THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:1
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: MÁY PHỤ TÀU THỦY
Đề bài:
Tính toán lựa chọn máy lái cho hệ thống lái tàu hàng 7000 tấn.
Các thông số chính của tàu:
- Chiều dài lớn nhất L
max
= 110 m
- Chiều rộng thiết kế B = 18,2 m
- Chiều dài thiết kế L = 102 m
- Chiều cao mạn H = 8,75 m
- Mơn nước thiết kế d = 6,7 m
- Hệ số béo thể tích φ = 0,6
- Vận tốc v = 10,5 hl/giờ
-Hệ số mômen thuỷ động theo lượng chiếm nước và tốc độ tàu m = 0,324
KG.m/(m
3
.hl/giờ)
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:2
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
MỤC LỤC
Danh mục chữ viết tắt và ký hiệu…………………………………………….…… 4
Danh mục bảng………………………………………………………………….… 4
Danh mục hình vẽ………………………………………………………………… 4
PHẦN 3 : KẾT LUẬN
3.1. Máy lái thủy lực……………………………… ………………………… 39

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:4
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÀU
1.1.1. Loại tàu và công dụng
Tàu dầu 7000 (Tấn) là loại tàu biển vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, đáy đôi.
Tàu được trang bị một chong chóng truyền động trực tiếp bởi một máy chính thông
qua một đường trục.Tàu dùng để trở một số sản phẩm dầu mỏ: dầu thô, dầu DO, dầu
FO…
1.1.2. Vùng hoạt động và phân cấp
– Tàu hoạt động chủ yếu trên vùng biển Đông Nam Á thuộc vùng biển cấp
không hạn chế.
– Cấp tàu: Tàu thiết kế thoả mãn cấp không hạn chế quy phạm phân cấp và
đóng mới Đăng kiểm Việt Nam 2003. Đăng kiểm Việt Nam giám sát và cấp
chứng chỉ.
1.1.3. Thông số, kích thước chính
– Chiều dài lớn nhất L
max
= 110 m
– Chiều rộng thiết kế B = 18,2 m
– Mơn nước thiết kế d = 6,7 m
– Hệ số béo thể tích φ = 0,6
1.1.4. Máy chính :
Tàu được trang bị một máy chính, ký hiệu 7S35MC do hãng MAN B& Marine Diesel
Engine sản xuất. Đó là động cơ hai kỳ, tác dụng đơn, 7 hàng xilanh, bố trí một hàng
thẳng đứng, khởi động bằng không khí nén, tăng áp bằng tua bin khí xả.
Các thông số cơ bản của máy chính :
+Công suất dịnh mức: N
eđm

1.1.5. Hệ trục chân vịt:
1.1.5.1. Hệ trục:
Hệ trục của tàu hàng 7000 tấn được bố trí ở phía đuôi tàu,từ sườn thứ 2 đến sườn
18.Tâm hệ trục nằm trong mặt phẳng dọc tâm tàu.Tổng chiều dài hệ trục là 10470 mm
(không kể trục lực đẩy vì trục này đi theo máy chính).
1.1.5.2. Chong chóng:
+ Số lượng : 01
+ Đường kính, [D] : 4300 (mm);
+ Số cánh, [z] : 04
Vật liệu : Thép hợp kim Ni-Al-Br
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:6
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
Trọng lượng :6660 (Kg)
1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.2.1.Quá trình quay trở và nhiệm vụ của thiết bị lái ( bánh lái)
1.2.1.1 Quá trình quay trở của tàu
Là khả năng thay dổi hướng đi về một phía của tàu.
Ta thấy tính ổn định hướng đi và tính quay trở là hai khái niệm tương phản. một
con tàu có tính ổn định hướng đi tốt thì sẽ có tính quay trở kém, và ngược lại. Do đó,
khi thiết kế phải biết dung hoà các mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh đặc tính nào cần
thiết hơn đối với con tàu cần thiết kế.
Giả thiết trên một con tàu đang chuyển động tịnh tiến theo đường thẳng với vận tốc
V, bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng .Khi bánh lái quay đột ngột về mạn phải của
tàu một góc α và giữ bánh lái ở vị trí đó. Con tàu bắt đầu thực hiện chuyển mới gọi là
quay vòng.
Hình1.1 Quá trình quay vòng của tàu
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

