Thiết kế bố trí hệ thống thủy lực phục vụ một số thiết bị mặt boong trên tàu biển đông sử dụng làm

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

ii

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

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 PHẢN BIỆN

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

Nha Trang, ngày……tháng……năm 2011.

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Điểm chung

Bằng số Bằng chữ

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

vậy mong quý thầy cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến, chỉ dẫn để kiến thức của

tôi ngày càng hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn.

Nha Trang, tháng 6 năm 2011.

Sinh viên thực hiện:

LÊ TRƯỜNG PHONG

2

MỤC LỤC

Lời nói đầu .............................................................................................................1

MỤC LỤC..............................................................................................................2

DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................4

DANH MỤC CÁC HÌNH......................................................................................5

Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................8

1.1. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................8

1.1.1 Đối tượng nghiên cứu:...........................................................................8

1.1.2. Phạm vi nghiên cứu:.............................................................................8

1.1.3. Mục tiêu nghiên cứu:............................................................................8

1.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM..................8

1.3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỦY LỰC..........................................10

1.3.1. Lịch sử phát triển và ưu-nhược điểm của hệ thống thủy lực............10

1.3.2. Đơn vị đo các đại lượng cơ bản (hệ mét). .........................................11

1.3.3. Tổn thất trong hệ thống thủy lực.......................................................12

1.3.4. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực. ..........................................13

1.3.4.1. Độ nhớt .........................................................................................13

1.3.4.2. Yêu cầu chất lỏng làm việc trong hệ thống thủy lực...................14

1.4. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.............................................................................15

1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. ............................15

1.5.1. Nội dung nghiên cứu: .........................................................................15

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

3.6.1. Tổn thất dọc đường. ...........................................................................44

3.6.2. Tổn thất cục bộ. ..................................................................................46

3.7. Tính chọn bơm thủy lực............................................................................47

3.8. Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực.................................................51

3.9. Chọn két chứa dầu thuỷ lực......................................................................54

3.10. Chọn bộ lọc dầu thủy lực. .......................................................................57

3.11. Chọn bộ làm mát dầu thủy lực:..............................................................59

3.12. Chọn van điều khiển:..............................................................................61

3.13. Chọn van an toàn ....................................................................................64

3.14. Chọn van ba ngã......................................................................................66

3.15. Chọn van chặn.........................................................................................67

3.16. Chọn van một chiều ................................................................................68

3.17. Tính chọn mối nối ống.............................................................................70

3.18. Bảng kê danh mục trang thiết bị hệ thống.............................................73

3.19. Thiết kế sơ đồ lắp ráp - bản vẽ thi công .................................................74

Chương IV. THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN........................78

4.1. Thảo luận kết quả .....................................................................................78

4.2. Đề xuất ý kiến............................................................................................78

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................81

PHỤ LỤC.............................................................................................................83

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 Re và  ...................................................................................45

Bảng 3.7: Bảng tính tổn thất dọc đường hd.............................................................................................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

5

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Tời neo tàu Biển Đông............................................................................ 22

Hình 3.2: Cấu tạo xích neo......................................................................................23

Bản vẽ tời neo A3.....................................................................................................24

Hình 3.3: Tời kéo thủy lực tàu Biển Đông...............................................................25

Hình 3.4: Tời cẩu thủy lực tàu Biển Đông................................................................26

Hình 3.5: Mô phỏng tời cẩu thủy lực........................................................................26

Bản vẽ tời cẩu A3.................................................................................................. ...27

Hình 3.6: Động cơ thủy lực Bauer Hydraulic HMB.............................................. ..28

Hình 3.7: Cấu tạo chung động cơ HMB...................................................................28

Hình 3.8: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB7..............................................29

Hình 3.9: Cấu tạo động cơ thủy lực HMB7..............................................................32

Hình 3.10: Các kích thước cơ bản của động cơ HMB5............................................33

Hình 3.11: Bố trí hệ thống thủy lực..........................................................................36

Hình 3.12: Hình chiếu bằng của hệ thống ................................................................37

Hình 3.13: Mặt trước hệ thống..................................................................................38

Hình 3.14: Mặt sau hệ thống.....................................................................................38

Hình 3.15: Mặt phải hệ thống...................................................................................38

