khảo sát và thiết kế máy nén khí trục vít

Sử dụng máy nén khí trục vít trong công nghiệp được thịnh hành kể từ khi nóthay thế máy nén khí chuyển động tịnh tiến với số lượng lớn sử dụng trong việc nénkhí, máy nén làm lạnh, trong

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề Tài:

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT

Đà Nẵng 2009

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

BỘ MÔN THỦY KHÍ VÀ MÁY THỦY KHÍ

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT

2 Các số liệu ban đầu

Áp suất làm việc 7,5 [bar] 10 [bar] 13 [bar]

Lưu lượng 0,9 [m3/ph] 0,75 [m3/ph] 0,55 [m3/ph]

Áp suất tối đa 8 [bar] 11 [bar] 15 [bar]

Áp suất cửa nạp 1,013 [bar] 1,013 [bar] 1,013 [bar]Nhiệt độ cửa nạp 20 [oC] 20 [oC] 20 [oC]

Nhiệt độ cửa đẩy (chọn sơ

bộ)

200 [oC] 200 [oC] 200 [oC]

3 Nội dung các phần thuyết minh tính toán:

1 Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của máy nén khí trục vít.

2 Giới thiệu về các loại máy nén khí kiểu rotor.

2.1 Máy thổi khí kiểu roots

2.2 Máy nén rotor cánh gạt

2.3 Máy nén khí trục vít

3 Khảo sát máy nén khí trục vít.

3.1 Sơ đồ kết cấu máy nén khí trục vít

3.2 Phân loại máy nén khí trục vít

3.3 Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít.

3.4 Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít

3.5 Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít

3.6 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít

3.7 Kết cấu vòng làm kín máy nén khí trục vít

3.8 Các đường đặc tính của máy nén khí trục vít

3.9 So sánh tính kinh tế kỹ thuật của máy nén khí trục vít với cácloại máy nén khí khác

3.10 Phạm vi sử dụng máy nén khí trục vít

4 Cơ sở lý thuyết để tính toán và thiết kế máy nén khí trục vít.

4.1 Tính chất của không khí

4.2 Các thông số hình học của trục vít

4.3 Sự hình thành biên dạng của Rotor máy nén trục vít

4.4 Tối ưu hóa quá trình thiết kế

4.5 Lực tác dụng lên trục vít

4.6 Đặc tính của máy nén khí trục vít

4.7 Phân tích nhiệt của máy nén khí trục vít

4.8 Phun dầu và sự trao đổi nhiệt

4.9 Lưu lượng và sự rò rỉ

5 Tính toán thiết kế máy nén khí trục vít.

5.1 Tính kích thước cơ bản của máy nén khí trục vít

5.2 Tính toán và chọn biên dạng răng trục vít

5.3 Xác định số vòng quay cần thiết

5.4 Xác định công suất cần thiết

5.5 Xác định nhiệt độ cửa thải

5.6 Xác định nhiệt lượng tỏa ra và lưu lượng dầu cần thiết phun vào

để trao đổi nhiệt

5.7 Chọn các khe hở giữa và tính lưu lượng rò rỉ qua các khe hở củamáy nén khí trục vít

5.8 Tính chọn động cơ điện

6 Tính bền các chi tiết của máy nén khí trục vít.

6.1 Xác định kích thước trục để lắp ổ lăn trên trục vít chủ động.6.2 Tính bền trục vít.

3 Đồ thị và đường đặc tính của máy nén khí trục vít

4 Đồ thị quá trình nén thực tế của máy nén khí trục vít

5 Lực tác dụng lên trục vít và biểu đồ nội lực

6 Bản vẽ chế tạo trục vít chủ động

7 Bản vẽ khai triển biên dạng trục vít chủ động

8 Bản vẽ chế tạo trục vít bị động

9 Bản vẽ khai triển biên dạng trục vít bị động

10 Bản vẽ động cơ điện Yb2-132S2-2

11 Sơ đồ tách dầu ra khỏi không khí

12 Bản vẽ bố trí chung động cơ và máy nén

5 Cán bộ hướng dẫn:

TS Huỳnh Văn Hoàng

6 Ngày giao nhiệm vụ : 23/2/2009.

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :25/5/2009.

Thông qua bộ môn

……… bộ bản báo cáo cho bộ môn.

Ngày….tháng….năm 2009 Ngày….tháng….năm 2009

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký, ghi rỏ họ tên)

MỤC LỤC

Lời mở đầu

Các ký hiệu viết tắt

1 Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của máy nén khí trục vít Trang 14

2 Giới thiệu về các loại máy nén khí kiểu rotor Trang 152.1 Máy thổi khí kiểu Roots Trang 152.2 Máy nén rotor cánh gạt Trang 162.3 Máy nén khí trục vít Trang 17

3 Khảo sát máy nén khí trục vít Trang 183.1 Sơ đồ kết cấu máy nén khí trục vít Trang 183.2 Phân loại máy nén khí trục vít Trang 223.3 Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít Trang 243.4 Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít Trang 313.5 Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít Trang 323.6 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít Trang 353.7 Kết cấu vòng làm kín máy nén khí trục vít Trang 383.8 Các đường đặc tính của máy nén khí trục vít Trang 403.9 So sánh tính kinh tế kỹ thuật của máy nén khí trục vít với các loại máy

Trang 47

4.3 Sự hình thành biên dạng của Rotor máy nén trục vít Trang 48

Trang 53

Trang 56

4.6 Đặc tính của máy nén khí trục vít Trang 62

4.7 Phân tích nhiệt của máy nén khí trục vít Trang 62

Trang 64

Trang 68

5 Tính toán thiết kế máy nén khí trục vít và tính chọn động cơ Trang 71

5.1 Tính toán kích thước cơ bản của trục vít Trang 71

5.2 Tính toán và chọn biên dạng răng trục vít Trang 81

Trang 83

5.4 Xác định công suất cần thiết Trang 84

Trang 86

5.6 Xác định nhiệt lượng tỏa ra và lưu lượng dầu cần thiết phun vào để

Trang 87

5.7 Chọn các khe hở giữa và tính lưu lượng rò rỉ qua các khe hở của máy

Trang 91

Trang 97

6 Tính bền các chi tiết của máy nén khí trục vít Trang 102

6.1 Xác định kích thước trục để lắp ổ lăn trên trục vít chủ động Trang 102

Trang 111

Trang 118

Trang 118

Trang 120

Đối với nước ta hiện nay, mục tiêu phấn đấu đến năm 2020 là tiến lên mộtnước công nghiệp, để phục cho mục tiêu đó, các nhà sử dụng các thiết bị côngnghiệp có nhu cầu rất cao, bên cạnh đó các thiết bị nhập khẩu có giá thành rất cao,

vì vậy đòi hỏi các nhà sản xuất các thiết bị trong nước phải nổ lực hết mình để nộiđịa hóa các thiết bị công nghiệp, góp phần vào mục tiêu công nghiệp hóa hiện đạihóa đất nước

