Đồ án Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời

Nguyễn Thái Trường - 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY E  NGUYỄN THÁI TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA VIỆC ĐÓNG MỞ NẮP HẦM HÀNG CỦA TÀU CHỞ HÀNG RỜI ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU THỦY GVHD: Th.S NGUYỄN THÁI VŨ NHA TRANG, 2008 Nguyễn Thái Trường - 2 - NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thái Trường. Lớp: 46TT. Ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy. Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời”. Số trang: 78 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo: 10 Hiện vật: Đĩa CD; Tập bản vẽ thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời; Thuyết minh. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ................................................................................................... Kết luận: …................................................................................................ ..................................................................................................................... Nha Trang, ngày ..... tháng .... năm 2008 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nguyễn Thái Vũ. Nguyễn Thái Trường - 3 - PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thái Trường. Lớp: 46TT. Ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy. Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời”. Số trang: 78 Số chương : 4 Số tài liệu tham khảo: 10 Hiện vật: Đĩa CD; Tập bản vẽ thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời; Thuyết minh. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .................... Điểm phản biện: ..................................................................................................... Nha trang, ngày .... tháng .... năm 2008. CÁN BỘ PHẢN BIỆN. Nha trang, ngày .... tháng .... năm 2008. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG. ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nguyễn Thái Trường - 4 - ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thái Trường MSSV: 45DC249 Lớp: 46TT1 Khoa: Kỹ Thuật Tàu Thủy Trường: Đại Học Nha Trang Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thái Vũ. I. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời. 2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động đĩa xích-xích- hệ thống thủy lực phục vụ cho việc đóng mở nắp hầm hàng kiểu trượt của tàu chở hàng rời. 3. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình làm việc của một số thiết bị cơ giới đóng mở nắp hầm hàng và tính toán thiết kế một hệ thống thiết bị cơ giới hóa cụ thể: “Thiết bị truyền động đĩa xích-xích-hệ thống thủy lực”. II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ. 1.1. Công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21. 1.2. Lý do chọn đề tài. 1.3. Tính khả thi và ứng dụng thực tế của đề tài. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế. 2.2. Những yêu cầu kinh tế kỹ thuật. 2.2.1. Những yêu cầu chung về kinh tế. Nguyễn Thái Trường - 5 - 2.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật. 2.3. Tổng quan một số thiết bị cơ giới đóng mở nắp hầm hàng. 2.4. Phương án thiết kế. 2.4.1. Giới hạn mội dung nghiên cứu thiết kế. 2.4.2. Phương án thiết kế. 2.4.3. Giới thiệu về tàu lựa chọn thiết kế. 2.4.4. Giới thiệu về khoang hàng của tàu. 2.4.5. Liệt kê các phần tử chính trong hệ thống thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng số 5. 2.4.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA VIỆC ĐÓNG MỞ NẮP HẦM HÀNG. 3.1. Trình tự thiết kế. 3.2. Tính khối lượng nắp hầm hàng số 5. 3.2. Tính khối lượng tấm nắp bên phải hầm hàng số 5. 3.2. Khối lượng nắp hầm hàng số 5. 3.3. Tính toán các thông số cơ bản. 3.3.1. Tính lực kéo cần thiết để dịch chuyển một tấm nắp KF . 3.3.2. Xác định vận tốc kéo tấm nắp KV . 3.3.3. Tính lực nâng cần thiết của một xilanh khi nâng tấm nắp lên XLF . 3.3.4. Xác định vận tốc nâng của xilanh NV . 3.4. Tính toán chọn cơ cấu chấp hành. 3.4.1. Chọn phần tử kéo. 3.4.2. Tính chọn đĩa xích. 3.4.3. Chọn puli dẫn hướng. 3.4.4. Tính chọn bánh xe đỡ tấm nắp. 3.4.5. Tính toán chọn và kiểm tra trục bánh xe. 3.4.6. Tính chọn các kích thước của thanh ray. 3.4.7. Tính chọn cơ cấu xà đỡ tấm nắp. Nguyễn Thái Trường - 6 - 3.4.8. Cơ cấu máng dẫn xích. 3.4.9. Cơ cấu giữ tấm nắp. 3.4.10. Cơ cấu móc xích. 3.5. Tính toán cơ cấu dẫn động. 3.5.1. Tính chọn động cơ thủy lực kéo tấm nắp. 3.5.2. Phân phối tỷ số truyền hộp số cho động cơ thủy lực. 3.5.3. Tính chọn xilanh thủy lực nâng tấm nắp hầm hàng. 3.5.4. Tính toán kiểm tra và tính lưu lượng dầu thực tế trong quá trình làm việc của piston-xilanh. 