng sản xuất : alfa – Laval
+ Kiểu : PU – 100 S
+ Lượng : 0,8 (m
3
/h)

- Tổ máy lọc D.O
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Alfa – laval
+ Kiểu : MAB103
+ Lưu lượng : 0,9 (m
3
/h)

- Tổ máy lọc LO

+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Alfa – Laval
+ Kiểu : PU – 100S
+ Lưu lượng : 0,55 (m
3
/h)

- Bầu phân ly nước đáy tàu
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Trung Quốc
+ Sản lượng : 0,5 (m
3
/h)

- Bầu làm mát dầu bôi trơn cho máy chính
+ Số lượng : 01
+ Hãng sản xuất : Hanshin
+ Diện tích trao đổi nhiệt: (m
2
)


Trang:7

- Bầu làm mát nước ngọt cho máy chính
+Số lượng : 01
+Hãng sản xuất : Hanshin
+Diện tích trao đổi nhiệt :12 (m
2
)

3.5.4. Hệ thống két phục vụ
- Két dầu nhờn dự trữ
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 5 (m
3
)

- Két dầu bôi trơn xilanh
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 1,5 (m3)

- Két rò rỉ dầu bôi trơn
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 0,4 (m
3
)

- Két tách đổ nước nồi hơi
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 0,9 (m
3
)

- Két lắng DO
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 3,2 (m
3
)

- Két dầu nhờn dự trữ máy chính
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 3 (m
3
)


- Két hàng ngày HFO
+ Số lượng : 02
+ Thể tích : 2,8 (m
3
)

- Két rò rỉ HFO và DO
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 0,7 (m
3
)

- Két hàng ngày DO
+ Số lượng : 02

Trang:8

+ Thể tích : 1,1 (m
3
)

- Két nước giãn nở máy chính
+ Số lượng : 01

+ Thể tích : 0,35 (m
3
)

- Két nước ngọt làm mát máy nén khí
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 0,5 (m
3
)

- Két đo dầu nhờn bôi trơn xilanh
+ Số lượng : 01
+ Thể tích : 0,15 (m
3
)




Trang:9

CHƯƠNG II

TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ
SƠ BỘ CHONG CHÓNG

Trang:10


1. Tính sức cản và tốc độ tàu
Theo phương pháp tính toán của papmiel

Bảng 1
Thông số của tàu thiết kế Giới hạn áp dụng của phương pháp
papmiel

54,5
5,14
37,80
==
B
L

L
B
=
4(
÷

)11


6,2
57,5
5,14
==
T
B

5,1(=
T
B
÷
)5,3


δ
= 0,675
δ
= (0,35
÷
0,80)
Fr = 0.75
Fr
<
0,9

Bảng tính sức cản
Bảng 2
TT

Đại lượng tính

Ký
hiệu
Đơn vị

Công thức
tính
Kết quả
V
1

V
2

V
3

V
4

1
Tốc độ tàu giả
thiết
Vs
Hải

lý/h
Giả thiết 10 11
12

13
2
Tốc độ tàu giả
thiết
v

m/s Giả thiết 5,15 5,67 6,18 6,96
3
Hệ số béo thể
tích

δ
0,675 0,675 0,675 0,675
4
Thể tích ngâm
nước của tàu
V m
3
V=B.L.δ
4872 4872 4872 4872
5
Trọng lượng
của tàu
D Tấn
D=γ.V
4993

4993 4993 4993
6
Hệ số đặ
c trưng
về hình dáng
Ψ

Ψ=
L
B
10 δ
1,1 1,1 1,1 1,1
7
Tốc độ tương
đối của tầu
V
s
,

Hải
lý/h
L
VsVs
ψ
=
'

1,11 1,22 1,33 1,44
8 Hệ số C

p

C
p


C
p
=f(V
s
’
-
Ψ
)