Đối với sinh viên của các trường kỹ thuật sắp tốt nghiệp, để hoàn thành nhiệm

vụ tốt nghiệp,và trở thành một cán bộ kỹ thuật trong các lĩnh vực thiết kế chế tạo,

thì mỗi sinh viên phải thực hiện tốt một đề tài tốt nghiệp, với sự tò mò ham học hỏi

em đã chọn cho mình đề tài tốt nghiệp là “KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÁY NÉNKHÍ TRỤC VÍT” em mong rằng quá đó em sẽ có nhiều kinh nghiệm hơn trongcông tác thiết kế chế tạo các thiết bị công nghiệp

Đề tài này còn rất mới, các tài liệu do các tác giả trong nước viết về đề tài nàycòn rất hạn chế, vì vậy em phải tự tìm các tài liệu ở nước ngoài, và các tài liệu trêninternet

Trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp em được sự hướng dẫn của quý thầy côtrong khoa, đặc biệt là thầy giáo Huỳnh Văn Hoàng đã tận tình chỉ bảo em để em cóthể hoàn thành tốt đề tài của mình, qua đề tài này em có thể đúc kết lại kiến thức mà

em đã học trong khoảng thời gian năm năm tại trường, bên cạnh những kiến thức cơbản đó là tiền đề để em tự đi sâu vào nghiên cứu trong các lĩnh vực kỹ thuật

Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng để hoàn thành tốt đề tài của mình, do trình độcòn có hạn và thời gian thực hiên không dài nên không thể tránh khỏi những sai sót,kính mong các quý thầy cô tận tình có ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn sau khi ratrường

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2009

Sinh Viên Thực Hiện

Phan Hoàng Vũ

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

dq Nhiệt lượng cung cấp

du Nội năng

dl Công sinh ra

Cp Nhiệt dung riêng đẵng áp

Cv Nhiệt dung riêng đẵng tích

k Lũy thừa đoạn nhiệt

r2w Bán kính vòng chia trục chủ động

ψ Góc nghiêng của răng vít

h1 Bước xoắn trục vít chủ động

Nk Công suất đoạn nhiệt.

ηk Hiệu suất đoạn nhiệt

Ns Công suất tại trục vít chủ động

ηt Hiệu suất làm tăng nhiệt độ

tc Nhiệt độ tại cửa thải

ρ1 Khối lượng riêng khí nạp

nm Số đầu mối răng vít trên trục vít

chủ động

nmax Tốc độ quay cực đại của trục vít

chủ động

m1 Khối lượng khí nạp trong một

đơn vị thời gian

Q Nhiệt lượng trao đổi

i Enthapy

F Diện tích truyền nhiệt

Qξ Tổn thất nhiệt ra môi trường

xung quanh

Cp1 Nhiệt dung riêng của không khí nạp đẵng áp

C2 Nhiệt dung riêng của dầu

m2 Khối lượng dầu phun trong một đơn vị thời gian

φ Tỉ lệ giữa khí nạp và lượng dầu phun vào

ρ2 Khối lượng riêng của dầu

Q2t Lưu lượng thể tích dầu phun vào

π0 Tỉ số áp suất dầu phun và khí nạp

po2 Áp suất dầu phun nhỏ nhất trongkhoang máy nén

N1 Công suất lớn nhất của động cơ điện

n1 Số vòng quay lớn nhất của động

cơ điện

D1 Đường kính bánh đai chủ động

B Chiều rộng của bánh đai.

t Bước của rảnh đai

S Khoảng cách từ mép ngoài bánh

đai đến rảnh thứ nhất

h0 Khoảng cách từ đỉnh bánh đai

đến tâm của dây đai

Dn1 Đường kính ngoài của bánh đai

chủ động

Dn2 Đường kính ngoài của bánh đai

bị động

S0 Lực căng ban đầu của dây đai

σo Ứng suất ban đầu

F Diện tích của một đai

R Lực căng dây đai tác dụng lên

[τ]x Ứng suất xoắn cho phép

db Đường kính trong ổ lăn

Bb Bề rộng ổ lăn

ds Đường kính trong đệm làm kín

Bs Bề rộng của đệm làm kín

Mu Mô mem uốn

Mtd Mô men tương đương

[σb] Ứng suất bền cho phép

Cor Tải trọng tĩnh

E Mô đun đàn hồi của vật liệu

y Khoảng cách từ thớ đang xét đếnthớ trung hòa

1 Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của máy nén khí trục vít.

Lịch sử của các ngành công nghiệp và kỹ thuật luôn gắn liền với lịch sử pháttriển của máy nén khí Máy nén khí đã xuất hiện ngay từ thời cổ đại đã có các loạimáy thổi khí dùng trong các ngành sản xuất đồng và sắt, kể cả những máy thổi chạybằng sức nước

Máy nén khí trục vít là loại máy kiểu thể tích, nó được sử dụng rất nhiều trongcông nghiệp nén khí cũng như như làm lạnh ở các máy điều hòa không khí, chúng

có nhiều ưu điểm, tiết kiệm không gian, thời gian làm việc dài

Sử dụng máy nén khí trục vít trong công nghiệp được thịnh hành kể từ khi nóthay thế máy nén khí chuyển động tịnh tiến với số lượng lớn sử dụng trong việc nénkhí, máy nén làm lạnh, trong ngành công nghiệp thực phẩm, máy nén khí trục vítcho chất lượng khí nén sạch hơn so với các loại máy nén khí khác, ngoài ra máy nénkhí trục vít còn có thể nén khí có chứa chất rắn nhỏ, đặc biệt hơn là trong kỹ thuậttăng áp trong công nghiệp ô tô Ngày nay xu hướng toàn cầu hóa chung là sựchuyển đổi năng lượng và tái tạo năng lượng giảm chi phí trở nên một vấn đề rấtquan trọng, ngay như là trong việc lắp ráp động cơ và ô tô, hơn thế nữa là việc giảmlượng phát thải khí xả và sự cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu và hiệu suất của động

cơ đốt trọng, là nhiệm vụ và là vấn đề rất cấp bách của mổi quốc gia trên toàn cầu.Một giải pháp có giá trị hiệu lực trong vấn đề này là sự gia tăng công suất và cho

những động cơ cỡ nhỏ có gắn thêm thiết bị tăng áp trục vít kép Nói đầy đủ hơn,những cải thiện khác trong máy nén khí trục vít được ưa chuộng trong việc tănghiệu suất của chúng, giảm mức năng lượng tiêu thụ, phát sinh tiếng ồn và giá thànhchế tạo.

2 Giới thiệu về các loại máy nén khí kiểu rotor.

2.1 Máy thổi khí kiểu Roots.

2.1.1 Cấu tạo.

Theo tài liệu [1] trang 83 ta có sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của máythổi khí kiểu roots như sau:

Hình 2-1 Sơ đồ máy thổi Roots

a) Rotor hình số 8; b) Rotor hình sao

1-4: Stator; 2-5: Rotor; 3-6: Trục quay

2.1.2 Nguyên lý làm việc.

Trên hình 2-1 là sơ đồ kết cấu của máy thổi khí kiểu Roots, bộ phận công tácchính của máy là hai rotor có đường tâm song song với nhau đặt trong vỏ (stator).Rotor của máy có thể coi như những bánh răng có hai hoặc ba răng, rotor cóhai răng gọi là rotor số 8, rotor có ba răng gọi là rotor hình sao Các rotor được dẫn

động bởi động cơ chuyển động quay qua bộ truyền cơ khí Giữa rotor và stator vàgiữa các rotor với nhau đều có các khe hở, nhờ vậy mà các rotor có thể quay vớivận tốc lớn.

