Đồ án môn Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng

[] = 0,25. 850 9 Kết luận:  < [], bulông đủ bền 3.4.5 Nghiệm bền ổ đỡ No Hạng mục tính Ký hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Chiều dài gối trục chân vịt Gối đỡ sau Gối đỡ trƣớc L2 L1 Cm Đã có 35 55 2 Phản lực tác dụng lên gối Gối đỡ sau Gối đỡ trƣớc p1 p2 Cm Đã tính ở trên 5645 1171 3 Hệ số làm việc của gối k Theo kết cấu bạc 1 4 Đƣờng kính gối trục chân vịt Gối đỡ sau Gối đỡ trƣớc d1 d2 cm cm Theo thiết kế trục 50 50 5 Ap lực tác dụng trên Gối đỡ sau Gối đỡ trƣớc p1 p2 kG/cm 2 kG/cm 2 Pi = pi/(0,9.k.li.d) 2,28 0,74 Kết luận : Với áp lực riêng cho phép của bạc trục bằng cao su cho thấy các gối đỡ trục đảm bảo độ bền 37 CHƢƠNG 4 - DAO ĐỘNG NGANG 4 PHƢƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 4.1.1 Mục đích Hệ trục tàu thủy có thể xem là một dầm liên tục có nhiều điểm đỡ. Tại những vòng quay nhất định, trên trục xuất hiện hiện tƣợng trục công tác không ổn định. Nguyên nhân phát sinh hiện tƣợng trên là do trục di động trong phạm vi khe hở của gối trục và do trọng tâm của trục không trùng với tâm quay của trục. Nếu khai thác lâu dài trong điều kiện đó, không những gối trục bị gõ một cách nghiêm trọng, hệ trục bị hƣ hỏng mà còn đƣa đến sự chấn động vỏ tàu, hệ trục mất dần đàn tính. Vòng quay đó gọi là vòng quay tới hạn 4.1.2 Phƣơng pháp Để tính vòng quay tới hạn của hệ trục có nhiều phƣơng pháp tính nhƣ phƣơng pháp: Rêli , Smit, Simanxki, Trong tất cả các phƣơng pháp trên thì phƣơng pháp Simanxki có nhiều ƣu điểm hơn cả đó là cho độ chính xác cao và công việc tính toán đơn giản. Phƣơng pháp tính chính xác vòng quay tới hạn (nk) theo phƣơng pháp Shimanski. Hệ trục đƣợc xem nhƣ một dầm ngang không quay, có nhiều nhịp. Phƣơng pháp xác định vòng quay tới hạn là tính gần đúng tần số dao động ngang tự do của dầm. Dầm nhiều nhịp khi dao động ngang tự do, mỗi nhịp tƣơng đƣơng với một dầm đƣợc đặt trên hai điểm tựa đàn tính. Trị số mômen tại điểm tại điểm tựa tỉ lệ thuận với góc nghiêng của đƣờng cong đàn tính tại điểm đó, nhịp sau cùng của dầm ngang tƣơng đƣơng với một dầm treo đàn tính cố định. 4.1.3 Sơ đồ tính 4.1.3.1 Số liệu tính toán – Khoảng cách từ tâm chong chóng đến gối cuối:lQ = 120 cm – Chiều dài đoạn dầm treo: l4 = 133 cm – Chiều dài nhịp 3: l3 = 250 cm – Chiều dài nhịp 2: l2 = 280 cm – Chiều dài nhịp 1: l1 = 222 cm – Trọng lƣợng chong chóng: Q = 2130 kG – Tỉ trọng của vật liệu làm trục:  = 7,85.10-3 kG/cm3 38 4.1.3.2 Toán đồ dùng cho tra cứu ( –)  Hình 4.2: Toán đồ – dùng cho tra cúu 4.1.3.3 Các bƣớc tính toán và thành lập bảng – Bước 1: Hàng ngang đầu tiên trong bảng ghi thứ tự các đoạn trục, ô sau cùng là dầm treo. – Bước 2: Hàng ngang thứ hai ghi chiều dài các nhịp (tính bằng cm). – Bước 3: Hàng ngang thứ ba ghi tỉ số chiều dài của hai nhịp kề nhau. 1  n n n l l  – Bước 4: Tính gần đúng “nk” theo công thức – lmax, Chiều dài nhịp dài nhất; – E , Mô–đuyn đàn hồi của vật liệu; – J, Mô men quán tính tiết diện trục; – , Hệ số hiệu chỉnh; – q, Tải trọng phân bố trên chiều dài trục. 39 – Bước 5: Tính giá trị n cho tất cả các nhịp (trừ nhịp cuối cùng) rồi điền vào hàng ngang thứ 5. 2 , . n k n l A n  Trong đó: q JE A . .2,49 – Bước 6: Căn cứ vào các giá trị n và đồ thị xác định đƣợc giá trị an = X1n + X2n – Bước 7: Tính các giá trị X1n, X2n của tất cả các nhịp và điền vào hàng ngang thứ 7. + Nếu điểm đỡ là cố định tuyệt đối thì: Xn = 0 + Nếu đầu nhịp là tự do: Xn = 1 + Các trƣờng hợp khác tính theo công thức    12 12 1 1 1 1     n n n X X X X2n= an – X1n – Bước 8: Căn cứ vào trị số X2n của nhịp cuối cùng để tính trị số Xk của dầm treo, sau đó tính k k k k X X .5,01 1    – Bước 9: Tính lại giá trị nk theo công thức k k k k q l G IE l n . .24,0 .64,8 2   (lần/s) – Bước 10: So sánh nk với nk’, nếu có sai khác nhiều thì tính lại. Điều kiện để dừng bảng tính (nk- n’k).60  10 (lần/phút) 40 4.2 TÍNH DAO ĐỘNG NGANG THEO PHƢƠNG PHÁP SIMANXKI 4.2.1 Lập bảng tính để tính toán Bảng 4.1: Tính các thông số cần thiết để tính toán dao đông ngang No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Đƣờng kính trục chong chóng dcc Cm Theo 3.2.1.1 30 2 Đƣờng kính trục trung gian dtg Cm Theo 3.2.2 26 3 Hệ số đàn tính của vật liệu làm trục E kG/cm 2 Theo vật liệu trục 2100000 4 Tỷ trọng của vật liệu làm trục  kG/cm 3 Theo vật liệu trục 0,00785 5 Vòng quay lớn nhất của trục nmax v/p Thiết kế chỉ định 240 6 Trọng lƣợng chong chóng Q Kg Theo 2.2.7-2.7-8 2130 7 Mo-men quán tính tiết diện trục chong chóng Jcc cm 4 4 64 ccdJ   635850 8 Đơn vị trọng lƣợng trục chong chóng qcc kG/cm   2 4 cccc dq  5,55 9 Đơn vị trọng lƣợng trục trung gian qtg kG/cm   2 4 tgtg dq  4,17 10 Mo-men quán tính tiết diện trục chong chóng Jtg cm 4 4 64 tgtg dJ   22420 11 Chiều dài nhịp lớn nhất lmax Cm lmax = max (li) 280 12 Hệ số nhịp của trục chong chóng Acc – cc cc cc q EJ A 2,49 24132682 13 Hệ số nhịp của trục trung gian Atg – tg tg tg q EJ A 2,49 5227867 41 No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 14 Tần số dao động ban đầu nK lần/s 2 maxl A nK  66,6 15 Tần số dao động ban đầu đã hiệu chỉnh nK' lần/s KK nn .8,0 ,  53,3 4.2.2 Bảng tính dao động ngang Bảng 4.2:Tính dao dộng ngang Số thứ tự nhịp 1 2 3 4 Chiều dài nhịp li (cm) 222 280 250 133 i= li/li-1 – 1,26 0,89 0,53 Vòng quay tới hạn lần 1 n'k= 53,3 n 0,502 0,799 0,637 0,18 nk=66,6 an 2,65 2,32 2,4 X1n 0 0,62 0,708 0,71 X2n 2,65 1,7 1,69 Vòng quay tới hạn lần 2 n'k= 59,9 n 0,56 0,89 0,72 0,20 nk=66,6 an 2,2 2,1 2,05 X1n 0 0,65 0,76 0,82 X2n 2,2 1,44 1,28 42 4.2.3 Khoảng dƣ lƣợng tính toán Bảng 4.3:Tính khoảng dư lượng tính toán No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Vòng quay tới hạn của trục nk v/p Theo trên 3996 2 Vòng quay công tác lớn nhất của trục nmax v/p Thiết kế chỉ định 312 3 Khoảng dƣ lƣợng tính toán K % %100. max max n nn K k   11,8 4 Khoảng dƣ lƣợng tính toán yêu cầu [K] % Lấy theo giá trị thông dụng với tàu hàng 10 4.2.4 Kết luận Theo 4.2.3 có thể kết luận: Hệ trục công tác an toàn, không có vòng quay tới hạn ở khu vực khai thác. 43 CHƢƠNG 5: DAO ĐỘNG XOẮN 5 DỮ KIỆN PHỤC VỤ TÍNH TOÁN 5.1.1 Luật áp dụng và tài liệu tham khảo 5.1.1.1 Luật áp dụng Quy định về đóng tàu của Việt Nam do cơ quan Đăng kiểm Việt Nam (VR) đƣa ra và tập hợp trong bộ TCVN 6259:2013 –“ Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ biển vỏ thép” 5.1.1.2 Tài liệu tham khảo [1]– VR 6259–3: 2013. [2]– Thiết kế trang trí hệ thống động lực, Đặng Hộ–Hà Nội, 1986. [3]– Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, NXB ĐH và THCN – Hà Nội, 1984. 