94 91 88 85
9
Hệ số phụ thuộ
c
s
ố

tr
ụ
c chân v
ị
t

X
Tàu một

đư
ờ
ng tr
ụ
c

1 1 1 1
10

Hệ số điều
chỉnh chiều dài

λ

0,7+0,3.
100
L

0,968 0,968 0,968 0,968
11

Hệ số C
0
C
0

C
0
ψ
λ

.
.
X
VC
p
=

86,76 83,99 81,22 78,45
12

Công suất kéo

EPS c.v
EPS=
0
3
.
.
CL
VD
s

644 886 1189 1565
13

Lực cản toàn
tàu
R kW
R=
v

EPS.75

9379 11713 14428 17543

Trang:11
Tính tốc độ tàu sơ bộ
- Hiệu suất chong chóng:chọn η =0,6
- Hiệu suất đường trục:chọn η
đt
= 0,97
- Lượng công suất dự trữ của máy chính : 10 %Ne
- Công suất của máy chính Ne = 2000 (c.v)
Vậy công suất kéo của tàu
EPS =0,85.Ne. ηđt. η =989,4 (c.v) (2.1) [1]
Từ bảng 1 xây dựng được đồ thị sức cản R=f(v) và đồ thị công suất kéo N
0

= f(v) .
EPS R









EPS' EPS

R 1265







10 11

12

13

V
S
(Hải lý /h)
V
S
' (m/s)
Trang:12
Tra đồ thị sức cản ta được các thông số
+ Sức cản của tàu : R
t
= 1265 (c.v)
+ Vận tốc tàu : V
s

= 11,3 (hải lý/h)

2. Thiết kế sơ bộ chong chóng

2.1. Vật liệu làm chong chóng:CAC703

2.2. Chiều quay của chong chóng:
Theo chiều quay của động cơ : Quay phải

2.3.Hệ số dòng hút - hệ số dòng theo
- Hệ số dòng theo: ω
Theo công thức Taylor : Với tàu một chong chóng
ω = 0,5 . δ - 0,05 = 0,2875 (2.2) [5]
- Hệ số dòng theo : t
Theo công thức Taylor : Với tàu một chong chóng đặt ở mặt phẳng dọc tâm
t = k.ω (2.3) [5]
Trong đó: k- Hệ số phụ thuộc hình dáng, tiết diện bánh lái , với bánh lái hình
chữ nhật k = (0,9 ÷ 1,05) ; Chọn k = 0,9
t = 0,9.0,2875 = 0.25875


2.4.Tính chọn số cánh của chong chóng
Bảng tính số cánh chong chóng

STT

Đại lượng tính Ký hiệu

Đơn vị Công thức tính Kết quả
1

Vận tốc giả thiết khai
thác
V
s
Hải lý/h

Giả thiết 11,3
2
Vận tốc giả thiết khai
thác
V m/s Gỉa thiết 5,82
3
Vận tốc dòng nứoc chảy
đến chong chóng
V
p
m/s V
p
= v.(1- ω) 4,144
4
Vòng quay của chong
chóng
n
p
v/s
n
p
=
60
n

4,667
5 Sức cản của tàu R
t
KG Tra đồ thị 12658
6
Lực đẩy của chong
chóng

P

KG
P =
)1( t
Rt
−

17082
7 Mật độ nước biển Ρ
4
'
.
m
SKG

104,5
8
Hệ số lức đẩy theo vòng
quay
K

’
n
K
’
n=
4
.
P
n
V
p
p
ρ

0.536

Kết luận K
n
’
< 1 nên chọn số cánh chong chóng là Z = 4


2.5. Tính chọn tỉ số dĩa của chong chóng theo điều kiện bền
Công thức tính:

Trang:13
θ =
=









≥
min
00
A
A
A
A
ee
0,375.
3
4
2
max
10
'.
.
.
'. Pm
D
ZC









δ
(2.4) [5]

Trong đó: Z- Là số cánh của chong chóng: Z=4
C
’
- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm chong chóng với đồ
ng thau
: C
’
= 0,06
D- Đường kính chong chóng sơ bộ
D =(0,7÷0,9).T = 3,9 (m)
m
’
- Hệ số kể đến khả năng quá tải của chong chóng phụ thuộc vào loại
tàu,với tàu hàn : m
’
= 1,15
δ
max
- Chiều dày tương đối của cánh chong chóng tại tiết diện
(0,6 - 0,7)R : δ
max
= 0,08 - 0,1 :
Chọn : δ

max
= 0,1 (m)
P- Lực đẩy của chong chóng
P = 17082 (KG)
Thay vào công thức tính ta có: θ = 0,32 Chọn: θ = 0,55


