CHƯƠNG V: BUỒNG MÁY – HỆ TRỤC
BÀI 2: HỆ TRỤC TÀU THUỶ
− Hệ trục bao gồm tổ hợp các đoạn trục và các thiết bị tính từ mặt bích động cơ tới chân vịt (trục đẩy, trục trung gian, trục chân vịt, hộp số, bệ đỡ chặn, ổ đỡ trục chân vịt, ống bao trục chân vịt).
− Nhiệm vụ của hệ trục là truyền momen xoắn do động cơ phát ra cho chân vịt để tạo lực đẩy và tiếp nhận phản lực đẩy của dòng nước vào chân vịt truyền cho gối đỡ chặn và truyền vào thân tàu đẩy tàu chuyển động.
− Hệ trục có thể nối trực tiếp với động cơ chính (truyền động trực tiếp). Hoặc gián tiếp thông qua các thiết bị truyền động khác như hộp số, bộ li hợp, đảo chiều.
+ Hộp số nhằm làm giản vòng quay chân vịt tới giá trị cần thiết và còn làm nhiệm vụ li hợp và đảo chiều quay.
+ Ngoài ra có loại hộp số để truyền công suất của vài động cơ đến 1 chân vịt hoặc của 1 động cơ đến vài chân vịt
− Số lượng đường trục phụ thuộc vào số chân vịt.
− Trong một đường trục có thể là đường thẳng, đường gãy khúc, có thể có 1 đoạn trục hoặc nhiều đoạn trục tuỳ thuộc vào loại tàu.
2.2. Cách bố trí đường trục
2.2.1. Đối với tàu có một đường trục (tàu hàng)
− Đường thẳng nằm trong mặt phẳng dọc tâm tàu.
− Đường trục có thể:
+ Song song với đường cơ bản (đơn giản, thông dụng)
+ Nghiêng α0so với đường cơ bản (tàu cao tốc, tàu cá, tàu có chiều chìm nhỏ). α ≤70. + Nếu trục ngắn, có bộ truyền động thì α ≤150.
Lực đẩy có ích Pc để đẩy tàu giảm đi Pc = P.cosα. Vì tốn một lực Pđ để nâng đuôi tàu.
2.2.2. Đối với tàu có 2 đường trục
− Phải bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm tàu.
Thường thì:
− Hai đường trục song song nhau và song song với đường cơ bản.
− Hai đường trục song song nhau và ngiêng α0
− Hai đường trục cắt nhau 1 góc 2β.
Nhận xét:
− Nếu α = 0 – 50, β = 0 – 30 thì ít ảnh hưởng đến lực đẩy và hiệu suất chân vịt.
− Ngược lại nếu lớn hơn → lực đẩy và hiệu suất chân vịt giảm xuống.
− Nếu đoạn trục nằm bên ngoài vỏ tàu quá dài thì phải làm thêm giá đỡ ngoài tàu (giá chữ V hay chữ Y) và làm ống bao để bảo quản đoạn trục này. Đoạn trục này cần có một gối đỡ: có thể bôi trơn bằng nước hoặc bằng LO, nếu bôi trơn bằng nước thì không cần ống bao.
2.3. Các thành phần cơ bản của hệ trục
− Thiết bị quay trục: via trục trước khi hoạt động, bảo dưỡng (có thể via bằng tay hoặc bằng động cơ điện: n chậm khoảng vài chục vòng/phút).
− Thiết bị hãm trục: hãm khi trục đang quay muốn dừng lại hoặc hãm khi tàu neo đậu cần sửa chữa.
− Bộ li hợp: nối hoặc tách động cơ với hệ trục.
− Hộp số: giảm vòng quay và thay đổi chiều quay trục chân vịt.
− Hầm trục: B 500mm; H 2 – 3m; nếu L > 15m phải có lối thoát nạn, phải có cửa kín nước với buồng máy.
− Ngoài ra còn có:
+ Ổ đỡ trục trung gian
+ Ổ đỡ chặn (bệ choãi) gối trục lực đẩy.
+ Ổ đỡ trục chân vịt.