5.1.1.3 Cấp tính toán thiết kế Tính nghiệm dao động xoắn hệ trục thỏa mãn tƣơng ứng cấp Biển không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép–2013 Máy chính Máy chính có ký hiệu LH41LA do hãng HANSHIN sản xuất, là động cơ 4 kỳ, tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tuabin khí xả hiệu suất cao, một hàng xy–lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp ba vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều Thông số của máy chính: – Số lƣợng 01 – Kiểu máy LH41LA – Hãng sản xuất HANSHIN – Công suất định mức, [H] 2684 kW – Vòng quay định mức, [N] 240 rpm – Số kỳ, [] 4 – Số xy-lanh, [Z] 6 – Đƣờng kính xy-lanh, [D] 410 mm – Chiều quay: Cùng chiều kim đồng hồ – Thứ tự nổ: 1–5–3–4–2–6 – Đƣờng kính cổ trục, [dct]: 190 mm – Đƣờng kính cổ biên, [dcb]: 190 mm – Hành trình piston, [S]: 800 mm 44 – Bán kính quay trục khuỷu, [R]: 400 mm – Suất tiêu hao nhiên liệu: 132 g/kWh – Khoảng cách 2 tâm xy–lanh, [H]: 490 mm – Khoảng cách từ xilanh cuối đến bánh đà, [Hc]: 1060 mm – Quán tính bánh đà, [GD2]: 65735 kG.m2 5.1.2 Chong chóng – Đƣờng kính chong chóng: 2700 mm – Số cánh: 4 – Loại cánh: Nghiêng 12,50 – Tỷ số đĩa: 0,55 – Tỷ số bƣớc: 0,66 – Vật liệu: Đồng–Nhôm–Niken – Trọng lƣợng: 2130 kG – Chiều quay: Quay phải 5.1.3 Trục – Vật liệu KSF45 – Tỷ trọng vật liệu làm trục, [] 7,85.10-3 kG/cm3 5.1.3.1 Trục chong chóng – Đƣờng kính cơ bản trục chong chóng, [dcc]: 300 mm – Chiều dài trục chong chóng, [lcc]: 4430 mm 5.1.3.2 Trục trung gian. – Đƣờng kính cơ bản trục trung gian, [dtg]: 260 mm – Chiều dài trục trung gian, [ltg]: 4420 mm 5.2 MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH DAO ĐỘNG 5.2.1 Mô men quán tính khối lƣợng 5.2.1.1 .Mômen quán tính khối lƣợng nhóm piston - biên khuỷu Theo công thức Epemốp: Ibk =K0.S 3 .D 2 .10 -6 (kG.cm.s 2 ) Trong đó: K0:Hệ số mômen quán tính khối lƣợng , Với động cơ piston nhôm:K0 =(0,7+0,63d/D) 4 45 d-đƣờng kính trung bình giữa cổ biên và cổ trục d=19 (cm) D -đƣờng kính xilanh D=41 (cm) S-hành trình piston S=80 (cm) Ibk =2,22.160 3 .52 2 .10 -6 = 1171,30 (kG.cm.s 2 ) 5.2.1.2.Mômen quán tính khối lƣợng bánh đà -Mômen quán tính khối lƣợng bánh đà: Ibđ=2,55.GD 2 (kG.cm.s 2 ) G.D 2 -mômen quán tính bánh đà G.D 2 = 65735 (kG.cm 2 ) Kết luận: Ibđ = 167624,3 (kG.cm.s 2 ) 5.2.1.3 Mô men quán tính khối lƣợng của chong chóng Theo công thức: Icc= Ibt + Ink ( kG.cm.s 2 ) Trong đó: Ibt:Mô men quán tính khối lƣợng của bản thân chong chóng: Ibt= 28.10 -8 ..D5( + 3) Trong đó:  :Trọng lƣợng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng:  = 8,6.10-3 (kG/cm3) D:Đƣờng kính của chong chóng:D = 270 (cm) :TỈ số đĩa của chong chóng: = 0,55 Kết quả: Ibt= 6746,31 (kG.cm.s 2 ) Ink:Mô men khối lƣợng của nƣớc kèm theo Ink= 6,7.10 -10 .D 5              1,0.5. D H D H  46 Trong đó: D H :Tỉ số bƣớc của chong chóng : D H =0,66 Kết quả: Ink= 1475.449 (kG.cm.s 2 ) Vậy mô men quán tính khối lƣợng của chong chóng là: Icc = 8221,76 (kG.cm.s 2 ) Khi chuyển trục chong chóng và trục trung gian về đồng tâm với trục động cơ thì ta có : 5.2.1.5 Mô men quán tính khối lƣợng của các đoạn trục Mô men quán tính khối lƣợng của các đoạn trục đƣợc tính theo công thức sau: I = g.32 . .l.d 4 (kG.cm.s 2 ) Trong đó: :Trọng lƣợng riêng của vật liệu chế tạo trục :  = 7,85.10-3 (kG/cm3) g:Gia tốc trọng trƣờng : g = 981 (cm/s2) l:Chiều dài đoạn trục (cm) d:Đƣờng kính đoạn trục (cm) * Với đoạn trục từ xylanh cuối đến bánh đà l = Hc= 106 (cm) d = dct= 19 (cm) Kết quả: Ic= 10,85 (kG.cm.s 2 ) * Với đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng lCC = 443 (cm) dCC= 30 (cm) lTG = 442 (cm) dTG = 26 (cm) Kết quả: Itg= 158,6 (kG.cm.s 2 ) I cc = 281 (kG.cm.s 2 ) 5.2.1.6 Mômen quán tính khối lƣợng của bích nối: Do khối lƣợng bích nối không đáng kể so với khối lƣợng toàn hệ trục nên ta bỏ qua mô men quán tính khối lƣợng của bích nối. 47 Ibn=I1 Trong đó: I2_Mômen quán tính khối lượng phần côn:, :I1 = ).(. .32 . 44 tbn DDl g   = 290,55 (kG.cm.s 2 ) Dn: Đƣờng kính vòng chia mặt bích nối,d1=56 (cm); Dtb: Đƣờng kính lỗ phần bích nối,d2=6,6 (cm); l_Chiều dài phần bích nối trục, l = 7 (cm); → Ibn = 32,5 (kG.cm.s 2 ) 5.2.2 Hệ số mềm các đoạn trục 5.2.2.1.Độ mềm xoắn giữa hai cổ khuỷu: 44 6 ).5,0.(10.11     d RH ebk (kGcm) -1 , Trong đó: d-đƣờng kính cổ trục ,d=19 (cm); H-khoảng cách giữa hai tâm xilanh liên tiếp , H=49 (cm) R-bán kính khuỷu, R=40 (cm) ebk =5,8.10 -9 (kGcm) -1 5.2.2.2 Độ mềm xoắn các đoạn trục 4 . . 32 x x t d L G e   Trong đó: G-môđun đàn hồi xoắn của vật liệu: G=8,1.10 5 (kG/cm 2 ); Lx-chiều dài đoạn trục (cm); dx-đƣờng kính đoạn trục (cm); -Đoạn trục từ tâm xilanh cuối đến bánh đà Lx = Hc = 106 (cm) dx = dct = 19 (cm) 48 et= 0,102.10 -9 (kGcm) -1 -Đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng lx= lcc= 443 (cm ) dx= dcc= 30 (cm) ecc= 6,8.10 -9 (kGcm) -1 -Đoạn trục trung gian lx= ltg= 442 (cm) dx= dtg= 26 (cm) etg= 0,121.10 -9 (kGcm) -1 5.2.3.Thành lập sơ đồ hệ thống dao động xoắn tƣơng đƣơng Hệ dao động xoắn đƣợc quy đổi thành hệ dao động xoắn tƣơng ứng với hệ thống đặc tính động lực.