100 Chương 18: Hộp số Trước đây, việc tìm kiếm hộp số dùng cho động cơ tàu thủy gặp nhi ều khó khăn, có lúc người ta sử dụng ngay cả hộp số của ôtô cải tiến l ại cho phù hợp với điều kiện làm việc trên tàu thủy. Tuy nhiên, hộp số loại này có nhiều nhược điểm như : + Không đáp ứng được tốc độ tàu cho cả hai cấp tiến và lùi. + Không đáp ứng được vấn đề phát huy tối đa công suất với kh ả năng chịu đựng của các bánh răng. + Trên tàu th ủy bộ phận điều khiển thường bố trí ngay cabin lái và r ất xa máy chính và h ộp số. Đây là khó khăn cho việc bố trí thiết bị điều khiển ly h ợp. 101 + Đối với tàu thủy thì không cần phải sử dụng nhiều nấc tốc độ thông qua hộp số mà chỉ sử dụng hai số duy nhất là tiến và lùi. Vi ệc thay đổi vòng quay động cơ được điều khiển thông qua tay ga nhiên li ệu cung cấp cho động cơ. Đây là nguyên nhân cơ bản nhằm tránh cho động cơ bị quá tải cục bộ và là điểm khác biệt cơ bản giữa động cơ bộ với động cơ thủy. M ột số hộp số thủy lực thường dùng trên tàu lưới kéo tỉnh Kiên Giang được trình bày ở bảng 3.6 dưới đây. Khi lựa chọn hộp số cần phải chú ý cỡ loại cho phù hợp với công su ất và vòng quay của động cơ để tránh sự quá tải hoặc non tải cho h ộp số, dẫn đến lãng phí về mặt kinh tế. Ph ần lớn động cơ Cummins trang bị trên tàu lưới kéo của tỉnh Kiên Gian g đều được trang bị hộp số thủy lực 2 cấp tiến và lùi có i t =i l , giá kho ảng (50-75) triệu đồng của hãng Quang Jiu (HANGZHOU ADVANCE GEARBOX GROUP CO.LTD) và Đông Phong của Trung Quốc. Ngoài ra còn sử dụng một số ít hộp số TWIN DISC của Mỹ …Việc lựa chọn hộp số thủy lực là do : -S ử dụng dễ dàng, đơn giản, tránh được sự quá tải của động cơ trong suốt quá trình s ử dụng, bảo đảm sự phù hợp ban đầu của tổ hợp máy - vỏ - chân v ịt. - Đơn giản khi lắp đặt vào động cơ. Chỉ cần đảm bảo sự phù hợp gi ữa hai ly hợp vấu-cao su ở mặt sau của động cơ và đầu vào của hộp số. Sau đó tiến hành xem xét hai mặt bích nối thân hộp số và thân máy. Đặc biệt đối với nghề lưới kéo khi chọn hộp số phải quan tâm đến các y ếu tố: 102 . Cần sức kéo. . Vòng quay chân v ịt thấp. . H ộp số có tỷ số truyền lớn. . Đường kính chân vịt lớn. . Đường kính trục chân vịt lớn. 103 Bảng 3.6 L o ại h ộp s ố S T Các thông s ố MB170 MB270 A 135A D300A T300 HCT4 00 1 V ò n g quay đ ộ n g 1000- 2500 1000- 2500 1000- 2000 1000- 2300 1000- 2300 1000- 2100 2 T ỷ s ố t r u y ề n i 5,06 5,95 5,81 7,06 7,54 9,00 3 T ỷ s ố ( h p/ r p m) 0,042 0,15 0,095 0 , 2 0 , 3 0,33 4 T r ọ n g lượng ( kg 24 0 67 5 47 0 88 0 1120 1450 5 K í c h thước m m ( dàix r ộ n gx 485x61 0x 65 6 594x8 10 x86 8 578x7 44 x83 0 638x9 20 x104 0 640x9 20 x111 0 784x9 92 x113 0 n m a x 2500 2500 2000 2300 2300 21006 C h ế độ Ne m ax 13 2 50 0 27 2 80 5 75 9 94 5 7 Á p d ụn g cho đ ộ n g M W M D2 26 - NTA 855M NT 855M KTA 19M KTA 19M KT38 M Qua phân tích ở trên và bảng 3.6, đồng thời từ thực tế sử dụng của ngư dân hành nghề lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thì hộp số loại T300 được sử dụng rộng rải nhất và được chọn để tính toán sau nầy. Ở Kiên Giang, các động cơ cũ, không phân biệt ĐCTCD hay ĐCBTH, trước khi đưa xuống tàu đều cải hoán bánh đà, bằng cách đúc một khâu mới bằng gang và gia công nó phù hợp với mối ghép c ủa vành ngoài bánh đà cũ. Trên lý thuyết, bánh đà