2.6.Tính toán thiết kế chong chóng sử dụng hết công suất máy và đạt tốc độ tối đa

- Công suất lý thuyết của chong chóng
N
p
= 0,85.N
e
ηdt = 1649 (c.v) (2.5) [1]
- Lập bảng tính

STT
Đại lượng tính
Ký
hiệu
Đơn vị

Công thức tính
Kết quả
V
1

V
2

V
3

1
Tốc độ tàu giả
thiết
V
s
Hải
lý/h
Giả thiết 10,5 11 11,5
2
Tốc độ tàu giả
thiết
v m/s V = 0,515.V
s
3,85 5,67 5,92
STT Đại lượng tính
Ký
hiệu
Đơn vị

Công thức tính
Kết quả
V
1

V
2

V
3

3
Vận tốc dòng
nước chảy đến
chong chóng
V
p
m/s V
p
= v(1-ω) 3,85 4,04 4,22
4
Lực cản toàn
phần
Rt KG Tra đồ thị 10346 11713 14428

5
Mật độ nước
biển
ρ
4
2
.
m
SKG

104,5 104,5 104,5
6
Hệ số lực đẩy

theo vòng quay
K’
n

K’
n
=
4
.
P
n
V
p
p
ρ

0,52 0,53 0,53
7
Tỉ số bước thiết
kế theo Z=4 , θ
=0,55

λ
p


λ
p
=f(K
n

’)
0,34 0,36 0,36
8
Tỉ số bước thực
tế với tàu một
chong chóng
a=1,05

λ
p
’= a.λ
p

0,36 0,38 0,38
9
Đường kính
chong chóng tối
D
opt
m
D
opt
=
pp
n
Vp
.λ

2,29 2,28 2,38
Trang:14

ưu

10 Hệ số lực đẩy K
1

K
1
=
42
Dn
P
p
ρ

0.23 0.26 0.32
11
Tỉ số bước của
chong chóng
D
H


D
H
=f(K
1
-λ’
p
)
0,81 0,88 1,1

12
Hiệu suất đẩy
của chong
chóng
η
p

η
p
=f(K
1
-λ
p
)
0,43 0,44 0,41
13
Hiệu suất
chong chóng
η
k


η
k
=
ω−
−
1
1 t

1,04 1,04 1,04
14
Hiệu suất
chong chóng
làm việc sau
than tàu
η

η = η
k
.η
p
0,45 0,46 0,43
15
Công suất đẩy
của chong
chóng
N
p
c.v
N
p
’=
η.75
.vR
t

1658 1925 2648
16
Sai số công suất

giữa N’
p
và N
p
∆ %
p
pp
N
NN '
−
.100
0,5 14,3 37,7


-Kết luận :
Do ∆ = 0,05 %< 2 % : Vậy vận tốc thiết kế của tàu là
V= 10,5 (hải lý/h)


2.7.Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền
θ = 0,375.
3
4
2
max
10
'.
.
.
'. Pm

D
ZC








δ
(2.6) [5]

Trong đó
Z - Là số cánh của chong chóng : Z = 4
C’ -Hệ số phụ thuộc vật liệu làm chong chóng
với đồng thau : C’ = 0,06
m’ -Hệ số phụ thuộc vào loại tàu,với tàu hàng: m’ =1,15
D
opt
–Đường kính tối ưu của chong chóng:D = 2,29(m)
δ
max
-Chiều dày tương đối lớn
nhất của chong chóng tại bán kính
(0,6 ÷ 0,7)R Chọn δ
max
= 0,1
P -Lực đẩy của chong chóng
Thay vào công thức θ’

min
= 0,49 < 0,55 Vậy chong chóng thiết kế thoả mãn
điều kiện bền

2.8.Nghiệm lại chong chóng theo điều kiện chống xâm thực
Điều kiện chống xâm thực
θ ≥ θ
’’
min
=130.ξ
1
P
K
c
.n
p
2
.D
2
p
(2.7) [5]