Khi các rotor quay chúng bao lấy không khí từ cửa hút A rồi chuyển qua cửađẩy B Khi buồng C (khoảng không gian giữa rotor thành vỏ) vừa thông với cửađẩy, áp suất trong buồng C tăng vọt từ áp suất hút ban đầu tới giá trị áp suất néncuối Như vây không khí hút vào bị nén trong buồng C có thể tích thực tế khôngthay đổi, quá trình nén không khí xảy ra đẳng tích

2.1.3 Các đặc điểm khác.

Có kết cấu đơn giản, có nhược điểm là piston nhanh bị mài mòn Để khắc phụcnhược điểm này, các piston thường được gắn thêm các thanh đệm bằng gỗ Máythổi khí kiểu roots có hiệu suất lưu lượng nhỏ, đặc biệt cột áp lớn hơn 2 mH2O Khicột áp lớn hơn 3mH2O, sử dụng các máy thổi khí kiểu roots sẽ không có lợi, vì khi

đó hiệu suất lưu lượng sẽ giảm rất nhanh do rò rỉ không khí từ bọng đẩy về bọnghút của máy

2.2 Máy nén rotor cánh gạt.

2.2.1 Cấu tạo.

Theo tài liệu [1] trang 86 ta có sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của máynén rotor cánh gạt như sau:

Hình 2-2 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén rotor cánh gạt

1: Rotor; 2: Stator; 3: Khoang chứa chính; 4: Cánh; 5: Áo nước làm mát

tâm Dung tích khoang 3 chứa đầy khí vừa hoàn thành quá trình hút sẽ bắt đầu quátrình nén cho tới khi cánh phía trước tới cửa đẩy.

2.2.3 Các đặc điểm khác.

Máy rotor cánh gạt có kết cấu đơn giản, nhỏ, gọn, lưu lượng tương đối đều,rotor có thể quay với vận tốc lớn, do vậy có thể nối trực tiếp với động cơ Nhượcđiểm là hiệu suất không cao, chế tạo khó, nhạy cảm với bụi bẩn, vì vậy trước khikhông khí được hút vào máy phải được lọc sạch

2.3.2 Nguyên lý làm việc.

Trục vít quay, nhìn từ phía hút (hình 2-4a), phía cặp bánh răng nhả khớp, hốcgiữa các răng khi tách xa nhau phát triển thành khoang lớn được thông với cửa hút

và được làm đầy bởi không khí Khi khoang đó được giãn ra hoàn toàn thì thể tích

nó là lớn nhất nó tách khỏi cửa hút, đến đây quá trình hút kết thúc

Hình 2-4 Quá trình làm việc của máy nén

a: Hút; b: Nén; c: Kết thúc nội nén; d: Đẩy khí

Quá trình nén khí xảy ra khi vít vào ăn khớp với nhau (hình 2-4b) cho đến khicặp buồng chung đó chưa nối với mép cửa sổ ống đẩy, vị trí đó được thể hiện trên(hình 2-4c) Tiếp tục quay trục vít, khi cặp buồng nén khí đã được nối với buồngđẩy, quá trình đẩy khí xảy ra (hình 2-4d)

Yêu cầu độ kín khít, và giá thành chế tạo cao

Tồn tại lực li tâm và lực dọc trục nên lực tác dụng trên các ổ lăn phức tạp

3 Khảo sát máy nén khí trục vít.

3.1 Sơ đồ kết cấu máy nén khí trục vít (hình 2-3).

Hình dạng của máy nén trục vít được phát minh vào năm 1878, biên dạng xoắncủa máy nén trục vít được sử dụng cho tới ngày hôm nay được phát minh bởi AlfLysholm, một kỹ sư trưởng của Svenska Rotor Maskiner AB (SRM) Nên máy nénđược gọi là máy nén Lysholm

3.1.1 Loại hai trục vít.

Máy nén trục vít bao gồm những chi tiết cơ bản như (hình 2-3): Vỏ máy, rotor,

ổ tì, ổ lăn, bộ làm kín, … Trong phần chính giữa rotor là các trục vít, đây là những

chi tiết quan trọng và phức tạp nhất của máy nén khí trục vít Truyền chuyển độngquay cho các trục vít nhờ các bánh răng lắp trên các đầu trục của rotor Các trục vítcủa máy nén trục vít hiện đại là các bánh răng trụ nghiêng modul lớn đối với cácprofile chuyên dùng.

Dạng răng của mổi vít trên tiết diện vuông góc với trục quay (tiết diện mặtđầu) được xây dựng bởi những đường cong đặc biệt, tạo nên profile răng Profilecủa trục vít được thiết kế sao cho khi cặp vít quay các mặt răng trượt với nhau, về lýthuyết không có khe hở

Để khống chế khe hở hai mặt đầu và giữa các vít, người ta lắp cặp truyền bánhrăng trên đầu trục vít, nó loại trừ khả năng kẹt của các trục vít Khống chế khe hởgiữa trục vít và vỏ theo hướng kính và hướng trục bằng các ổ tì và ổ lăn trục Điềnđầy trong các khe hở đó là khí ép khô, không có chất lỏng bôi trơn

Những năm gần đây phổ biến các loại máy nén trục vít có pha chất lỏng bôitrơn vào khí làm việc Ở đây những máy này các trục vít có thể tiếp xúc với nhautheo mặt cạnh profile răng, và khi đó không cần cặp bánh răng trên đầu trục Nhưngchú ý rằng kết cấu của máy nén trục vít không cho phép các vít tiếp xúc với vỏ(stator) của máy

Trên (hình 2-3) chỉ ra các mặt cắt sơ đồ kết cấu của máy nén trục vít Vỏ 1gồm có các khoang tiện tròn với đường tâm song song để đặt rotor Các mặt tiệntròn này cắt nhau tạo thành hình số 8 theo tiết diện ngang Các khoang tiện này tạothành không gian chung mà một đầu thông với cửa hút hay buông hút, còn đầu kiathông với ống đẩy hay buồng đẩy Cửa hút và cửa đẩy bố trí theo hướng chéo nhau,ống hút và ống đẩy cũng bố trí như vậy

Hình 3-1 Dạng cửa hút.

a) Đối với biên dạng răng tròn, đối xứng.b) Đối với biên dạng răng không đối xứng.c) Cửa hút có dạng chữ W

Cửa hút có dạng hai cung tròn tiếp xúc nhau (dạng chữ W như hình 3-1c) nó

bố trí phía trên mặt đầu của vít, đôi khi nằm trên đoạn đầu của mặt cạnh vít Cửađẩy bố trí trên mặt đầu đối diện của vít

