LỜI NÓI ĐẦU.
Ngày nay sự phát triển của phương tiện vận tải rất mạnh mẽ. Trong đó
nghành giao thông vận tải đường thuỷ luôn luôn đóng một vai trò to lớn trong
việc vận chuyển và thông thương hàng hoá từ nơi này đến nơi khác bởi hai lý
do.
- Chi phí cho quá trình vận tải rẻ
- Khối lượng vận chuyển lớn.
+ Vì thế giao thông vận tải đường thuỷ giữ một vai trò cực kỳ quan trọng.
+ Trong bối cảnh đất nước ta hiện nay giao thông vận tải càng khẳng định
được vai trò của nó và đang phát triển mạnh mẽ. Hoà trung với sự phát triển đó
ngành giao thông vận tải biển cũng đã và đang khẳng định mình bằng những đội
tàu hiện đại và lớn mạnh. Đất nước ta đang bước vào kỷ nguyên mới, kỷ nguyên
của khoa học và công nghệ. Trong lúc này sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện
đại hoá đất nước đang hứa hẹn nhiều thành công, nhưng sự nghiệp này đang
đứng trước nhiều thách thức mà câu hỏi chính là vấn đề công nghiệp và khoa
học kỹ thuật, chính vì thế mà nghành công nghiệp đã được đàu tư có chiều sâu,
đặc biệt là nghành công nghiệp đóng tàu của viêt nam ngày càng được đầu tư và
phát triển mạnh mẽ để đáp ứng cho việc đóng mới và sửa chữa cho các công ty
vận tải biển trong và ngoài nước.
Ngành vận tải biển Việt Nam chủ yếu là mua tàu đóng mới ở nước ngoài
và đã qua khai thác, có độ tuổi trung bình khá cao do đó máy móc và các trang
thiết bị trên tàu đặc biệt là phần vỏ và hệ thông lái, phần tiếp xúc trực tiếp với
nước biển do đó chúng bị hao mòn và hư hỏng rất nhanh. Việc đưa tàu ra nước
ngoài sửa chữa tốn nhiều thời gian và chi phí lớn. Hơn nữa ở nước ta đã có
nhiều cơ sở , nhà mày sửa chữa tàu thuỷ các loại với đội ngũ cán bộ kỹ thuật có
trình độ cao và công nhân lành nghề được đào tạo chính quy trong và ngoài
nước. Việc nghiên cứu để lập ra một quy trình sửa chữa hệ thống lái cho mỗi
con tàu trước khi đưa vào sửa chữa cho phù hợp với trình độ kỹ thuật và trang
thiết bị trong nước nhằm đảm bảo chất lượng sửa chữa cao, giá thành hạ là một
1
vấn đề hết sức quan trọng. Do đó ngành tàu thuỷ Việt Nam phải trẻ hoá đội tàu
CHƯƠNG 1.
GIỚI THIỆU CHUNG
3
Chương 1.
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Chức năng và yêu cầu đối với máy lái thủy lực.
1.1.1. Chức năng hệ thống lái thủy lực
Hệ thống lái tàu thủy là hệ thống các cơ cấu thiết bị có mục đích giữ ổn
định hướng đi và điều khiển quay trở tàu.
Máy lái có nhiệm vụ tạo ra lực để quay bánh lái một góc
α
cần thiết trong
một thời gian t quy định và giữ bánh lái cố định ở một góc quay đó.
Các thành phần chính của hệ thống lái gồm: Bánh lái, Bộ truyền động lái,
Máy lái, Bộ điều khiển lái, Bộ hãm lái.
Bánh lái là nơi trực tiếp nhận áp lực của dòng nước do chong chóng đạp ra
để tạo nên mô men làm quay tàu. Bánh lái thường có từ 1
÷
4 chiếc đặt sau đuôi
tàu.
Bộ truyền động lái là hệ các cơ cấu liên kết động với nhau có nhiệm vụ
truyền công suất từ máy lái đến làm quay bánh lái.
