Chuyên đề Phương pháp và thiết bị căng tim,định tâm hệ trục

A : ĐẶT VẤN ĐỀ I : Đối tượng nghiên cứu:Hệ trục tàu thủy II : Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp,thiết bị căng tim,định tâm hệ trục. III : Mục tiêu:Hiểu được các phương pháp căng tim ,định tâm hệ trục. CHUYÊN ĐỀ : PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ CĂNG TIM,ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC GVHD:Nguyễn Đình Long SV :Bùi Công Hải Lớp :48ĐT1 MSSv:48132089 A . ĐẶT VẤN ĐỀ I.Đối tượng nghiên cứu:Hệ trục tàu thủy II.Phạm vi nghiên cứu:Phương pháp,thiết bị căng tim,định tâm hệ trục III.Mục tiêu:Hiểu được các phương pháp định tâm hệ trục B : GiẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Định tâm hệ trục tàu thủy là một khâu hết sức quan trọng trong việc lắp đặt hệ trục tàu thủy,đối với các tàu nhỏ thì cách làm khá đơn giản nhưng đối với các tàu lớn thì việc định tâm càng trở lên phức tạp.Dưới đây là một số phương pháp căng tim,định tâm hệ trục. I:Phương pháp căng tim hệ trục Căng tim mục đích là để xác định đường tâm lý thuyết của hệ trục.Hiện tại có 3 phương pháp căng tim hệ trục: bằng ánh sáng, bằng dụng cụ quang học và bằng cách căng dây. Hình 1:Đường tâm lý thuyết hệ trục tàu Hình 1:Căng tim hệ trục bằng phương pháp ánh sáng 1. Bóng đèn; 2. Đích ngắm (bộ chỉnh tâm); 3. Giá đỡ; 4. Ống nhòm a. Phương pháp căng tim bằng ánh sáng Dụng cụ cần thiết là một bóng đèn , một ống nhòm và các đích ngắm. Phương pháp này thường được sử dụng cho các tàu có hệ trục dài. Cách tiến hành như sau: Khoét lỗ ở các khu vực đường tâm sẽ đi qua, đặt nguồn sáng Lade tại điểm chuẩn phía lái và điều chỉnh cho chùm tia sáng hướng đúng đích là điểm chuẩn ở phía mũi. Tiếp đến lần lượt từ lái về phía mũi hoặc ngược lại đặt tấm chắn tại các vị trí cần xác định tâm hệ tục đi qua để lấy dấu và vạch các vòng tròn làm dấu. b. Phương pháp căng tim bằng dụng cụ quang học Phương pháp này thường được áp dụng cho tàu có hệ trục dài từ 15 m trở lên. Dụng cụ chủ yếu là: ống ngắm, các đích ngắm và một bóng đèn 40 W. Ống ngắm có thể được định tâm và kẹp chặt tại bích máy chính hay tại điểm chuẩn phía đuôi để nhìn xuyên qua các đích ngắm đến bóng đèn. Hình 2: Ống ngắm 1.Ống vật kính; 2. Đầu lắp ống vật kính và gá đặt; 3. Thân ống ngắm; 4. Ống của thấu kính điều chỉnh tiêu cự được; 5. Thanh răng; 6. Thấu kính điều chỉnh tiêu cự được; 7. Vôlăng; 8. Bánh răng; 9. Nơi gá đặt ống ngắm; 10. Vít điều chỉnh; 11. Lưới; 12. Vành điều chỉnh thị kính; 13. Thị kính c. Phương pháp căng dây Phương pháp này đơn giản nhưng phải đảm bảo độ chính xác cho phép, được áp dụng cho các hệ trục có chiều dài nhỏ hơn . Nội dung của phương pháp này như sau: Tại điểm A ở giá treo trục chân vịt và điểm chuẩn B ở vách mũi buồng máy, người ta lắp các đĩa có khoan lỗ, đường kính trùng tâm với điểm chuẩn. Sau đó, luồn sợi dây thép có đường kính qua lỗ của các đĩa và kéo căng bằng tăng