lái. Thành phần P
1
của P hướng ngược chiều tiến của tàu làm cho vận tốc tàu giảm.
Mô men M
tđ
= P.L bắt đầu làm quay mũi tàu theo chiều quay lái. Lực đẩy của chân vịt
P
cv
bị đổi hướng, đẩy tàu đi lệch hướng đi trước lúc quay lái.
Giai đoạn 2 (hình2.3) :Giai đoạn chuyển động quá độ
Khi tàu quay xuất hiện lực dạt R
y
lên thân tàu. Lực dạt R
y
<P
2
nên tàu thực hiện 2
chuyển động dạt ngang và quay. Quá trình tàu quay và dạt ngang làm cho R
y
tăng dần.
Khi R
y
=P
2
tốc độ dạt của tàu bằng 0 ,tàu chuyển động do lực đẩy của chân vịt và
đồng thời quay quanh tâm.
Giai đoạn 3 (hình2.4) :Giai đoạn chuyển động xác lập
Khi mômem do ngẫu lực P
2
và R

o
.
Qua xem xét quá trình quay vòng của tàu ta thấy mô men thuỷ động làm cho tàu quay
được chính là lực thuỷ động tác dụng lên bánh lái và lực ngang tác dụng lên vỏ tàu,
lực này suất hiện do áp lực thuỷ động P
tđ
của dòng nước sau chân vịt khi bánh lái
quay đi một góc α và có gí trị là:
M
tđ
= P
tđ
.l;
l: là khoảng cách từ tâm áp lực thuỷ động của bánh lái tới trọng tâm tàu.
1.2.1.2. Nhiệm vụ của thiết bị lái
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIT K MễN HC: MY PH TU THY Trang:9
TNH TON LA CHN MY LI CHO H THNG LI TU DU 7000 TN
Tớnh n lỏi l kh nng thay i hng i ca tu theo ý mun c ngi lỏi.
iu ú cú ngha l con tu phi cú kh nng chuyn ng theo hng thng cng
nh phi cú kh nng thc hin tớnh xoay tr cn thit. Vỡ vy tớnh n lỏi bao gm c
hai tớnh cht liờn h mt thit vi nhau l tớnh n nh hng i v tớnh quay tr ca
tu.
Vy thit b lỏi cú nhim v l gi n nh hng i v lm cho tu quay vũng.
1.2.2. Cỏc b phn c bn ca h thng lỏi
1.2.2.1. Khỏi nim v h thng lỏi
H thng lỏi: c xp vo nhúm mỏy quan trng trờn tu thc hin chc nng:
- iu khin con tu hnh trỡnh theo mt hng i cho trc

Hỡnh 1.5 S cu trỳc h thng lỏi
1- Bỏnh lỏi
L ni tip nhn ỏp lc ca nc do chõn vt to ra to lờn mụmen lm quay
tu.
KHOA C KH ểNG TU Sinh viờn:

B MễN NG LC DIESEL Lp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:10
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
Số lượng bánh lái phụ thuộc vào loại hình trang trí động lực, thường thì có từ 1 ÷
4 bánh lái.
2- Bộ truyền động lái
Là hệ cơ cấu các chi tiết liên kết động với nhau có tác dụng truyền công suất từ
máy lái đến làm quay trục lái.
3- Máy lái
Là nơi phát sinh ra công suất để làm quay bánh lái với góc quay và tốc độ quay
cần thiết.
4- Hệ thống điều khiển
Là hệ thống các thiết bị truyền lệnh thuyền trưởng để điều khiển máy lái, khởi
động, đảo chiều và dừng máy lái ở bất kỳ điều kiện nào.
Hệ thống bao gồm bàn điều khiển và vô lăng. Bàn điều khiển bao gồm các đồng
hồ chỉ báo góc lái, hướng đi của tàu, tốc độ tàu nhằm đảm bảo khả năng quay trở tốt
nhất cho tàu.
5- Bộ hãm lái.