Máy lái là nơi phát ra công suất để quay bánh lái đến góc quay cần thiết.
Bộ điều khiển lái bao gồm cả bàn điều khiển và vô lăng lái, là hệ thống
thiết bị có nhiệm vụ truyền lệnh của Thuyền trưởng đến điều khiển máy lái khởi
động, đảo chiều và dừng máy trong bất kỳ điều kiện hoạt động nào của tàu. Bàn
điều khiển gồm các đồng hồ chỉ báo góc lái, hướng tàu, vận tốc tàu, nhằm
đảm bảo khả năng quay trở tốt nhất cho tàu.
4
Bộ hãm lái là thiết bị đảm bảo góc lái của bánh lái ở vị trí bất kỳ theo lệnh
0
5
mạn kia khi tầu ở mớn nước chở đầy tải và chạy tiến với tốc độ thiết kế, thời
gian quay bánh lái từ 35
0
mạn này sang 30
0
mạn kia không quá 28 giây. Khi
đường kính cổ trục lái lớn hơn 120 mm, máy lái chính phải được vận hành bằng
cơ giới.
1.1.2.6. Máy lái phụ phải có khả năng quay bánh lái từ 15
0
mạn này sang 15
0
mạn kia trong thời gian không quá 60 giây khi tầu ở mớn nước chở đầy tải và
chạy tiến với tốc độ bằng một nửa tốc độ thiết kế của tầu hoặc bằng 7 hải lý/h,
lấy giá trị lớn hơn.
Khi đường kính cổ trục lái lớn hơn 230 mm máy lái phụ phải được vận hành
bằng cơ giới.
1.1.2.7. Khi máy lái chính và máy lái phụ đều được vận hành bằng cơ giới, nếu
muốn trang bị thêm bơm tay sự cố cho máy lái thì phải thỏa mãn quy định sau:
- Đường ống thủy lực của bơm tay sự cố ghép nối vào đường ống của hệ thống
dẫn động phải có van khóa cách ly để không làm ảnh hưởng tới sự hoạt động
của máy lái chính và máy lái phụ.
- Phải có đủ khả năng quay bánh lái từ 15
0
mạn này sang 15
0
mạn kia với thời
gian không quá 90 giây khi tầu ở mớn nước chở đầy tải và chạy tiến với tốc độ
VAC, 24 VDC.
1.1.2.16. Bộ động lực của máy lái phải bố trí các van định áp ở gần bơm
nhất. Giữa bơm và van định áp không được phép lắp van chặn hoặc các van
tương tự.
1.1.2.17. Két chứa dầu thủy lực của mỗi bộ động lực phải có thiết bị báo
động mức thấp để chỉ báo sớm nhất sự rò lọt chất lỏng. Tín hiệu báo động này
phải bằng âm thanh và ánh sáng tại buồng lái và vị trí điều khiển máy chính.
1.1.2.18. Phải lắp bầu lọc tinh trên đường hồi của hệ thống thủy lực (lọc hồi)
để giữ sạch dầu thủy lực. Phải lắp lọc hút ở đường hút của bơm để giữ an toàn
và nâng cao tuổi thọ cho bơm.
1.1.2.19. Không được phép nối hệ thống đường ống của máy lái thủy lực với
hệ thống thủy lực khác.
1.1.2.20. Sơ đồ nguyên lý đường ống thủy lực phải được thiết kế sao cho sau
khi có sự ở một vị trí bất kỳ nào đó trong hệ thống của nó hoặc ở một trong các
7
bộ động lực, thì chỗ sự cố đó có thể được cách ly ra để khả năng lái có thể duy
trì hoặc nhanh chóng khắc phục.
1.1.2.21. Sơ đồ nguyên lý đường ống thủy lực phải thiết kế sao cho tránh
được hiện tượng khóa thủy lực xảy ra do hư hỏng riêng một thiết bị thủy lực
trong hệ thống.
