ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU CHỞ HÀNG KHÔ 5000 TẤN

Phần I
Giới thiệu chung
I - Giới thiệu chung về tàu.
1, Công dụng.
Tàu 5000 tấn là loại tàu chở hàng khô rời trọng tải 5000 tấn,tàu lắp 1 máy chính
truyền động trực tiếp 1 đờng trục. Tàu hoạt động chủ yếu trên tuyến đờng Quảng
Ninh - Nhật Bản.
2, Cấp tàu.
Tàu đợc thiết kế đảm bảo cấp không hạn chế theo tiêu chuẩn của đăng kiểm VR.
3, Các thông số cơ bản của tàu.
- Chiều dài lớn nhất : L
max
= 96,26 m
- Chiều dài thiết kế : L
tk
= 89,95 m
- Chiều rộng tàu : B = 15,5 m
- Chiều cao mạn : H = 7,5 m
- Chiều chìm : T = 6,1 m
- Hệ số béo thể tích : = 0,759
- Hệ số béo sờn giữa : = 0,988
- Máy chính 6LU - 46A do hãng HANSHIN chế tạo.
- Công suất máy chính : N
e
= 3200 CV
4, Sơ lợc kết cấu tàu.
Tàu đợc thiết kế với 141 sờn, khoảng cách giữa 2 sờn liên tiếp là 0,65 m. Thợng
tầng mũi 11,40 m và thợng tầng đuôi là 25 m. Vị trí buồng máy đặt phía đuôi tàu từ
Sn7 ữ Sn2. Sau buồng máy về phía lái là kho chứa, buồng máy lái, két nớc ngọt.
Không gian trên buồng máy bố trí các buồng ngủ thuyền viên, nhà bếp, nhà ăn,
nhà vệ sinh, lối xuống buồng máy.

Phía trên bố trí buồng lái, VTĐ và các khí cụ hàng hải,về hai bên mạn lui về phía
sau buồng lái bố trí mỗi bên một xuồng cứu sinh.
Giữa tàu là hai khoang hàng :
- Khoang hàng I : bố trí từ Sn89 ữ Sn130
+ Chiều dài : L = 26,2 m
+ Chiều cao : H = 6 m
+ Chiều rộng : B = 15,5 m
- Khoang hàng II : bố trí từ Sn28 ữ Sn89
+ Chiều dài : L = 40,6 m
+ Chiều cao : H = 6 m
+ Chiều rộng : B = 15,5 m
Về phía mũi bố trí một két đựng nớc ngọt và hầm đựng xích neo. Không gian
giữa boong chính và boong nâng mũi dùng làm kho để dụng cụ, trang thiết bị tàu.
Boong trên cùng bố trí máy quay neo, neo dự trữ, các bích dùng để buộc tàu.
II - Bố trí buồng máy.
Buồng máy đợc bố trí từ Sn7 ữ Sn28.
1, Máy chính.
Buồng máy đợc lắp một máy chính 6LU - 46A do hãng HANSHIN chế tạo. Đây
là loại động cơ 4 kỳ tăng áp bằng tua bin khí xả, đảo chiều bằng không khí nén.
Máy chính đợc bố trí từ Sn15 ữ Sn24.
Các thông số cơ bản của máy chính :
- Công suất : N
e
= 3200 CV
- Vòng quay : n = 260 v/p
- Đờng kính xi lanh : D = 460 mm
- Hành trình piston : S = 740 mm
- áp suất nén lớn nhất : P
c
= 16,22 KG/cm

2
- áp suất cháy lớn nhất : P
z
= 100 KG/cm
2
- Suất tiêu hao nhiên liệu : g
e
= 149,5 g/CV.h
- Suất tiêu hao dầu nhờn : g
m
= 1,2 g/CV.h
- Thứ tự nổ : 1- 4 - 2 - 6 - 3 - 5
- Vòng quay lớn nhất : n
max
= 270 v/p
- Vòng quay nhỏ nhất : n
min
= 200 v/p
- Khoảng cách giữa hai tâm xi lanh liên tiếp : H = 750 mm
- Chiều dài biên : L = 1480 mm
- Đờng kính cổ trục : d
ct
= 350 mm
- Đờng kính cổ biên : d
cb
= 350 mm
Các thiết bị kèm theo máy chính :
- Tua bin khí xả VTR - 40
- Bơm nớc biển làm mát máy chính
- Bơm nớc ngọt làm mát máy chính

- Bộ làm mát dầu nhờn
- Bộ làm mát không khí nạp
- Máy lọc dầu nhờn
- Máy lọc dầu đốt
2, Máy phụ.
2.1, Động cơ Diesel lai máy phát điện.
Buồng máy đợc bố trí 2 động cơ Diesel lai máy phát điện. Hai động cơ đợc bố trí
từ Sn9 + 200 mm ữ Sn13 và đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm.
Kí hiệu động cơ Diesesl lai máy phát điện : 6RAL
Các thông số cơ bản của động cơ lai máy phát điện :
- Công suất : N
e
= 210 CV
- Vòng quay : n = 1200 v/p
- Đờng kính xi lanh : D = 170 mm
- Hành trình piston : S = 205 mm
- áp suất nén lớn nhất : P
c
= 6,88 KG/cm
2
- áp suất cháy lớn nhất : P
z
= 55 KG/cm
2
- Suất tiêu hao nhiên liệu : g
e
= 163 g/CV.h
- Suất tiêu hao dầu nhờn : g
m
= 1,5 g/CV.h