Trong đó
Trang:15
ξ- Hệ số thực nghiệm đặc trưng cho khả năng làm việc của chong
chóng ξ = (1,3 ÷ 1,6) Chọn ξ = 1,4
K
c
-Hệ số nói đến ảnh hưởng của xâm thực tra đồ thị
K

c
= f(λ
p
-
D
H
) K
c
= 0,38
P
1
- áp suất thuỷ tĩnh tuyệt đối tại vị trí đặt chong chóng
P
1
= P
0
-P
a
= 10330 + γ.H
s
+P
d
(2.8) [5]
H
s
- Độ sâu của trục chong chóng
H
s
≥ T – 0,5 D
p

= 4,425 (m)
D
p
-Đương kính của chong chóng : D
p
= 2,229 (m)
n
p
-Vòng quay của chong chóng : n
p
= 4,667(v/s)
P
d
- áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ 20
0
c :P
d
=238 (kG/m
2
)
γ - Trọng lượng riêng của nước biển γ = 1025 ( kG/m
2
)
P
0
- áp suất trên mặt nước: P
0
= 10330(kG/m
2
)

P
1
= 14627,6 (kG/m
2
)
Thay vào công thức tính : θ
’’
min
= 0,539 < θ =0,55
Kết luận: Vậy tỉ số đĩa của chong chóng thoả mãn điều kiện chống xâm thực và
điều kiện bền .

2.9Tính trọng lượng chong chóng

G =
2
0
6,0
0
4
6,0
3
4
59,0.71,010.22,6
10.4
d
D
e
D
d

D
b
D
Z
pp
p
γγ +














−+









(2.9) [6]

Trong đó :
d
0
-đường kính trung bình của củ chong chóng
d
0
= (0,167 ÷ 0,22) .D
p
= 0,39 (m)
D- đường kính chong chóng : D = 2,29 (m)
E
0,6
-Chiều dày lớn nhất của cánh tại tiết diện 0,6 R
e
0,6
= (0,045 ÷0,055).D = 0,045 .D =0,1 (m)
Z – Số cánh chong chóng :Z =4
L – Chiều dài củ chong chóng
L = (1,5 ÷1,7) .d
0
=0,59 (m)
b
0,6
-Chiều rộng profin cánh tại tiết diện 0,6R
b
0,6
= b
m

.
Z
D

b
m
- Hệ số : b
m
=1,1 ÷1,3 chọn b =1
b
0,6
=0,74 (m)
γ - Trọng lượng riêng của vật liệu làm chong chóng với đồng thau :
γ = 8600 (kG/m
3
)
G = 1821,9 (kG)

Vậy ta tính được chong chóng với các thông số
D = 2,29 (m)
81,0=
D
H

θ = 0,55
η
p
= 0,43

Trang:16

Kết cấu của chong chóng















d2

d

1

L
L

0

d

k

D

Trang:17















CHƯƠNG III

THIẾT KẾ HỆ TRỤC

Trang:18

1.Giới thiệu chung
- Hệ trục tàu có nhiệm vụ truyền công suất từ động cơ đến chong chóng và nhận lực đẩy
hoặc kéo từ chong chóng truyền cho vỏ tàu.
- Toàn bộ hệ trục được hãng Hanshin cung cấp đồng bộ với máy chính - thoả mãn Đăng
Kiểm NK.
- Theo thiết kế của vỏ tàu, bố trí hệ trục gồm có hai đoạn trục
+ Đoạn trục chong chóng có chiều dài 4980 (mm) đặt trong ống bao trên hai ổ đỡ bằng
cao su được bôi trơn bằng nước ngoài tàu.
+ Đoạn trục trung gian có chiều dài 3300 (mm) đặt trên một ổ đỡ nâng tráng bạc babit,
bôi trơn bằng dầu nhờn.
- Hệ trục nằm trong mặt phẳng đối xứng và song song cách đường chẩn 1900 mm. chiều
dài toàn bộ trục 8280 (mm).
- Vật liệu chế tạo