đơ hoặc trọng vật treo. Cũng có thể dùng sợi dây nilông hoặc sợi tổng hợp. Ở phương pháp này, cần phải điều chỉnh độ võng y của dây do trọng lượng bản thân của nó gây ra Hình 3: Căng tim hệ trục bằng phương pháp căng dây a) Sơ đồ căng tim hệ trục b) Chỉnh tâm căng dây c) Kết quả căng tim a) b) c) Hình 4 :Dụng cụ căng tâm lấy dấu1,3.Bàn tăng chỉnh ; 2.Lực kế; 4.Giá đỡ; 5.Dây thép Hình 5 :Lắp đặt ống bao trục. Hình 6- Lắp chân vịt II:ĐỊNH TÂM HỆ TRỤC 1- Lựa chọn phương pháp định tâm Định tâm hệ trục là quá trình cân chỉnh các đoạn trục nhằm đưa đường tâm của chúng về trùng với đường tâm lý thuyết. Phương pháp định tâm hệ trục được lựa chọn tùy theo sơ đồ kết cấu hệ trục: chiều dài toàn bộ hệ trục, đường kính trục và cách bố trí các gối đỡ. Phương pháp định tâm thường được áp dụng hơn cả là: - Định tâm hệ trục theo tải trọng trên các gối đỡ. - Định tâm hệ trục theo độ lệch tâm và độ gãy khúc. Phương pháp định tâm hệ trục theo độ lệch tâm và độ gãy khúc đơn giản, phù hợp với điều kiện sản xuất đơn chiếc, thường được áp dụng với trục nhỏ và hệ trục ngắn. 2- Định tâm hệ trục theo tải trọng bổ sung trên gối đỡ Phương pháp định tâm hệ trục theo tải trọng trên gối đỡ được áp dụng sau khi máy chính và trục chân vịt định tâm bằng quang học. Nội dung phương pháp: Dùng hai lực kế lắp vào hai bên chân gối đỡ,sau đó dùng bulong cân chỉnh các đoạn trục sao cho tải trọng thực tế chỉ trên các lực kế ở hai bên chân gối đỡ phải bằng nhau và tổng tải trọng trên mỗi gối đỡ không vượt quá tải trọng kết cấu trung bình là 5%,đồng thời ,tải trọng bổ sung trên mỗi gối phía ống bao trục và trên gối đỡ phía lái của máy chính hoặc hộp số phải nhỏ hơn giới hạn cho phép theo qui định. Hình 7- Xác định tải trọng bổ sung trên gối đỡ 1. Lực kế ; 2. Chân gối đỡ ; 3. Cờ lê điều chỉnh; 4. Đà máy -Hạn chế của phương pháp định tâm theo tải trọng gối đỡ “cổ điển” Từ việc phân tích phương pháp định tâm theo tiêu chí tải trọng gối đỡ trên ta thấy có rất nhiều hạn chế: + Vẫn phải tiến hành định tâm sơ bộ theo các giá trị lệch tâm và gãy khúc kinh nghiệm + Việc lắp đặt các lực kế vào chân ổ đỡ là không đơn giản vì không phải chân ổ đỡ nào cũng được thiết kế phù hợp với lực kế có sẵn + Việc điều chỉnh các lực kế chân ổ đỡ (việc phân phối tải trọng trên các ổ đỡ) được tiến hành phụ thuộc vào tay nghề người thợ. + Đặc biệt, trong trường hợp hệ trục lớn: hệ trục dài, trong lượng trục, chong chóng và các thiết bị trên trục lớn…gây nên sai lệch đường tâm giữa trục chân vịt và trục máy chính lớn nên việc điều chỉnh rất khó khăn. Nếu không để ý, đo đạc, tính toán các giá trị f và ngay từ đầu thì quy trình định tâm rất phức tạp và khó khăn. Và nếu không khắc phục được thì việc phân tải trên các ổ đỡ có thể không thực hiện được. + Chưa để ý tới quan hệ giữa hệ trục và vỏ tàu, hay chính là tính “nhạy cảm” của hệ trục với sự dịch chuyển của ổ đỡ trục, với hệ trục càng dài, thì hệ trục