Các loại ổ trục ống lái: Hướng dẫn đầy đủ dành cho kỹ sư hàng hải

Nếu bạn đang tìm kiếm các loại ổ trục ống lái, có lẽ bạn đang tìm kiếm câu trả lời rõ ràng hơn — Ổ trục nào bền hơn? Phương pháp bôi trơn nào đáng tin cậy hơn? Và vật liệu nào thực sự phù hợp với điều kiện vận hành của tàu bạn ?

Vòng bi ống đuôi tàu là gì?

Ổ trục ống lái là ổ trục hướng tâm được lắp bên trong ống lái để đỡ trục đẩy của tàu . Chức năng chính của chúng là duy trì sự thẳng hàng của trục từ động cơ đến chân vịt khi hoạt động trong môi trường nước biển hoặc dầu.

Vòng bi ống đuôi tàu phải chịu được:

• Tải trọng xuyên tâm liên tục
• Biến động lực đẩy của cánh quạt
• Rung động và sốc
• Điều kiện nước biển mài mòn (đối với hệ thống bôi trơn bằng nước)
• Chu kỳ hoạt động dài

Vì được đặt ở phía đuôi tàu nên ổ trục ống đuôi tàu đóng vai trò quan trọng trong độ tin cậy của động cơ đẩy và hiệu quả thủy động lực học.

Chức năng của ổ trục ống đuôi tàu

Hỗ trợ tải trọng hướng tâm và trọng lượng trục

Tất cả các loại ổ trục ống đuôi tàu đều phải chịu được trọng lượng của trục đẩy và đảm bảo sự căn chỉnh hướng kính hoàn hảo. Ổ trục hấp thụ tải trọng tĩnh, lực quay động, tác động biến dạng thân tàu và giãn nở nhiệt. Ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể dẫn đến rung động, mòn phớt và tiêu thụ nhiên liệu kém hiệu quả.

Giảm ma sát quay

Ổ trục tạo thành một lớp màng thủy động — từ dầu hoặc nước biển — để giảm thiểu tiếp xúc giữa trục và bề mặt ổ trục. Điều này làm giảm mài mòn, sinh nhiệt và tổn thất năng lượng.

Hấp thụ rung động và tải trọng sốc

Động cơ tàu biển, trạng thái biển thay đổi và lực chân vịt tạo ra rung động liên tục. Vòng bi ống đuôi tàu làm giảm tải trọng này, góp phần tạo lực đẩy êm ái và giảm tiếng ồn.

Niêm phong và bảo vệ hệ thống bôi trơn

Khi hoạt động cùng với phớt trục, ổ trục ngăn chặn sự xâm nhập của nước biển (trong hệ thống dầu) và đảm bảo lưu lượng bôi trơn thích hợp (trong hệ thống bôi trơn bằng nước).

Các loại ổ trục ống đuôi tàu theo phương pháp bôi trơn

Phương pháp bôi trơn là một trong những cách quan trọng nhất để phân loại các loại ổ trục ống bao trục và ảnh hưởng trực tiếp đến việc bảo trì, chi phí và tính tuân thủ.

Vòng bi ống đuôi tàu bôi trơn bằng dầu

Vòng bi ống đuôi tàu được bôi trơn bằng dầu sử dụng dầu khoáng hoặc EAL (Chất bôi trơn thân thiện với môi trường) để tạo ra lớp màng thủy động lực dày và ổn định.

Thuận lợi:

• Khả năng chịu tải tuyệt vời
• Bôi trơn ổn định ở mọi tốc độ
• Thiết kế lâu đời

Nhược điểm:

• Nguy cơ rò rỉ dầu
• Tăng cường hạn chế về môi trường
• Chi phí hệ thống cao hơn do phải sử dụng bể chứa, bộ làm mát và thiết bị giám sát

Vòng bi bôi trơn bằng dầu vẫn phổ biến ở các đội tàu cũ nhưng đang dần được thay thế bằng các giải pháp bôi trơn bằng nước.

Vòng bi ống đuôi tàu bôi trơn bằng nước

Vòng bi ống đuôi tàu được bôi trơn bằng nước sử dụng nước biển làm chất bôi trơn, loại bỏ nguy cơ ô nhiễm dầu và đơn giản hóa cấu trúc hệ thống.