Đặc trƣng cho đặc tính động lực là mômen quán tính khối lƣợng (I) và hệ số mềm (e). Hệ dao động xoắn tƣơng gồm 11 khối lƣợng tập chung (I 1 ,I 2 ,I 3 I11)đƣợc nối bởi 10 đoạn trục không khối lƣợng có hệ số mềm (e1 ,e2, e3, e10). 1.Sơ đồ (hình 5.1) 5.2.1.1.1 Mômen quán tính khối lƣợng của các khối lƣợng tập trung - Các khối lƣợng tập trung từ 1-6 có mômem quán tính khối lƣợng của nhóm biên khuỷu: I1 = I6= Ibk= 1171,3 (kG.cm.s 2 ) 49 -Mômen quán tính khối lƣợng của khối lƣợng thứ 7: I7 = Ic + Ibd + Itg = 167651,35 (kG.cm.s 2 ) -Mômen quán tính khối lƣợng của khối lƣợng thứ 8: I8 = Itg + Itcc + Ibn = 252,67 (kG.cm.s 2 ) -Mômen quán tính khối lƣợng của khối lƣợng thứ 9: I9 = Itcc + Icc = 8362,6 (kG.cm.s 2 ) 5.2.1.1.2 Độ mềm xoắn các đoạn trục: e1,2= = e5,6= ebk= 5,8.10 -9 (kGcm) -1 e6,7 = 0,102.10 -9 (kGcm) -1 e7,8 = 0,122.10 -8 (kGcm) -1 e8,9 = 6,88.10 -9 (kGcm) -1 5.2.1.1.3 Đổi hệ thống tƣơng đƣơng thành hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lƣợng. Mômen quán tính khối lƣợng không thứ nguyên đƣợc đặc trƣng bởi i : 0 i i I I  Trong đó : I0 - mô men quán tính khối lƣợng tiêu chuẩn: I0 = Ibk =1171,30 (kG.cm.s 2 ) Ii - mô men quán tính khối lƣợng tập trung Từ đó ta có : 1 2 3 4 5 6 1           μ7 = 7 0 167651 143,1 1171,3 i i   μ8 = 8 0 25,67 0,216 1171,30 i i   μ9 = 9 0 8362,6 1,181 1171,3 i i   50 5.2.2 Độ mềm không thứ nguyên Độ mềm không thứ nguyên đƣợc đặc trƣng bởi Ei, i + 1: 0 1i,i 1i,i e e E    Trong đó : e0 - độ mềmxoắn tiêu chuẩn: e0 = ebk = 0,000058.10 -5 (kG.cm) -1 ei, i + 1 - độ mềm xoắn đoạn trục. Từ đó ta có : 12 23 34 45 56 67 67 0 78 78 0 89 89 0 1 1,76 2,089 1,181 E E E E E e E e e E e e E e            5.2.3 Sơ đồ chuyển đổi Hình 5.2 : Sơ đồ chuyển đổi 5.2.3.1 Chuyển hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lƣợng sang hệ thống hai khối lƣợng -Khối lƣợng 1: Gồm cơ cấu biên khuỷu ,bánh đà, các đoạn trục .. -Khối lƣợng 2 : Chong chóng I1 I2 I3 e 1,2 I4 I5 I6 I8 I7 I9 e 2,3 e 3,4 e 4,5 e 5,6 e6,7 e7,8 e8,9 E 1,2 E2,3 E3,4 E4,5 E5,6 E6,7 E7,8 E8,9 1 2 3 4 5 6 8 7 9 51 Hình 5.3: Sơ đồ hệ thống Mômen quán tính khối lƣợng 1: x=   8 1i i 61 + 7 + 8 = 149,348 Mômen quán tính khối lƣợng 2:9= 7,14 Độ mềm xoắn của đoạn trục giữa hai khối lƣợng quy đổi tính theo công thức : Ex9= Ex8+ E8-9 x ii x E E    7 1 8, 8 . Trong đó: E8-9 =1,181 E7-8 = 2,089 E6-8 = E6-7 + E7-8 =3,847 E5-8 = E5-6+ E6-8 = 4,847 E4-8 = E4-5+ E5-8 = 5,847 E3-8 = E3-4+ E4-8 = 6,847 E2-8 = E2-3+ E3-8 = 7,847 E1-8 = 8,847  Ex8 = 2,257 Vậy: Ex9 = Ex8 + E8-9 = 3,439 52 5.2.4 Tần số dao động tự do theo công thức. 9 9 9 0,9. 0,9. . . x x xE        0,04289 Tính chính xác tần số dao động tự do theo phương pháp Tolle Phƣơng trình mômen đàn hồi không thứ nguyên: iiiiii  ...,11,   Phƣơng trình biến dạng biên độ không thứ nguyên: iiiiii E ,1,11 .    Bảng 5.1: Tính theo phƣơng pháp Tolle lần 1 Tính lần 1: = 0,04289 STT i i Ei,i+1.i,i+1 Hi= -.i Ei,i+1 i.Hi i,i+1=i-1,i-.i.i Đoạn trục 1 1 1 -0,04289 -0,04289 1 -0,04289 -0,04289 1-2 2 1 0,95711 -0,08394 -0,04289 1 -0,041052 -0,083944 2-3 3 1 0,87316 -0,12140 -0,04289 1 -0,037452 -0,121395 3-4 4 1 0,75177 -0,15364 -0,04289 1 -0,032245 -0,15364 4-5 5 1 0,59813 -0,17930 -0,04289 1 -0,025655 -0,179295 5-6 53 Tính lần 1: = 0,04289 STT i i Ei,i+1.i,i+1 Hi= -.i Ei,i+1 i.Hi i,i+1=i-1,i-.i.i Đoạn trục 6 1 0,41883 -0,34661 -0,04289 1,757 -0,017965 -0,197260 6-7 7 143,31 0,07223 3 -1,33867 -6,13921 2,089 0,443414 -0,640673 7-8 8 0,21 -1,2664 -0,74309 -0,009253 1,181 0,011718 -0,628955 8-9 9 7,14 -2,0059 -0,30623 0,615348 -0,011572 9-10 Kiểm tra sai số: -Theo kết quả bảng tính:Số dƣ: 8-9 = -0,628955 Rd = -0,011572 -Sai số: = 100%=1,83 < 2% Do Δ mà Rn chọn = 0,04289 *Kết quả thoả mãn nên chọn bình phƣơng tần số dao động tự do hệ không thứ nguyên:  = 0,04289 5.2.5 .Số lần dao động tự do: *Tần số dao động xoắn tự do của hệ thống: 54  = 00.eJ  = 9 0,04289 1171,3.5,824.10 = 79,3 [rad. 1s ] Xác định N= 9,55.  (lần/phút) N = 9,55.  =757,3 [lần/phút] Mômen quán tính khối lƣợng nhóm piston-biên khuỷu: I0 = 1171,3 (kG.cm.s 2 ) Độ mềm xoắn giữa các khuỷu : e0 = 5,824.10 -9 (kG -1 .cm -1 ) Bình phƣơng tần số dao động tự do hệ thống không thứ nguyên:  = 0,04289 Nk = 757,3 (lần/phút) - Bảng 5.3: Biên độ dao động Khối lượng Biên độ i 1 1 2 0,957 3 0,873 4 0,752 5 0,598 6 0,418 7 0,072 8 -1,26 9 -2,01 5.3 DAO ĐỘNG XOẮN CƢỠNG BỨC 5.3.1 Cấp điều hòa mô-men kích thích Cấp điều hòa mô-men kích thích đƣợc xác định theo công thức: minmax n N K n N  Trong đó: – N: Tần sốdao động tự do : N = 757,3 (lần/phút) – nmin: Vòng quay nhỏ nhất của động cơ, nmin = 143 (vòng/phút) 55 – nmax: Vòng quay lớn nhất của động cơ, nmax = 247 (vòng/phút) Kết quả: 3,06 < K<5,29 => K = 3,5; 4; 4,5; 5 ( chọn với động cơ 4 kỳ ) 5.3.2 Vòng quay cộng hƣởng Vòng quay cộng hƣởng đƣợc xác định theo công thức: K N nRi  Trong đó: nRi _ Vòng quay cộng hƣởng ứng với cấp điều hoà thứ i là K K= 3,5 => nR = 757,3 3,5 = 216,4 (vòng/phút) K= 4 => nR = 757,3 4 = 189,3 (vòng/phút) K= 4,5 => nR = 757,3 4,5 = 168,3 (vòng/phút) K= 5 => nR = 757,3 5 = 151,5 (vòng/phút) 5.3.3 Góc lệch pha giữa các xy-lanh 5.3.3.1 Xác định cấp K trong dãy cấp điều hòa Theo công thức: K =( Z.n ± x). 1 2 Trong đó: Z _ Số xilanh, Z = 6 n, x _ Số tự nhiên: n, x = 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; ..... Xác định với K = (6.n+ x). 1 2 56 - Bảng 5.4: Xác định hệ số K x n 0 1 2 3 4 5 6 0 0 3 6 9 12 15 18 1 0.5 3.5 6.5 9.5 12.5 15.5 18.5 2 1 4 7 10 13 16 19 3 1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 4 2 5 8 11 14 17 20 5 2.5 5.5 8.5 11.5 14.5 17.5 20.5 6 3 6 9 12 15 18 21 Xác định với K = (6.n - x ). 