Cả hai đoạn trục trên dược chế tạo bằng thép rèn KSF60 có cơ tính
+ Giới hạn bền kéo : [σ] = 5200 (kG/cm
2
)
+ Giới hạn bền chảy : [σ] = 3200 (kG/cm
2
)
+ Trọng lượng riêng : γ = 7,85.10
-3
(kG/cm
3
)
+ Mô duyn đàn hồi của vật liệu : E = 2,1.10
6
(kG/cm
4
)
- Thông số của máy chính
+ Công suất định mức : N
e
= 2000 (v.c)
+ Vòng quay định mức : n = 280 (vòng/phút)
- Thông số của chong chóng
+ Đường kính chong chóng : D
p
= 2290 (mm)
+ Trọng lượng chong chóng : G
p
= 1822 (kG)

2. Tính chọn kích thước đường kính trục
2.1. Đường kính trục trung gian
Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép đường kính trục trung gian không được
nhỏ hơn trị số tính theo công thức:
Trong đó:
F
1
- Hệ số tra theo bảng 3/6.1: F
1
= 100
K
1
- Hệ số tra theo bảng 3/6.2: Với trục có khớp nối bích liền
K
1
= 1
H - Công suất liên tục lớn nhất của động cơ
K
TN
H
KFd
s
.
160
560

3
110









+
=
(
)
mm
Trang:19

H = 1471 (kW)
N - Vòng quay trục tại công suất liên tục lớn nhất
N = 280 (vòng/phút)
T
s
- Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu
T
s
= 520 (N/mm
2
)
K - Hệ số trục rỗng: với trục đặc
K = 1
Thay vào công thức có: d
0
= 162,9 (mm)
Vậy chọn đường kính cơ bản của trục trung gian

d
0
=260 (mm)

2.2. Đường kính trục chân vịt: d
cv

Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép đường kính trục chân vịt không được
nhỏ hơn trị số tính theo công
Trong đó: K
2
- Hệ số phụ thuộc vật liệu: K
2
=1,26
d
s
= 205,3 (mm)
Vậy chọn đường kính cơ bản của trục chân vịt là
d
s
= 260 (mm)

3. Tính chọn kích thước các chi tiết của hệ thống trục
3.1. Chiều dày áo bọc trục chân vịt: t
Vật liệu chế tạo: Đồng thanh
Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép chiều dày áo bọc trục chân vịt không nhỏ
hơn trị số tính theo công thức
t
1
= 0,3.d

s
+7,5 = 13,7 (mm)
Vậy chọn: Chiều dày áo bọc trục chân vịt là
t
1
=17,5 (mm)

3.2. Ổ đỡ trục chân vịt
Vật liệu chế tạo ổ đỡ trục chân vịt theo thiết kế là: Cao su

3.2.1. Ổ đỡ sau
Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép chiều dài của ổ đỡ sau không được nhỏ
hơn 4 lần đường kính trục chân vịt yêu cầu
l
s
≥ 4.d
s
= 821,2 (mm)
K
TN
H
Kd
s
s
.
160
560
100
3
2









+
=
(
)
mm
Trang:20

Chọn chiều dài ổ đỡ sau trục chân vịt là
l
s
= 1040 (mm)

3.2.2. Ổ đỡ trước
Chọn chiều dài ổ đỡ truớc là
l
t
= 260 (mm)

3.3. Bích nối trục và bulông liên kết bích nối
3.3.1. Bích nối trục
Vật liệu chế tạo: Thép 35
Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép chiều dày bích nối trục tại vòng chia

không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức
b
1
= 0,27.d
0
= 43,98 (mm)
Chọn chiều dày bích nối trục: b
1
= 80 (mm)

3.3.2. Bulông liên kết bích nối
Vật liệu chế tạo: Thép 35
Theo Quy Phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép đường kính bulông liên kết bích nối
phải thoả mãn

Trong đó:
d
0
- Đường kính trục trung gian
d
0
=162,9 (mm)
d
s
- Đường kính trục chong chóng
d
s
= 205,3 (mm)
T
s

- Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu chế tạo trục
T
s
= 520 (N/mm
2
)
T
b
- Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu chế tạo bulông
T
s
[T
b
[1,7.T
s