Những lợi ích:

• Không có tác động đến môi trường
• Không cần thùng chứa dầu, bộ làm mát hoặc EAL
• Chi phí bảo trì và vòng đời thấp hơn
• Khả năng tương thích với vật liệu polymer/composite
• Lý tưởng cho tàu hải quân, nghiên cứu, phà và tàu thương mại hiện đại

Những tiến bộ trong vật liệu ổ trục polymer và composite cho phép các hệ thống bôi trơn bằng nước hoạt động tốt hơn các thiết kế cao su truyền thống.

Vòng bi bôi trơn bằng nước hiệu suất cao hiện đại thường sử dụng polyme, vật liệu tổng hợp hoặc chất đàn hồi được thiết kế để duy trì độ ổn định kích thước trong cả nước lạnh và nước ấm. Những vật liệu này cho phép trục hoạt động êm hơn, giảm độ rung và cải thiện dung sai căn chỉnh.

Trong những năm gần đây, các hệ thống polymer/composite tiên tiến như ổ trục bôi trơn bằng nước INDRON® của Techemer đã được sử dụng rộng rãi hơn tại các xưởng đóng tàu và chương trình cải tạo trên toàn cầu.

Được thiết kế để bôi trơn màng nước thủy động, vật liệu INDRON® mang lại hiệu suất mài mòn ổn định trong nhiều điều kiện môi trường và tốc độ tàu khác nhau. Đặc tính ma sát thấp của chúng giúp duy trì hiệu suất trục, trong khi độ cứng kết cấu hỗ trợ sự cân chỉnh trục lâu dài — một yếu tố quan trọng để kéo dài tuổi thọ hệ thống đẩy.

Vòng bi bôi trơn lai

Vòng bi lai kết hợp các đặc tính của cả hai loại bôi trơn hoặc sử dụng chất bôi trơn thay thế. Chúng được thiết kế cho các ứng dụng đặc biệt mà cả dầu nguyên chất và nước nguyên chất đều không tối ưu.

Các loại ổ trục ống đuôi tàu theo vật liệu

Thành phần vật liệu của ổ trục ống đuôi tàu ảnh hưởng đến hiệu suất chịu mài mòn, khả năng tương thích bôi trơn và tuổi thọ hoạt động. Hiểu rõ vật liệu ổ trục ống đuôi tàu giúp bạn thu hẹp lựa chọn tốt nhất cho tàu của mình.

Vòng bi kim loại

Vòng bi kim loại thường được sử dụng trong hệ thống ống đuôi tàu được bôi trơn bằng dầu.

Các tính năng chính:

• Khả năng chịu tải cao
• Đáng tin cậy dưới sự bôi trơn thủy động lực học
• Yêu cầu căn chỉnh hoàn hảo
• Không thích hợp để bôi trơn bằng nước
• Tiếp xúc với sự ăn mòn nếu màng dầu bị gián đoạn

Vòng bi cao su

Vòng bi cao su từ lâu đã được sử dụng trong các hệ thống nước biển, đặc biệt là trong các thiết kế tàu cũ. Bề mặt rãnh của chúng giúp dẫn nước để nâng thủy động lực học.

Ưu điểm:

• Hấp thụ rung động tốt
• Đơn giản và tiết kiệm

Nhược điểm:

• Mài mòn nhanh hơn trong nước mài mòn
• Độ ổn định kích thước kém hơn
• Tuổi thọ ngắn hơn

Vòng bi Polymer và Composite

Danh mục này kết hợp các ổ trục polymer kỹ thuật và ổ trục composite gia cố bằng sợi, đại diện cho vật liệu ổ trục ống đuôi tàu phi kim loại tiên tiến nhất trên thị trường hiện nay.

Chúng được sử dụng rộng rãi trong ổ trục ống đuôi tàu bôi trơn bằng nước do có độ bền vượt trội và hiệu suất thân thiện với môi trường.

Thuận lợi:

• Khả năng chống mài mòn vượt trội
• Ma sát thấp và hành vi thủy động ổn định
• Không bị ăn mòn
• Không hấp thụ độ ẩm hoặc sưng tấy
• Độ ổn định kích thước cao
• Tuổi thọ dài trong nước biển
• Tuân thủ đầy đủ các quy định về môi trường

Những vật liệu này nhanh chóng trở thành loại ổ trục ống đuôi tàu được ưa chuộng cho các tàu hiện đại chuyển từ bôi trơn bằng dầu sang bôi trơn bằng nước biển.