1 2 - Bảng 5.5: Xác định hệ số K x n 0 1 2 3 4 5 6 0 0 3 6 9 12 15 18 1 -0.5 2,5 5,5 8,5 11,5 14,5 17,5 2 -1 2 5 8 11 14 17 3 -1.5 1,5 4,5 7,5 10,5 13,5 16,5 4 -2 1 4 7 10 13 16 5 -2.5 0,5 3,5 6,5 9,5 12,5 15,5 6 -3 0 3 6 9 12 15 5.3.3.2 Xác định góc pha giữa các xy-lanh Theo công thức: Kβ = 1 2 .mi.φx Trong đó: mi _ Hệ số phụ thuộc vào thứ tự nổ của các xilanh 57 - Bảng 5.6: Thứ tự nổ của các xilanh Thứ tự nổ 1 5 3 4 2 6 mi 0 1 2 3 4 5 - : Góc bẻ khuỷu : - z   .180  - z: Số xy-lanh, z= 6 -  : Số kỳ của động cơ,  = 4  φ = 1200 Vậy góc pha giữa các xi lanh đƣợc xác định trong bảng dƣới: - Bảng 5.7: Góc pha giữa các xi lanh Thứ tự nổ 1 3 5 6 2 4 mi 0 1 2 3 4 5 iK . 1 2 3 4 5 6 X - - - - - - 0 0 0 0 0 0 0 1 0 60 120 180 240 300 2 0 120 240 360 480 600 3 0 180 360 540 720 900 4 0 240 480 720 960 1200 5 0 300 600 900 1200 1500 6 0 360 720 1080 1440 1800 58 5.3.4 Tổng biên độ dao động hình học tƣơng đối Công thức xác định chung: 2 6 1 2 6 1 .cos..sin.                i ii i iii KK   Với x = 0, K = 3,5 - Bảng 5.8: Bảng tính biên độ dao động hình học tương đối STT i K.i Sin(K.i) i.sin(K.i) cos(K.i) i.cos(K.i) 1 1 0 0 0 1 1 2 0,957 0 0 0 1 0,957 3 0,873 0 0 0 1 0,873 4 0,752 0 0 0 1 0,752 5 0,598 0 0 0 1 0,598 6 0,418 0 0 0 1 0,418 Kết quả :αi = 4,598 1-5-3-4-2-6 Hình 5.9: Giản đồ pha ứng với x = 0, K = 3,5 59  Với x = 1, K = 4 - Bảng 5.8: Bảng tính biên độ dao động hình học tương đối STT i K.i Sin(K.i) i.sin(K.i) cos(K.i) i.cos(K.i) 1 1 0 0 0 1 1 2 0,957 60 0,866 0,828 0,5 0,478 3 0,873 120 0,866 0,756 -0,5 -0,436 4 0,752 180 0 0 1 0,752 5 0,598 240 -0,866 -0,517 0,5 0,299 6 0,418 300 -0,866 -0,362 -0,5 -0,209 - Kết quả:αi = 1,131 1 5 3 4 2 6 Hình5.10: Giản đồ pha ứng với x= 1, K= 4 60  Với x = 2, K = 4,5 - Bảng 5.8: Bảng tính biên độ dao động hình học tương đối STT i K.i Sin(K.i) i.sin(K.i) cos(K.i) i.cos(K.i) 1 1 0 0 0 1 1 2 0,957 120 0,866 0,828 -0,5 -0,478 3 0,873 240 -0,866 -0,756 0,5 0,436 4 0,752 360 0 0 1 0,752 5 0,598 480 0,866 0,517 -0,5 -0,299 6 0,418 600 -0,866 -0,362 0,5 0,209 Kết quả:αi = 0,66 1;4 5;2 3;6 Hình5.11: Giản đồ pha ứng với x= 2, K= 4,5 61  Với x = 3, K = 5 - Bảng 5.8: Bảng tính biên độ dao động hình học tương đối STT i K.i Sin(K.i) i.sin(K.i) cos(K.i) i.cos(K.i) 1 1 0 0 0 1 1 2 0,957 180 0 0 -1 -0,957 3 0,873 360 0 0 1 0,873 4 0,752 540 0 0 -1 -0,752 5 0,598 720 0 0 1 0,598 6 0,418 900 0 0 -1 -0,418 Kết quả :αi = 0,656 1 3 5 4 6 2 Hình5.12: Giản đồ pha ứng với x= 3, K= 5 5.3.5 Công của mômen điều hoà cƣỡng bức Mô men điều hoà cƣỡng bức tác dụng lên hệ trục chủ yếu là do lực khí cháy gây ra, công này đƣợc tính theo công thức : max 1 1. . . .B k i R RR M A D A   (Công thức 9-108 trang 73 sách thiết kế trang trí động lực học tàu thủy tập II) Với: . .k iD M   62 Trong đó: Mk - Biên độ mô men điều hoà cấp k do khí cháy gây ra: 4 .. . 2 RD CM kk   D - Đƣờng kính xilanh, D = 41 (cm) R - Bán kính khuỷu, R = 40 (cm) Ck - Hệ số điều hoà, tra theo đồ thị Cvk= f(k,Pi)                2 max 1765,076,9 n n P ki  Với: nk - Vòng quay cộng hƣởng nmax- Vòng quay lớn nhất : nmax = 247 (vòng/phút) αi- Tổng biên độ hình học tƣơng đối ứng với bậc điều hoà K Giá trị D đƣợc ghi dƣới bảng sau: - Bảng 5.9: Bảng tính giá trị D K nk Pi Ck Mk i D(A1R) 3 216,4 9,21 4,2 221690 4,598 3200698 3,5 189,4 7,46 2,85 150432 1,131 534235 4 168,3 6,25 2,51 132486 0,66 274563 4,5 151,3 5,38 2,37 125096 0,656 257677 5.3.6 Công của các mô men cản 5.3.6.1 Công cản của động cơ Theo công thức Holzer : 2 11 2 1 6 1 2 0 ....126,0 RR i ie ATA e R           6 1 2 0 1 ..126,0 i i e T  63 Trong đó: e0- Độ mềm xoắn gốc: e0 = 5,824.10 -9 (kG -1 .cm -1 )  - Bình phƣơng tần số dao động không thứ nguyên: = 0,04289 αi- Biên độ dao động tƣơng đối của đơn vị biên khuỷu thứ i A1R- Biên độ dao động cộng hƣởng của khối lƣợng thứ nhất Kết quả: T1 = 3503606  Re = 3503606.A1R 2 5.3.6.2 Công cản đàn tính của trục Công thức tính : Rs= 3 7 1 3 7 15 3 7 0 1,8 .. . ..10.25 RR ii AA d lK e         Với 5 3 7 0 1,8 ...10.25 d lk e ii          Trong đó: d - Đƣờng kính đoạn trục thứ i: di = 30 (cm) l - Chiều dài đoạn trục: l = 443 (cm) k - Hệ số rỗng của đoạn trục: Với trục đặc k = 1 δi,i+1- Mô men đàn hồi của đoạn trục i, i+1 tính trong bảng Tolle chọn cho đoạn trục chân vịt δi,i+1 = δ8,9= -0,628955 Kết quả:  = 25,1.106Rs= 25,1.10 6 . 3 7 1RA 5.3.6.3 Công cản của chong chóng   4 2 2max 13 max 112.10 . . . 4,55. . . 0,1333 . 0,07 p k cc R N a R n A hn a D                Với   4 2max 2 3 max 112.10 . . . 4,55. . 0,1333 . 0,07 ki cc N a T n hn a D                Trong đó: αcc- Biên độ dao động không thứ nguyên của chong chóng : αcc= 2,01 64 A1R- Biên độ dao động cộng hƣởng của khối lƣợng thứ nhất Nmax- Công suất lớn nhất của trục chân vịt: Nmax= 3600 (c.v) nmax- Vòng quay lớn nhất của trục chân vịt: nmax= 247 (vòng/phút) nk- Vòng quay cộng hƣởng thứ i  - Tần số dao động tự do : ω = 9,55 N = 79,3 (rad/s) a - Là hệ số: a = θ. H D = 0,55.0,66 = 0,363 h - Chiều dày cánh tại (0,60,7).R. Chọn: h = 7,6 (cm) D - Đƣờng kính chong chóng: D = 270 (cm) nvk 216,4 189,4 168,3 151,3 T2 364.10 6 319,35.10 6 283,7.10 6 255,1.10 6 Kết quả: 2 2 1.cc RR T A 5.3.7 Biên độ cộng hƣởng A1R Phƣơng trình cân bằng năng lƣợng: RSmax= Re+ Rs+ Rp  3 7 1 2 12 2 111 .... RRRR AATATAD     3 4 1121 . RR AATTD  (*) Bảng tính: K T1 T2 T  D 3,5 3503606 364.10 6 349,5.10 6 25,1.10 6 3200698 4 3503606 319,35.10 6 322,5.10 6 25,1.10 6 534235 4,5 3503606 283,7.10 6 287,2.10 6 25,1.10 6 274563 5 3503606 255,1.10 6 258,6.10 6 25,1.10 6 257677 65 – Giải phƣơng trình (*) : -Ta có phƣơng trình: 25,1.10 6 A 3 4 1R + 349,5.10 6 A1R -3200698 = 0 (1) 25,1.10 6 A 3 4 1R + 322,5.10 6 A1R - 534235 = 0 (2) 25,1.10 6 A 3 4 1R + 287,2.10 6 A1R - 274563 = 0 (3) 25,1.10 6 A 3 4 1R + 258,6.10 6 A1R - 257677 = 0 (4) Giải phƣơng trình trên bằng cách đƣa về phƣơng trình bậc 4 nhƣ sau: Đặt A 3 1 1R = X Ta đƣợc phƣơng trình có dạng nhƣ sau: 25,1.10 6 X 4 + 349,5.10 6 X 3 -3200698 = 0 (1) 25,1.10 6 X 4 + 322,5.10 6 X 3 - 534235 = 0 (2) 25,1.10 6 X 4 + 287,2.10 6 X 3 - 274563 = 0 (3) 25,1.10 6 X 4 + 258,6.10 6 X 3 - 257677 = 0 (4) Giải (1) ta đƣợc nghiệm: A1R = 9,023.10 -3 Giải (2) ta đƣợc nghiệm: A1R=1,64.10 -3 Giải (3) ta đƣợc nghiệm: A1R=9,47.10 -4 Giải (4) ta đƣợc nghiệm: A1R=9,86.10 -4 Chọn A1R=9,023.10-3 ứng với K =3,5 5.3.8 Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hƣởng nH = (0,851,15) nk = 183,94  248,86 Với nk = = 216,4 Nhận xét: do nk < nH nên động cơ sẽ hoạt động an toàn ở vòng quay khai thác. 66 Ứng suất xoắn do cộng hưởng τR Công thức tính: W F R  (kG/cm 2 ) Trong đó: F - Mô men xoắn đàn hồi: . 