1.1.2.22. Các thiết bị thủy lực sử dụng cho máy lái phải có nguồn gốc rõ
ràng, là loại phù hợp với máy lái, được chế tạo bởi các hãng có uy tín được cơ
quan đăng kiểm chấp nhận. Các thiết bị chính như xi lanh và bơm phải có chứng
chỉ chất lượng của hãng chế tạo. Trong trường hợp này, không yêu cầu thực hiện
nội dung thử 100 giờ chạy thử bơm tại xưởng.
1.1.2.23. Ống cứng dùng trong hệ thống thủy lực máy lái phải là ống thép
đúc liền bằng vật liệu thích hợp ít biến dạng ở áp suất cao (theo JIS là: SCH 80
hoặc tương đương)
1.1.2.24. Ống mềm có thể lắp đặt ở những nơi đòi hỏi tính mềm dẻo và hạn
chế chiều dài trong phạm vi cần thiết. Ống mềm phải sử dụng loại cao su chịu
trực tiếp.
1.1.2.33. Chiều quay của tay trang hoặc vô lăng điều khiển, vị trí của nút ấn
điều khiển phải phù hợp với hướng lái của tầu.
1.1.2.34. Hệ thống điện điều khiển máy lái điện thủy lực cho máy lái chính
và máy lái phụ được vận hành bằng cơ giới phải được trang bị cả ở buồng lái và
buồng máy lái.
1.1.2.35. Nguồn cấp cho hệ thống điện điều khiển máy lái phải là mạng điện
riêng được cấp điện từ một mạch điện của máy lái tại một điểm trong phạm vi
buồng máy lái.
1.1.2.36. Trong buồng máy lái phải có phương tiện để ngắt hệ thống điều
khiển trên buồng lái ra khỏi máy lái.
1.1.2.37. Các tín hiệu để chỉ báo máy lái đang hoạt động phải được đặt trên
buồng lái và vị trí điều khiển máy chính.
1.1.2.38. Phải trang bị hệ thống báo động quá tải, mất pha. Thiết bị báo động
phải gồm cả âm thanh, ánh sáng và được bố trí ở buồng lái và vị trí điều khiển
máy chính. Tín hiệu bằng âm thanh phải được duy trì tới khi chúng được báo
nhận và các tín hiệu bằng ánh sáng của từng báo động riêng phải được duy trì tới
khi sự cố đó được khắc phục, khi đó hệ thống báo động phải tự động đặt lại chế
9
độ hoạt động bình thường.
1.1.2.39. Công tắc giới hạn để dừng máy lái khi bánh lái đến vị trí dừng
(
±
35
0
) phải đồng bộ với chính máy lái mà không đồng bộ với hệ thống điều
khiển.
1.1.2.40. Đối với các động cơ điện lai bơm thủy lực, chỉ cần có thiết bị bảo
vệ khỏi dòng ngắn mạch. Không được bảo vệ quá tải mà chỉ đặt thiết bị báo tín
hiệu về quá tải cho động cơ.
+ 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
10
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.
Chính vì những lý do đó mà trên tàu chở dầu trọng tải 225500 tấn lựa chọn
máy lái thuỷ lực làm máy lái chính.
1.2.2. Đặc điểm kết cấu máy lái thuỷ lực: Gồm 3 bộ phận chính
- Bơm thuỷ lực: Bơm có lưu lượng không đổi – Bơm có lưu lượng thay đổi.
- Hệ truyền động thuỷ lực: Xilanh thuỷ lực - động cơ thuỷ lực.
- Hệ điều khiển máy lái :
+ Hệ điều khiển đơn giản.
+ Hệ điều khiển tuỳ động.
+ Hệ điều khiển tự động.
Hệ truyền động thuỷ lực
1.2.2.1. Hệ xi lanh thuỷ lực cố định
Hệ gồm 2 hay 4 xilanh thuỷ lực một chiều được gắn vào bệ máy. Xilanh thường
đặt ngang, trục xilanh vuông góc với mặt phẳng đối xứng dọc của tàu. Máy lái
làm việc với toàn bộ hoặc từng cặp xilanh, do đó máy lái có độ tin cậy cao, có
thể không cần đặt máy lái phụ.
