khảo sát và thiết kế máy nén khí trục vít

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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT Sinh viên thực hiên: Phan Hoàng Vũ Lớp: 04C4B Giáo viên hướng dẫn: TS. Huỳnh Văn Hoàng Giáo viên duyệt: Đà Nẵng 2009 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 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phan Hoàng Vũ Lớp: 04C4B Ngành: Cơ khí động lực Khóa: 2004÷2009 Giáo viên hướng dẫn: TS. Huỳnh Văn Hoàng 1. Tên đề tài. KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT 2. Các số liệu ban đầu Tên gọi Chế độ 1 Chế độ 2 Chế độ 3 Áp suất làm việc 7,5 [bar] 10 [bar] 13 [bar] Lưu lượng 0,9 [m 3 /ph] 0,75 [m 3 /ph] 0,55 [m 3 /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 [ o C] 20 [ o C] 20 [ o C] Nhiệt độ cửa đẩy (chọn sơ bộ) 200 [ o C] 200 [ o C] 200 [ o C] 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. 2.1Máy thổi khí kiểu roots. 2.2Máy nén rotor cánh gạt. 2.3Máy nén khí trục vít. 3. Khảo sát máy nén khí trục vít. 3.1Sơ đồ kết cấu máy nén khí trục vít. 3.2Phân loại máy nén khí trục vít. 3.3Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít. 3.4Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít. 3.5Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít. 3.6Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít. 3.7Kết cấu vòng làm kín máy nén khí trục vít. 3.8Các đường đặc tính của máy nén khí trục vít. 3.9So sánh tính kinh tế kỹ thuật của máy nén khí trục vít với các loại 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. 4.1Tính chất của không khí. 4.2Các thông số hình học của trục vít. 4.3Sự hình thành biên dạng của Rotor máy nén trục vít. 4.4Tối ưu hóa quá trình thiết kế. 4.5Lực tác dụng lên trục vít. 4.6Đặc tính của máy nén khí trục vít. 4.7Phân tích nhiệt của máy nén khí trục vít. 4.8Phun dầu và sự trao đổi nhiệt. 4.9Lưu lượng và sự rò rỉ. 5. Tính toán thiết kế máy nén khí trục vít. 5.1Tính kích thước cơ bản của máy nén khí trục vít. 5.2Tính toán và chọn biên dạng răng trục vít. 5.3Xác định số vòng quay cần thiết. 5.4Xác định công suất cần thiết. 5.5Xác định nhiệt độ cửa thải. 5.6Xác định nhiệt lượng tỏa ra và lưu lượng dầu cần thiết phun vào để trao đổi nhiệt. 5.7Chọn các khe hở giữa và tính lưu lượng rò rỉ qua các khe hở của máy nén khí trục vít. 5.8Tính chọn động cơ điện. 6. Tính bền các chi tiết của máy nén khí trục vít. 6.1Xác định kích thước trục để lắp ổ lăn trên trục vít chủ động. 6.2Tính bền trục vít. 7. Hướng dẫn sử dụng. 7.1Vận hành máy nén khí trục vít. 7.2Bảo trì máy nén khí trục vít. 4. Các bản vẽ. 1. Bản vẽ lắp máy nén khí trục vít. 2. Bản vẽ biên dạng răng 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 Ngày___tháng___năm 2009 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rỏ họ tên) (Ký, ghi rỏ họ tên) Kết quả đánh giá: Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn ………………… 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 15 2.1 Máy thổi khí kiểu Roots Trang 15 2.2 Máy nén rotor cánh gạt Trang 16 2.3 Máy nén khí trục vít Trang 17 3. Khảo sát máy nén khí trục vít Trang 18 3.1 Sơ đồ kết cấu máy nén khí trục vít Trang 18 3.2 Phân loại máy nén khí trục vít Trang 22 3.3 Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít Trang 24 3.4 Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít Trang 31 3.5 Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít Trang 32 3.6 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít Trang 35 3.7 Kết cấu vòng làm kín máy nén khí trục vít Trang 38 3.8 Các đường đặc tính của máy nén khí trục vít Trang 40 3.9 So sánh tính kinh tế kỹ thuật của máy nén khí trục vít với các loại máy nén khí khác Trang 43 3.10 Phạm vi sử dụng máy nén khí trục vít Trang 44 4. Cơ sở lý thuyết để tính toán và thiết kế máy nén khí trục vít Trang 46 4.1 Tính chất của không khí Trang 46 4.2 Các thông số hình học của trục vít Trang 47 4.3 Sự hình thành biên dạng của Rotor máy nén trục vít Trang 48 4.4 Tối ưu hóa quá trình thiết kế Trang 53 4.5 Lực tác dụng lên trục vít 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 4.8 Phun dầu và sự trao đổi nhiệt Trang 64 4.9 Lưu lượng và sự rò rỉ 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 5.3 Xác định số vòng quay cần thiết Trang 83 5.4 Xác định công suất cần thiết Trang 84 5.5 Xác định nhiệt độ cửa thải Trang 86 5.6 Xác định nhiệt lượng tỏa ra và lưu lượng dầu cần thiết phun vào để trao đổi nhiệt Trang 87 5.7 Chọn các khe hở giữa và tính lưu lượng rò rỉ qua các khe