0 1 e A F R (kG.cm) A1R - Biên độ dao động cộng hƣởng của khối lƣợng thứ nhất A1R= A1Rmax= 9,023.10 -3 e0 - Độ mềm gốc: e0 = 5,824.10 -9 (kG -1 .cm -1 ) δ - Mô men đàn hồi không thứ nguyên của đoạn trục: δ = δ8,9 = 0,628955 F = 974,4.10 3 (kG.cm) W - Mô men chống xoắn của mặt cắt trục: W= 16 .d3 (cm 3 ) D - Dƣờng kính trục: d = 30 (cm)  W = 5298,75 (cm3) Kết quả: τR = 183,8 (kG/cm 2 ) 5.3.8.1 Ứng suất do mô men xoắn trung bình τtb Công thức tính : W 1 . .71620 2 3 max max k e tb n n N   (kG/cm2) Trong đó: Nemax- Công suất lớn nhất trên trục: Nemax= 3600 (cv) nmax- Vòng quay lớn nhất của động cơ: nmax= 247 (vòng/phút) Kết quả: τtb = 109,7 (kG/cm 2 ) 5.3.8.2 Tổng ứng suất trên trục khi cộng hƣởng τ = τR + τtb = 183,8 + 109,7= 293,5 (kG/cm 2 ) τ = 29,35 (N/mm 2 ) 5.3.8.3 Ứng suất cho ph p của trục Giới hạn cho phép của ứng suất dao động xoắn trong vòng quay 80% - 105% vòng quay liên tục lớn nhất: 1 160 1,38. . . 18 s k D T C C   (N/mm2) Trong đó: Ts- Giới hạn bền kéo danh nghĩa của vật liệu trục: Ts= 520 (N/mm 2 ) 67 Ck- Hệ số phụ thuộc vào kiểu, hình dáng trục khuỷu: Ck= 0,55 CD- Hệ số xác định theo công thức: CD= 0,35 + 0,93.dcc -0,2 Với: dcc= 300 (mm) => τ1= 18,55 (N/mm 2 ) Giới hạn cho phép của ứng suất dao động xoắn trong vòng quay từ 80% vòng quay liên tục lớn nhất trở xuống: kC 1 2 .7,1    => τ2 = 42,54 (N/mm 2 ) 5.4 .Kết luận về vùng cấm quay Từ kết quả tính toán: Ở mọi vòng quay cộng hƣởng ứng với các cấp điều hoà khác nhau, ứng suất thực phát sinh trên trục chong chóng khi cộng chấn đều nhỏ hơn ứng suất cho phép quy định. Hệ trục làm việc an toàn, thoả mãn về điều kiện dao động xoắn theo quy phạm 68 CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỤC VỤ 6 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 6.1 Số liệu ban đầu – Số lƣợng động cơ chính: Z = 1 – Công suất động cơ chính: N = 2684 kW – Vòng quay động cơ chính: n = 240 v/p – Số lƣợng máy đèn: Zp = 2 – Công suất máy đèn: Np = 268 kW – Vòng quay máy đèn: np = 1200 v/p Cấp thiết kế Hệ thống các thiết bị phụ và phục vụ đƣợc tính toán thiết kế thỏa mãn tƣơng ứng cấp Không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép–2013. 6.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 6.2.1 Lƣợng nhiên liệu dự trữ và trực nhật 6.2.1.1 Hệ thống HFO Bảng 6.1:Tính dung tích các két hệ thống HFO No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Công suất động cơ chính Ne hp Lí lịch máy 3600 2 Suất tiêu hao nhiên liệu động cơ chính ge g/hp.h Lí lịch máy 132 3 Công suất máy đèn Ne2 hp Lí lịch máy 360 4 Suất tiêu hao nhiên liệu của máy đèn ge2 g/hp.h Lí lịch máy 150 5 Số lƣợng máy đèn Z máy 2 6 Hệ số hoạt động đồng thời của các máy đèn k – Theo thiết kế 0,7 69 No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 7 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu nồi hơi GNH g/h Lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ứng với 75% công suất máy chính của nồi hơi 365.10 3 8 Thời gian hành trình liên tục của tàu Tht h Theo nhiệm vụ thực 720 9 Tỉ trọng của dầu HFO F t/m 3 0,95 10 Hệ số dự trữ xét đến chân két K1 – Chọn 1,1 11 Hệ số dự trữ do sóng gió K2 – Chọn 1,05 12 Dung tích két dầu HFO dự trữ VFO m 3   121 6 22 ..03,1.10. )...(   KK TGkgNZgN F htNHeeee  847,2 13 Thời gian giữa 2 lần cấp dầu cho két dầu HFO TF h Chọn 12 14 Dung tích két trực nhật HFO VtnF m 3 1 2 6 22 .10. )..(   K TGkgNZgN F FNHeeee  9,6 15 Thời gian lắng dầu TL h Tính chất lắng của HFO ở nhiệt độ thiết kế 1400C 12 16 Dung tích két lắng V m3 1 21 6 22 )..(.10. )..(   KK TGkgNZgN F LNHeeee  9,6 70 6.2.1.2 Hệ thống DO Bảng6.2: Tính dung tích các két hệ thống DO No. Hạng mục tính K hiệu Đợn vị Công thức xác định Kết quả 1 Công suất động cơ chính Ne hp Lí lịch máy 3600 2 Suất tiêu hao nhiên liệu động cơ chính ge g/hp.h Lí lịch máy 132 3 Công suất máy đèn Ne2 hp Lí lịch máy 360 4 Suất tiêu hao nhiên liệu của máy đèn ge2 g/hp.h Lí lịch máy 150 5 Số lƣợng máy đèn Z – Theo thiết kế 2 6 Hệ số hoạt động đồng thời của các máy đèn k – Theo thiết kế 0,7 7 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu nồi hơi GNH g/h Lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ứng với 75% công suất máy chính 365.10 3 8 Thời gian hành trình liên tục của tàu Tht h Theo nhiệm vụ thƣ 720 9 Tỉ trọng của dầu DO D t/m 3 0,82 10 Hệ số dự trữ do sóng gió K2 – Chọn 1,05 11 Dung tích két dầu DO dự trữ VDO m 3   12 6 22 .10. )....(2,0   K TGkgNZgN D htNHeeee  174,5 12 Thời gian giữa 2 lần cấp dầu cho két dầu nặng DO TD h Chọn 24 13 Dung tích két trực nhật DO VtnD m 3 2 2 6 1 2 0,2.