⇒ Chọn T
b
= 700 (N/mm
2
)
n - Số bulông liên kết bích nối: chọn theo bulông liên kết của
bánh đà: n = 8
D - Đường kính vòng chia: chọn theo đường kính bích của
bánh đà: D = 550 (mm)
( )






≥
+
≥
sb
b
s
b
dd
TDn
T
d
.2,0

160.d
.65,0
3
0
(
)
mm
(
)
mm
Trang:21

⇒ Chọn đường kính bulông bích nối: d
b
= 44 (mm)

3.4. Then chân vịt
Độ côn đầu trục chân vịt : Z = 1: 10
Chiều dài phần côn : l
c
= 535 (mm)
Đường kính trục chân vịt : D
c
= 260 (mm)
Đường đầu nhỏ côn : d
c
= D
c
- l
c
.Z = 208 (mm)
Đường kính trung bình phần côn

Chọn then: Then trục chong chóng là then bằng
+ Vật liệu chế tạo : Thép rèn
+ Số lượng : 1 chiếc
Kích thước của then: Chọn then theo đường kính trung bình đoạn
côn của trục chong chóng
+ Chiều rộng của then : b = 5,6 (cm)
+ Chiều cao then : h = 3,2 (cm)
+ Đoạn cắt vát của then : K
v
= 0,08 (cm)
+ Chiều dài tính toán toàn bộ của then chân vịt
Với: + H = 2000 (c.v)
+ n = 280 (vòng/phút)

+ σ = 3200 (kG/cm
2
)
Thay số vào được: l
s
=23,6 (cm)
Vậy chọn chiều dài then chân vịt là: l
s
= 40 (cm)
l
s
= 400 (mm)

3.5. Then bích nối
Độ côn đầu trục lắp bích nối : Z = 1: 20
Chiều dài phần côn : l
c
= 370 (mm)
Đường kính trục chân vịt : D
c
= 260 (mm)



≥
≥
1,41
1,20
b
b

d
d
234
2
=
+
=
cc
tb
dD
d
(
)
mm
( )
b
Khdn
H
l
vtbch
s
+
−
=
.2 5,0
.10.648,28
4
σ
(
)

mm
Trang:22

Đường kính đầu nhỏ côn : d
c
= D
c
- l
c
.Z = 242 (mm)
Đường kính trung bình phần côn
Chọn then : Then bích nối là then đầu bằng
+ Vật liệu chế tạo then : Thép 35
+ Số lượng : 1 chiếc
Kích thước của then: Chọn theo đương kính trung bình phần côn của trục chong
chóng: Vói d
tb
= 251 tra bảng 9.1a (Chi tiết máy)
+ Chiều rộng của then : b = 5,6 (cm)
+ Chiều cao của then : h = 3,2 (cm)
+ Đoạn vát của then : K
v
= 0,08 (cm)
+ Chiều dài tính toán toàn bộ của then

Vậy chọn chiều dài then bích nối là
l
s
= 30 (cm)
l

s
= 300 (mm)

4. Tính nghiệm hệ trục
4.1. Áp lực tác dụng lên gối đỡ
4.1.1. Sơ đồ tính
Coi đoạn trục như một dầm siêu tĩnh đặt trên các gối, bích bánh đà coi như một ngàm
cứng. Lực phân bố trên các đoạn trục coi như đều, không tính đến trọng lượng của các
bích.









Trong đó:
251
2
=
+
=
cc
tb
dD
d
(
)

mm
( )
3,22
.2 5,0
.10.648,28
4
=+
−
= b
Khd
H
l
vtbch
s
σ
(
)
cm
R
3
R
2
R
1
Trang:23

l = 68,5 (cm)
l
0
= 118 (cm)

l
1
= 320 (cm)
l
2
= 180 (cm)
l
3
= 150 (cm)
l
cc
= 498 (cm)
l
tg
= 330 (cm)
G = 1822 (kG)
γ = 7,85.10
-3
(kG/cm
3
)

Quá trình việc hệ trục làm chịu tác dụng của các lực sau
+ Trọng lượng của chong chóng: G = 1821,9 (kG)
+ Trọng lượng bản thân của trục: Tải trọng phân bố
q = 4,17 (kG)
+ Mô men xoắn do động cơ truyền cho chong chóng
M
x
= 71620.N

e
/n = 5115 (kG.cm)
+ Lực đẩy của chong chóng
Mô men quán tính tiết diện của các đoạn trục
+ Trục chong chóng:

+ Trục trung gian:

4.1.2. Mô men tại các gối và ngàm
- Mô men uốn tại gối O



- Mô men uốn tại các gối khác
17,4
4

2
====
cc
cctg
d
qqq
πγ
(
)
cmkG /
39,22420
64
.