có tác dụng chủ yếu là đảm bảo tốc độ quay của trục khuỷu được đồng đều (tốc độ góc không đổi ). Do mô men quán tính chuyển động quay J ( J = m.D 2 /4 ) c ủa động cơ biến thiên theo góc quay của trục khuỷu nên t ốc độ góc của trục khuỷu trong thực tế không phải là hằng số, 104 nghĩa là trục khuỷu chuyển 105 động có gia tốc góc. Hiện tượng này gây nên các tải trọng phụ có tính ch ất va đập trong các cơ cấu của động cơ, trên nền móng lắp đặt động cơ và trên các cơ cấu liên hợp với động cơ. Trong thực tế, dù động cơ có nhiều xy lanh, mô men J của động cơ vẫn không phải là h ằng số. Khi mô men J của động cơ lớn hơn mô men cản, trục khuỷu sẽ gia tốc lúc đó bánh đà sẽ tích trữ phần năng lượng dư dưới dạng động năng E. Khi mô men J của động cơ nhỏ hơn mô men cản, trục khuỷu sẽ quay chậm dần, bánh đà lúc đó sẽ phóng trả phần năng l ượng đã tích trữ, lúc này động năng E của bánh đà sẽ tăng lên, do đó làm cho trục khuỷu quay được đều. Có nghĩa là nếu mô men J c ủa bánh đà lớn, tích trữ phần năng lượng dư càng lớn và tác dụng làm đồng đều t ốc độ của nó sẽ càng lớn [6]. T ừ công thức động năng E = J . 2 /2, trong đó J = m.D 2 /4, với m là kh ối l ượng; D là đường kính bánh đà, tỷ lệ thuận với đường kính bánh đà. Do đó, tăng đường kính bánh đà thì mô men J tăng theo tỷ lệ bình ph ương, trong khi tăng khối lượng bánh đà thì mô men J chỉ tăng theo t ỷ lệ bậc 1. Tuy nhiên tăng mô men J bánh đà có nghĩa là t ăng kích thước và trọng lượng của bánh đà, điều đó không thể thực hi ện một cách tùy tiện được. Vi ệc ngư dân tăng thêm khối lượng quay của bánh đà lên (1,5-2) l ần ( có khi khối lượng toàn bộ lên đến 200 kg) là hoàn toàn theo kinh nghi ệm. Họ thường phải gia công thêm một ống trụ làm trung gian để ghép mặt trước của hộp số với mặt sau thân máy (do tăng 106 khối lượng quay đã làm chiều dầy vành của bánh đà tăng, cho nên ph ải dùng đến ống trụ trung gian nầy). Theo quan điểm của người c ải hoán động cơ và thợ máy, mục đích của việc cải hoán bánh đà như trên là để động cơ dễ khởi động hơn, “kéo khỏe hơn” và tiết ki ệm được nhiên liệu. Riêng đối với động cơ cũ, những yếu tố quyết định tính năng khởi động thường không đảm bảo theo thiết kế, ví d ụ :chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xylanh, piston, xécm ăng, bơm cao áp, vòi phun nhiên liệu, bộ đề khởi động, thông s ố kỹ thuật của ắc quy khởi động….Bởi vậy, việc tăng thêm mômen quán tính khi kh ởi 107 động bằng việc tăng khối lượng bánh đà, theo họ, nhằm để khắc ph ục phần nào ảnh hưởng tiêu cực của yếu tố nói trên. Tuy nhiên, theo tôi vi ệc tăng khối lượng bánh đà để nhằm hạn ch ế phần nào sự bất cập kể trên, đặc biệt là đối với TLK của tỉnh Kiên Giang, là ch ưa đúng. Ngoài việc đóng tàu, trang bị máy chính và chân v ịt theo kinh nghiệm dân gian như hiện nay không có gì bảo đảm cho sự làm việc phù hợp của tổ hợp M-V-CV, từ đó mômen cực đại của động cơ hoàn toàn có thể không nằm trong vùng tốc độ kéo l ưới được lựa chọn. Bởi vậy, mặc dù động cơ có công suất lớn nh ưng “kéo” không khỏe. Vấn đề ở đây là tăng J để sử dụng được h ộp số có tỷ số truyền cao và chân vịt tương ứng thì phù hợp hơn. Vi ệc đánh giá vấn đề này cần phải đầu tư nghiên cứu nhiều hơn n ữa mới có nhận định chính xác được. Trong luận văn này chỉ xét trên th