i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên SV: LÊ TRƯỜNG PHONG Lớp: 49ĐLTT Khóa:49
MSSV: 4913094015 Ngành: Động lực tàu thủy Mã ngành:
Tên đề tài: “Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong
trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hình học tập”
Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:
Hiện vật:……………………………………………………………………………

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận:…………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
Điểm chung
Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày……tháng……năm 2011.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Th.S. Nguyễn Thái Vũ 1

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các
thiết bị truyền dẫn, điều khiển thủy lực sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở
hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển,
máy dập, máy xây dựng, máy ép xung, máy bay, tàu thủy, máy y khoa, dây chuyền
chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu,
đảm bảo chính xác, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở
những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ
khí hay điện.
Hiện nay, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy đã tiếp nhận một số máy móc, thiết bị
mặt boong của tàu Biển Đông để phục vụ công tác dạy và học. Trong đó có một số
thiết bị mặt boong cần được thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực một cách hợp lý để
đưa vào phòng thực hành sử dụng làm mô hình học tập.
Được sự đồng ý của nhà trường và khoa, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết
kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển
Đông sử dụng làm mô hình học tập” làm đồ án kết thúc khóa học.
Qua thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn tận tình của
thầy Nguyễn Thái Vũ, tôi đã hoàn thành đề tài của mình. Qua đây tôi xin chân thành
cảm ơn thầy Nguyễn Thái Vũ, các thầy trong khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy và các bạn
đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài này. Tôi hi vọng đề tài của mình sẽ sớm đi vào
thực tế để đóng góp một phần nhỏ vào công tác đào tạo của Nhà trường nói chung
và khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy nói riêng.
Trong quá trình thực hiện đề tài này, không thể tránh khỏi những thiếu sót vì

1.5.2. Giới hạn đề tài 15
Chương II: NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18
2.1. NHIỆM VỤ 18
2.2 YÊU CẦU 18
2.2.1. Yêu cầu về kinh tế: 18
2.2.2. Yêu cầu về kỹ thuật: 18
2.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19
2.3.1 . Các phương án thiết kế 19
2.3.2. Lựa chọn phương án thiết kế 20
Chương III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC PHỤC VỤ
MỘT SỐ THIẾT BỊ MẶT BOONG TRÊN TÀU BIỂN ĐÔNG SỬ DỤNG
LÀM MÔ HÌNH HỌC TẬP 22
3.1. Giới thiệu chung về một số thiết bị mặt boong (trên tàu Biển Đông) lựa
chọn thiết kế hệ thống thủy lực. 22
3.1.1. Tời neo 22
3.1.2. Tời kéo 25
3.1.3. Tời cẩu 26 3

3.2. Các thông số động cơ thủy lực 28
3.2.1 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 7-9592-1 29
3.2.2 Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB 5 33
3.3. Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực: 33
3.3.1. Sơ đồ hệ thống thủy lực: 33
3.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực: 35
3.4 Thiết kế sơ bộ sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực: 35
3.5. Tính chọn đường ống dẫn dầu 39
3.6. Tính thuỷ lực đường ống và chọn bơm. 42

4

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của động cơ HMB7 29
Bảng 3.2: Các chi tiết của động cơ thủy lực HMB7 31
Bảng 3.3: Các thông số cơ bản của động cơ HMB5 33
Bảng 3.4: Quy phạm ống dầu thủy lực 41
Bảng 3.5: Các thông số của ống dầu thủy lực 42
Bảng 3.6: Bảng tính R
e
và

45
Bảng 3.7: Bảng tính tổn thất dọc đường h
d
45
Bảng 3.8: Bảng thông số bơm piston hướng trục REXROTH A4VSG 49
Bảng 3.9:Bảng đặc tính kỹ thuật của động cơ điệnkhông đồng bộ 3 pha, roto lồng
xóc 50Hz 52
Bảng 3.10: Bảng kích thước lắp đặt và kích thước chiếm chỗ 53
Bảng 3.11: Bảng các kích thước cơ bản của bộ lọc dầu 58
Bảng 3.12: Bảng kê danh mục trang thiết bị của hệ thống 73
Hình 3.17: Bơm piston dọc trục……………………………………………………48