4
==
cc
d
J
π
(
)
4
cm
39,22420
64
.
4
==
tg
d
J
π
(
)
4
cm
69,153831
2
.
.
2
−=









+−=
lq
lGM
o
(
)
cmkG.
Trang:24

Viết phương trình 3 mô men cho các gối đỡ
+ Nhịp 0 – 1

+ Nhịp 1 – 2

+ Nhịp 2 – 3

Trong đó: J
1
= J
2
= J
3
=J = 22420,39 (cm

4
)
q
1
= q
2
=q
3
= q = 4,17 (kG/cm)

Kết quả: M
1
= 5905,4 (kG.cm)
M
2
= - 17112,73 (kG.cm)
M
3
= - 3171,76 (kG.cm)

4.1.3.Tính giá trị các phản lực tại các gối
Theo công thức
Tại gối 0:
Tại gối 1:
Tại gối 2:









+−=+








++
2
3
22
1
3
11
2
22
2
2
1
1
1
1
10

4

1
.
2
.
J
lq
J
lq
J
lM
J
l
J
l
M
J
lM








+−=+









++
3
3
33
2
3
22
3
33
3
3
2
2
2
2
21
.
.
4
1
.
2
.
J
lq
J

lq
J
lM
J
l
J
l
M
J
lM
3
3
33
3
3
3
3
32
.
4
1
2
.
J
lq
J
l
M
J
lM

−=+
1
1111
2
.
2
.
+
+−++
−
+
−
++=
i
ii
i
iiiiii
i
l
MM
l
MMlqlq
R
1
01
11
00
0
2
.

2
.
l
MM
G
lq
lq
R
cc
−
+++=
3
23
2
21
33
22
2
2
.
2
.
l
MM
l
MM
lq
lq
R
−

+
−
++=
2
12
1
10
2211
1
2
.
2
.
l
MM
l
MM
lqlq
R
−
+
−
++=
Trang:25

Tại gối 3:
Thay số ta được kết quả
R
0
= 3234,3 (kG)

R
1
= 852,4 (kG)
R
2
= 908,8 (kG)
R
3
= 219,8 (kG)

4.2. Nghiệm bền hệ trục
4.2.1. Hệ số an toàn
Do trục trung gian và trục chong chóng có cùng vật liệu chế tạo, cùng đường kính và
trục chong chóng chịu tải nặng hơn, vì vậy chỉ cần nghiệm bền về hệ số an toàn cho trục
chong chóng.
Bảng tính nghiệm hệ số an toàn trục chong chóng:
Bảng: 5
STT Đại lượng tính Ký hiệu

Đơn vị Công thức tính Kết quả
1
Giới hạn bền chảy của
vật liệu
σ
ch
kG/cm
2
Với thép rèn 3200
2
Mô men chống xoăn

của trục chong chóng
W
x
Cm
3

16
.
W
3
x
cc
dπ
=

3449
3
Mô men xoắn trên
trục
M
x
kG.cm Đã tính 511500
4
Ứng suất tiếp do mô
men xoắn gây ra
τ
x
kG/cm
2

x
x
W¦
J
x
M
=

148,3
5
Chiều dài từ chong
chóng đến gối sau
L Cm Theo thiết kế 68,5
6
Mô men chống uốn
của trục
W
u
Cm
3

32
.
W
3
u
cc
dπ
=

1724
7
Mô men lớn nhất trên
đoạn trục
M
u
kG.cm M
u
=M
0
153831
8
Ứng suất uốn lớn nhất
trên đoạn trục chong
chóng
σ
υ

kG/cm
2

u
u
W¦
u
M
=σ

89,2
3

3233
3
2
.
l
MMlq
R
−
+=