( . . ) .10 . e e e e NH D D N g Z N g k G T K    5,8 71 Kết luận: Tàu đƣợc trang bị các két chứa dầu đốt có: – Tổng dung tích: V = 1051 m3 – Két dầu DO dự trữ (01 két): Vdt = 175 m 3 – Két dầu HFO dự trữ (01 két): Vdt = 850 m 3 – Két dầu DO trực nhật (02 két): Vtn1 = 02x3 m 3 – Két dầu HFO trực nhật (01 két):Vtn2 = 01x10 m 3 – Két lắng dầu HFO (01 két ): Vl = 01x10 m 3 6.2.1.2.1 Bơm vận chuyển Bảng 6.3:Tính chọn bơm vận chuyển No. Hạn mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Dung tích két DO trực nhật Vh1 m 3 Theo 6.2.1 6 2 Dung tích két dầu HFO trực nhật Vh2 m 3 Theo 6.2.1 10 3 Thời gian cần thiết để bơm đầy két DO T1 H Chọn 0,5 4 Thời gian cần thiết để bơm đầy két HFO T2 H Chọn 0,5 5 Lƣu lƣợng bơm vận chuyển dầu DO Q m 3 /h 1 1 hVQ T  12 6 Lƣu lƣợng bơm vận chuyển dầu HFO Q m 3 /h 2 2 hVQ T  20 Kết luận: Tàu đƣợc trang bị bơm cơ giới vận chuyển dầu đốt có: Với bơm vận chuyển dầu DO – Số lƣợng: 01 – Kiểu: Bánh răng nằm ngang – Lƣu lƣợng: Q = 12 m3/h – Cột áp: H = 0,3 MPa Với bơm vận chuyển dầu HFO – Số lƣợng: 01 – Kiểu: Bánh răng nằm ngang – Lƣu lƣợng: Q = 20 m3/h – Cột áp: H = 0,3 Mpa 72 6.2.1.2.2 Máy lọc Bảng 6.4:Tính chọn máy lọc No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Giá trị 1 Dung tích két lắng Vl m 3 Theo 6.2.1–2 20 2 Số lƣợng máy lọc Z – Theo nhiệm vụ thực 2 3 Thời gian lọc T H Chọn 20 4 Lƣu lƣợng 1 máy lọc Q m3/h T V Q l 1 Kết luận: Chọn 1 máy lọc có lƣu lƣợng nhƣ: Q = 9 m3/h 6.2.2 Vận chuyển dầu đốt Mỗi loại dầu DO hoặc HFO có hệ thống van riêng biệt. Dầu DO trong các két dự trữ đƣợc bơm vận chuyển dầu DO hút và đẩy lên 2 két dầu DO trực nhật qua hệ thống van và bầu lọc. Từ 2 két trực nhật này dầu DO đƣợc dẫn tới bộ phận cấp nhiên liệu cho động cơ và dẫn tới bơm cấp nhiên liệu cho nồi hơi. Dầu HFO trong các két dự trữ đƣợc bơm vận chuyển dầu hút và đẩy lên các két lắng dầu HFO qua hệ thống van và bầu lọc. Bơm vận chuyển dầu đốt còn có thể hút dầu từ két lắng để đƣa lên két hàng ngày. Hai bơm vận chuyển dầu đốt (HFO và DO) có thể dùng lẫn cho nhau. Dầu tràn và dầu xả từ các két dầu DO và HFO hàng ngày đƣợc dẫn về két dự trữ cùng loại. Dầu tràn và dầu xả từ két lắng dầu HFO đƣợc dẫn về két dầu HFO dự trữ. Quan sát dầu tràn bằng kính quan sát. Kiểm tra mức dầu trong két lắng và két hàng ngày bằng các ống thủy loại kính phẳng chịu nhiệt tại mỗi két. Trong tất cả các két đều đƣợc dự trữ các ống đo đầu có nắp chụp. Dầu DO và HFO đƣợc nạp vào két dự trữ trực tiếp qua các ống rót trên boong đặt hai bên mạn nơi cấp và nhận dầu. Qua hệ thống các ống và van, bơm vận chuyển dầu đốt cũng có thể lấy dầu từ két dự trữ đƣa ra ngoài tàu và luân chuyển giữa các két. Thông hơi của các két đều có lƣới phòng hỏa, thiết bị chống nƣớc vào và đƣợc đƣa lên boong hở. 6.2.3 Cấp dầu đốt cho động cơ. Máy lọc dầu DO có thể dự phòng cho bơm vận chuyển dầu DO hút dầu từ két dự trữ lên két dầu DO hàng ngày. 73 Máy lọc dầu HFO hút dầu từ các két lắng qua bộ phận lọc dẩy lên két dầu HFO trực nhật. Hai máy lọc đƣợc bố trí với 1 máy có the sử dụng lọc cho cả HFO và DO. – Cấp dầu cho máy chính: Dầu DO và dầu HFO từ các két trực nhật qua các van đƣợc đƣa tới bộ thiết bị xử lý nhiên liệu sau đó đƣa tới máy chính. Dầu thừa từ máy chính đƣợc đƣa về thiết bị điều chỉnh độ nhớt của thiết bị xử lý nhiên liệu. Trên bộ thiết bị xử lý nhiên liệu còn có các bầu hâm dầu trong trƣờng hợp sử dụng dầu HFO. Dầu DO đƣợc sử dụng trong những trƣờng hợp máy khởi động, chuẩn bị dừng và chạy nhỏ tải đƣợc cấp qua 2 bơm tuần hoàn dầu DO. – Cấp dầu cho máy đèn: Dầu đã đƣợc lọc sạch từ két hàng ngày qua các van ngắt vài đƣờng ống chung. Từ đây dầu đƣợc phân chia tới các van chặn qua bầu lọc vào bơm cấp dầu trên mỗi máy. Dầu thừa từ két đƣợc đƣa về két dự trữ dầu DO, HFO. – Cấp dầu cho nồi hơi phụ:Nồi hơi phụ ngoài việc sử dụng khí xả của động cơ còn có thể đốt dầu. Dầu DO và HFO từ các két hàng ngày đƣợc bơm cấp dầu nồi hơi hút qua các van và bầu lọc, sau đó đẩy tới bộ phun nhiên liệu của nồi hơi. Dầu thừa từ nồi hơi đƣợc đƣa về két dầu hàng ngày cùng loại. 6.3 HỆ THỐNG DẦU BÔI TRƠN 6.3.1 Dự trữ dầu bôi trơn Bảng 6.5:Tính dung tích dự trữ dầu bôi trơn No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Công suất của máy chính Ne1 hp Theo lý lịch máy 3600 2 Công suất của máy đèn Ne2 hp Theo lý lịch máy 360 3 Số lƣợng máy đèn Z tổ Theo thiết kế 2 4 Suất tiêu hao dầu bôi trơn máy chính gm g/hp.h Theo lý lịch máy 0,64 5 Suất tiêu hao dầu bôi trơn máy đèn gmp g/hp.h Theo lý lịch máy 0,75 6 Hệ số hoạt động đồng thời của các máy đèn k – Theo thiết kế 0,7 7 Hệ số dự trữ dầu bôi trơn k1 – Chọn 1,2 8 Hệ số sử dụng dầu bôi trơn k2 – Chọn 1,1 74 No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 9 Hệ số dung tích két k3 – Chọn 1,12 10 Tỷ trọng dầu bôi trơn γm kG/l Chọn theo loại dầu 0,92 11 Thời gian hoạt động liên tục của phƣơng tiện Tht H Theo nhiệm vụ thƣ 720 12 Lƣợng dầu bôi trơn tiêu hao trong hành trình Bm kG     3121 21 10. ..   Tkk kZNgNg empem 1784 13 Lƣợng dầu bôi trơn trong hệ thống tuần hoàn máy chính W L Theo lý lịch máy 3000 14 Lƣợng dầu bôi trơn trong hệ thống tuần hoàn máy đèn Wp L Theo lý lịch máy 200 15 Chu kỳ thay dầu của máy chính T H Theo lý lịch máy 1000 16 Chu kỳ thay dầu của máy đèn Tp H Theo lý lịch máy 500 17 Dung tích két dầu bôi trơn dự trữ Vm L 3kW T T W T TB p p htht m m           4914 Kết luận: Tàu đƣợc trang bị két chứa dầu bôi trơn có: – Tổng dung tích các két dự trữ: V1 = 5 m 3 – Tổng dung tích các két dự trữ dầu bôi trơn xilanh: V2 = 7 m 3 6.3.2 Vận chuyển. Bơm vận chuyển dầu bôi trơn có chức năng: – Hút và cấp dầu cho máy chính, máy đèn – Vận chuyển giữa các két dầu nhờn dự trữ – Vận chuyển từ két dự trữ ra ngoài tàu Máy lọc có chức năng: – Lọc sạch dầu nhờn của két dầu nhờn tuần hoàn máy chính – Dự phòng cho bơm vận chuyển dầu nhờn kèm chức năng nạp dầu vào két dự trữ và lấy ra khỏi tàu qua đầu nối ống trên boong đặt hai bên mạn trên boong chính. Thông hơi có lƣới phòng hỏa của các két dầu đƣa lên boong hở, kiểm tra mức dầu trong các két bằng ống thủy loại kính chịu nhiệt có van tự đóng trong buồng máy 75 6.3.2.1 Nguyên lý hoạt động. Hệ thống bôi trơn đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp xử lý dầu song song: có 2 hệ thống bôi trơn độc lập + Hệ thống bôi trơn tuần hoàn: Dầu đƣợc bơm LO chính hút