- Ưu điểm : Mô men tăng khi góc bẻ lái tăng, làm kín dễ, mô men bẻ lái lớn
nhất.
12
5
4
1
3
2
6
3
Hình1.2. Hệ xi lanh thuỷ lực lắc được
1. Bệ máy lái 4. Cần lái
2. Hộp van phân phối 5. Trục lái
3. Xilanh 2 chiều 6. Cảm biến góc lái
1.2.2.3. Động cơ thuỷ lực vành khuyên
Động cơ thuỷ lực hình vành khuyên. Lòng xilanh thuỷ lực được chia hai
khoang, khi bơm dầu vào khoang này và hút dầu ra khỏi khoang kia thì các
piston cũng sẽ chuyển động làm quay cần lái.
- So với hệ xilanh thuỷ lực thì động cơ thuỷ lựchình vành khuyên có kết cấu
đơn giản hơn.
- Nhược điểm: hiện nay chưa khắc phục được đó là chưa có kết cấu tấm bít
tin cậy, khi sửa chữa và điều chỉnh tấm bít phải dừng máy tháo dầu, mở nắp
động cơ
1.2.2.4. Động cơ thuỷ lực bánh dẫn:
Động cơ có xilanh hình trụ rỗng, piston cũng hình trụ có hai hoặc ba cánh quay
đồng trục với xilanh, cánh piston và các vách xilanh chia xilanh vào khoang này
và hút dầu ra khỏi khoang kia, áp lực dầu đẩy bên cánh làm quay piston, do đó
làm quay trục lái gắn nối tiếp vào piston.
- Động cơ thuỷ lực 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.
- Nhược điểm: kết cấu tấm bít chắn dầu ở cánh và vách ngăn phức tạp, thiếu
- Đường kính min của trục lái: 295 mm
- Đường kính của trục lái: 320 mm
- Giới hạn cơ học tối đa góc bánh lái: 2x37 độ
- Giới hạn điện làm việc góc bánh lái: 2x35,0 độ
- Thời gian lái tại góc bánh lái từ 35-0-30 độ
+ Một bơm làm việc: 28 giây
14
+ Hai bơm làm việc : 14 giây
- Dầu thuỷ lực- tiêu chuẩn ISO VG68 hoặc ISO VG 56
1.3.1.2. Máy lái gồm có:
a. Bộ khởi động bánh lái thuỷ lực cho loại máy lái RV 21-045 có kiểu xoay.
- Số lượng: 1 bộ.
- Chi tiết về bộ khởi động bánh lái:
+Thân và lắp được làm bằng gang dẻo.
+Những chi tiết làm kín được làm bằng vật liệu chịu dầu cấp 1.
+Các bộ chặn bánh lái ở bên trong.
+Rơle giới hạn điện: (4 chiếc).
+Van an toàn.
+Áp kế.
+Các van khoá tự động để đóng tự động trong trường hợp 1 trong 2 tổ
bơm bị rò rỉ hoặc khi các đường ống kê sát nhau.
+Bộ chỉ báo góc bánh lái bằng cơ học.
+Bộ khởi động được thiết kế cho việc bố trí thiết bị thuỷ lực trên trục
lái mà không cần then và rãnh tra then trong bề mặt côn,(được đăng kiểm chứng
nhận). Các rãnh sử dụng để phun dầu.
b. Ổ đỡ bánh lái được hợp nhất trong bộ kích hoạt và không cần thiết phải có các
ổ đỡ khác.
- Công suất: Tải dọc trục 450 kw, tải trọng hướng kính : 1350 kN.