- Thứ tự nổ : 1 - 3 - 5 - 6 - 2 4
2.2, Tổ máy phát điện.
- Nhà máy chế tạo : NISHISHIBA ELECTRIC . COM
- Số lợng : 2
- Dòng điện : 214A, 3 pha
- Điện áp : 445V
- Vòng quay : 1200 v/p
Ngoài ra trong buồng máy còn đợc bố trí các máy phụ khác phục vụ cho các hệ
thống nh khí nén, cứu hoả, lọc dầu, chuyển dầu đốt, dầu nhờn
Phần II
Tính sức cản và thiết kế sơ bộ chong chóng
I - Tính sức cản tàu.
Phơng pháp tính sức cản bằng đồ thị cho ta kết quả chính xác hơn cả, trong phần
này chọn một trong những phơng pháp xác định sức cản bằng đồ thị có đồ thị phù
hợp với tàu thiết kế.
Tính sức cản tàu theo phơng pháp Papmiel, đây là phơng pháp Papmiel dựa vào
kết quả của những thí nghiệm mô hình và những tàu thực tế. Phơng pháp này đơn
giản và đễ sử dụng và chỉ dùng một đồ thị.
Theo Papmiel đồ thị có giá trị trong khoảng :
50,513,0 ữ=
50,35,1
T
B
ữ=
25,009,0
L
B
ữ=
80,035,0 ữ=
Theo thông số tàu (Phần I), ta có :

( )
( )
( )
80,035,0759,0
25,009,0172,0
95,89
5,15
L
B
50,35,154,2
1,6
5,15
T
B
ữ=
ữ==
ữ==



_hệ số đặc trng về hình dáng thân tàu

( )
50,135,03,1
95,89
5,15
.10.
L
B
.10 ữ===

Vậy tính sức cản của tàu theo phơng pháp Papmiel.
Theo Papmiel, công suất kéo của tàu đợc xác định :
0
3
s
C
v
.
L
D
EPS =
Trong đó :
D - lợng chiếm nớc của tàu
5,6616759,0.1,6.5,15.95.89.025,1.T.B.L.D ===
tấn
Với
025,1=
là trọng lợng riêng của nớc
C
0
đợc tính theo công thức :


.
.C
C
p
0
=
Trong đó :

_ hệ số kể đến phần nhô của tàu
Tàu một đờng trục = 1
C
p
- hệ số phụ thuộc vào vận tốc tơng đối v
1
C
p

đợc tra đồ thị Papmiel theo
L
vv
s1

=
Với L < 100 m có
98,095,8903,07,0L03,07,0 =+=+=
Quá trình tính cho trong bảng sau :
STT
Đại lợng
tính
Đơn
vị
Vận tốc giả thiết
v
1
v
2
v
3

v
4
v
5
1
Vận tốc giả
thiết
hl/h 11 12 13 14 15
2
Vận tốc giả
thiết
m/s 5,665 6,18 6,695 7,21 7,725
3 Hệ số

1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
4
Vận tốc t-
ơng đối
hl/h 1,32 1,44 1,56 1,68 1,8
5 Hệ số

1 1 1 1 1
6 Hệ số

0,98 0,98 0,98 0,98 0,98
7
Hệ số C
p
96 94 92 88 84
8 Hệ số C

0
82,51 80,79 79,08 75,63 72,2
9
Lợng
chiếm nớc
của tàu
Tấn 6616,5 6616,5 6616,5 6616,5 6616,5
10
Công suất
kéo
CV 1186,58 1573,31 2043,57 2668,8 3438,45
11
Lực cản
v
75.EPS
R =
v
KG
m/s
15734,35 19093,57 22792,05 27761,44 33383,01
Từ bảng trên ta vẽ đợc đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v)
Thực tế cho thấy đợc công suất có ích truyền từ động cơ đến chong chóng phải
tính đến lợng dự trữ khi trờng hợp tàu hành trình trong vùng nớc cạn và khi độ
nhám của vỏ tàu tăng do hà bám. Ngoài ra khi công suất của động cơ truyền cho
chong chóng thông qua hệ trục cần phải tính đến hiệu suất hệ trục.
Vậy công suất có ích của việc đẩy tàu là :
EPS = N
e
.k.
đt

.
cc
Trong đó :
k- hệ số kể đến lợng dự trữ công suất
Chọn lợng dự trữ công suất 15%

k = 0,85

đt

- hiệu suất đờng trục

đt
= 0,97

cc
- hiệu suất chong chóng

cc
= 0,45
Vậy :
Hình 1 - Đồ thị sức cản và công suất kéo
E
P
S

=

f
(

v
)
R

=

f
(
v
)
v
5
v
4
v
3
v
2
v
1
v [hl/h]
R [KG]EPS [CV]
à
R
= 0,003 [mm/KG]
à
EPS
= 0,04 [mm/CV]
EPS = 3200.0,85.0,97.0,45 = 1187,28 CV
Với công suất đẩy có ích EPS = 1187,28 CV kết hợp với đồ thị EPS = f(v) ta xác

định đợc vận tốc tàu v = 11 hl/h.
Kết luận :
- Vận tốc tàu : v = 11 hl/h
- Công suất kéo : EPS = 1186,58 CV
- Lực cản : R = 15734,35 KG
II - Thiết kế sơ bộ chong chóng.
1, Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng KHBsC1 (măng gan - đồng thiếc).
2, Tính hệ số dòng theo,dòng hút.
Theo Taylor, ta có :
- Hệ số dòng theo :
= 0,5 - 0,05 = 0,5.0,759 - 0,05 = 0,3295
- Hệ số dòng hút :
t
c
= k
t
.
Với k
t
= 0,95

t
c
= 0,95.0,3295 = 0,313
3, Chọn số cánh chong chóng.
- Vận tốc tàu v = 11 hl/h hay v = 5,665 m/s
- Vận tốc dong chảy đến chong chóng :
v
p

= v.(1 - ) = 5,665.(1 - 0,131) = 3,892 m/s
- Vòng quay chong chóng :
Truyền động trực tiếp n
p
= n = 260 v/p hay n
p
= 4,333 v/s
- Sức cản chong chóng :
c
t
R
PX

=
1
.
Tàu một chong chóng

X = 1
38,21447
313,01
35,15734
P =

=
KG
- Hệ số lực đẩy theo vòng quay ( hệ số tính toán) :
50,0
38,21447
5,104

.
333,4
892,3
P
.
n
v
'k
4
4
p
p
n
==

=
Với

= 104,5 KG/m
4
là mật độ nớc biển.
k
n
< 1

chọn số cánh chong chóng Z = 4.
4, Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền.
Theo điều kiện bền, ta có :
3
4

3/2
max
min
10
'.