dầu từ két dầu tuần hoàn đẩy lên sinh hàn LO qua bầu lọc tự động vào đi vào bôi trơn động cơ. Kết thúc quá trình bôi trơn động cơ dầu đƣợc đƣa trở lại két LO tuần hoàn. Ngoài ra với hệ thống bôi trơn tuần hoàn máy chính còn bố trí thêm hệ thống tuần hoàn bôi trơn xilanh riêng biệt: Dầu từ 2 két dầu bôi trơn xilanh trực nhật (đặt trên boong A) đƣợc đƣa tới két đo lƣờng trƣớc khi đƣa tới bộ cấp dầu cho xilanh, dầu thừa đƣợc đƣa trở lại két đầu trực nhật. + Hệ thống xử lý dầu nhờn: Song song với hệ thống bôi trơn tuần hoàn, một bộ phận dầu từ két tuần hoàn và các két LO dự trữ đƣợc bơm cấp dầu cho máy phân ly hút và đẩy vào bầu hâm. Sau khi qua bầu hâm, dầu có nhiệt độ khoảng 600C và đƣợc dẫn vào máy phân ly. Dầu sạch ra khỏi máy phân ly đƣợc đƣa trở lại két LO tuần hoàn, đƣa tới bôi trơn các máy đèn và còn đƣợc đƣa tới két LO sạch để từ đƣợc đƣa tới bôi trơn các máy móc khác hay cho các nhu cầu sử dung dầu bôi trơn khác. Hệ thống bôi trơn đƣợc bố trí để bôi trơn các ổ đỡ trục chong chóng trong ống bao trục, cấp dầu cho cụm làm kín ống bao phía trƣớc và phía sau. 6.4 HỆ THỐNG NƢỚC LÀM MÁT. 6.4.1.1 Két giãn nở Bảng 6.7: Dung tích két giãn nở hệ thống nước ngọt nhiệt độ thấp No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Công suất máy chính N hp Theo lý lịch máy 3600 2 Số lƣợng máy chính Z – Theo thiết kế 1 3 Công suất máy đèn Np hp Theo lý lịch máy 360 4 Số lƣợng máy đèn Zp – Theo thiết kế 2 5 Lƣợng nƣớc tiêu hao cho một mã lực B lít/hp.p Chọn theo thiết kế 0,28 6 Hệ số dung tích két K Chọn theo thiết kế 0,032 7 Thời gian giữa hai lần bơm lên két T phút Chọn theo thiết kế 25 8 Dung tích két giãn nở Vgn lít Vgn= (B.ΣNe.Z.T.K)/ γ 967,7 76 Kết luận: – Chọn két giãn nở hệ thống làm mát nƣớc ngọt nhiệt độ thấp có dung tích: V = 1 m3 – Chọn két giãn nở hệ thống làm mát nƣớc ngọt nhiệt độ cao có dung tích là 1 m3 6.4.1.2 Đƣờng kính ống nối hai cửa thông biển. Bảng 6.8: Tính đường kính ống nối hai cửa thông biển No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Lƣu lƣợng bơm nƣớc biển làm mát Q1 m 3 /h Theo lý lich máy 60 2 Lƣu lƣơng của bơm cấp nƣớc biển cho máy sản xuất nƣớc ngọt Q2 m 3 /h Theo lý lịch máy 50 3 Lƣu lƣợng bơm nƣớc bẩn, cứu hỏa dùng chung Q3 m 3 /h Theo lý lịch máy 120 4 Lƣu lƣợng bơm balast Q4 m 3 /h Theo lý lịch máy 120 5 Tổng lƣu lƣợng nƣớc biển QT m 3 /h  iT QQ 350 6 Vận tốc đi trong đƣờng ống chung V m/s Chọn 2 7 Đƣờng kính trong của ống nối hai cửa thông biển D mm 310. ..3600 .4 V Q D T   248 Kết luận: Chọn kích thƣớc ống ở hai cửa thông biển có đƣờng kính theo quy phạm: D = 250 mm 6.4.1.3 Hệ thống làm mát nƣớc biển Máy chính đƣợc làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn : * Hệ thống làm mát vòng ngoài : Nƣớc biển đƣợc một trong hai bơm làm mát truyền động điện hút nƣớc từ đƣờng ống chung đẩy tới bầu làm mát LO. Trên đƣờng ống tới bầu làm mát LO nó đƣợc tách làm hai nhánh. 77 Nhánh một đi tới làm mát và bôi trơn hệ trục. Còn nhánh hai tới làm mát bầu làm mát khí nạp (gắn trên máy), tới bầu làm mát nƣớc ngọt rồi xả ra mạn. * Hệ thống làm vòng trong : Nƣớc ngọt sau khi đi vào máy chính ra đƣợc bơm nƣớc ngọt làm mát hút và đƣa tới bầu làm mát nƣớc ngọt máy chính. Tại đây nó nhả nhiệt cho nƣớc biển làm mát máy chính rồi đi về làm mát máy chính. Bổ sung giãn nở nhờ két giãn nở đặt bên ngoài máy chính. Kiểm tra hệ thống bằng áp kế và nhiệt kế gắn trên bảng đồng hồ của máy chính. 6.4.1.4 Hệ thống làm mát máy phát điện chính Diesel máy phát điện chính đƣợc nhà chế tạo hai vòng làm mát độc lập. Mỗi máy đƣợc trang bị thêm một két giãn nở, bơm làm mát nƣớc ngọt hút nƣớc ngọt sau khi làm mát ở bầu làm mát đẩy tới làm nguội bầu làm mát dầu nhờn, vào blốc xilanh, nắp xilanh, ống xả, bọt và khí đƣợc tách về két giãn nở trên một nhánh ở đƣờng ra. Ống chính dẫn nƣớc về bầu làm mát nƣớc ngọt khép kín vòng tuần hoàn. Nƣớc biển đƣợc bơm trên máy hút từ đƣờng ống chung đi làm mát bầu làm mát không khí nạp. Sau đó chúng dƣợc đẩy tới bầu làm mát nƣớc ngọt và xả ra ngoài mạn tàu. kiểm tra hệ thống bằng áp kế và nhệt kế gắn trên bảng đồng hồ Diesel. Diesel máy phát điện cảng có hai vòng tuần hoàn. Vòng tuần hoàn trong làm mát bằng nƣớc ngọt gắn hoàn chỉnh trên máy. Vòng ngoài bơm nƣớc biển lấy nƣớc từ đƣờng ống chung đẩy đi làm mát bầu làm mát nƣớc ngọt và xả ra mạn tàu. Máy nén khí đƣợc làm mát bằng nƣớc ngọt nhờ bơm làm mát gắn trên máy nén khí hút nƣớc từ két nƣớc ngọt làm mát máy nén khí rồi đƣa đến làm mát máy nén. Sau khi làm mát xong nƣớc ngọt đƣợc đƣa về két này 78 6.5 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN 6.5.1.1 Bình chứa không khí n n Bảng 6.9:Tính thể tích bính chứa không khí nén khởi động No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Số lƣợng máy chính Zc – Theo thiết kế 1 2 Số xilanh của máy chính i – Theo lý lịch máy 6 3 Đƣờng kính xilanh máy chính D Dm Theo lý lịch máy 4,1 4 Hành trình piston máy chính S Dm Theo lý lịch máy 8 5 Tổng dung tích các xilanh V dm3 S D iV . 4 . . 