Các loại ổ trục ống đuôi tàu theo thiết kế

Phân loại thiết kế là một cách khác để phân biệt các loại ổ trục ống đuôi tàu khác nhau.

Vòng bi ống đuôi tàu

Nằm gần cánh quạt, ổ trục này chịu tải trọng hướng tâm lớn nhất và bị mài mòn nhiều nhất.

Vòng bi ống lái phía trước

Vòng bi phía trước giúp ổn định chuyển động quay và căn chỉnh của trục, hỗ trợ lực đẩy mượt mà.

Vòng bi chia tách

Thiết kế tách rời cho phép kiểm tra và thay thế dễ dàng mà không cần tháo trục — lý tưởng cho các tàu có thời gian bảo trì hạn chế.

Cách chọn loại ổ trục ống đuôi tàu phù hợp

Việc lựa chọn ổ trục ống đuôi tàu phù hợp đòi hỏi phải hiểu rõ một số yếu tố kỹ thuật và vận hành:

• Loại tàu và đặc điểm hoạt động: Phà cao tốc, tàu chở hàng rời, tàu ngoài khơi và tàu hải quân đều có kiểu tải và chế độ bôi trơn khác nhau.
• Tuân thủ môi trường: Vòng bi polymer/composite bôi trơn bằng nước giúp chủ tàu đáp ứng các yêu cầu VGP của IMO và EPA một cách dễ dàng.
• Đường kính trục và điều kiện tải: Vật liệu ổ trục và chiến lược bôi trơn phải phù hợp với tải trọng hướng tâm, tốc độ trục và giờ hoạt động của tàu .
• Chi phí vòng đời: Hệ thống bôi trơn bằng nước thường giảm tổng chi phí sở hữu bằng cách loại bỏ việc xử lý dầu và giảm nguy cơ hỏng hóc.

Phần kết luận

Việc hiểu rõ các loại ổ trục ống đuôi tàu — từ hệ thống bôi trơn đến vật liệu và cấu hình thiết kế — là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy lâu dài và tuân thủ các quy định về môi trường. Ổ trục bôi trơn bằng dầu vẫn giữ được sự quan trọng trong các hệ thống truyền thống, nhưng ngành hàng hải đang nhanh chóng chuyển sang ổ trục ống đuôi tàu bôi trơn bằng nước polymer/composite tiên tiến nhờ độ bền, tính bền vững và chi phí bảo trì thấp.

Bằng cách đánh giá loại tàu, quy định, hiệu suất vật liệu và chi phí vòng đời, các kỹ sư hàng hải có thể tự tin lựa chọn loại ổ trục ống đuôi tàu tối ưu cho hệ thống đẩy hiện đại.

FAQ

Câu 1. Có những loại ổ trục ống đuôi tàu chính nào?

A1. Chúng có thể được phân loại theo chất bôi trơn (dầu, nước, lai), theo vật liệu (kim loại, cao su, polyme/composite) và theo thiết kế (phía sau, phía trước, chia đôi).

Câu 2. Vòng bi ống đuôi tàu được bôi trơn bằng nước có đáng tin cậy không?

Có. Với vật liệu polymer/composite hiện đại, vòng bi bôi trơn bằng nước có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và tuổi thọ cao.

Câu 3. Loại ổ trục ống đuôi tàu nào thân thiện với môi trường nhất?

A3. Vòng bi polymer/composite bôi trơn bằng nước hoàn toàn không chứa dầu và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt nhất.

Câu 4. Vòng bi bôi trơn bằng dầu có còn phổ biến không?

Chúng vẫn được sử dụng, đặc biệt là trong các hệ thống cũ, nhưng việc áp dụng đang giảm dần do rủi ro rò rỉ và áp lực từ quy định.

Câu 5. Vòng bi ống đuôi tàu có thể sử dụng được trong bao lâu?

A5. Thông thường là từ vài năm đến hơn một thập kỷ, tùy thuộc vào chất bôi trơn, điều kiện vận hành và chất lượng vật liệu.