càng “nhạy cảm”: cụ thể là, đối với những tàu có hệ trục dài, tác động của sự biến dạng của vỏ tàu lên hệ trục là rất lớn. Sự tác động này được thể hiện qua sự dịch chuyển của ổ đỡ hệ trục. Chính sự dịch chuyển ổ đỡ , do sự biến dạng vỏ tàu này, sẽ gây ra những thay đổi trong tình trạng chịu tải trên các ổ đỡ. Đặc biệt, trong công nghệ, những sai số về mặt công nghệ khi gia công và lắp đặt tôn vỏ tàu cho phép sai số hàng chục mm, trong khi đó sai số trong quá trình định tâm chỉ cho phép tới 1/10 mm. + Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng khá lớn tới chất lượng định tâm, đó chính là điều kiện định tâm hệ trục: cụ thể là, định tâm trên đà hay dưới nước, định tâm dưới nước thì tàu ở trạng thái nào, tàu không, ballast 1 phần hay ballast toàn bộ…những điều kiện đó ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái chịu tải ở trên các ổ đỡ + Việc đo đạc và tính toán tải trọng bổ sung phải tiến hành qua nhiều bước, phụ thuộc vào dụng cụ đo, tay nghề và kinh nghiệm người thợ nên gây nên sai số lớn. Đặc biệt với cách đo của phương pháp này, việc đo tại vị trí ổ đỡ trước trục chân vịt là không thể tiến hành được, còn việc đo tại vị trí ổ phía lái máy chính là rất khó (khi mà đặt lực kế ngay dưới chân ổ đỡ), và trong một số tình huống là gần như không thể thực hiện được. + Tuy là dựa trên việc phân tải trọng trên ổ đỡ, nhưng phương pháp trên dựa vào thông số đo được trực tiếp trong điều kiện “lạnh”, tức là điều kiện ngay tại thời điểm lắp ráp . Nhưng trong thực tế khi hệ động lực hoạt động, nhiệt độ ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng định tâm và điều kiện làm việc của hệ động lực. Cụ thể là sự thay đổi trạng thái nhiệt trong điều kiện là việc của máy chính, hộp số, hệ trục, dầu bôi trơn…từ “lạnh” sang “nóng”. Mà khi tàu hành hải thì chủ yếu hoạt động trong điều kiện “nóng” Ví dụ: Trong điều kiện “lạnh” trục khuỷu động cơ Diesel có thể được coi là trục thẳng, và không ảnh hưởng đến chất lượng định tâm, tình trạng chịu tải của các gối đỡ trục. Nhưng khi động cơ hoạt động, thì chuyển sang trạng thái “nóng”, và trạng thái của trục khuỷu không còn như ban đầu nữa. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng chịu tải trên các ổ đỡ. Hình 8: Trục khuỷu máy chính khi chuyển tử điều kiện lạnh sang nóng 3- Định tâm hệ trục theo độ lệch tâm và độ gãy khúc a. Tiêu chuẩn độ lệch tâm và độ gãy khúc cho phép Theo phương pháp này thì quá trình định tâm hệ trục là quá trình cân chỉnh sao cho trị số độ lệch tâm và độ gãy khúc của các trục theo phương thẳng đứng và nằm ngang nằm trong giới hạn cho phép. Phương pháp định tâm này được áp dụng khi không có điều kiện tiến hành phương pháp định tâm theo tải trọng trên gối đỡ, nó không phụ thuộc vào kết cấu của hệ trục. Việc nghiệm thu, bàn giao chất lượng định tâm theo phương pháp này chỉ được tiến hành khi tàu ở dưới nước. b. Phương pháp xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc Để xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc, người ta tiến hành xác định các đại lượng thành phần theo các cách sau: - Dùng thước thẳng và thước lá. - Dùng hai cặp mũi kim. Phương pháp thứ nhất được áp dụng cho các mặt bích lớn có chiều dày đáng kể (số liệu độ lệch tâm  và độ gãy khúc  được đo tại 4 vị trí cách nhau 900 trong mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng nằm ngang mà không quay trục). Còn phương pháp thứ hai thường được áp dụng khi định tâm các trục, nối với nhau bằng các loại khớp nối: khớp nối răng, khớp nối đàn hồi, … và khớp nối bích có chiều dày bích nhỏ (hai cặp mũi kim được kẹp ngay trên bích và trong quá trình đo đạc phải quay đồng thời hai trục liên kết đúng 3/4 vòng). Hình 9- Xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc a. Bằng thước thẳng và thước lá b. Bằng hai cặp mũi kim Xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc bằng thước thẳng và thước lá: Trên cặp bích nối,người ta chia làm 4 phần bằng nhau theo chu vi và đánh dấu bằng phấn hoặc chì màu. Tiến hành áp sát thước thẳng dọc theo đường sinh của phần bích nhô ra tại vị trí đánh dấu rồi dùng thước lá đo khe hở.Thực hiện cho4 vị trí đánh dấu trong mặt phẳng thẳng đứng và nằm ngang ,chúng sẽ xác định được các khe hở.Về mặt lý thuyết thì các trị số này phải bằng nhau (a1=b1,a2=b2), nhưng thực tế có độ sai lệch nhất định. Tương tự như vậy người ta đo các trị số c1,d1,c2,d2 để xác định độ gãy khúc bằng cách luồn thước lá theo hướng kính giữa 2 mặt bích. Trong trường hợp cặp bích nối có đường kính khác nhau thì độ lệch tâm và độ gãy khúc được xác định theo công thức sau: Xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc bằng 2 cặp mũi kim: Hai cặp mũi kim được gắn đối xứng qua tâm bích .Khi định tâm ,các bulong nối bích được tháo ra ,tách rời 2 bích một chút.Vặn các vít điều chỉnh để khe hở giữa mũi kim và mặt đo chừng 1 mm.Sau đó ,đưa cặp mũi kim về nằm trong mặt phẳng đứng và dùng thước lá đo các khe hở a1,b1,c1,d1.Rồi quay đồng thời cả 2 trục đi một góc 90 độ nữa và đo các khe hở a2,b2,c2,d2.Tiếp tục quay đồng thời cả 2 trục đi một góc 90 độ nữa và đo các khe hở a3,b3,c3,d3 .Sau cùng ,quay cặp bích đến góc 270 độ so với vị trí ban đầu và đo các khe hở a4,b4,c4,d4 .Các trị số đo được ghi lại để tính độ lệch tâm và độ gãy khúc . Nếu kết quả tính được mang dấu dương thì trục bị lệch lên cao hay sang phải so với trục chuẩn và gãy khúc lên hay sang phải ,còn nếu kết quả tính mang dấu âm thì độ lệch tâm và độ gãy khúc ngược lại. Công thức xác định độ lệch tâm và độ gãy khúc: Vị trí cặp mũi kim trước và sau khi quay 180 độ Vị trí cặp mũi kim trước và sau khi quay 90 độvà 270 độ. 5- Định tâm hệ trục ngắn Hệ trục ngắn là hệ trục có khoảng cách từ gối đỡ trục chân vịt phía mũi đến gối đỡ phía lái của động cơ chính không vượt quá . Đối với hệ trục ngắn thì độ lệch trục giữa trục