Vỏ máy nén có khoang 10 để dẫn chất lỏng làm mát tuần hoàn Nếu áp suấtnén không cao, vỏ chỉ cần tạo gân để tăng bề mặt trao đổi nhiệt với dòng khí bênngoài

Đối với máy nén khí có dầu hay máy nén khí có chất lỏng làm mát phun vàokhí làm việc thì một lượng nhiệt trong máy nén được cuốn theo chất lỏng này.Những máy nén như vậy vỏ máy không có cơ cấu làm mát chuyên dùng

Máy nén khí trục vít trong công nghiệp có hai vít (rotor) Một trong chúng làvít chủ động 2 (hình 2-3) nối với động cơ Nó có răng rộng, cong lồi Vít còn lại 3 –

bị động – răng dạng cong lõm và mỏng hơn Mô men xoắn từ động cơ truyền trựctiếp hoặc qua bộ truyền trung gian (trường hợp có hộp giảm tốc) với vít chủ động,cặp bánh răng gắn trên đầu trục vít cũng truyền một phần mô men này

Cặp bánh răng 7 và 8 lắp trên đầu các trục vít làm đồng bộ chuyển động cáctrục vít và không cho phép các trục vít tiếp xúc với nhau Cặp bánh răng này gọi là

c)

cặp bánh răng liên kết Thường bánh răng lớn trong chúng lắp trên trục bị động, cómặt đầu răng là tròn, làm mặt chuẩn khi lắp ghép trục vít.

Trên trục rotor còn lắp các chi tiết khác ví dụ như vòng chắn đầu, gân ổ tì, cácchi tiết làm kín, ống hút, …

Ổ đỡ 5 và 6 (hình 2-3) có thể là ổ trượt hay ổ lăn Lực hướng trục tác dụng lên rotorđược truyền tới ổ tì 4, ổ này cũng có thể là ổ trượt hay ổ lăn Cọ xát trực tiếp vớitrục là các bộ phận làm kín 9 Số vòng quay của máy nén trục vít được coi là sốvòng quay của trục chủ động

Trong sơ đồ máy nén khí trục vít hai trục, các đường tâm trục đặt song songvới nhau, mổi vít có bước xoắn không đổi, tiết diện ngang lý thuyết cũng khôngthay đổi Do đó tiết diện mặt đầu của các vít là sự ăn khớp của hai bánh răng cóbiên dạng chuyên dùng, sử dụng quy luật ăn khớp của các đường cong tiếp xúc Do

đó bước xoắn không đổi và tiết diện ngang không đổi, mà mặt cắt ngang trục tạimổi điểm khác nhau trên suốt chiều dài tâm trục có kích thước và biên dạng thốngnhất, chỉ khác nhau về góc quay tương đối Điều đó đơn giản hóa về lý thuyết biêndạng hóa và tính toán răng vít

Sơ đồ vít kép 4/6 cho phép trục vít to và có độ dài bền vững tương đối đều khiđường kính ngoài của chúng như nhau

Xét về khe hở nhỏ nhất cần thiết giữa vít và vỏ, độ cứng của trục cần như thếnào để độ uốn không vượt quá 0,25 lần khe hở giữa vít và vỏ

3.1.2 Loại ba trục vít trở lên.

Hình 3-2 Sơ đồ máy nén khí trục vít ba trục

a) Một trục chủ động, b) Hai trục chủ động

Chúng ta bắt đầu từ cái chung nhất có trong kết cấu máy nén khí trục vít, hìnhảnh phổ biến nhất của máy nén khí trục vít là hai trục vít, hoặc có thể ba hay lớnhơn số trục vít

Trong sơ đồ máy nén khí trục vít nhiều trục, hiệu quả của trục vít trung gian(giữa) nhỏ vì khó đảm bảo sự điền đầy trong khoang, không những thế tăng độ phứctạp kết cấu và khó khăn công nghệ chế tạo Máy nén khí trục vít nhiều trục ít sửdụng trong thực tế, máy nén loại ba trục vít thường dùng làm động cơ khí nén trụcvít

Loại máy nhiều trục vít có thể khác nhau về sơ đồ phân bố trục vít, cửa hút,cửa đẩy Song, về hình học và kết cấu của vít không phụ thuộc vào số trục vít Tiếptheo chúng ta sẽ khảo sát kết cấu máy nén khí trục vít hai trục vít, đang sử dụngnhiều trong thực tế

3.2 Phân loại máy nén khí trục vít.

Theo tài liệu [1] trang 93 ta có thể phân loại máy nén khí trục vít như sau:Việc chế tạo máy nén khí trục vít với tốc độ cao và việc sử dụng rộng rãichúng trong các lĩnh vực công nghiệp và vận tải làm cho kết cấu máy nén khí trụcvít rất đa dạng

Hiện nay trong sản xuất máy nén khí trục vít có thể chia ra làm hai nhóm:

Hình 3-3 Kết cấu máy nén khí kiểu khô

1- Máy nén khí kiểu khô (hình 3-3): Cho các loại khí nén không bẩn, khôngdầu hay không có hạt mài mòn chi tiết Trong khoang làm việc của máy nén khí trụcvít loại này không có chất lỏng để bôi trơn và làm mát, sư làm mát loại máy nàynhờ.

a Thổi khí nén hoặc không khí qua vỏ máy

b Làm mát vỏ bằng nước hay dầu, làm mát trục vít bằng nước, dầu hay chấtlỏng khác

Hình 3-4 Kết cấu máy nén khí kiểu ướt

2- Máy nén kiểu ướt (hình 3-4): Làm việc có sự phun chất lỏng vào khoangnén máy nén khí trục vít, tại đây khí và chất lỏng được trộn đều

Phụ thuộc vào khối lượng và tính chất của chất lỏng phun vào, có thể chia loạimáy này thành hai loại:

a Máy chỉ phun vào một lượng không lớn chất lỏng để làm mát và làm kínmáy nén khí trục vít

b Máy được phun vào một lượng đáng kể chất lỏng bôi trơn đồng thời làmmát và làm kín máy nén khí, gọi là máy nén khí dầu

3.3 Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít.

3.3.1 Kết cấu biên dạng răng vít.

Theo tài liệu [1] trang 95 có những khái nhiệm kết cấu biên dạng răng vít nhưsau:

Biên dạng răng vít cần như thế nào để cho đường ăn khớp của vít – đường tiếpxúc của các vít khi chúng cọ sát với nhau – luôn liên tục từ điểm đầu (trên buồnghút) đến điểm cuối (trên buồng đẩy).