Hình 3.18: Cấu tạo bơm piston dọc trục REXROTH 48

Hình:3.19 Kích thước cơ bản của bơm thủy lực 50

Hình 3.20: Động cơ điện ba pha 51

Hình 3.21: Kết cấu thùng dầu 55
Hình 3.22: Các kích thước cơ bản của thùng dầu 56
Hình 3.23: Bộ lọc FRA5D 57
Hình 3.24: Cấu tạo bộ lọc dầu 57
Hình 3.25: Bộ làm mát FG140 59
Hình 3.26: Cấu tạo bộ làm mát dầu thủy lực FG140 59
Hình 3.27: Các kích thước cơ bản của bộ làm mát 60
Hình 3.28: Van điều khiển 5STB 61
Hình 3.29: Cấu tạo van điều khiển 62
Hình 3.30: Kích thước cơ bản của van điều khiển 63
Hình 3.31: Van an toàn CS-H10………………………………………………………….64
Hình 3.32: Các bộ phận chính của van an toàn…………………………… 64
Hình 3.33:Cấu tạo và kích thước cơ bản của van an toàn…………………………65
Hình 3.34:Van ba ngã…………………………………………………………… 66
Hình 3.35: Kích thước cơ bản van ba ngã …………………………………………66
Hình 3.36: Cấu tạo và kích thước cơ bản của van chặn……………………………67
Hình 3.37: Van một chiều không tải……………………………………………….68
Hình 3.38: Cấu tạo van một chiều không tải………………………………………68
Hình 3.39: Van một chiều MIVAL……………………………………………… 69
Hình 3.40: Cấu tạo van một chiều có tải Mival……………………………………69

7


1.1.1 Đối tượng nghiên cứu:
Hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông.
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu:
Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong (1 tời neo
mũi, 2 tời kéo, 1 tời cẩu) trên tàu Biển Đông sử dụng làm mô hinh học tập.
1.1.3. Mục tiêu nghiên cứu:
Tính toán, thiết kế bố trí hệ thống thủy lực của một số thiết bị mặt boong
(trên tàu Biển Đông) một cách hợp lý, đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật và tính kinh
tế, sử dụng làm mô hình học tập.
1.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM
Với một quốc gia có trên 3000km bờ biển ôm dọc theo chiều dài của Tổ
Quốc, hàng ngàn đảo lớn, nhỏ và hệ thống sông ngòi phong phú, nguồn lao động
dồi dào rất phù hợp cho việc phát triển kinh tế biển đặc biệt là cảng biển và công
nghiệp tàu biển.
Nắm bắt được ưu thế này Việt Nam những năm gần đây đã tập trung đầu tư
vào ngành công nghiệp tàu thủy với những chiến lược, kế hoạch quy mô lớn, tập
trung vào hai lĩnh vực đóng mới, sửa chữa và hoán cải tàu biển có tải trọng lớn. 9

Qua những con số thống kê cho thấy công nghiệp tàu thủy đã có những bước
phát triển đột phá. Với hơn 60 nhà máy lớn nhỏ trực thuộc các bộ, hàng chục nhà
máy tư nhân rải khắp suốt từ Bắc vào Nam. Trong đó có tổng công ty công nghiệp
tàu thủy Việt Nam VINASIN là một trong 17 công ty lớn nhất của nhà nước, được
thành lập ngày 31-1-1996, có hơn 40 đơn vị thành viên, gồm 29 đơn vị hạch toán
độc lập, 7 đơn vị hạch toán phụ thuộc, 4 đơn vị liên doanh, gần 14000 cán bộ công
nhân viên. Trong 4 đơn vị liên doanh có liên doanh HUYNDAI–VINASIN là lớn
nhất với vốn đầu tư gần 160 triệu USD, có năng lực vào ụ sửa chữa cho các loại tàu
đến 400000 DWT và là nhà máy sửa chữa tàu biển lớn nhất Đông Nam Á.