3.5.5. Tính chọn bơm thủy lực lai các động cơ thủy lực. 3.5.6. Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực. 3.5.7. Tính chọn ống dẫn dầu. 3.5.8. Tính két chứa dầu. 3.5.9. Chọn dầu thủy lực. 3.5.10. Chọn bộ lọc dầu thủy lực. 3.5.11. Chọn van đảo chiều. 3.5.12. Phác thảo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực nắp hầm hàng số 5. 3.6. Phần hàn. 3.6.1. Chuẩn bị trước khi hàn. 3.6.2. Quy trình hàn một số cơ cấu chính của hệ thống. 3.6.3. Kiểm tra chất lượng mối hàn. 3.6.4. Yêu cầu chung chất lượng mối hàn và sửa chữa khuyết tật. CHƯƠNG 4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ - ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 4.1. Thảo luận kết quả. 4.2. Đề xuất ý kiến. Nguyễn Thái Trường - 7 - MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU. CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ. 1.1. Công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 ... 14 1.2. Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 15 1.3. Tính khả thi và ứng dụng thực tế của đề tài ................................................... 16 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 2.1. Lựa chọn phương pháp thiết kế ..................................................................... 18 2.2. Những yêu cầu kinh tế, kỹ thuật .................................................................... 18 2.2.1. Những yêu cầu chung về kinh tế ............................................................. 18 2.2.2. Những yêu cầu kỹ thuật .......................................................................... 19 2.3. Tổng quan một số thiết bị cơ giới đóng mở nắp hầm hàng ........................... 20 2.3.1. Nắp kiểu cuộn tròn.. .............................................................................. 20 2.3.2. Nắp kiểu gập về hai bên miệng hầm hàng khi mở.. .............................. 21 2.3.3. Nắp kiểu gập về một bên miệng hầm hàng khi mở.. ............................ 23 2.3.4. Nắp kiểu nâng và trượt.. ........................................................................ 23 2.3..5. Nắp kiểu kéo đơn.. ............................................................................... 28 2.3..6. Nắp kiểu trượt về hai bên mạng.. ......................................................... 31 2.4. Phương án thiết kế .......................................................................................... 33 2.4.1. Giới hạn mội dung nghiên cứu thiết kế ................................................... 33 2.4.2. Phương án thiết kế ................................................................................... 34 2.4.3. Giới thiệu về tàu lựa chọn thiết kế .......................................................... 34 2.4.4. Giới thiệu về khoang hàng của tàu .......................................................... 34 2.4.4.1. Giới thiệu chung ............................................................................... 34 2.4.4.2. Giới thiệu miệng hầm hàng lựa chọn thiết kế .................................. 35 2.4.5. Liệt kê các phần tử chính trong hệ thống thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng số 5 ................................................................................................. 35 2.4.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ......................................................... 37 2.4.6.1. Sơ đồ phác thảo nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bị cơ giới hóa đóng mở nắp hầm hàng ......................................................................................... 37 Nguyễn Thái Trường - 8 - 2.4.6.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống .................................................. 37 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA VIỆC ĐÓNG MỞ NẮP HẦM HÀNG. 3.1. Trình tự thiết kế .............................................................................................. 40 3.2. Tính khối lượng nắp hầm hàng số 5 ............................................................... 40 3.2. Tính khối lượng tấm nắp bên phải hầm hàng số 5 ..................................... 40 3.2. Khối lượng nắp hầm hàng số 5 .................................................................. 42 3.3. Tính toán các thông số cơ bản ...................................................................... 