'
.375,0'
PmZ
D
c








=


Trong đó : c, m - hệ số thực nghiệm
c - hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo
Đối với chong chóng bằng đồng c = 0,056
m - hệ số tính đến khả năng tải trọng của cánh
Với tàu hàng m = 1,15
D - đờng kính sơ bộ của chong chóng
D = 0,7.T = 0,7.6,1 = 4,27 m
Với T là chiều chìm của tàu T = 6,1 m

max
- giá trị giới hạn của độ dày tơng đối của cánh ở tiết diện trên khoảng
cách bằng (0,6 ữ 0,7)R

max
= 0,1
P - lực đẩy chong chóng
P = 21447,38 KG
Vậy :
413,0
10
38,21447.15,1
.
1,0
4
.
27,4
056,0
.375,0'
3
4
3/2
min
=

=

Chọn tỷ số đĩa = 0,55 >
min
= 0,413
5, Công suất truyền vào chong chóng.
Công suất truyền vào chong chóng đợc tính theo công thức :
N
p
=
đt
.N
Trong đó :
N - công suất có ích của máy đo tại trục máy
N = 0,85.N
e
= 0,85.3200 = 2720 CV

đt
- hiệu suất đờng trục

đt
= 0,97
Vậy :
N
p
= 0,97.2720 = 2638,4 CV
6, Tính chong chóng sử dụng hết công suất.
Ta có bảng sau:

STT
Đại lợng tính Cách xác định Đơn vị Kết quả
1 2 3 4 5
1 Vận tốc tàu Theo tính toán trên hl/h 11
2 Vận tốc tàu v = 0,515.v m/s 5,665
3 Sức cản tàu R = f(v) KG 15734,35
4 Vận tốc dòng chảy
v
p
= v.(1-)
m/s 3,892
5 Lực đẩy chong chóng
c
t1
R
P

=
KG 21447,38
6 Hệ số tính toán
4
p
p
n
P
.
n
v
'k

=
0,50
7 Độ trợt tơng đối

p
= f(k
n
)
0,32
8
Giá trị hiệu chỉnh
Tàu 1 chong chóng
=
p
.a
a = 1,05
0,336
9 Đờng kính chong chóng
pP
p
opt
'.n
v
D

=
m 2,93
10 Hệ số lực đẩy
opt
2

p
1
D.n.
P
k

=
0,14
11 Tỷ số bớc
H/D = f(
p
,k
1
)
0,64
12 Hiệu suất chong chóng

p
= f(
p
,k
1
)
0,44
1 2 3 4 5
13 Hệ số lực đẩy có ích
p
c
.
1

t1



=
0,45
14 Công suất yêu cầu

=
.75
v.R
N
1
p
CV 2641,04
15 Sai số
%100.
N
NN
1
1
p
pp

=
% 0,099
Sai số = 0,099 % < 2 %
Vậy chong chóng đã thiết kế thỏa mãn công suất yêu cầu cho việc đẩy tàu.
7, Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền.
Theo công thức :

3
4
3/2
max
min
10
P'.m
.
Z
.
D
'c
.375,0'









=
Với D = 2,93 m là đờng kính chong chóng
P = 21447,38 KG là lực đẩy chong chóng

402,0
10
38,21447.15,1
.

1,0
4
.
93,2
056,0
.375,0'
4
3/2
min
=






=

min
= 0,402 < = 0,55
Vậy điều kiện bền thỏa mãn.
8, Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực.
Theo công thức :
( )
2
s
c
min
D.n.
P

k
130' =
Trong đó :
- hệ số kinh nghiệm
Chọn = 1,4
P
S
- áp lực thủy tĩnh tuyệt đối trên trục chong chóng
P
S
= 10330 + .h
S
+ P
bh

Với 10330 là áp suất không khí (KG/m
2
)
- tỷ trọng của nớc
= 1025 KG/m
2
P
bh
- áp lực của hơi nớc bão hòa, ở 20
o
C P
bh
= 238 KG/m
2
h

S
- độ chìm của chong chóng
63,41,6.759,0T.759,0h
s
===
m
k
c
- đặc tính xâm thực
Tra đồ thị theo
p
= 0,32 và H/D = 0,64 có k
c
= 0,23
75,1483723863,4.102510330P
s
=+=
KG/m
2
( )
455,093,2.333,4.
75,14837
23,0
.4,1.130'
2
min
==

min
= 0,455 < = 0,55

Vậy điều kiện xâm thực thỏa mãn.
Kết luận :
Chong chóng dã thiết kế có các thông số chủ yếu sau :
- Đờng kính chong chóng : D = 2,93 m
- Tỷ số đĩa : = 0,55
- Độ trợt tơng đối :
p
= 0,32
- Hiệu suất :
p
= 0,44
- Vòng quay : n
p
= 260 v/p
8, Tính trọng lợng chong chóng.
Theo Koiefski, ta có :