kia không quá 60s trong lúc tàu chạy với tốc độ bằng1/2 tốc độ tiến lớn nhất của tàu
(nhưng không dưới 7 hải lý/ giờ).
- Máy lái sự cố phải đảm bảo quay bánh lái từ mạn này sang mạn kia khi tàu chạy
tiến với tốc độ không dưới 4 hải lý/giờ.
- Máy lái chính có thể là máy lái tay với lực đặt vào tay cầm của vòng tay lái không
quá 120 N đối với tàu nội thuỷ, không quá 160 N đối với tàu biển và vô lăng lái
không quá 25 vòng khi tàu quay hết từ mạn này sang mạn kia.
- Máy lái phụ có thể là máy lái tay nếu đường kính trục lái dưới 230 [mm] (đối với
tàu khách) và dưới 350 [mm] (đối với tàu khác). Khi đó máy lái phụ phải quay được
bánh lái từ 20
0
mạn này sang 20
0
mạn kia sau khoảng thời gian không quá 60s bởi 4
người quay vòng tay lái, lực do mỗi người đặt lê tay cầm của vòng tay lái không quá
160 N. Nếu các điều kiện trên không thoả mãn thì máy lái chính (hoặc phụ) phải có
động cơ điện (điện, thuỷ lực…).
- Trên tàu có ít nhất một máy lái chính và một máy lái phụ. Bố trí máy lái sự cố trên
boong chính khi cả máy lái chính và máy lái phụ đều nằm hoàn toàn hoặc một phần
dưới đường nước chở đầy hàng của tàu. Cả 3 máy phải làm việc độc lập với nhau.
Thời gian chuyển từ máy lái chính sang máy lái phụ không được quá 2 phút. Có thể
không đặt máy lái phụ nếu:
+ Đối với tàu khách máy lái chính gồm 2 tổ hợp máy lái. Mỗi tổ hợp có thể độc lập
thực hiện các yêu cầu đối với máy lái chính.
+ Đối với các loại tàu khác, máy lái chính gồm hai tổ hợp máy, mỗi tổ hợp làm việc
chung thì thoả mãn các yêu cầu đối với máy lái chính.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:12

2.1.1.3. Theo kiểu hệ truyền dẫn động
1, Máy lái dây (truyền động cáp hoặc dây xích)
1. Vô lăng. 2.Quạt lái.
2. Tang quấn dây. 3.Tăngđơ
3. Puli 6.Dây cáp
Hình 2.1 Trục lái được dẫn động bởi môtơ điện thông qua dây cáp hoặc xích
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:14
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
Hiện nay, máy lái dây dùng cho các tàu nhỏ, tàu không tự hành (sà lan, phà) khi mô
men lái không quá 4 kN.m.
- Ưu điểm:
+ Hệ thống đơn giản.
+ Đối với dây cáp thì truyền động êm, không ồn và có trọng lượng nhỏ.
+ Đối với xích có tuổi thọ lớn hơn dây cáp và dễ thay các mắt xích khi hỏng.
-Nhược điểm:
+Tính tin cậy thấp, không ổn định.
+ Mô men nhỏ.
Vì vậy máy lái dây chỉ còn sử dụng cho máy lái phụ và máy lái sự cố cho tàu ven
biển trọng tải nhỏ.
2,Máy lái trục các đăng
- Ưu điểm: Máy lái trục các đăng làm việc êm, tin cậy hơn máy lái dây.
- Nhược điểm:
+ Máy lái trục các đăng chỉ sử dụng khi mô men lái không quá 4 kN.m.
+ Đường kính trục lái không quá 100 mm.
Vì vậy máy lái trục các đăng có phạm vi ứng dụng giống như máy lái dây chỉ làm
máy lái chính cho các tàu nhỏ và làm máy lái sự cố trên các tàu mà thôi.
3, Máy lái trục vít – đai ốc