Mặc dù, trong những năm gần đây do sự khủng hoảng tài chính và suy giảm
kinh tế toàn cầu cũng như sự sai lệch trong cơ cấu tổ chức đã làm ảnh hưởng không
nhỏ tới sự phát triển của ngành công nghiệp tàu thủy trong nước. Nhưng nhìn
chung, doanh thu ngành công nghiệp tàu thủy vẫn đạt mức tăng trưởng mạnh mẽ.
Theo báo cáo của Tập Đoàn Công Nghiệp Tàu Thủy, doanh thu 6 tháng đầu năm
2008 tăng 100.30%, giá trị tăng 86.5% so với cùng kỳ năm 2007. Dự kiến cho tới
năm 2010 ngành công nghiệp tàu thủy có thể xuất khẩu đạt kim ngạch 1,7 tỷ USD.
Với xu hướng thế giới hiện nay đang chuyển dịch công nghiệp đóng tàu từ
Châu Âu - Mỹ sang Châu Á. Đây là cơ hội thuận lợi cho ngành biển và cảng biển
phát triển tại nước ta. Qua hợp tác liên doanh, các chuyên gia, chủ tàu nước ngoài
đánh giá cao những thành tựu mà nước ta đã đạt được trong những năm vừa qua và
mở ra một tiềm năng phát trển công nghiệp mới trong tương lai.
1.3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC.
1.3.1. Lịch sử phát triển và ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực.
Năm 1920 hệ thống thủy lực đã được ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ.
Năm 1925 hệ thống thủy lực được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác
như: nông nghiệp, máy khai thác mỏ, máy hóa chất, giao thông vận tải, hàng
không Năm 1960 cho đến nay, hệ thống thủy lực được ứng dụng phổ biến trong tự
động hóa thiết bị và dây chuyền thiết bị với trình độ cao, có khả năng điều khiển
bằng máy tính, công suất lớn
*Ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực:
-Ưu điểm:
+Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng.
+Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hóa
theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn.
+Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. 11


1kg/cm
2
= 0,1N/mm
2
= 10N/cm
2
= 10
5
N/m
2

Ngoài ra ta còn dùng: 1bar =10
5
N/m
2
= 1kg/cm
2
, 1at = 9,81.10
4
N/m
2

-Vận tốc (v):
Đơn vị vận tốc là m/s, cm/s.
-Thể tích và lưu lượng:
+Thể tích (V): m
3
hoặc lít (l)
+Lưu lượng (Q): m


: Độ nhớt động lực (Pa.s)

: Khối lượng riêng (kg/m
3
)

: Độ nhớt động (m
2
/s)
1.3.3. Tổn thất trong hệ thống thủy lực.
Trong hệ thống thủy lực có các loại tổn thất sau:
-Tổn thất thể tích:
Loại tổn thất này do dầu thủy lực chảy qua các khe hở trong các phần tử của
hệ thống gây nên.
Nếu áp suất càng lớn, vận tốc càng nhỏ và độ nhớt càng nhỏ thì tổn thất thể
tích càng lớn.
Tổn thất thể tích đáng kể nhất là ở các cơ cấu biến đổi năng lượng (bơm thủy
lực, động cơ thủy lực, xy lanh thủy lực).
+Đối với bơm thủy lực: tổn thất được thể hiện bằng hiệu suất
0b
b
tb
Q
Q



Q
b

N
N



N
b0
- Công suất cần thiết để quay bơm (công suất danh nghĩa)
N
b
- Công suất thực tế đo được trên trục bơm (do momen xoắn trên trục)
+Tổn thất cơ khí của động cơ thủy lực được biểu thị bằng hiệu suất cơ khí:
0đ
đ
cđ
N
N



N
đ0
-Công suất cần thiết để quay động cơ thuy lực (công suất danh nghĩa)
N
đ
-Công suất thực tế đo được trên trục động cơ (do momen xoắn trên trục)
-Tổn thất áp suất
Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản trên đường truyền động của dầu
từ bơm thủy lực đến cơ cấu chấp hành (động cơ thủy lực, xilanh truyền lực).
Tổn thất này phụ thuộc vào những yếu tố sau:

1P = 0,1 N.s/m
2
= 0,010193 kG.s/m2, 1P = 100cP (centipoiseuilles)

-Độ nhớt động

:
Độ nhớt động là tỉ số giữa hệ số nhớt động lực

với khối lượng riêng

của chất
lỏng:





Đơn vị độ nhớt động là (m/s
2
). Ngoài ra người ta còn dùng đơn vị Stốc (Stoke), viết
tắt là St hoặc centistockes (cSt)
1St = 1cm
2
/s = 10
-4
m
2
/s
1cSt = 10

tính kỹ thuật và kinh tế.
Hiện nay, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy đã tiếp nhận một số máy móc và thiết bị
của tàu Biển Đông để phục vụ đào tạo. Trong đó có một số thiết bị mặt boong (1 tời
neo, 2 tời kéo, 1 tời cẩu) cần được thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực một cách hợp
lý để đưa vào phòng thực hành sử dụng làm mô hình học tập.
Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào công tác đào tạo của nhà trường
và của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế bố trí hệ
thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu Biển Đông sử dụng
làm mô hình học tập” làm đồ án kết thúc khóa học.
1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.
1.5.1. Nội dung nghiên cứu:
Đồ án bao gồm 4 phần sau:
*Đặt vấn đề
*Nhiệm vụ, yêu cầu, phương án thiết kế
*Thiết kế bố trí hệ thống truyền động thủy lực phục vụ đào tạo
*Thảo luận kết quả.
1.5.2. Giới hạn đề tài
Thiết kế và bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong : 1 tời
neo, 2 tời kéo, 1 tời cẩu. Nhiệm vụ của tôi là: từ các thông số ban đầu của động cơ
thủy lực trên các thiết bị mặt boong (đã nêu trên) ta tiến hành tính toán thiết kế, bố 16

trí hệ thống thủy lực của các thiết bị trên. Công tác thiết kế và bố trí hệ thống thủy
lực phục vụ các thiết bị mặt boong bao gồm:
*Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực:
-Sơ đồ thủy lực của hệ thống
-Sơ đồ bố trí vào phòng thí nghiệm (phác thảo sơ bộ)
*Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

CHƯƠNG II:
NHIỆM VỤ, YÊU CẦU,
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
18

Chương II: NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

sử dụng.
a. Tính chính xác.
Kích thước chi tiết, vị trí tương đối giữa các chi tiết khi thi công lắp ráp cần
đảm bảo độ chính xác cần thiết: các mối ghép phải chính xác để giảm thiểu tối đa
hiện tượng rò gỉ dầu, các chi tiết van phải lắp đúng vị trí…vv. Khe hở, mối nối, mối
hàn phải theo tiêu chuẩn. Chi tiết, thiết bị đảm bảo khoảng cách đúng theo bản vẽ
thiết kế và quy phạm.
b. Độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm.
Trong quá trình làm việc thực tế, hệ thống thủy lực phục vụ các thiết bị phải
đảm bảo được độ tin cậy và tuổi thọ cao, theo các tiêu chuẩn hiện hành.
c. Tính an toàn.
Hệ thống thủy lực phải làm việc êm, không gây rung động mạnh, tuân thủ đầy
đủ những yêu cầu quy định chung của an toàn đề ra.
d. Tính thẩm mỹ.
Hệ thống có kết cấu gọn, đẹp, đơn giản, dễ dàng thao tác và sử dụng.

2.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.3.1 . Các phương án thiết kế
Tất cả các bộ phận trong hệ thống thủy lực đều có những yêu cầu kỹ thuật
nhất định. Những yêu cầu đó chỉ có thể được thõa mãn, nếu như các thông số cơ
bản của các bộ phận ấy được lựa chọn thích hợp.
Các cơ cấu chấp hành, cơ cấu biến đổi năng lượng, cơ cấu điều khiển và điều
chỉnh, cũng như phần lớn các thiết bị phụ khác trong hệ thống thủy lực đều được
tiêu chuẩn hóa.
Do đó, việc thiết kế hệ thống thủy lực thông thường là việc tính toán lựa
chọn thích hợp các cơ cấu trên. 20


21

CHƯƠNG III:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
THỦY LỰC PHỤC VỤ MỘT SỐ THIẾT
BỊ

- Lực kéo trên đĩa xích (kN): + Định mức: 68(kN).
+ Lớn nhất: 402(kN).
- Tốc độ kéo xích neo (m/ph):
+ Định mức: 9(m/s).
- Lực kéo tại tời kéo (kN):
+ Định mức: 68(kN).
+ Lớn nhất: 402(kN).
- Động cơ thủy lực:
HMB 7-9592-1 Bauer Hydraulic
+ Lưu lượng: Q=170 l/phút
+ Áp suất làm việc: 156,9 bar
+ Công suất: N=52,19 kW
+ Số vòng quay: n=37 vòng/phút
+ Momen: M=9806 Nm
- Bản vẽ tời neo:
Hình 3.2: Cấu tạo xích neo