43 3.3.1. Tính lực kéo cần thiết để dịch chuyển một tấm nắp KF ......................... 43 3.3.2. Xác định vận tốc kéo tấm nắp KV ............................................................ 43 3.3.3. Tính lực nâng cần thiết của một xilanh khi nâng tấm nắp lên XLF .......... 44 3.3.4. Xác định vận tốc nâng của xilanh NV ...................................................... 44 3.4. Tính toán chọn cơ cấu chấp hành ................................................................... 44 3.4.1. Chọn phần tử kéo ..................................................................................... 44 3.4.1.1 Tính chọn xích hàn .............................................................................. 45 3.4.1.2. Tính lực căn xích ban đầu .................................................................. 46 3.4.2. Tính chọn đĩa xích .................................................................................... 47 3.4.3. Chọn puli dẫn hướng ............................................................................... 51 3.4.4. Tính chọn bánh xe đỡ tấm nắp ................................................................. 51 3.4.5. Tính toán chọn và kiểm tra trục bánh xe .................................................. 51 3.4.6. Tính chọn các kích thước của thanh ray .................................................. 55 3.4.6.1.Chọn quy cách mặt cắt ngang ............................................................. 55 3.4.6.2. Tính chiều dài một thanh ray ............................................................. 56 3.4.6.3. Kiểm tra thanh ray .............................................................................. 56 3.4.7. Tính chọn cơ cấu xà đỡ tấm nắp .............................................................. 57 3.4.7.1. Tính chọn xà đỡ tấm nắp .................................................................... 57 3.4.7.2. Tính chọn cột chống xà đỡ tấm nắp .................................................. 59 3.4.8. Cơ cấu máng dẫn xích .............................................................................. 59 3.4.9. Cơ cấu giữ tấm nắp .................................................................................. 60 3.4.10. Cơ cấu móc xích ..................................................................................... 61 3.5. Tính toán cơ cấu dẫn động ............................................................................. 62 Nguyễn Thái Trường - 9 - 3.5.1. Tính chọn động cơ thủy lực kéo tấm nắp ................................................ 62 3.5.2. Phân phối tỷ số truyền hộp số cho động cơ thủy lực .............................. 64 3.5.3. Tính chọn xilanh thủy lực nâng tấm nắp hầm hàng ................................ 65 3.5.4. Tính toán kiểm tra và tính lưu lượng dầu thực tế trong quá trình làm việc của piston-xilanh .......................................................................................................... 69 3.5.5. Tính chọn bơm thủy lực lai các động cơ thủy lực ................................. 70 3.5.6. Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực .............................................. 73 3.5.7. Tính chọn ống dẫn dầu ........................................................................... 76 3.5.8. Tính két chứa dầu ................................................................................... 78 3.5.9. Chọn dầu thủy lực .................................................................................. 78 3.5.10. Chọn bộ lọc dầu thủy lực .................................................................... 79 3.5.11. Chọn van đảo chiều ............................................................................. 79 3.5.12. Phác thảo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực nắp hầm hàng số 5 ........................................................................................................ 80 3.6. Phần hàn ........................................................................................................ 81 3.6.1. Chuẩn bị trước khi hàn ........................................................................... 82 3.6.2. Quy trình hàn một số cơ cấu chính của hệ thống ................................... 83 3.6.2.1. Quy trình hàn xà đỡ tấm nắp ............................................................ 83 3.6.2.2. Quy trình hàn chế tạo cột chống xà đỡ tấm nắp ............................... 