- Trọng lượng khoảng 5000 Kg.
c. Bộ nguồn thuỷ lực điện loại TTS-160L, bao gồm:
- Một bộ bảng báo động gắn trên boong trong buồng điều khiển máy, kèm
đèn vận hành cho hai bơm, đèn báo động quá tải, sự cố pha, sự cố nguồn, báo
mức dầu thấp, khoá thuỷ lực, nhiệt độ dầu cao, bộ lọc két sự cố nguồn hệ thống
điều khiển và các nút ấn để thử hệ thống và xác nhận.
- Một bộ bảng báo động/điều khiển gắn trên boong trong công xon lầu lái
kèm các nút ấn dừng/khởi động và đèn làm việc cho hai bơm, đèn báo động quá
tải, sự cố pha, sự cố nguồn, báo mức dầu thấp, khoá thuỷ lực, nhiệt độ dầu cao,
bộ lọc két sự cố nguồn hệ thống điều khiển và các nút ấn để thử hệ thống và xác
16
nhận, kèm bộ làm mờ.
- Một hệ thống điều khiển gắn trên vách trên lầu lái. Có mặt phân cách tới
hệ điều khiển lái.
- Vòng bít cáp bố trí tại các điểm cần thiết.
e. Bộ hệ thống chỉ báo bánh lái điện bao gồm:
- Số lượng: 01 bộ.
- Hai bộ cáp ngược loại FB kèm các rơle giới hạn và bộ phát tín hiệu có hai
bánh răng chốt, dây đai và mã đỡ. Nguồn cáp là 24VDC.
- Một bộ chỉ báo góc bánh lái Panama, cấp cách điện IP 54, không kèm bộ
làm mờ được lắp riêng.
- Một bộ chỉ báo góc bánh lái cấp cách điện IP 52, kèm bộ làm mờ lắp trên
gấn trên mặt phẳng trong lầu lái kích thước 144x144.
- Một bộ chỉ báo góc bánh lái, cấp cách điện IP 52, kích thước 44x144,được
gắn trên mặt phẳng trong công xon buồng điều khiển máy.
- Hai bộ chỉ báo góc bánh lái Panama, cấp cách điện IP 66,kích thước
181x143 được lắp trên vách trên hai cánh lầu lái.
- Một bộ chỉ báo góc bánh lái, cấp cách điện IP 52, kích thước 181x143
được gắn trên vách trong buồng máy lái.
- Một bộ chỉ báo góc bánh lái, cấp cách điện IP 52, kích thước 144x14 loại
gắn trên mặt phẳng được lắp trên buồng thuyền trưởng.
f. Bộ êcu thuỷ lực cho trục lái để thực hiện việc tháo lắp trục lái bằng thuỷ lực.
+ Tổ bơm dầu được lai bằng moto điện.
Máy lái gồm 2 tổ bơm dầu được dẫn động bằng động cơ điện. Hai tổ bơm
này có thể làm việc đồng thời hoặc độc lập. Nguyên lý làm việc của hai tổ bơm
hoàn toàn giống nhau.
a. Giả sử tổ bơm bên phải làm việc. Khi đóng điện cho mô tơ điện M hoạt
động, dầu áp lực sẽ được hút từ két chứa 19 đến bơm 20. Khi có tín hiệu bẻ lái
sang trái thì van điện từ 13 mở ra, cụm van phân phối bắt đầu làm việc dịch
chuyển sang trái, van hồi dầu 1 (phía bên phải) đóng lại, van 1 phía bên trái mở
ra, dầu từ đường ống đẩy của bơm 20 thông với cửa đẩy của van điện từ 13. Dầu
thuỷ lực đi vao xi lanh số 1 theo đường a- b- c và đẩy piston thuỷ lực sang trái
làm cho cần lái dịch chuyển sang trái. Khi đó dầu từ xilanh số 2 sẽ qua van dầu
hồi 1 (phía bên trái) trở về két dầu thuỷ lực số 2 theo đường a”- b” quá trình cứ
như vậy cho đến khi hết tín hiệu bẻ lái.