Do kết cấu phúc tạp , mô men bẻ lái nhỏ nên trên các tàu hàng hải trọng lượng
trung bình và lớn thường ít sử dụng máy lái xéc tơ làm máy lái chính
6, Máy lái thuỷ lực
Công chất truyền động là dầu thuỷ lực áp suất cao được tạo bởi các bơm thuỷ lực
dẫn tới động cơ thuỷ lực.
- Ưu điểm:Máy lái thuỷ lực hiện nay được sử dụng rộng rãi do có những ưu điểm
sau đây:
+ Có thể tạo mô men bẻ lái lớn (400kN.m).
+ Trọng lượng và kích thước tính trên một đơn vị công suất nhỏ.
+ Hiệu suất cao.
+Có tỉ số truyền lớn và dễ thay đổi tỉ số truyền.
+ Các bộ phận công tác được bôi trơn một cách tin cậy bởi chính dầu thuỷ lực.
+ Thời gian các quá trình quá độ ngắn, gia tốc lớn vì quán tính của các khối lượng
chuyển động nhỏ.
+ Bảo vệ tránh quá tải tin cậy đơn giản.
+ Độ tin cậy cao vì các bộ phận chính đều được chế tạo từng cặp.
+ Dễ điều khiển tự động.
- Nhược điểm:
+ Chế tạo, lắp ráp đòi hỏi độ chính xác cao.
+ Giá thành đắt.
2.1.2.Máy lái thuỷ lực:
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:17
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
Gồm 3 bộ phận chính:
- Hệ truyền động thuỷ lực: Xilanh thuỷ lực - động cơ thuỷ lực.
- Hệ điều khiển máy lái:
- Bơm thuỷ lực: Bơm có lưu lượng không đổi – Bơm có lưu lượng thay đổi

2. Cần lái 5. Hộp van phân phối
3. Trục lái
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
3
2
5
1
4
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:20
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
2.1.2.2.Hệ xi lanh thuỷ lực lắc được:
- Hệ xilanh thuỷ lực lắc được là hệ xilanh thuỷ lực của hệ xilanh hai chiều bát chốt tại
hai đầu vào cần lái và bệ máy. Khi làm việc xilanh có thể lắc được quanh chốt do đó
ống đầu phải có đoạn mềm. Thường dùng hệ hai xilanh quay một hoặc hai bánh lái.
- So với hệ xilanh cố định thì hệ xilanh thuỷ lực lắc được có kích thước và trtọng
lượng nhỏ hơn, nhương viêc gia công và chế tạo khó khăn hơn xilanh 2 chiều đòi hỏi
độ bóng và độ chính xác gia công cao.
-Ưu điểm: Kích thước nhỏ, tin cậy
Nếu bố trí đối xứng thì không có lực cắt lên trục
Không có lực ngang lên xilanh, ma sát nhỏ
- Nhược điểm: Yêu cầu độ chính xác cao, trọng lượng, kích thước piston-xilanh
không được lớn lắm nên thường áp dụng cho công suất nhỏ.
Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động thuỷ lực xilanh lắc được:
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:21
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN

kích thước nhỏ và gọn hơn so với hệ xilanh thuỷ lực không tạo lực ngang tác dụng
vào trục lái.
- Nhược điểm: kết cấu tấm bít chắn dầu ở cánh và vách ngăn phức tạp, góc quay nhỏ
2.1.2.5. Động cơ thuỷ lực Rôto-piston hướng kính:
Động cơ có cấu tạo tương tự với bơm Rôto-piston hướng kính. Các xylanh được
gia công trên rôto các piston tì lên stato bằng các con lăn với ổ chao .Dầu được cấp
vào các xylanh thông qua đĩa chia dầu
- Động cơ thuỷ lực Rôto-piston hướng kính tương đối phổ biến vì có ưu điểm là có
trọng lượng và kích thước nhỏ và gọn hơn so với hệ xilanh thuỷ lực không tạo lực
ngang tác dụng vào trục lái. Vòng quay nhỏ trong khi vẫn đảm bảo mômen rất lớn
Thường dùng cho các xe chuyên dụng trên bộ.
- Nhược điểm: kết cấu phức tạp. Độ bóng và độ chính xác gia công của động cơ thuỷ
lực Rôto-piston khá cao do đó khó chế tạo và sửa chữa. Mặt khác áp suất dầu trong
các xylanh cần phải cao do các xylanh thường có kích thước nhỏ bơm phải có áp lực
rất cao.
=> Qua việc phân tích ưu nhược điểm của hệ truyền động ta thấy Hệ xi lanh thuỷ lực
cố định (2 Xylanh kiểu ngẫu lực- 2 RAM )có nhiều ưu điểm và phù hợp với yêu cầu
về kích thước và độ tin cậy của thiết bị lái tàu dầu trọng tải 6500 T.
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:23
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
2.2.Tính toán lựa chọn máy lái
2.2.1.Nguyên lý làm việc.
2.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ xilanh thuỷ lực:
Bom s? 2 Phin l?c
Bom s? 1
Ph?i
Trái

+Van phân phối : Có tác dụng cho dòng chảy thuỷ lực đi theo từng chiều riêng biệt
tùy theo tín hiệu điều khiển.
+Van điều khiển : điều khiển van phân phối. Do lực đóng mở van phân phối lớn nên
van điều khiển trích một phần dầu cao áp từ ống đẩy của bơm để điều khiển van phân
phối
2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động:
- Giả sử chỉ có một tổ bơm bên phải làm việc. Khi đóng điện cho tàu thì môtơ điện
hoạt động, khi đó bơm thuỷ lực hoạt động. Dầu có áp lực cao sẽ được hút từ két chứa
dầu bên phải đến bơm và đi theo đường ống nhánh bên trái.Van phân phối đưa dầu
trở lại cửa hút của bơm qua đường ống nhánh bên phải.
- Giả sử muốn rẽ trái đưa tín hiệu điều khiển vào van điều khiển (phía bên trái) van
phân phối sẽ cấp dầu cao áp vào ống (a) dầu qua van cấp vào xylanh số 1đẩy piston
dịch chuyển sang trái qua cần lái làm trục lái quay theo chiều rẽ trái,đồng thời xylanh
bên trái bị nén dầu qua đương (b) qua van phân phối hồi về của hút của bơm
- Van an toàn có tác dụng khống chế áp suất trên đường ống
Khi tín hiệu bẻ lái sang phải thì thực hiện quá trình lái phải ngược với quá trình trên.
Cụm bơm phía bên trái làm việc theo nguyên lý tương tự như cụm bơmbên phải
KHOA CƠ KHÍ – ĐÓNG TÀU Sinh viên:

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL Lớp:
THIẾT KẾ MÔN HỌC: MÁY PHỤ TÀU THỦY Trang:25
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LÁI CHO HỆ THỐNG LÁI TÀU DẦU 7000 TẤN
2.2.2.Tính áp suất và lưu lượng của dầu thủy lực cấp cho cụm xylanh-piston của
máy lái
2.2.2.1.Tính áp suất
Trước khi tính áp suất của dầu thủy lực cấp cho cụm xylanh-piston của máy lái ta
hãy xem xét lực tác dụng lên cụm chi tiết này .


Hình 2.7 Sơ đồ góc bẻ lái