Mổi biên dạng đều có tính năng kỹ thuật của nó Như biên dạng răng thân khai,thường sử dụng trong bộ truyền bánh răng lớn, không đảm bảo tính liên tục củađường tiếp xúc, còn trong máy nén khí trục vít hiện tượng đứt quãng đường tiếp xúckhông cho phép, vì khi đó sẽ thông buồng hút với buồng đẩy

Vì vậy, yêu cầu đầu tiên đối với biên dạng răng vít là đảm bảo tính liên tục củađường tiếp xúc

Yêu cầu thứ hai là đảm bảo độ kín hướng trục của các cặp khoang làm việc.Thực hiện điều đó tức là thực hiện việc cách ly chắc chắn buồng nén với buồng có

áp suất thấp hơn nằm ở khoang kế tiếp Yêu cầu thứ hai này thường không đượcthực hiện hoàn toàn bởi giữa các cặp khoang kế tiếp có lỗ nối giữa chúng Trườnghợp như vậy lỗ này không được phép lớn

Trong máy nén khí trục vít người ta chỉ sử dụng một số loại biên dạng răngđảm bảo được yêu cầu thứ nhất và mức độ nào đó đảm bảo yêu cầu thứ hai

Các loại biên dạng răng mặt đầu trục vít thường sử dụng là:

1- Biên dạng Trokhoit là dạng gần giống với Epixicloid và Hypoxicloid Nó

có thể gọi chung là Xicloid Sử dụng biên dạng Xicloid cho một nữa biên dạng răngtính theo đường trục đối xứng hướng kính Nó có thể đảm bảo chặt chẽ về lý thuyếtyêu cầu thứ hai: Độ kín hướng trục

2- Biên dạng tròn, tâm của vòng tròn biên dạng chạy trên vòng xoắn vít – Biêndạng sao

Biên dạng Elipse với trục lớn Elipse nằm theo phương hướng kính hoặc cũng

có thể theo hướng vuông góc với nó

Phải hiểu rằng quy luật ăn khớp của các biên dạng tiếp xúc không cho phéptiếp xúc với một biên dạng nào đó với một đoạn chân răng kia Bởi vậy hiện naybiên dạng răng của máy trục vít là tổng hợp của các biên dạng khác nhau thành mộtbiên dạng phù hợp, loại trừ biên dạng Xicloit

Với chức năng đã nói ở trên, người ta xây dựng đoạn biên dạng thể hiện tínhchất ăn khớp của răng, hay rộng hơn tính chất của máy trục vít

Để tăng cường cho tính chất này hay tính chất khác theo hướng mong muốn,người ta làm răng vít có dạng không đối xứng theo trục hướng kính và sử dụng cácđoạn đường cong biên dạng khác nhau

Cần phải chú ý một đặc điểm của biên dạng hóa các răng trục vít là: Biên dạngđoạn đầu răng rất quan trọng, không chỉ theo hướng cạnh của răng mà khe hở theohướng kính giữa đỉnh răng và rãnh của răng đối diện (khe hở hướng kính của khớprăng có tải) của máy trục vít về lý thuyết cũng không được tồn tại theo yêu cầu đầutiên của biên dạng răng máy trục vít Song đoạn chân răng cũng là đoạn sườn củabiên dạng răng.

Từ đó có thể cho phép kết luận rằng biên dạng răng của máy trục vít là yếu tốquan trọng, xác định tính kinh tế, dạng đặc tính và các thông số kích thước của máy.Việc chọn loại biên dạng răng và chế tạo chính xác đảm bảo chất lượng trong việcchế tạo máy trục vít

Bề mặt ngoài vít, trong đó kể cả bề mặt biên dạng răng, được chế tạo với kíchthước nhỏ đi một chút so với lý thuyết để tạo ra khe hở nhỏ giữa các vít với nhau,giữa các vít với vỏ sau khi lắp chúng vào vỏ

Các kích thước thực tế bề mặt biên dạng vít nhận được do lượng ăn dao tươngứng của các dụng cụ cắt gọt chuyên dùng sử dụng khi cắt vít

Hình 3-5 Vít xoắn được chế tạo có gờ hẹp

a) Trục chủ động; b) Trục bị động

Khe hở giữa bề mặt biên dạng vít, giữa các vít với vỏ cần phải như thế nào đểđảm bảo sự làm việc không có cọ sát của các chi tiết này trong mọi chế độ làm việccủa máy ngay cả khi làm việc đột ngột Song, giá trị khe hở ảnh hưởng rất lớn đếntính kinh tế của máy Với mục đích giảm rò rỉ qua khe hở đỉnh răng và khe hở mặtđầu trục của vít, người ta làm các gờ hẹp (“lưỡi”) làm kín (hình 3-4)

Khi cọ sát với bề mặt làm việc, các lưỡi này bị mài mòn đều mà không ảnhhưởng đến chất lượng của máy

Các gờ làm kín này được chế tạo cùng với trục vít Cơ tính của gờ làm kín này

so với cơ tính vật liệu vít được đảm bảo bởi công nghệ chế tạo trục vít Trong một

số trường hợp gờ làm kín này được ép vào rãnh cắt hẹp

Vật liệu của gờ làm kín này thường là kim loại mềm, dễ biến dạng khi nguyêncông ép đầu tiên

Trục vít có gờ làm kín như vậy thường giá thành cao hơn vì đòi hỏi nhiều laođộng bằng tay, đồng thời cho phép dễ thay thế khi mài mòn hết

Hình 3-6 Biên dạng biên tròn đối xứng có sử dụng các gờ làm kín

a) Gờ đắp thêm; b) Gờ được gia công cơ (cùng chất với thân vít)

Cần hiểu rằng, những “lưỡi” này trên đỉnh răng của trục vít (hình 3-5) ngăncản sự rò rỉ khí chỉ qua khe hở giữa đỉnh răng và vỏ Sự rò rỉ làm ảnh hưởng khônglớn đến hiệu suất lưu lượng của máy nén trục vít, nhưng làm giảm hiệu suất lưulượng làm giảm công nén bên trong Việc chế tạo các “lưỡi” theo sơ đồ (hình 3-6)

có hiệu quả hơn đến sự giảm rò rỉ, làm giảm công nén, cũng như tăng hiêu suất lưulượng máy nén Một số hãng đã tạo ra các “lưỡi” cạnh như trên (hình 3-6b)

3.3.2 Phân loại biên dạng răng vít.

Theo tài liệu [2] trang 13÷16, và tài liệu [3] trang 32 ta có thể phân loại biêndạng răng vít như sau:

Với những kỹ thuật cao hơn được sử dụng để tạo ra các biên dạng của trục vít

từ những đường cong biên dạng thực cơ bản của trục vít, và tạo ra những đườngcong biên dạng tương đồng thứ hai trên trục vít khác, và được sử dụng trong nhữngđiều kiện thích hợp một trong những đường cong có thể sử dụng là những đườngcong cơ bản, những đường tròn cổ điển thì hầu như thông dụng hơn, tất cả nhữngđường tròn có tâm trên vòng chia tạo ra vòng tròn đồng dạng trên một trục vít khác.Những vòng tròn có tâm lệch khỏi vòng tròn chia và những đường cong khác,như: Elipse, Parapolic, Hyperpolic, có những chi tiết đối xứng, và tạo ra những

đường cong mà được gọi là Trochoid trên trục vít khác, tương tự những điểm cục

bộ trên một rotor sẽ cắt đường Epicycloid và nội Cycloid trên một trục vít khác.Trong một thập kĩ thì kỹ năng để chế tạo một trục vít thì rất giới hạn trong việc lựachọn những đường cong cơ bản mà có thể nối tiếp với một biên dạng thứ hai