Khi áp suất dầu thuỷ lực trong xilanh lớn hơn giá trị cho phép (do kẹt piston
thuỷ lực, tắc đường ống hoặc khi hết lái) thì van an toàn sẽ làm việc. Dầu thuỷ
lực sẽ đến piston ngăn kéo và nó đẩy piston ngăn kéo qua đó hồi về cửa hút của
bơm theo đường a’- b’- c’- d’.
Áp kế 2 dùng để đo áp suất dầu trong xilanh thuỷ lực.
20
Khi có tín hiệu bẻ lái phải thì quá trình thực hiện lại với quá trình trên.
b. Nguyên lý hoạt động của bơm số 2 cũng tương tự.
Bơm số 1 và bơm số 2 hoạt động độc lập nhau hoặc hoạt động cùng 1 lúc.
- Khi một bơm làm việc: Thời gian lái tại góc bánh lái từ 35-0-30 độ là
28 giây
- Khi hai bơm làm việc : Thời gian lái tại góc bánh lái từ 35-0-30 độ là 14
giây
21
CHƯƠNG 2
HƯ HỎNG ĐẶC TRƯNG
VÀ NGUYÊN NHÂN
(2) Gãy răng
Nguyên nhân : do quá tải, do mỏi.
(3) Bong, chóc, rỗ , xước, bề mặt răng
Nguyên nhân : do ma sát trong quá trình làm việc, do mỏi.
2.1.2.3. Đối với trục bơm
(1) Trục bơm bị cong
23
Nguyên nhân : Do quá tải dưới tác dụng của tải trọng đột ngột.
(2) Trục bị mòn
Nguyên nhân : do ma sát với các bề mặt lắp ghép.
(3) Hỏng rãnh then
Nguyên nhân : Do ứng suất cắt và ứng suất dập sinh ra do sai số khe hở sinh
ra trong lắp ráp vượt quá trị số cho phép.
2.1.2.4. Đối với các van
Đối với các van trong bơm bánh răng thường gặp một số hư hỏng như : gãy
lò xo, kẹt piston, hở mặt côn tiếp xúc. Nguyên nhân do làm việc lâu ngày làm
tuổi thọ các chi tiết trong van giảm hoặc các nguyên nhân do quá tải đột ngột.
2.1.3. Đối với bơm cánh gạt.
Bơm cánh gạt là loại bơm thường dùng để bơm các công chất sạch, có độ
nhớt không cao quá và cũng không thấp quá. Do vậy mà bơm thường được dùng
để vận chuyển dầu thủy lực, dầu bôi trơn.
Do vậy mà trong bơm cánh gạt thường có các hư hỏng sau:
2.1.3.1. Đối với thân của bơm là mòn do ma sát làm tăng khe hở dọc trục và là
nguyên nhân gây rò lọt công chất. Nếu tăng khe hở hướng kính do hiện tượng
mòn không đều của cặp chi tiết là nguyên nhân gây ra hiện tượng rung động trên
đường ống, lưu lượng thay đổi làm nứt, vỡ phá hỏng mối liên kết trên đường
ống.
2.1.3.2. Đối với rôto thì do vị trí tiếp xúc của rôto khi bơm làm việc là hai mặt
đầu nên hư hỏng chủ yếu của rôto bơm là mòn hai mặt đầu.
2.1.3.3. Đối với cánh bơm thì do trong quá trình hoạt động của bơm thì cánh của
2.2.1.2. Đối với các van điều chỉnh
Trong truyền dẫn thủy lực để tạo ra chuyển động yêu cầu của cơ cấu chấp
hành thường phải thực hiện các quá trình: diều chỉnh áp suất, điều chỉnh lưu
lượng và điều chỉnh hướng của dòng chất lỏng. Quá trình đó thường được thực
hiện bằng cơ cấu điều chỉnh.
Cơ cấu điều chỉnh áp suất thường được dùng là van an toàn, van giảm áp và
van tràn. Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng: van tiết lưu, van giới hạn lưu lượng, van
chia dòng chảy thủy lực và van định lượng. Van một chiều thuộc về cơ cấu điều
25
Copyright: Tài liệu đại học ©