0
6,0
0
4
6,0
3
4
59,0.71,010.22,6
10.4
dl
D
e
D

d
D
b
D
Z
G

+












+








=

- Số cánh chong chóng : Z = 4
- Trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng : = 8700 kg/m
3
- Đờng kính chong chóng : D = 2,93 m
- Chiều dài củ chong chóng :
l = 0,314.D = 0,314.2,93 = 0,92 m
- Chiều dày cánh tại 0,6R :
e
0,6
= 0,024.D = 0,024.2,93 = 0,07 m
- Chiều rộng cánh tại 0,6R :






=
Z
D
bb
m
.'
6,0
Với b
m
= 1,26

92,0
4

93,2
.26,1b
6,0
=






=
m
Vậy :
Trọng lợng chong chóng G = 2688 KG.
243
4
56,0.92,0.8700.59,0
93,2
07,0
.
93,2
56,0
71,0.10.22,6.
93,2
92,0
93,2.8700.
10.4
4
+

+






=
G
Phần III
Tính toán hệ trục
I - Tính toán các chi tiết của hệ trục.
1, Bố trí hệ trục.
Tàu đợc bố trí một hệ trục ở giữa song song với sống chính và truyền động trực
tiếp. Hệ trục gồm có trục trung gian và trục chong chóng, không bố trí trục lực đẩy
vì thiết bị chặn lực đẩy dọc trục dợc đặt ngay sau trục ra của máy chính.
2, Tính đờng kính trục trung gian và trục chong chóng.
2.1, Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo trục trung gian và trục chong chóng là thép 45 rèn, cấp

thép KFS45 có các chỉ số kỹ thuật sau :
- Giới hạn bền :
b
= (4400 ữ 5200) KG/cm
2
- Giới hạn chảy :
c
= 2700 KG/cm
2
- Giới hạn mỏi :
1
= 0,4.
b
= (1760 ữ 2080) KG/cm
2
- Hệ số môđuyn của vật liệu : E = 2,1.10
6
KG/cm
2
- Tỷ trọng vật liệu : = 7,87.10
-3
KG/cm
3
2.2, Đờng kính trục trung gian.
Theo quy phạm Việt Nam 1997, đờng kính nhỏ nhất của cổ trục trung gian d
tg
không đợc nhỏ hơn giá trị tính theo công thức sau :
3
.
160

560
K
n
N
kFd
s
tg








+
=

mm
Trong đó :
N - công suất liên tục lớn nhất của động cơ (KW)
N = 3200 CV = 2352,94 KW
n - số vòng quay của động cơ
n = 260 v/p
F = 100 - cho động cơ Diesel
k = 1 - cho trục có bích liền

s
- giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu trục (N/mm
2

)

s
= 440 N/mm
2

K - hệ số trục rỗng
Trục đặc K = 1
Vậy đờng kính trục trung gian :
65,2031.
160440
560
.
260
94,2352
.1.100
3
=






+
=
tg
d
mm
Do đờng kính trục trung gian không đợc nhỏ quá so với trục cơ của động cơ vì đ-

ờng kính bích nối sẽ quá lớn so với đờng kính trục trung gian. Đờng kính cổ trục
của động cơ là 350 mm, do dó chọn đờng kính trục trung gian :
d
tg
= 300 mm.
Đờng kính trục trung gian d
tg
= 300 mm.
2.3, Đờng kính trục chong chóng.
Theo quy phạm Việt Nam 1997, đờng kính trục chong chóng đợc tính theo công
thức :
3
2
.
160
560
100 K
n
N
kd
s
cc

+
=

mm
Với :
k
2
= 1,26 - cho trục có rãnh then để lắp chong chóng
Vậy :
60,2561.
160440
560
.
260
94,2352
.26,1.100
3
=






+
=
cc
d
mm
Chọn d

cc
= 300 mm
Đờng kính trục chong chóng d
cc
= 300 mm.
3, Tính các chi tiết của hệ trục.
3.1, Phần côn trục.
Hình 2 - Phần côn trục chong chóng
1 - Trục chong chóng
2 - Phần côn trục
3 - Ren đầu trục
4 - Then
- Độ côn : 1: 12
- Đờng kính ren đầu trục :
b
L
t
L
k
1234
d
cc
d
r
Tra bảng theo đờng kính trục chong chóng d
cc
= 300 mm, ta có :
d
r
= M200 x 6

- Chiều rộng then :
Tra bảng theo đờng kính trục chong chóng d
cc
= 300 mm, ta có :
b = 65 mm
Từ chiều rộng then b = 65 mm, theo tiêu chuẩn ta có :
+ Chiều cao then : h = 35 mm
+ Chiều dài then : L
t
= 455 mm
- Chiều dài côn trục :
88,4616,256.8,1L8,1
d
L
k
cc
k
===
mm
Với chiều dài then L
t
= 455 mm, ta chọn chiều dài phần côn trục :
L
k
= 545 mm
- Rãnh then : đờng kính đầu lớn của côn trục lớn hơn 100 mm nên rãnh then
phải có dạng hình thìa.
D
cc
L R R

0
A
300 96 64 32 16
Hình 3 - Rãnh then trục chong chóng
mm
a
R 2
8
16
8
1
===
mm
a
R 33,5
3
16
3
2
===
mm
a
R 8
2
16
2
3
===
mmaR 67,1016.
3

2
.
3
2
4
===
R
R
0
a
a a
a a
R
1
R
2
R
3
R
4
R
5
1 - 1 2 - 2 3 - 3
4 - 4 5 - 5
1
2
3
4
5
1