Biên dạng của vòng tròn không đối xứng bao gồm chỉ những vòng tròn Biêndạng không đối xứng Lyshom, phần riêng của đường tròn đồng trục trên vòng chiađược giới thiệu và gọi là Cycloid trên những bề mặt áp suất cao, là hình dáng đầutiên của trục vít có biên dạng không đối xứng Biên dạng không đối xứng SRM sửdụng là đường tròn lệch tâm trên những bề mặt có áp suất thấp của trục vít bị động.Theo sau đó là biên dạng SKBK được giới thiệu như trên trục vít chủ động, trong cảhai trường hợp những biên dạng bao quanh được phân tích như Epicycloid hoặc nộiCycloid Biên dạng SRM “D” bao gồm những đường tròn riêng biệt, hầu như chúng

có những vị trí lệch tâm trên trục vít chủ động và trục vít bị động Những phát minhsau đây cho đường cong cơ sở trên một trục vít và đường cong thứ hai, tạo ra nhữngđường cong khác trên một trục vít Cơ bản suy ra từ sự ăn khớp cổ điển hoặc nhữngđiều kiện tương tự khác Gần đây những đường tròn dần dần được thay thế dầnbằng những đường cong khác, như: Elipse trong biên dạng của FuSheng, Parapolictrong biên dạng của Compar và Hitachi và Hypoloic trong biên dạng của “Hyper”.Hypoloic là biên dạng gần đây nhất hầu như được thay thế tương thích nhất manglại tỉ lệ tốt nhất của sự dịch chuyển trục vít và độ dài đường kín khít

Hiệu suất của máy nén trục vít phụ thuộc vào những biên dạng của trục vít mà

có lưu lượng lớn qua diện tích mặt cắt, độ dài mép bít kín ngắn và diện tích rò rỉnhỏ Diện tích mặt cắt lớn thì tỉ lệ lưu lượng lớn giống như kích thước của trục vít

và tốc độ của trục vít Độ dài mép bít kín ngắn hơn và giảm khe hở nên rò rỉ nhỏhơn, tỉ lệ giữa lưu lượng lớn hơn và khe hở nhỏ thì làm tăng hiệu suất thể tích củamáy nén, mà tỉ lệ của lưu lượng được đưa vào như tổng phần của lưu lượng rò rỉdương, đây là một chỗ ngoặt để tăng hiệu suất đoạn nhiệt bởi vì công suất tổn haonhỏ trong việc nén khí mà tuần hoàn bên trong

Những điểm chính của những máy nén trục vít vẫn được sản xuất 4 vít đối vớitrục vít chủ động và 6 vít trục vít bị động với cả hai trục vít có đường kính ngoàigiống nhau Hình dạng này là sự thỏa hiệp có triển vọng cho cả hai, áp dụng chomáy nén khí kiểu khô và kiểu ướt và được sử dụng cho không khí và làm lạnh hoặc

quá trình công nghệ của máy nén khí Tuy nhiên những hình dạng khác như: 5/6 và5/7 và gần đây nhất là 4/5 và 3/5 trở nên được phổ biến Năm vít ở rotor chủ độngtương ứng cho tỉ lệ áp suất cao hơn, đặc biệt nếu kết hợp với những góc xoắn lớnhơn, dãy 4/5 xuất hiện như việc kết hợp tốt nhất trong việc sử dụng cho kiểu ướtcho tỉ lệ áp suất vừa phải Kiểu 3/5 được sử dụng cho phương pháp khô, bởi vì nóđưa ra tỉ số truyền lớn giữa trục vít chủ động và bị động mà có thể có những ưuđiểm để giảm yêu cầu tốc độ dẫn động.

Hình 3-7 Những biên dạng thông dụng của máy nén trục vít.

Nhìn trên hình 3-7 những cặp biên dạng của trục vít được vẽ đồng thời để sosánh, được mô tả bằng những tên thương mại của chúng hoặc bằng những tên biểuhiện sự phát minh

Nhóm thứ nhất với trục vít có 4 vít ở trục vít chủ động và 6 vít ở trục vít bịđộng Hình dạng của trục vít này có thể chấp nhận một cách chung chung cho bất

cứ việc sử dụng nào Biên dạng Shibbie không đối xứng SRM, 1979, lịch sử xuấthiện biên dạng của máy nén trục vít hầu như thành công gần đến đỉnh cao.

Tiếp theo là biên dạng Astberg SRM “D”, 1982

Nhóm lớn nhất của trục vít được trình bày trong hình dạng 5/6 là sự kết hợptrục vít trở nên phổ biến nhất bởi vì nó kết hợp với sự dịch chuyển lớn với cửa đẩylớn và trong trục vít kích cở nhỏ có đường đặc tính tải tốt hơn Đó là sự thành cônghơn nữa trong việc nén khí, trong làm lạnh điều hòa không khí

Một nhóm bắt đầu với biên dạng SMR “D” theo sau bởi “Sigma”, Biên dạngBammert,1979; FuSheng, Lee, 1988 và biên dạng “Hyper”, Chia-Hsing 1995 Tất

cả các biên dạng ở trên là “ Tạo ra trục vít” sự khác nhau giữa chúng là vít dẫn mànhững đường tròn lệch tâm của trục vít chủ động, những đường cong được nối tiếptheo sau là đường thẳng, đường Elipse, đường Hyperpolic tương ứng Sự xuất hiệnHyperpolic là những hình dạng có thể tốt nhất cho những mục đích đó Hai hình cònlại là trục vít được tạo kiểu bánh cóc của Rinder, 1984 và Stosic, 1996 Đường congchính cho sự lựa chọn và phân bố trên bánh cóc là tạo ra diện tích mặt cắt lớn vớinhững trục vít bị động khỏe mạnh hơn, hơn các loại khác được biết đến ở máy nénkhí trục vít

3.4 Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít.

Theo tài liệu [1] trang 98 ta có khái nhiệm vỏ máy nén khí trục vít như sau:

Vỏ của máy nén khí trục vít được đúc từ thép, gang hay kim loại màu Đối vớimáy nén loại nhỏ và vừa (đường kính trục vít đến 250 mm) thường có mặt ngangtháo được trong khoang mặt đầu hút Mặt tháo được theo hướng dọc trục thườngkhông có Điều đó làm giảm biến dạng (lối ra) của vỏ, đơn giản chế tạo, đồng thờilàm gọn nhẹ thiết bị áo nước làm mát cho vỏ

Hình 3-8 Kết cấu vỏ máy nén trục vít

Đối với máy nén khí lớn, ngoài mặt tháo được ngang tâm còn có mặt tháođược dọc tâm, để đảm bảo việc lắp đặt, kiểm tra hiệu chỉnh khe hở - lắp ráp máy.

Để tránh khe hở chỗ nối dùng các buloong kéo

Yếu tố quan trọng của kết cấu vỏ là buồng hút và cửa hút

3.5 Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít.