Hình 3.16: Mặt trái hệ thống.....................................................................................38

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

6

Hình 3.41: Cách đặt van…………………………………………………………...69

Hình 3.42:Kết cấu bích nối ống - ống.......................................................................70

Hình 3.43: Kết cấu bích nối đường ống – van chặn.................................................70

Hình 3.44: Mối nối ống (nén) góc 900

.....................................................................71

Hình 3.45: Mối nối ống (nén) 3 ngã.........................................................................71

Hình 3.46: Mối nối ống (nén) thẳng.........................................................................71

Hình 3.47: Bản vẽ mối nối ống xả ...........................................................................72

Hình 3.48: Bơm thủy lực REXROTH........................................................................74

Hình 3.49: Động cơ điện ba pha...............................................................................74

Hình 3.50: Thùng dầu thủy lực.................................................................................74

Hình 3.51: Bộ lọc dầu UFI........................................................................................74

Hình 3.52: Van 1 chiều có tải MIVAL.....................................................................74

Hình 3.53: Van 1 chiều không tải TULSA...............................................................74

Hình 3.54: Van 3 ngã APOLLO...............................................................................75

Hình 3.55: Van trượt điều khiển Hydranor...............................................................75

Hình 3.56: Van chặn MEKEI...................................................................................75

Hình 3.57: Van an toàn Vickers...............................................................................75

Hình 3.58: Bộ làm mát dầu Bowman.......................................................................75

Hình 3.59: Một số hình ảnh về hệ thống thủy lực thiết kế........................................76

Các bản vẽ kèm theo:

+Bản vẽ tời kéo A1

+Bản vẽ bố trí hệ thống thủy lực A0

7

CHƯƠNG I:

ĐẶT VẤN ĐỀ

8

Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ

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”.

Sinh viên thực hiện: LÊ TRƯỜNG PHONG

MSSV: 4913094015

Lớp: 49ĐLTT

Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thái Vũ

Khoa: Kỹ Thuật Tàu Thủy

Chuyên ngành: Động lực tàu thủy

Trường: Đại Học Nha Trang

1.1. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

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.

Trải qua 14 năm xây dựng và phát triển ngành công nghiệp tàu thủy đã đạt

được những thành tựu to lớn góp phần vào phát triển kinh tế cho đất nước. Cụ thể:

+ Về năng lực sản xuất: ngành công nghiệp tàu thủy của nước ta đã đóng và

sữa chữa các loại tàu có sức chở tới 56000DWT cho các chủ tàu Anh, Đức, Hàn

Quốc, Đan Mạch, Nga. Các loại tàu có tính năng phức tạp như: tàu container

1700TEU (tương đương sức chở 22000DWT), tàu chở khí hóa lỏng 6500 tấn, tàu

chở etylen 4500m3

, tàu hút bùn 2800m3

, tàu chở ôtô 49000 xe, kho nổi chứa dầu

150000 tấn, đặc biệt mới đây công ty công nghiệp tàu thủy Dung Quất đã bàn giao

thành công tàu chở dầu 104000DWT và đang đóng con tàu chở dầu 105000DWT

cho các chủ tàu trong nước và quốc tế.

+ Về trình độ quản lý: Trình độ khoa học, công nghệ và tay nghề công nhân

được khẳng định thông qua nhiều dự án đóng tàu lớn, đóng tàu xuất khẩu. Đội ngũ

cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật thường xuyên được đào tạo và đào tạo lại thông qua

các chương trình đào tạo ngắn hạn, dài hạn trong và ngoài nước. Số lượng công

nhân kỹ thuật được cấp chứng chỉ của các tổ chức Đăng Kiểm Quốc Tế

(DNV,NK,NK,ABS ..) ngày càng tăng.

+ Về thiết kế: Năm 2005, phần lớn thiết kế kỹ thuật, thiết kế công nghệ của

các sản phẩm đều phải mua, thuê nước ngoài, thì đến nay hầu hết các nhà máy đóng

tàu đã thực hiện được phần thiết kế công nghệ, kể cả đối với các sản phẩm xuất

khẩu. Cụ thể là tập đoàn vinashin đã và đang thiết kế kỹ thuật các sản phẩm tàu