+ OÁng bao truùc chaõn vũt.
+ Tuoác toâ (bích noái).
2.3.1. Ổ đỡ trục trung gian
− Mỗi đoạn trục trung gian có thể có 1 hoặc 2 ổ đỡ (tuỳ theo thiết kế).
− Mỗi ổ đỡ có vỏ lắp chặt với vỏ tàu bằng các bulông có các căn đệm để điều chỉnh độ đồng tâm của hệ trục.
− Vật liệu làm bạc trục có thể là Cu +Pb hay babit; giữa hai nữa bạc lót có căn đệm.
− Việc bôi trơn cho ổ đỡ được áp dụng bằng cách ngâm trục và bạc trong LO. Dầu nhờn được làm mát bằng nước
biển. Hình 15:Sơ đồ cấu tạo ổ đỡ trục trung gian
Hình 16: Hình ảnh một ổ đỡ trục và trục trung gian thật
2.3.2. Ổ đỡ chặn (bệ choãi).
− Có nhiệm vụ truyền lực đẩy (phản lực) từ chân vịt đến vỏ tàu làm cho tàu di chuyển tời hoặc lùi.
Ngoài ra còn có tác dụng triệt tiêu lực dọc trục của hệ trục để bảo vệ trục động cơ.
− Cấu tạo:
Hình 17: Sơ đồ cấu tạo một ổ đỡ chặn
+ Trên trục đẩy có vành đai chịu lực (vai trục), mỗi bên của đai này tựa vào các đĩa chặn (má tì) có lắp các tấm babít (một đĩa cho chiều tới và một đĩa cho chiều lùi). Trục đẩy một đầu lắp với trục động cơ còn đầu kia lắp với trục trung gian hoặc trục chân vịt.
+ Trong ổ đỡ có dầu nhờn bôi trơn có thể tuần hoàn do 1 bơm đảm nhiệm hoặc LO được chứa trong vỏ ổ đỡ (LO được làm mát bằng nước biển).
2.3.3. OÁng bao truùc chaõn vũt:
− Ống bao được làm bằng thép hoặc gang đúc nhằm đảm bảo cho trục chân vịt làm việc cách li với nước đối với trục chân vịt sử dụng gối đỡ bằng kim loại. Hoặc làm nhiệm vụ kín nước (chống dò lọt nước) đối với trục chân vịt sử dụng gối đỡ bằng vật liệu phi kim loại.
− Trên ống bao có lỗ để cấp dầu hoặc nước vào bôi trơn, làm mát. Phía dưới có lỗ để xả dầu cặn.
− Với các tàu lớn người ta còn tạo thêm các áo bọc nước xung quanh gối trục để làm mát, như vậy ống bao trục chân vịt còn có tác dụng chứa áo nước này.
− Phía trên ống bao còn có các lỗ để kiểm tra. Sau khi chế tạo ống bao phải được thử kín để kiểm tra các vết nứt, thủng, mối hàn. Áp suất thử từ 1 – 6kg/cm2.
2.3.4. Ổ đỡ trục chân vịt.
− Ổ đỡ trục chân vịt khác gối đỡ trục trung gian là nó chịu tải trọng nặng hơn, nó nằm trong ống bao trục chân vịt nên khi làm việc ta không thể kiểm tra được, thường dùng gối trượt.
− Số lượng ổ đỡ trục chân vịt có thể là 1,2, 3,4 phụ thuộc vào chiều dài của trục chân vịt và kết cấu cuỷa heọ truùc.
− Vật liệu làm bạc trục phải đảm bảo các yêu cầu: bôi trơn, làm mát, kết cấu chắc chắn, an toàn, tin cậy. Thường sử dụng 2 loại:
+ Vật liệu phi kim loại: gỗ gaiăc, cao su, chất dẻo.
+ Vật liệu kim loại: babít, hợp kim đồng.
Babít:
− Là hợp chất: mềm, chịu nén tốt, hệ số ma sát nhỏ, ít làm mòn cổ trục. Được bôi trơn bằng dầu và có thể được làm mát bằng nước.