2  729,5 6 Chỉ số khởi động máy chính a – Tính với trạng thái nguội 7 7 Số lần khởi động liên tục của máy chính n lần Với động cơ không tự đảo chiều 6 8 Áp suất khởi động trung bình máy chính P1 kG/cm 2 Theo lý lịch máy 7 9 Áp suất khí lớn nhất trong bình chứa P2 kG/cm 2 Theo áp suất trung bình khởi động máy chính 30 10 Dung tích cần thiết của bình chứa khí nén Vb L 12 .. PP anV Vb   1332 11 Số lƣợng bình khí nén khởi động trang bị nb – Thiết kế chỉ định 2 Kết luận: tàu đƣợc trang bị các bình chứa khí nén nhƣ sau: – Bình khí nén khởi động: Vkd = 3,8 (3Mpa) m 3 – Bình khí nén điều khiển: Vdk = 0,1 (0,8 Mpa) m 3 – Bình khí nén trực nhật: Vtn = 2 (0,8Mpa) m 3 79 6.5.1.1.1 Máy nén khí Bảng 6.10:Tính chọn máy nén khí khởi động No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Tổng dung tích các bình chứa không khí nén khởi động Vkđ dm 3 Theo mục 6.6.1 đã tính 1332 2 Áp suất công tác lớn nhất của bình khí khởi động Pkmax kG/cm 2 Theo mục 6.6.1 đã tính 30 3 Áp suất tính toán nhỏ nhất của bình khí khởi động Pkmin kG/cm 2 Theo Qui phạm 5 4 Thời gian nén T h Theo Qui phạm 1 5 Sản lƣợng cần thiết của máy nén khí khởi động Qkd dm 3 /h T Vpp Q kdkkKd )( minmax  33300 Kết luận: – Chọn máy nén khí khởi động: + Số lƣợng: 02 + Loại: Máy nén 2 cấp + Lƣu lƣợng: 120 m3/h (3Mpa) + Động cơ điện: 27 kW x 1000 v/ph – Máy nén khí phục vụ : + Số lƣợng: 01 + Lƣu lƣợng: 150 m3/h (0,8Mpa) + Động cơ điện: 60 kW – Máy nén sự cố: + Số lƣợng : 01 + Lƣu lƣợng: 30 m3/h (3Mpa) 6.5.1.2 Nguyên l hoạt động. Trên tàu đƣợc bố trí 2 máy nén khí khởi động song song để cấp khí cho 2 bình chứa khí khởi động. Khí nén từ hai bình luôn sẵn sàng để khởi động máy chính, ngoài ra từ bình khí nén khởi động khí nén còn đƣợc đƣa đến bình khí nén khởi động các máy đèn và bình khí nén phục vụ. 80 Khởi động các máy đèn đƣợc lấy gió từ 2 bình khí nén chính, ngoài ra còn bố trí 1 máy nén sự cố cấp gió để khởi động máy đèn khi xảy ra sự cố (máy nén này sử dụng năng lƣợng lấy từ các ắcquy). Máy nén khí phục vụ cấp khí nén cho bình khí nén phục vụ. Bình khí nén phục vụ cấp khí nén đến các nơi sử dụng khí nén khác trên tàu (không phục vụ cho công tác khởi động các máy). Khí nén phục vụ đƣợc đƣa qua bộ phận làm khô khí trƣớc khi di sử dụng. Bình khí nén điều khiển cấp khí nén để điều khiển khởi động máy chính và các máy đèn. Khí điều khiển có áp suất 7÷8 kG/cm2. Bình khí nén điều khiển lấy khí nén từ bình khí nén phục vụ hoặc từ 2 bình khí nén khởi động qua hệ thống van giảm áp. Trên tất cả các bình khí nén đều đƣợc trang bị van an toàn, thiết bị chỉ báo áp suất (đảm bảo có thể nhìn thấy từ buông điều khiển), công tắc áp suất, thiết bị báo động áp suất thấp, thiết bị tách nuớc ra khỏi bình khí nén. Máy nén khí khởi động đƣợc trang bị van điện từ điều khiển khởi động hay ngừng máy nén khí áp suất khí trong bình khí nén khởi động có áp suất thấp hoặc cao. 6.6 HỆ THỐNG KHÍ XẢ–TIÊU ÂM 6.6.1 Nhiệm vụ của hệ thống khí xả – Xả khí ra ngoài buồng máy – Đảm bảo duy trì nhiệt độ buồng máy – Đảm bảo độ ồn cho phép 6.6.2 Nguyên l hoạt động – Máy chính đƣợc lắp hệ thống khí xả độc lập, áp suât tối đa không vƣợt quá 300 mm cột nƣớc, tốc độ khí xả không quá 40 m/s, giảm âm tối thiểu là 25 dB(A). Khí xả máy chính đƣợc đƣa qua nồi hơi phụ sau đó qua bầu tiêu âm máy chính đặt phía trên nồi hơi và đƣợc xả ra ngoài tại đỉnh ống khói. – Mỗi máy đèn đƣợc trang bị một hệ thống khí xả–tiêu âm riêng biệt, mỗi máy đèn đƣợc lắp một bầu tiêu âm. – Nƣớc tách ra từ các bầu tiêu âm đƣợc gom về két gom nƣớc bẩn của hệ thống khí xả và đƣa về két nƣớc bẩn đáy tàu. – Trên hệ thống đƣợc bố trí các ống giãn nở để bù trừ giãn nở nhiệt, các ống đều đƣợc bọc cách nhiệt bằng sợi thủy tinh. Đâu ống khí xả ra ngoài tại đỉnh ống khói đƣợc bố trí để tránh nƣớc mƣa rơi vào hệ thống. 81 6.6.2.1 Bầu tiêu âm máy chính Bảng 6.11:Tính bầu tiêu âm máy chính No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Thể tích toàn bộ xilanh V dm3 Theo máy chính 105,5 2 Số xilanh Z – Theo lý lịch máy 6 3 Vòng quay lớn nhất nmax v/p Theo lý lịch máy 247 4 Hệ số tính toán K – Với động cơ tàu thuỷ 55000 5 Hệ số giảm thể tích bầu tiêu âm do tác dụng tiêu âm của nồi hơi K1 – Chọn theo kết cấu nồi hơi 0,11 6 Thể tích bầu tiêu âm Vb dm 3 Zn V KVb .2 1 .. max  6781,5 7 Tỉ số giữa chiều dài và đƣơng kính bầu tiêu âm R – Chọn 1 8 Đƣờng kính bầu tiêu âm D dm 3 . .4 R V D  5,1 9 Chiều dài bầu tiêu âm L dm L = D.R 5,1 Kết luận: Chọn bầu tiêu âm cho máy chính có kích thƣớc – Đƣờng kính: D = 0,5 m – Chiều dài: L = 0,5 m Bảng 6.12:Tính bầu tiêu âm máy đèn No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 1 Đƣờng kính xilanh máy đèn D1 dm Theo lí lịch máy 1,48 2 Hành trình piston máy đèn S1 dm 1,65 82 No. Hạng mục tính K hiệu Đơn vị Công thức xác định Kết quả 3 Số xilanh Z – Theo lý lịch máy 6 4 Dung tích toàn bộ xilanh V – S D iV . 4 . . 2  17,02 5 Vòng quay lớn nhất nmax v/p Theo lý lịch máy 1200 6 Hệ số tính toán K – Với động cơ tàu thuỷ 55000 7 Thể tích bầu tiêu âm Vb dm 3 Zn V KVb 1 .. max  318,5 8 Tỉ số chiều dài và đƣờng kính bầu tiêu âm R – Chọn 1 9 Đƣờng kính bầu tiêu âm D dm 3 4V D R  7,4 10 Chiều dài bầu tiêu âm L dm L = D.R 7,4 Kết luận: Chọn bầu tiêu âm cho máy đèn có kích thƣớc: – Đƣờng kính: D = 0,75 m – Chiều dài: L = 0,75 m 6.7 HỆ THỐNG CỨU HỎA – Buồng máy và hầm hàng đƣợc lắp đặt hệ thống phát hiện khói và hệ thống cứu hoả bằng CO2. Hệ thống CO2 đƣợc lắp đặt phù hợp với hệ các giếng và thông gió nhà bếp, lắp đặt phù hợp với buồng máy phát sự cố, lắp đặt phù hợp với kho sơn. – Ngoài hệ thống cứu hoả bằng CO2, trong buồng máy còn đƣợc trang bị các hệ thống bảo vệ nhƣ hệ thống vòi phun nƣớc cho các thiết bị máy theo qui định. Hệ thống vòi nƣớc máy đƣợc lắp đặt để chữa cháy cho khu vực sinh hoạt, boong hở và buồng máy. – Trạm điều khiển chữa cháy: Trạm điều khiển chữa cháy sẽ đƣợc bố trí lắp đặt tại khu vực ở và điều chỉnh nhƣ sau: + Dừng khẩn cấp quạt thông gió buồng máy. + Dừng khẩn cấp bơm dầu nhiên liệu trong buồng máy. + Đóng ngắt nhanh khẩn cấp các van trên két dầu trong buồng máy + Khởi động hoặc dừng bơm nƣớc bẩn đáy tàu, bơm chữa cháy và bơm dùng chung và bơm chữa cháy khẩn cấp. 83 + Nút ấn gọi bằng tay báo động cháy. + Nối bờ + Hộp xả khí CO2 cho buồng máy + Một bình cứu hoả CO2 xách tay. + Thiết bị đóng từ xa cửa sập cho quạt buồng máy và mái hắt từ khu vực cháy. – Hệ thống cứu hỏa bằng nƣớc đƣợc lắp đặt cho các buồng ở, phòng điều khiển buông máy, buồng máy lái, các khoang hàng trên tàu. Hệ thống đƣợc trnga bị thêm một bơm cứu hỏa sự cố (đặt tại đáy đôi giữa hầm hàng số 1 và hàm hàng số 2 ). 84