2
3
4
5
L
mmaR 1216.
4
3
.
4
3
5
===
3.2, Bích nối trục.
Hình 4 - Bích nối trục
Tra bảng tiêu chuẩn của bích liền, ta có :
D
1
D
2
D
3
R b
1
d b
2
Số bu lông
580 470 300 35 70 60 4 8
3.3, áo trục chong chóng.
Do trục chong chóng làm việc phải tiếp xúc với nớc biển bôi trơn bạc nên cần

bọc một lớp bảo vệ gọi là áo trục.
áo trục đợc làm bằng đồng BC 2 + Ni 0,3 % và đợc ép vào trục bằng phơng pháp
ép nóng dọc theo chiều dài trục chong chóng.
Chiều dày nhỏ nhất của áo trục đợc xác định theo công thức :
S = 0,03.d
cc
+ 7,5 mm
Với d
cc
= 256,60 là đờng kính trục chong chóng, ta có :
S = 0,03.256,60 + 7,5 = 15,2 mm
Lấy S = 19 mm
3.4, Bạc trục chong chóng.
- Vật liệu chế tạo :
Do đờng kính trục chong chóng lớn do đó việc làm mát,bôi trơn bằng nớc dễ
dàng và kinh tế hơn việc làm mát bôi trơn bằng dầu. Do đó chọn vật liệu chế tạo
bạc bằng cao su có u điểm sau :
+ Có đàn tính tốt, làm việc trong nớc có nhiều bùn cát không dễ bị mài
mòn.
+ Công tác ổn định, không có tiếng ồn, trục vận hành có thể tự động chỉnh
vị và có khả năng chịu đợc dao động ngang.
+ Làm việc tốt với áo trục bằng đồng thanh lúc dùng nớc bôi trơn.
+ Rẻ tiền
ống bạc đợc chế tạo bằng đồng.
- Kết cấu bạc :
b
b
d

R

b
D
1
D
2
D
3
12
d
a
3
Hình 5 - Bạc trục chong chóng
1 - ống bạc
2 - Vít hãm bạc
3 - Bạc
- Chiều dài bạc trớc :
L
t
= 2.d
cc
= 2.256,6 = 513,2 mm
Lấy L
t
= 520 mm
- Chiều dài bạc sau :
L
s
= 4. d
cc
= 4.256,6 = 1026,4 mm

Lấy L
s
= 1030 mm
Bạc có các kích thớc chủ yếu nh sau :
- Chiều dài bạc trớc : L
t
= 520 mm
- Chiều dài bạc sau : L
s
= 1030 mm
- Đờng kính trong bạc : d = 338 mm
- Chiều sâu rãnh làm mát :
a = 0,01.d = 0,01.338 = 3,38 mm
- Bán kính rãnh :
R = 0,443.d = 0,443.338 = 149,73 mm
4, Chiều dài hệ trục.
4.1, Bố trí chong chóng.
Chong chóng đợc bố trí trong vòm đuôi của tàu để tạo đợc lực đẩy tối u.
Hình 6 - Bố trí chong chóng
Khoảng cách từ đỉnh cánh chong chóng tới ki lái : a = 375 mm
Tàu 1 chong chóng a = (0,04 ữ 0,05).d và không đợc bé hơn 150 mm.
b

d
c

a
c
b
e

0,75d
g
f
== 13,0
2930
375
d
a
thỏa mãn
Khoảng cách từ đỉnh cánh tới vòm đuôi : c = 610 mm
==ữ= 21,0
2930
610
2,015,0
d
c
d
c
thỏa mãn.
mmdg
d
g
mmdf
d
f
mmdb
d
b
mmde
d

e
8,1752930.06,0.06,006,0
4,2342930.08,0.08,008,0
8972930.3,0.3,03,0
5,4392930.15,0.15,015,0
====
====
====
====
Trong đó : d là đờng kính chong chóng, d = 2930 mm
Vậy bố trí chong chóng nh tính toán trên sẽ tạo đợc lực đẩy tối u.
Bố trí chong chóng:
Chong chóng đợc bố trí từ Sn2 + 310 mm ữ Sn3 và đợc bố trí với khoảng
cách nh trên.
4.2, Bố trí máy chính.
Máy chính đợc bố trí từ Sn15 ữ Sn24.
- Kích thớc của máy chính : LxBxH = 5368x1800x4800 mm
- Khoảng cách từ bánh đà đến vách sau buồng máy là 5040 mm
- Khoảng cách từ vách sau buồng máy đến sống đuôi là 2100 mm
4.3, Chiều dài hệ trục.
Bố trí mũ đầu trục chong chóng cách bánh lái 350 mm, ta sẽ có tổng khoảng
cách của hệ trục là L = 8300 mm.
Vì thiết bị chặn lực đẩy đặt ngay sau trục ra của máy chính nên hệ trục không
bố trí trục lực đẩy, vì vậy bố trí trục trung gian và trục chong chóng. Với khoảng
cách từ bích nối trục chong chóng đến vách sau buồng máy là 750 mm ta có
chiều dài trục chong chóng là 4050 và chiều dài trục trung gian là 4250 mm.
Hệ trục đợc bố trí từ Sn1 + 340 mm ữ Sn14 + 450 mm.
- Trục chong chóng : Sn1 + 340 mm ữ Sn8 + 100 mm.
- Trục trung gian : Sn8 + 100 mm ữ Sn14 + 450 mm.
Vậy :

- Chiều dài trục trung gian : L
tg
= 4250 mm
- Chiều dài trục chong chóng : L
cc
= 4050 mm
5, ổ đỡ trục trung gian.
Để hệ trục làm viẹc tin cậy tránh ứng suất cục bộ do biến dạng của vỏ tàu gây
nên, số lợng ổ đỡ trên đờng trục nên hạn chế đến mức thấp nhất. Do đó trục
trung gian đợc bố trí một ổ đỡ.
Chọn ổ đỡ trục trung gian là ổ trợt, bôi trơn bằng vòng văng dầu.
Kết cấu ổ đỡ trục trung gian :
12
3
Hình 7 - Bạc đỡ trục trung gian
1- Trục trung gian
2 - Vòng văng dầu
3 - Vỏ bạc
- Chiều dài ổ trợt :
L
ôt
= 1,2.d
tg