Theo tài liệu [1] ta có khái nhiệm kết cấu dạng cửa hút máy nén khí trục vítnhư sau:

Hình 3-9 Dạng cửa hút

a) Đối với biên dạng răng tròn, đối xứng

b) Đối với biên dạng răng không đối xứng

Như chỉ ra sau đây, tổn hao trên đường hút làm giảm hiệu suất lưu lượng máynén, tăng tiêu hao năng lượng khi nén khí Để giảm tổn hao đó, nhiệm vụ quantrọng của nhà thiết kế là:

1 Xây dựng khoang dẫn mà từ đó khí đi vào khoang vít theo hướng gần vớihướng dọc tâm trục vít, hạn chế các khuỷu, vùng xoáy, …

2 Chọn tiết diện cửa hút phù hợp – giá trị góc ở tâm α1b và α2b (hình 3-10) củarãnh vòng cửa hút

3 Tăng có thể được tiết diện rãnh hút làm giảm vận tốc chuyển động của khícửa vào

Sự mở rộng và thiên hướng gần với hướng dọc tâm của rãnh hút làm cản trởkích thước hướng kính của bộ làm kín, đặc biệt là bộ bánh răng liên kết mà thườngđược lắp trên hướng cửa hút.

Việc chuyển bộ bánh răng liên kết sang hướng cửa đẩy và việc giảm kíchthước hướng kính của bộ làm kín và ổ trục đến tối thiểu cho phép được dẫn dòngkhí theo hướng dọc trục vít Trên hình 3-9 chỉ ra dạng cửa hút đối với biên dạngrăng tròn đối xứng và biên dạng không đôi xứng

Trong buồng ăn khớp sự giãn nở khí tạo nên càng lớn thì sự rò rỉ qua khe hởcàng nhỏ Vào thời điểm nối buồng ăn khớp này với buồng hút xảy ra sự điền đầykhí rất nhanh tạo nên sự va đập Đó là nguyên nhân tổn thất và sinh ra tiếng ồn ởphía cửa hút máy nén

Việc nối sớm thể tích ăn khớp của răng với buồng hút sẽ làm giảm thể tích ănkhớp Với mục đích đó, cửa hút phía đối diện với chỗ ăn khớp răng người ta làmrãnh hình nêm, còn trên phần lưng của răng vít chủ động, người ta tạo ra rãnh nhưchỉ trên hình 3-9 Thể tích ăn khớp Wkh chiếm khoảng 0,2% thể tích toàn phần cặpkhoang Những vít có biên dạng hình tròn đối xứng về lý thuyết không có thể tích

Hình 3-10 Đường bao của cửa sổ đẩy máy nén khí trục vít.

Kết cấu cửa đẩy trên mặt phẳng dọc trục và phần mặt đầu cửa đẩy chỉ ra trênhình 3-10 Ống đẩy phải đặt như thế nào đó để phần tiết diện của nó đặt trên mặtđầu (diện tích ∆Fn) phải không nhỏ hơn diện tích phần mặt đầu buồng đẩy (FT).Phần cửa đẩy được đặt ở phía cạnh vít có mép ngắt được bố trí trên bề mặt tiệnhình trụ của vỏ trên trục vít Phần này thực tế có hình dạng như nhau đối với biêndạng bất kỳ Phần cửa sổ trong mặt đầu có dạng copy biên dạng mặt đầu của vít Vìvậy dạng phần này cửa đẩy phụ thuộc vào dạng răng

Trên hình chiếu cạnh (hình 3-10) chỉ ra dạng phần mặt đầu cửa đẩy (FT) đốidiện với biên dạng răng tròn Đối với biên dạng răng không đối xứng, phần mặt đầucửa đẩy chỉ ra trên hình 3-10

Hình 3-11 Các mép buồng đẩy đối với biên dạng răng không đối xứng.

a) Trên mặt đầu vỏ b) Phác thảo các cữ để đánh dấu và kiểm tra biên dạng cửa sổ.b: Mặt chuẩn cửa cữ

Trên hình 3-11b chỉ ra cữ để đánh dấu và kiểm tra hình dạng cửa đẩy

Đối với biên dạng răng không đối xứng thì cửa đẩy cũng không đối xứng, hơnnữa phía bên trái, bên vít bị động mép cửa đẩy hạ thấp xuống đến mặt phẳng tháođược (mặt phẳng đi qua các đường tâm trục vít) với mục đích dẫn hoàn toàn khí từkhoang ăn khớp ra buồng đẩy

Trong thể tích ăn khớp phía buồng đẩy, khí được nén đến áp suất cao hơn ápsuất buồng đẩy, điều đó làm tăng tổn thất năng lượng Bởi vậy thể tích này thiết kếtheo quan điểm nhỏ nhất Ở vít có những biên dạng răng tròn đối xứng thể tích ănkhớp này không có nên cửa sổ buồng đẩy có dạng đơn giản hơn Cặp bánh răng liênkết truyền một lượng không lớn mô men xoắn của máy nén nếu như dẫn động quatrục vít chủ động Lượng mô men xoắn qua đây khoảng 4-10% mô men xoắnchung

3.6 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít.

Theo tài liệu [1] trang 101 ta có khái nhiệm kết cấu ổ trục máy nén khí trục vítnhư sau:

a)Hình 3-12 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít.

a) Kết cấu ổ trượt; b) Kết cấu ổ lăn

Ổ trục máy trục vít có đặc trưng trước tiên là vận tốc vòng cao Đối với máynén vít áp suất thấp và kích thước nhỏ, thường chọn ổ lăn theo tiêu chuẩn chunghoặc chuyên ngành Sử dụng ổ lăn cho máy nén vít đơn giản kết cấu và rẻ tiền hơn,phía buồng đẩy lắp ổ lăn và ổ chặn kiểu con lăn Ổ chặn chịu lực ảnh hưởng của lựchướng trục theo hai hướng ngược nhau Điều đó xảy ra khi khởi động máy hay khilàm việc của máy nén khí trục vít có hệ số nén thấp, trước tiên hay xảy ra đối vớitrục vít bị động

Điểm định vị rotor với vỏ phải đặt ở phía đẩy bởi vì khe hở mặt đầu của vítvới vỏ theo phía đẩy phải tối thiểu Thường nó nằm trong giới hạn δ = 0,05÷0,1

mm Khi làm việc khe hở này sẽ không thay đổi đáng kể nếu như khoảng cách giữađiểm định vị với buồng đẩy càng nhỏ Việc lắp đặt ổ chặn phía hút đòi hỏi tăngđáng kể khe hở hướng trục của vít với vỏ phía đẩy, điều đó làm tăng rò rỉ khí nén vềbuồng hút

Trong máy nén khí có hệ số nén thấp, độ chênh nhiệt độ không lớn, có thể lắp

ổ chặn ở phía hút, ổ thứ hai là ổ lăn để chịu lực hướng kính và không cần hạn chếdịch chuyển hướng trục của rotor

b)