84 3.6.2.3. Quy trình hàn thanh ray ................................................................... 85 3.6.3. Kiểm tra chất lượng mối hàn ................................................................... 86 3.6.4. Yêu cầu chung chất lượng mối hàn và sửa chữa khuyết tật .................... 86 CHƯƠNG 4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ - ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 4.1. Thảo luận kết quả ........................................................................................... 88 4.2. Đề xuất ý kiến ................................................................................................ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO. PHỤ LỤC. Nguyễn Thái Trường - 10 - LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp tàu thủy của nước ta hiện nay đang là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn phát triển nhanh, mạnh suốt từ Bắc vào Nam, do tận dụng được ưu thế về vị trí địa lý tự nhiên cũng như yếu tố xã hội con người. Trong những năm gần đây các công ty, tập đoàn tàu thủy trong và ngoài nước tập trung đầu tư phát triển việc đóng mới, sửa chữa các tàu trọng tải lớn như: Tập đoàn tàu thủy Việt Nam VINASIN, công ty liên doanh HUYNDAI - VINASIN ...vv. Tuy nhiên việc đóng mới và sửa chữa còn nhiều hạn chế, ví như việc thiết kế, chế tạo hệ thống nắp hầm hàng. Như chúng ta đã biết trong hệ thống nắp hầm hàng thì thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng là không thể thiếu. Nó giúp cho quá trình đóng mở miệng hầm hàng diễn ra được nhanh chóng, hiệu quả. Từ đó tiết kiệm được thời gian và sức lao động của chúng ta một cách đáng kể. Nay được sự phân công - ủy quyền của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy theo quyết định số: 47/2008/QĐ-ĐHNT-KTTT-ĐATN, trong khoảng thời gian từ ngày 27/07/2008 đến hết khóa học, tôi đã lựa chọn nghiên cứu “thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời” . Nội dung của đồ án được thể hiện qua bốn chương. Chương 1 : Đặt vấn đề. Chương 2 : Cơ sở lý thuyết. Chương 3 : Thiết kế thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng của tàu chở hàng rời. Chưong 4 : Thảo luận kết quả. Luận văn sẽ giúp cho các bạn có một cái nhìn tổng quan về kết cấu của các loại nắp hầm hàng, thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở chúng và quy trình thiết kế kỹ thuật cụ thể cho một loại thiết bị cơ giới hóa việc đóng mở nắp hầm hàng phục vụ cho tàu chở hàng rời vỏ thép. Nguyễn Thái Trường - 11 - Sau hơn 3 tháng nổ lực miệt mài nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của Thạc sỹ Nguyễn Thái Vũ, Kỹ sư Nguyễn Thanh Hội, sự quan tâm giúp đỡ của khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, công ty đóng tàu CAM RANH, tôi đã hoàn thành tốt việc thiết kế đồ án của mình. Tuy nhiên do khoảng thời gian hạn hẹp, kinh nghiệm thiết kế chưa cao, năng lực thiết kế chưa vững nên luận văn của tôi có nhiều khuyết điểm, thiếu sót, rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn đọc. Mọi chia sẽ xin gửi về Nguyễn Thái Trường lớp 46TT, khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy, trường Đại Học Nha Trang. Tôi xin chân thành cảm ơn! Nha trang, ngày 28 tháng 11 năm 2008. Sinh viên thực hiện. Nguyễn Thái Trường. Nguyễn Thái Trường - 12 - CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nguyễn Thái Trường - 13 - 1.1. CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY VIỆT NAM NHỮNG NĂM CUỐI THẾ KỶ 20 ĐẦU THẾ KỶ 21. Việt Nam một quốc gia nằm ở khu vực Đông Nam Á, có diện tích đất liền tự nhiên 329314 2km hình chữ “S”, và hơn 1 triệu km2 diện tích mặt nước biển. Đường bờ biển dài hơn 3260 km ôm dọc theo chiều dài Tổ Quốc, có thềm lục địa ngắn, mực nước sâu, rất thuận lợi việc phát triển ngành biển đặc biệt là cảng biển và công nghiệp tàu biển…vv. 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 lượt, kế hoạch quy mô lớn, tập trung vào hai lĩnh vực đóng mới, sửa chữa và hoán cải tàu biển có tải trọng lớn. 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 của nhân dân 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. Trong những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, cụ thể là từ năm 1996 đến nay, công nghiệp tàu thủy Việt Nam tập trung nâng cấp mở rộng và đầu tư chiều sâu các nhà máy sẵn có, xây dựng một số nhà máy mới đặc biệt chú trọng xây dựng 3 trung tâm đóng tàu lớn ở miền Bắc- miền Trung- miền Nam. Đào tạo đội ngũ công nhân lành nghề, trình độ chuyên môn kỹ thuật cao. Xúc tiến mở rộng thị trường với