Với d
tg
là đờng kính trục trung gian d
tg
= 300 mm
L

ôt

= 1,2.300 = 360 mm
6, ống bao trục và thiết bị làm kín.
6.1, ống bao trục.
ống bao trục đợc chế tạo liền. Vật liệu chế tạo bằng gang đúc.
- Kết cấu ống bao :
Hình 8 - ống bao trục chong chóng
S
2
S
1
12
3
4
56
7
1 - Trục chong chóng
2 - áo trục
3 - Tết kín nớc
4 - Bạc trớc trục chong chóng
5 - ống bao trục
6 - Bạc sau trục chong chóng
7 - Sống đuôi
Chiều dày ống bao đợc xác định theo công thức :
S
1
= 0,05.d
a
+ 20 mm = 0,05.338 + 20 = 35,95 mm

S
2
= 1,8.S
1
= 1,8.35,95 = 64,71 mm
Trong đó :
S
1
- chiều dày nhỏ nhất của ống bao tại chỗ không lắp bạc.
S
2
- chiều dày tại chỗ lắp bạc đỡ.
d
a
- đờng kính áo trục
d
a
= d
cc
+ 38 = 338 mm
* Thiết bị làm kín ống bao trục.
Vì trục bôi bằng nớc nên cần có thiết bị làm kín đoạn ống trớc
Hình 9 - Thiết bị làm kín ống bao trục
1 - Bích nén
2 - Bu lông ép tết
3 - ống bạc trớc
4 - Tết kín nớc
5 - ống bao trục
6 - Bạc trớc
7 - áo trục chong chóng

8 - Trục chong chóng
Các kích thớc của bộ làm kín đợc tra bảng theo đờng kính trục chong chóng
d
cc
= 300 mm.
Đờng
kính
cơ bản
Đệm kín Chiều dài Đờng kính Bu lông
Kích
thớc
Số
vòng
A B E F d n
300 28x28 6 140 200 342 486 38 12
II - Tính phụ tải gối trục.
1, Sơ đồ bố trí.
d
B A
F E
12
3
4
6 5
7
8
Hình 10 - Sơ đồ bố trí hệ trục chong chóng
Trọng lợng đơn vị trục chong chóng :
56,5
4

30.14,3.10.87,7
4
d
q
23
2
cc
===


KG/cm
2
Trọng lợng trục trung gian :
Q
tg
= q.L
tg
= 5,56.425 = 2363 KG
Trọng lợng trục chong chóng :
Q
cc
= q.L
cc
= 5,56.405 = 2251,8 KG
2, Tính phản lực và mô men trên gối trục.
2.1, Giả thiết.
- Hệ trục đợc xem là hệ trục trơn bỏ qua các bích nối.
- Hệ trục đợc xem là một dầm siêu tĩnh, bích nối trục trung gian với động cơ
đợc coi là một ngàm.
2.2, Tính phản lực gối trục.

- Sơ đồ tính :
Hình 11 - Sơ đồ tính phản lực gối trục
áp dụng phơng trình 3 mô men cho các gối sau :
+ Gối 0 :

cmKGM
Lq
LGM
p
.10.649,3
2
7,156.56,5
105.2688
2
.
.
5
0
2
2
0
0
=

+=








+=
+ Gối 1 :
1567
1323 3285
2125
L = 3285L = 1323L = 1567 L = 2125
0 1 2 3
0 1 2 3
L = 1050
G
R R R R
0 1 2 3
M
3
M
2
M
1
M
0

p
( )
( )
3
2
3
12221110
.
4
2. LL
q
LMLLMLM +=+++
hay 921,6.M
1
+ 328,5.M
2
+ 42,17.10
5
= 0
+ Gối 2 :
( )
( )
3
3
3
23332221
.
4
2. LL
q

LMLLMLM +=+++
hay 328,5.M
1
+ 921,6.M
2
+ 212,5.M
3
+ 112,6.10
5
= 0
+ Ngàm 3 :
q.L
3
2
+4.M
2
+ 8.M
3
= 0
hay 4.M
2
+ 8.M
3
+ 2,51.10
5
= 0
Ta có hệ phơng trình :

=
=++
=+++
=++
cmKGM
MM
MMM
MM
.10.649,3
010.51,284
010.6,1125,2126,9215,328
010.17,425,3286,921
5
0
5
32
5
321
5
21
Giải hệ ta có :
M
0
= - 3,649.10
5
KG.cm

M
1
= 0,5864.10
5
KG.cm
M
2
= - 0,4085.10
5
KG.cm
M
3
= 0,1201.10
5
KG.cm
2.3, Phản lực tại các gối.
+ Gối 0 :
( )
KGR
L
MM
Lq
LqGR
3
0
1
01
1
00
10.7822,5

2
.
.
=

++==
+ Gối 1 :
KGR
L
MM
L
MMLqLq
R
3
1
2
12
1
1021
1
10.1633,0
2
.
2
.
=

+

++=

+ Gối 2 :
KGR
L
MM
L
MM
Lq
Lq
R
3
2
3
23
2
21
3
2
2
10.8386,1
2
.
2
.
=

+

++=
+ Ngàm 3 :
KGR

L
M
Lq
R
3
3
3
2
3
3
10.0656,0
2
.
=
+=
2.4, Kiểm tra tổng phản lực trên các gối đỡ.
Tổng phản lực trên các gối đỡ :
R = R
0
+ R
1
+ R
2
+ R
3
= (5,7822 - 0,1633 + 1,8386 - 0,0656).10
3
R = 7,3919.10
3
KG

Tổng phản lực này phải bằng tổng trọng lợng chong chóng G và trọng lợng
bản thân trục :
Q = q.(L
0
+ L
1
+ L
2
+ L
3
) + G
Q = 5,56.(156,7 + 132,3 + 328,5 + 212,5) + 2,688.10
3
= 7,3028.10
3
KG
Sai số
012,0
3919,7
3028,73919,7
%100. =

=


=
R
QR
= 1,2 % < 2 %
Vậy tổng phản lực trên các gối đỡ nh tính toán ở trên.