Việc dùng ổ trục lăn trong máy nén trục vít còn có ưu điểm so với ổ trượt là

nó đảm bảo ổn định giá trị khe hở giữa các vít và cho phép đơn giản hóa về độ tincậy khi tính toán khe hở trong trạng thái làm việc

Máy nén trục vít có lưu lượng trung bình và lớn thường có áp suất buồng đẩykhoảng 4÷5 at và cao hơn Có giá trị lực hướng kính của nó đến vài tấn Trongtrường hợp này, tính thêm điều kiện số vòng quay lớn, không thể chọn ổ lăn được

mà chọn ổ trượt

Ổ trục trượt đòi hỏi phải có tra dầu cưỡng bức để bôi trơn và làm mát Một sốkết cấu người ta dùng bơm dầu Chính điều đó dẫn đến tính toán phức tạp và khôngđạt độ tin cậy cao Khó khăn là ở chỗ khi thay đổi số vòng quay hình hoc sẽ thayđổi đáng kể (từ 0 đến giá trị nào đó) trong khi tính và chon các giá trị của các thông

số khác chỉ trong một số lượng giới hạn chế độ làm việc (vị trí của trục)

Để tránh cọ sát giữa vít với vỏ phải khống chế khe hở tối thiểu giữa chúng nênyêu cầu khe hở hướng kính giữa ngõng trục và ống lót nhỏ hơn 1,5 đến 2 lần giá trị

ổ trục làm việc trong điều kiện tương tự của máy khác

Trường hợp sử dụng ổ trục trượt trong máy nén trục vít cần phải tính đếnnguyên tắc ổn định chiều lực tác dụng trên tất cả 4 ổ lăn do tổng lực tác động, kể cảtrọng lượng của rotor, điều đó tránh được sự cọ sát giữa các vít hay kẹt giữa hai vít.Khi thiết kế các bộ phận ổ trục trượt đặc biệt chú ý tới sự dẫn dầu và dẫn dầu

ra một cách tự nhiên, cũng như bảo đảm lượng dầu chảy theo hướng trục trên vít từphía buồng hút

Các ống lót của ổ trượt thường làm dạng tháo được Trong các loại vỏ có mặttháo được dọc trục, các ống lót không tháo được sẽ là sự bất tiện, nhưng nó được sửdụng để tạo ra màn dầu vững chắc ngay cả khi có nguyên nhân nào đó làm thay đổihướng lực tác dụng lên ổ tựa

Các ổ chặn trượt trong máy nén trục vít người ta sử dụng má rẻ quạt dạngMitrec Ổ chặn trượt thường lắp đặt ở phía buồng đẩy Ổ trượt chặn từ hai phía,trong đó phía không làm việc các má rẻ quạt có số lượng ít hơn hoặc đơn giản làvòng babit

Đối với ổ này vì phía không làm việc, khe hở giữa mặt đầu rotor và vỏ ở phíađẩy phải đặt nhỏ tối thiểu Di chuyển đầu trục của rotor phụ thuộc vào kích thướcmáy và kết cấu ổ chặn trục, có giá trị trung bình khoảng 0,12÷0,2 mm Giá trị lớnnhất của khe hở phía buồng đẩy giữa vít và phải khác xa với giá trị nhỏ nhất của độ

di chuyển này

Khó khăn của bộ làm kín máy nén trục vít là làm kín trên hai trục sao cho ròkhí trong máy nén là không lớn Giá trị rò khí trong máy nén với bộ làm kín bằngsợi khoảng 1÷2% so với lưu lượng máy, với bộ làm kín chuyên dùng được giảmxuống đến 0,5% hoặc nhỏ hơn.

Ở một loạt kết cấu máy nén khí, sự rò khí từ buồng đẩy được đưa vào buồnghút Điều đó làm tăng sự điền đầy cho máy nén và tăng công nén Khí được tách ra

từ bộ làm kín lại được dẫn qua bộ làm mát trước khi dẫn vào khoang làm việc vùngbắt đầu nén

Bộ làm kín thường bằng than, bao gồm các vòng graphic không cắt mỏng vớikhe hở rất nhỏ đều với trục (như khe hở mối ghép động) Đối với vòng làm kín mặtđầu các vòng than được ép vào đĩa nhờ các lò xo chuyên dùng

Bộ làm kín kiểu răng vòng về nguyên tắc làm việc kéo theo tổn hao khí nén.Đối với trục vít cần phải chú ý kết cấu để giảm tổn hao này Nhưng bộ làm kín này

đạt độ tin cậy trong vận hành, những năm gần đây phổ biến rộng rải bộ làm kínkhông tiếp xúc với các răng vòng xoắn ngược.

Các làm kín phía cửa hút và cửa đẩy được phát triển như nhau, bởi vì mổi mộtmáy trong dãy có thể là tầng thứ nhất và cũng có thể là tầng thứ hai

Nếu nén khí có áp suất hút ít chênh lệch so với áp suất khí quyển thì các bộlàm kín mặt cắt chữ L tại phía cửa hút đơn giản đi Tại phía cửa đẩy sau hai ba vònglàm kín mặt cắt chữ L sẽ có một khoang để làm thoát lượng khí lọt vào hoặc để tạo

ra vòng chèn khí bằng khí trơ Kết cấu của bộ làm kín này được thể hiện trên hình3-14

Hình 3-14 Các bộ làm kín trục bằng graphic

3.8 Các đường đặc tính của máy nén khí trục vít.

Theo tài liệu [1] trang 114 ta có khái niệm đường đặc tính của máy nén trục vítnhư sau:

Một trong những đường đặc tính cơ bản của máy nén khí trục vít là tươngquan phụ thuộc giữa năng suất và số vòng quay

0 25 50 75 100

255075100

π < < <

Đối với máy nén khí dùng nguyên lý nén thể tích, năng suất lý thuyết phụthuộc tuyến tính vào số vòng quay Đường thẳng QT = f(n) được biểu diễn trên hình3-15 Cũng trên đó bố trí các đường công suất thực Qb = f(n) của máy nén khí vớicác cấp độ nén khác nhau

Thông thường, năng suất thực của máy nén khí được quy đổi theo các điềukiện hút, nghĩa là theo các thông số không khí trong buồng hút

Hiệu suất tung độ năng suất lý thuyết QT và năng suất thực Qb nếu cùng vòngquay cho ta thấy trị số tổn thất năng suất do sự lọt khí và sức cản trong quá trình hútphụ thuộc và cấp độ nén π Nếu số vòng quay thấp thì trị số lọt khí khá lớn Cácđường cong năng suất thực trong vùng số vòng quay của máy nén khí nhỏ giảmxuống theo đường dốc đứng Nếu tăng số vòng quay thì trị số lọt khí tương đốigiảm xuống và đường cong năng suất thực tiến gần sát đường lý thuyết Nếu tiếptục tăng số vòng quay thì bắt đầu xuất hiện rõ rệt hơn sự ảnh hưởng của các yếu tốkhác – sức cản thủy lực hoặc trong trường hợp thông thường là tổn thất động họctrên đường hút Sự tăng năng suất và số vòng quay trong trường hợp này làm xấu đi

sự nạp khí của các khoang