− Nếu sử dụng babít thì cổ trục chân vịt không cần bọc áo lót vì không sợ ăn mòn.
− Babít được tráng 1 lớp mỏng vào thành trong của ống (ống có thể bằng thép hoặc bằng đồng thanh). Để tăng độ bám kết trước khi tráng babít người ta gia công các rãnh đuôi én và tráng lót 1 lớp thiếc trên ống lót. Trên lớp babít có thể có các rãnh dầu để đảm bảo việc bôi trơn.
− Khe hở lắp ráp: δ = D1 – D
− Trong đó:
+ D1 là đường kính trong của bạc + Dlà đường kính trục
D1 = 1.001D + 0.5mm.
− Nếu ống lót bằng đồng thanh hoặc gang (ít dãn nở) thì tăng δ lên 0.0003D.
− Độ mòn lớn nhất cho phép < 30%.
− Các khuyết tật cục bộ cho phép ≤ 1mm với D < 150mm.
− Các khuyết tật cục bộ cho phép ≤ 2mm với D > 200mm.
− Độ ôvan cổ trục cũng như của gối: (0.05 + 0.1)%D
Gỗ gaiắc: (hiếm, đắt tiền, chỉ có ở Nam Mĩ).
− Có tỉ trọng 1.2-1.4 g/cm3 (độ ẩm 15%).
− Cường độ chịu nén 400-750 kg/cm2.
− Độ cứng: HB = 12 -20.
− Độ dãn nở thể tích: 4-6%.
− Trong thành phần của gỗ có nhựa, khi ngâm trong nước thì nhựa + nước tạo thành dung dịch nhờn bôi trơn tốt, giảm hệ số ma sát.
− Khi sử dụng gaiăc làm bạc lót người ta thường bọc trục một áo lót bằng đồng thanh (cặp ma sát này có hệ số ma sát rất nhỏ).
− Việc bôi trơn và làm mát cho loại ổ đỡ này được thực hiện bằng nước biển. (khi đó nhiệt độ gối đỡ ≤ 500 C).
− Keát caáu:
+ Các thanh gỗ được gia công có chiều dài Hình 18: Kết cấu gối trục chân vịt bằng chiều dài gối đỡ và được ghép với nhau theo chu bằng gỗ gaiăc vi trong lòng một ống lót bằng thép (có thể dạng tang
trống hoặc đuôi én). Để định vị các thanh gỗ người ta dùng các thanh hãm được bắt chặt với ống lót bằng các vít đầu chìm.
+ Để làm mát, bôi trơn người ta xẻ các rãnh dẫn nước.
+ Đường kính trong của gối:
D1 = 1.003D + 1mm.
+ Có thể dùng nhựa tổng hợp thay cho gỗ gaiăc.
Goỏi truùc baống cao su.
− Thường dùng cao su hỗn hợp + một số phụ gia. Vì trong cao su có lưu huỳnh nên cổ trục thường được bọc một lớp hợp kim đồng để chống ăn mòn và giảm ma sát. Khi dừng tàu hàng ngày phải via truùc.
− ệu ủieồm:
+ Cao su đàn hồi tốt nên chịu va đập, xung lực và không bị xước, mòn khi trong nước có cát, bùn.
+ Cao su tự điều chỉnh tâm tốt khi trục bị dao động ngang nên gối làm việc ổn định.
+ Hệ số ma sát phụ thuộc
vào tốc độ, hầu như không phụ thuộc vào Hình 19: Kết cấu một gối trục chân vịt bằng cao su tải trọng. Vòng quay càng cao→ hệ số 1: ống lót; 2: cao su; 3: vít; 4: thanh hãm.
ma sát càng giảm.
− Nhược điểm:
+ Cao su truyền dẫn nhiệt kém nên yêu cầu làm mát phải tốt.
− Kết cấu: có 2 loại:
+ Loại giống gỗ gaiăc bên trong có cốt thép để tăng độ cứng.
+ Loại đúc tấm, trục nhỏ, có thể đúc cao su liền với ống lót bạc.