Kết luận :
- Mô men uốn tại các gối :
M
0
= - 3,649.10
5
KG.cm
M
1
= 0,5864.10
5
KG.cm
M
2
= - 0,4085.10
5
KG.cm
M
3
= 0,1201.10
5
KG.cm
- Phản lực tại các gối :
R
0
= 5,7822.10
3
KG
R
1

= - 0,1633.10
3
KG
R
2
= 1,8386.10
3
KG
R
3
= - 0,0656.10
3
K
II - Tính nghiệm hệ trục.
1, Nghiệm bền trục chong chóng.
STT
Đại lợng tính Kí hiệu Đơn vị Cách xác định Kết quả
1 2 3 4 5 6
1
Mô men xoắn
trên trục
M
kp
KG.cm
n
N
.71620
e
881,48.10
3

2
Hiệu suất
chong chóng

p
Đã tính 0,443
3 Tốc độ tàu V m/s nt 5,665
4 Lực đẩy tàu P KG nt 21447,38
5
Mô men uốn
lớn nhất
M
u
KG.cm M
u
= M
0
3,649.10
5
6
Mô men tiết
diện chống
xoắn
W
x
cm
3
16
d.
3

cc

5298,75
7
ứng suất do mô
men

kp
KG/cm
2
x
kp
W
M
166,35
8
Mô men quán
tính khối lợng
chống uốn
W
u
KG/cm
2
32
d.
3
cc

2649,375
9

ứng suất do mô
men uốn

u
KG/cm
2
u
u
W
M
137,73
10
Diện tích tiết
diện trục
F
p
m
2
4
d.
cc

0,07
11
ứng suất nén do
lực đẩy

c
KG/cm
2

F
P
29,09
1 2 3 4 5 6
12
ứng suất phụ
do lắp ghép

m
KG/cm
150 ữ 300
200
13 ứng suất tổng


KG/cm
2
( )
2
kp
2
umc
3++
466,45
14 Giới hạn chảy

ch
KG/cm
2
Thép 45 2700

15
Hệ số an toàn
cho phép
[n]
2,8 ữ 5,8
5
16 Hệ số an toàn n



=
ch
n
5,79
Ta có : n < [n] hệ trục dã thiết kế thỏa mãn điều kiện bền.
2, Nghiệm ổn định dọc trục.
Dới tác dụng của lực đẩy chong chóng đoạn trục dài dễ mất ổn định do bị biến
dạng cong.
Ta xét hệ trục có đoạn L
1
= 328,5 cm là đoạn trục dài nhất.
STT
Đại lợng tính Kí hiệu Đơn vị Cách xác định Kết quả
1 2 3 4 5 6
1
Mô men đàn
hồi của vật liệu
E KG/cm
2
Vật liệu thép 2,1.10

6
2
Mô men quán
tính tiết diện
trục
J
p
cm
4
64
d.
4
cc

39740,63
3
Khoảng cách
giữa hai gối đỡ
L cm Bố trí trục 328,5
4
Hệ số xét đến
liên kết đầu
trục
à
Chọn 1
5
Lực đẩy tới hạn
tác dụng lên
trục
P

th
KG
( )
2
p
2
L.
J.E.
à

6463,3.10
3
6
Diện tích tiết
diện trục
F cm
2
4
d.
2

706,5
1 2 3 4 5 6
7
ứng suất nén
tới hạn

th
KG/cm
2

F
P
th
9148,39
8
Lực đẩy chong
chóng buộc khi
bến
P
max
KG
(1,25 ữ 1,3).P
25460,11
9
Hệ số an toàn
lực đẩy cho
phép
[k]
ôđ
Chọn 2,5
10
Hệ số an toàn
ổn định
k
ôđ
max
th
P
P
253,86

Ta có : k
ôđ
< [k]
ôđ

hệ trục thỏa mãn ổn định dọc trục.
3, Nghiệm biến dạng xoắn của hệ trục.
STT
Đại lợng tính Kí hiệu Đơn vị Cách xác định Kết quả
1
Hệ số Poát
xông
à
0,3
2
Mô đun đàn
hồi chống xoắn
G KG/cm
2
( )
12
E
+à
807,69.10
3
3
Mô men xoắn
của động cơ
M
x

KG.cm M
x
= M
kp
881,48.10
3
4
Mô men quán
tính độc cực
J
p
cm
4
32
d.
4
cc

74981,25
5
Góc xoắn trên
một đơn vị
chiều dài

o
/m
G.J.
100.M.180
p
x

0,078
6
Biến dạng xoắn
cho phép
[]
o
/m
0,45
Ta có : < [] hệ trục thỏa mãn điều kiện biến dạng xoắn.
4, Nghiệm độ võng lớn nhất do uốn.
STT
Đại lợng tính Kí hiệu Đơn vị Cách xác định Kết quả
1
Trọng lợng
đoạn trục
G
p
KG G
p
= q.L
1
1983,81
2
Độ võng đoạn
trục
F
p
cm
p

