Gia công trục chân vịt và trục trung gian tàu thủy

Trục chân vịt và trục trung gian là các bộ phận quan trọng trong hệ thống đẩy của tàu thủy, được sử dụng để truyền động từ động cơ chính (động cơ) đến chân vịt, đẩy tàu tiến về phía trước.

1. Trục chân vịt

Trục chân vịt là trục trong hệ thống đẩy của tàu thủy được kết nối trực tiếp với chân vịt, nằm ở đuôi tàu, chịu trách nhiệm truyền động từ trục trung gian hoặc động cơ chính đến chân vịt, dẫn động tàu tiến về phía trước.

Chức năng

• Truyền động: Truyền động quay từ trục trung gian hoặc hộp giảm tốc đến chân vịt.
• Chịu tải: Chịu lực đẩy, mô-men xoắn của chân vịt cũng như rung động và va đập trong quá trình tàu di chuyển.
• Làm kín và bôi trơn: Ngăn nước biển xâm nhập vào thân tàu thông qua thiết bị làm kín trục chân vịt (như phớt dầu hoặc phớt nước), đồng thời giảm ma sát thông qua hệ thống bôi trơn.

Đặc điểm thiết kế và cấu trúc

• Cấu trúc:
  • Thường là trục hình trụ dài, chiều dài tùy thuộc vào kích thước tàu (vài mét đến vài chục mét).
  • Một đầu kết nối với chân vịt, đầu còn lại kết nối với trục trung gian hoặc hộp số thông qua khớp nối.
  • Thường được trang bị ống trục chân vịt (Stern Tube), bên trong có ổ trục (thường là ổ trục bôi trơn bằng dầu hoặc nước) để đỡ trục quay.
• Làm kín trục chân vịt:
  • Làm kín bằng dầu: Sử dụng phớt dầu và hộp nhồi để ngăn nước biển xâm nhập.
  • Làm kín bằng nước: Sử dụng vật liệu chống mài mòn (như cao su hoặc vật liệu composite), phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trường.
• Ổ trục: Bên trong ống trục chân vịt thường có ổ trục chân vịt trước và sau, vật liệu thường là hợp kim babit, hợp kim đồng hoặc vật liệu composite polyme cao phân tử.
• Kích thước: Đường kính được thiết kế theo công suất động cơ chính và tải trọng chân vịt, phạm vi phổ biến là 50mm~500mm.

Vật liệu

• Thép rèn (như 35CrMo, 40CrNiMo): Độ bền cao (độ bền kéo ≥600 MPa), độ dẻo dai cao, phù hợp với tàu lớn.
• Thép không gỉ (như 316L, 17-4PH): Chống ăn mòn, phù hợp để tiếp xúc lâu dài với nước biển.
• Xử lý bề mặt: Các bộ phận lộ ra ngoài của trục chân vịt thường được mạ crôm hoặc phủ lớp chống ăn mòn, ống lót (Sleeve) có thể sử dụng hợp kim đồng hoặc thép không gỉ để chống ăn mòn.

Ứng dụng

• Tàu thương mại (như tàu chở hàng rời, tàu chở dầu, tàu container).
• Tàu quân sự, tàu đánh cá, du thuyền, v.v.
• Tàu đặc biệt (như tàu ngầm, tàu nghiên cứu khoa học), cần thiết kế trục chân vịt có độ chính xác cao hơn.

2. Trục trung gian tàu thủy

Trục trung gian là trục truyền động kết nối động cơ chính (hoặc hộp giảm tốc) với trục chân vịt, nằm trong phòng máy của tàu, chịu trách nhiệm truyền động từ động cơ chính đến trục chân vịt.

Chức năng

• Truyền động: Truyền lực quay từ động cơ chính hoặc hộp số đến trục chân vịt, dẫn động chân vịt.
• Giảm rung và căn chỉnh: Hấp thụ rung động thông qua khớp nối và ổ trục trung gian, đảm bảo truyền động êm ái.
• Điều chỉnh chiều dài: Tùy thuộc vào bố trí phòng máy, trục trung gian có thể được tạo thành từ nhiều đoạn, được kết nối bằng mặt bích hoặc khớp nối.

Đặc điểm thiết kế và cấu trúc

• Cấu trúc:
  • Được tạo thành từ một hoặc nhiều đoạn trục hình trụ, chiều dài tùy thuộc vào khoảng cách từ phòng máy đến trục chân vịt (vài mét đến vài chục mét).
  • Kết nối động cơ chính, hộp số và trục chân vịt thông qua mặt bích, khớp nối hoặc rãnh then.
  • Được trang bị ổ trục trung gian (thường là ổ trục trượt hoặc ổ trục lăn) để đỡ trục quay.
• Yêu cầu căn chỉnh: Trục trung gian cần được căn chỉnh chính xác (độ lệch <0,05mm/m), tránh rung động và mài mòn ổ trục sớm.
• Khớp nối: Khớp nối đàn hồi thường được sử dụng (như loại cao su hoặc lò xo thép) để hấp thụ rung động của động cơ chính, bảo vệ hệ trục.
• Kích thước: Đường kính tùy thuộc vào công suất động cơ chính (vài chục milimet đến vài trăm milimet), thường nhỏ hơn một chút so với trục chân vịt.

Vật liệu

• Thép rèn (như 40Cr, 42CrMo): Độ bền cao, độ dẻo dai cao, phù hợp với tàu có công suất lớn.
• Thép hợp kim (như 35CrNiMo): Được sử dụng trong các tình huống tải trọng cao, hiệu suất chống mỏi tuyệt vời.
• Xử lý bề mặt: Bề mặt trục được đánh bóng hoặc mạ crôm để giảm ma sát; đế ổ trục có thể sử dụng hợp kim đồng hoặc hợp kim babit.

Ứng dụng

• Tàu lớn: Trục trung gian là không thể thiếu khi khoảng cách giữa động cơ chính và trục chân vịt dài (như tàu chở hàng rời, tàu chở dầu).
• Tàu cỡ trung bình và nhỏ: Nếu động cơ chính gần trục chân vịt, có thể bỏ qua trục trung gian và kết nối trực tiếp với trục chân vịt.
• Tàu nhiều trục: Như tàu hai chân vịt, mỗi hệ thống đẩy cần trục trung gian độc lập.

3. Mối liên hệ giữa trục chân vịt và trục trung gian

• Chuỗi truyền động: Động cơ chính → Trục trung gian (nếu có) → Trục chân vịt → Chân vịt, tạo thành hệ thống đẩy hoàn chỉnh.
• Thiết kế phối hợp:
  • Đường kính, vật liệu và ổ trục của cả hai cần được thiết kế thống nhất để đảm bảo hiệu quả truyền động và tính ổn định của hệ thống.
  • Trục chân vịt tiếp xúc trực tiếp với nước biển, cần các biện pháp chống ăn mòn mạnh hơn; trục trung gian nằm trong phòng máy, tập trung vào việc căn chỉnh và giảm rung.
• Lắp đặt và hiệu chỉnh: Khi lắp đặt, cần sử dụng máy đo căn chỉnh laser hoặc đồng hồ so để đảm bảo độ lệch của hệ trục <0,05mm/m, tránh rung động và mài mòn.