ực tế sử dụng của ngư dân. 3.2.1.5. Xem xét sự phù hợp của Máy - Vỏ tàu - Chân vịt : Như đã phân tích ở mục 2.1.1, 2.1.2 và 3.2.1.4 thì M-V-CV và h ộp số là tổ hợp đặc tính không thể tách rời. Sự phù hợp của tổ hợp M-V-CV là yêu c ầu bắt buộc trong thiết kế cũng như trong sử dụng động cơ. Để cụ thể hóa đối tượng nghiên cứu và phục vụ cho các số liệu tính toán ở phần sau, từ các phân tích ở trên ta có : 1-Máy tàu : chọn máy CUMMINS KTA 19M với các thông số : - Công su ất định mức : (450-500) hp. - Vòng quay : 1800 v/ph. - Các thông s ố Kinh tế - Kỹ thuật như bảng 3.5 đã nêu. 108 2-Hộp số : loại thủy lực, ký hiệu T300, có tỷ số truyền 7,54:1. Có 2 c ấp tiến và lùi cùng t ỷ số. Các thông số khác đã được nêu ở bảng 3.6. 3-Chân vịt : loại chân vịt định bước, cấp thông thường ( dưới 15 hl/h). V ật li ệu Hợp kim Đồng, đường kính 2,03 m. Trọng lượng bánh đà 178 kg. 109 4-Vỏ tàu : Như đã phân tích ở mục 1.2.2.2 thì mẫu tàu lưới kéo c ủa tỉnh Kiên Giang dùng động cơ CUMMINS KTA 19M có ký hiệu và các kích th ước +MTT-17-KG : (L max x B max x D) = ( 22,20 x 6,10 x 3,33 ) m. +MTT-11-KG : (L max x B max x D) = ( 23,90 x 6,40 x 3,60 ) m. +MTT-21-KG : (L max x B max x D) = ( 24,10 x 6,62 x 3,41 ) m. Trong đó mẫu số MTT-17-KG được sử dụng nhiều nhất do đó ta chọn mẫu nầy làm mẫu tính toán. Qua th ăm dò các ngư dân đang sử dụng tàu có M-V-CV và hộp số gần với mẫu đã chọn thì tốc độ khi kéo lưới là (2-4) hl/giờ và t ốc độ khi hành trình là (10-12) hl/giờ tương ứng với vòng quay động cơ là 1200 vòng/phút ( tức 67% n đm ), đây là mức chuẩn mà t ất cả các tàu lưới kéo ở tỉnh Kiên Giang thường sử dụng mà chân v ịt không bị “nặng” cũng như không bị “luốc” tức nhẹ tải . Như vậy máy chính làm việc với tải bình quân là 67% và 33% còn lại xem nh ư phần dự trử cho : +Máy chính có th ể làm việc lâu dài . Đối với lưới kéo, phần dự trử này là 15%. +D ự trữ tốc độ quay của chân vịt (PRM) liên quan đến phương th ức tăng áp của máy chính, phương thức làm mát, hệ thống khí x ả, theo nhà máy chế tạo chính. Đối với tàu cá thì phần dự trử nầy là (1,5-3)%. +D ự trử cho trường hợp đáy tàu nhiễm bẩn và sóng gió, công su ất hữu hiệu cần thiết tăng lên, tính năng đẩy giảm xuống, khi v ận hành mức tăng công suất máy chính thường được biểu thị bằng [...]... khoảng (0-25)% tùy theo trạng thái hoạt động của tàu Tóm lại, mặc dù việc lựa chọn tổ hợp M-V-CV và hộp số của ngư dân là theo kinh nghiệm nhưng qua thực tiển sử dụng đã cho thấy được sự phù hợp của tổ hợp 111 C ô n g s u ấ t p h á t r a ( K W ) n h i ê n l i ệ 112 u t i êê u t h ụ ( L í t / g i ờ ) Tốc độ động cơ ( R P M ) Hình 3.42 : Đường cong đặc tính của động cơ CUMMINS KTA 19M . kế cũng như trong sử dụng động cơ. Để cụ thể hóa đối tượng nghiên cứu và phục vụ cho các số liệu tính toán ở phần sau, từ các phân tích ở trên ta có : 1 -Máy tàu : chọn máy CUMMINS KTA 19M với. Đây là nguyên nhân cơ bản nhằm tránh cho động cơ bị quá tải cục bộ và là điểm khác biệt cơ bản giữa động cơ bộ với động cơ thủy. M ột số hộp số thủy lực thường dùng trên tàu lưới kéo tỉnh Kiên Giang được trình. 100 Chương 18: Hộp số Trước đây, việc tìm kiếm hộp số dùng cho động cơ tàu thủy gặp nhi ều khó khăn, có lúc người ta sử dụng ngay cả hộp số của ôtô cải tiến l ại cho phù hợp với điều kiện làm