1p
J.E.384
L.G.5
0,014
3
Độ võng cho
phép đoạn trục
[f
p
]
cm 0,15
Kết luận :
Hệ trục làm việc với hệ số an toàn, ổn định, không bị biến dạng do xoắn, uốn
hệ trục làm việc bình thờng.
Phần IV
Tính dao động ngang của hệ trục
Dao động ngang có tác hại sau :
- Làm giảm tuổi thọ của động cơ và hệ trục.
- Gây chấn động vùng đuôi tàu làm ảnh hởng đến vỏ tàu.
Do vậy cần phải tính dao động ngang của hệ trục thông qua tính vòng quay tới
hạn n
k
.
Tính dao động ngang theo phơng Simaski, có các giả thiết sau :
- Xem trục là một dầm ngang không quay có nhiều nhịp.
- Dầm nhiều nhịp lúc dao động ngang tự do mỗi nhịp tơng đơng với một
dầm đợc đặt trên hai điểm tựa đàn tính.
- Trị số mô men tại điểm tựa tỷ lệ thuận với góc lệch nghiêng của đờng
cong đàn tính tại điểm đó.
- Nhịp sau cùng của dầm ngang tơng đơng với một dầm treo đàn tính cố

định.
1, Sơ đồ hệ trục.
Hình 12 - Sơ đồ hệ trục
2, Các thông số cần để tính n
k
.
STT
Đại lợng tính Kí hiệu Đơn vị Cách xác định Kết quả
1 2 3 4 5 6
1
Đờng kính
trục chong
chóng
d
cc
cm Theo Phần III 30
1 2 3 4 5 6
2
Mô đun đàn
hồi của vật
liệu
E
KG/c
m
2
Vật liệu thép 2,1.10
6
3
Tỷ trọng của
vật liệu

KG/c
m
3
Thép 45 7,87.10
-3
L = 3448L = 1323L = 1567
0 1 2
0 1
L = 2125
3
2 3
d = 300 mm
cc
4 Vòng quay n v/p Theo lí lịch máy 260
5
Trọng lợng
trục chong
chóng
Q
cc
KG Theo Phần III 2251,8
6
Mô men quán
tính tiết diện
J
p
cm
4
Theo Phần III 39740,63

7
Đơn vị trọng
lợng trục
q
KG/c
m
2
Theo phần III 5,56
8 Nhịp dài nhất
L
max
cm Bố trí hệ trục 328,5
9
Hệ số trừu t-
ợng
à
1
0,3
10
Hệ số nhịp
trục
A
q
J.E
.2,49A
p
=
60,27.10
5
11

Chiều dài
nhịp Công
xon
L
cx
cm Bố trí hệ trục 156,7
12
Trọng lợng
chong chóng
G KG Theo Phần II 2688
13
Mô men quán
tính tiết diện
trục Công xon
J
cx
cm
4
J
cx
= J
p
39740,63
14
Hệ số nhịp
đoạn Công
xon
A
cx
q.24,0

L
G
J.E
.
L
64,8
A
cx
cx
cx
cx
+
=
15
Tần số dao
động ban đầu
n
k
à= .
q
J.E
.
L
2,49
n
p
max
k
14,21
3,Tính chính xác tần số dao động ngang tự do.

Ta lập bảng tính vòng quay tới hạn n
k
theo các bớc sau :
- Bớc 1 :
Hàng ngang đầu tiên trong bảng ghi thứ tự các đoạn trục (ô cuối là dầm
treo).
- Bớc 2 :
Hàng ngang thứ 2 ghi chiều dài các nhịp trục (cm).
- Bớc 3 :
Hàng ngang thứ 3 ghi giá trị
1n
n
n
L
L

=
- Bớc 4 :
Hàng ngang thứ 4 ghi giá trị các hệ số nhịp trục, Công xon.
- Bớc 5 :
Tính n
k
gần đúng theo công thức :
à= .
q
J.E
.
L
2,49
n

2
max
k
[lần/s]
Trong đó :
L
max
- chiều dài đoạn trục lớn nhất (cm)
J - mô men quán tính trục
à - hệ số trừu tợngb
à = 0,3
- Bớc 6 :
Hàng ngang thứ 5 ghi các giá trị à
n
.
- Bớc 7 :
Căn cứ vào à
n
xác định (X
1
n
+ X
2
n
) bằng đồ thị (nhịp cuối không tính).
- Bớc 8 :
Tính toán trị số X
1
n
, X

2
n
của các nhịp :
+ Nhịp thứ nhất : - nếu điểm tựa cố định X
n
= 0
- nếu đỡ tự do X
n
+ Nhịp thứ n :
1n2
1n2
n
n1
X
X1
.1
1
X




=
X
2
n
= (X
1
n
+ X

2
n
) - X
1
n
Các giá trị X
1
n
và X
2
n
vào hàng thứ 6.
- Bớc 9 :
Căn cứ vào trị số X
1
m
của nhịp cuối cùng tra đồ thị xác định à
n
của nhịp cuối
cùng sau đó tính lại vòng quay cộng hởng theo công thức :
à
.
.24,0
.
.
64,8
q
L
G
JE

L
n
m
p
m
k
+
=
Kết quả điền vào cột sau cùng.
- Bớc 10 :
So sánh với n
k
ban đầu nếu sai số lớn hơn 10 lần/s thì tính lại.
Quá trình tính chỉ dừng lại khi sai số nhỏ hơn 10 lần/s
Thứ tự nhịp 1 2 3 4
Chiều dài nhịp (cm) 212,5 328,5 132,3 156,7
Hệ số nhịp 6027,7.10
3
6027,7.10
3
6027,7.10
3
6027,7.10
3
1n
n
L
L

=

1,55 0,4 1,18