chân vịt và trục khuỷu động cơ chính đóng vai trò quyết định chất lượng định tâm hệ trục. Việc định tâm hệ trục ngắn được tiến hành từ phía lái về mũi, trục chân vịt được định tâm và lắp ráp trước và sau đó được dùng làm chuẩn. Các bước công nghệ như sau: - Lắp trục chân vịt cùng thiết bị ống bao và chân vịt. - Lắp gối đỡ trung gian và lắp các đoạn trục trung gian. - Cân chỉnh gối đỡ cùng với trục trung gian theo bích trục chân vịt và định tâm máy chính theo bích trục trung gian đảm bảo độ lệch tâm và độ gãy khúc cho phép. - Xác định chiều cao căn chân máy, gia công căn, cạo rà rồi đưa vào vị trí, tiến hành kẹp chặt, khoan lỗ, doa và bắt chặt chân máy xuống đà máy. - Kiểm tra lại độ lệch tâm và độ gãy khúc trên các cặp bích nối rồi kẹp chặt các bích nối với nhau. - Dùng lực kế ấn lên cổ trục tại điểm giữa gối đỡ với một lực bằng nửa tổng trọng lượng của 2 nhịp kế bên. Sau đó, tiến hành đo và xác định chiều cao căn chân gối đỡ để gia công. - Sau khi cạo rà, căn tại chỗ, tiến hành kẹp chặt, khoan lỗ, doa và bắt chặt gối đỡ lên bệ. 6- Kẹp chặt động cơ trên đà máy Sau khi cân chỉnh, động cơ phải được bắt chặt tin cậy lên đà máy. Yêu cầu cơ bản đối với bệ máy:  Có độ cứng và độ bền lớn, ổn định dưới tác dụng của các ngoại lực.  Có độ biến dạng (hay độ võng) nhỏ, không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của các thiết bị đặt trên nó.  Không có hiện tượng rung và chấn động mạnh khi thiết bị hoạt động.  Gia cố chắc các thiết bị trên bệ trong mọi điều kiện sử dụng. Trong quá trình thiết kế, cũng như gia công, mặt đà máy và mặt các tấm lót trên đà máy không thể tránh khỏi những sai lệch. Do đó, cần dùng các tấm căn được rà khít, đảm bảo độ tiếp xúc đều với mặt đà máy (tấm lót) và mặt dưới chân máy để đảm bảo độ đồng tâm của trục động cơ hay trục ra của hộp số với hệ trục chân vịt. Tùy thuộc vào điều kiện làm việc của tàu và trình độ gia công lắp ráp mà người ta sử dụng các loại căn khác nhau nhằm khắc phục sự khác biệt khoảng cách giữa tâm trục khuỷu động cơ chính (trục ra của hộp số) với tâm của hệ trục và đảm bảo độ tiếp xúc đều của chân máy và đà máy. Các loại căn thường được sử dụng để kẹp chặt động cơ chính là căn lá, căn nêm, căn thép điều chỉnh, căn cầu tự lựa, căn giảm chấn, … Căn lá chỉ áp dụng với động cơ nhỏ hoặc động cơ phụ. Kẹp chặt động cơ trên căn nêm thép Loại căn nêm thép có chiều cao của căn thay đổi được phù hợp với từng vị trí lắp ráp nhờ tịnh tiến tấm căn trên 3 so với tấm căn dưới 4 theo hướng nghiêng của mặt tiếp xúc giữa hai tấm căn. Độ dốc của căn thường là 1:20, 1:50. Hình 11- Căn thép điều chỉnh Hình 10- Kẹp chặt động cơ trên căn nêm thép 1. Chân động cơ; 2. Bulông; 3. Tấm căn trên; 4. Tấm căn dưới; 5. Đà máy Hình 12- Lắp ráp hệ động lực Tài liệu tham khảo. 1.Th.s Nguyễ Đình Long (Bài giảng trang bị động lực). 2.Công ty CNTT Nha Trang (Qui trình căng tâm tàu 225 tiêu) 3.Diễn đàn hàng hải Việt Nam.