hở của máy nén khí trục vít Trang 91 5.8 Tính chọn động cơ điện 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 6.2 Tính bền trục vít Trang 111 7. Hướng dẫn sử dụng Trang 118 7.1. Vận hành máy nén khí trục vít Trang 118 7.2 Bảo trì máy nén khí trục vít Trang 120 8. Kết luận Trang 120 Tài liệu tham khảo Trang 121 LỜI MỞ ĐẦU Với sự phát triển của xã hội hiện nay, thì nhu cầu về các máy móc thiết bị phục vụ trong lĩnh vực công nghiệp rất cao, bên cạnh đó các nhà sử dụng các thiết bị công nghiệp ngày càng đòi hỏi khá khắc khe về yêu cầu của thiết bị, như: Giá thành thấp hiệu suất làm việc cao, một trong những điểm mạnh để cạnh tranh giữa các nhà sản xuất thiết bị là giá thành, chất lượng, và dịch vụ,…. Đối với nước ta hiện nay, mục tiêu phấn đấu đến năm 2020 là tiến lên một nước công nghiệp, để phục cho mục tiêu đó, các nhà sử dụng các thiết bị công nghiệp 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 nội địa hóa các thiết bị công nghiệp, góp phần vào mục tiêu công nghiệp hóa hiện đại hóa 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, [...]... và kết cấu của vít không phụ thuộc vào số trục vít Tiếp theo chúng ta sẽ khảo sát kết cấu máy nén khí trục vít hai trục vít, đang sử dụng nhiều 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 rãi chúng trong các lĩnh vực công nghiệp và vận tải làm cho kết... xoắn qua đây khoảng 4-10% mô men xoắn chung 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 vít như 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 máy nén vít áp suất thấp và kích thước nhỏ, thường chọn ổ lăn theo tiêu... giữa vít và vỏ, độ cứng của trục cần như thế nào 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, hình ảnh phổ biến nhất của máy nén khí trục vít là hai trục vít, hoặc có thể ba hay lớn hơn số trục vít. .. thời gian làm việc dài Sử dụng máy nén khí trục vít trong công nghiệp được thịnh hành kể từ khi nó thay thế máy nén khí chuyển động tịnh tiến với số lượng lớn sử dụng trong việc nén khí, máy nén làm lạnh, trong ngành công nghiệp thực phẩm, máy nén khí trục vít cho chất lượng khí nén sạch hơn so với các loại máy nén khí khác, ngoài ra máy nén khí trục vít còn có thể nén khí có chứa chất rắn nhỏ, đặc... 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 phức tạp kết cấu và khó khăn công nghệ chế tạo Máy nén khí trục vít nhiều trục ít sử dụng trong thực tế, máy nén loại ba trục vít thường dùng làm động cơ khí nén trục vít Loại máy nhiều trục vít có thể khác nhau về sơ đồ phân bố trục vít, cửa hút,... cấu máy nén khí trục vít 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, không dầu hay không có hạt mài mòn chi tiết Trong khoang làm việc của máy nén khí trục vít loại này không có chất lỏng để bôi trơn và làm mát, sư làm mát loại máy này nhờ a Thổi khí nén. .. 1984 và Stosic, 1996 Đường cong chính cho sự lựa chọn và phân bố trên bánh cóc là tạo ra diện tích mặt cắt lớn với những trục vít bị động khỏe mạnh hơn, hơn các loại khác được biết đến ở máy nén khí 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 với máy nén. .. áp ít bị dao động Không sử dụng van hút và van đẩy 2.3.4 Nhược điểm 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 xoắn của máy nén trục vít được sử dụng cho tới ngày hôm nay được... những máy nén trục vít vẫn được sản xuất 4 vít đối với trục vít chủ động và 6 vít trục vít bị động với cả hai trục vít có đường kính ngoài giống nhau Hình dạng này là sự thỏa hiệp có triển vọng cho cả hai, áp dụng cho máy 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 và 5/7 và gần đây nhất là 4/5 và. .. bụi bẩn, vì vậy trước khi không khí được hút vào máy phải được lọc sạch 2.3 Máy nén khí trục vít 2.3.1 Cấu tạo Theo tài liệu [1] trang 89 ta có sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí trục vít như sau: Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo của máy nén khí trục vít 1: Vỏ máy; 2: trục vít chủ động; 3: Trục vít bị động; 4: Ổ tỳ; 5-6: Ổ đở; 7-8: Cặp bánh răng lắp trên đầu trục vít; 9: Bộ làm kín; 10: Khoang . đồ kết cấu máy nén khí trục vít. 3.2Phân loại máy nén khí trục vít. 3.3Kết cấu và phân loại biên dạng răng vít. 3.4Kết cấu vỏ máy nén khí trục vít. 3.5Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít. 3.6Kết. thuật của máy nén khí trục vít. 2. Giới thiệu về các loại máy nén khí kiểu rotor. 2. 1Máy thổi khí kiểu roots. 2. 2Máy nén rotor cánh gạt. 2. 3Máy nén khí trục vít. 3. Khảo sát máy nén khí trục vít. 3.1Sơ. cấu vỏ máy nén khí trục vít Trang 31 3.5 Dạng cửa hút và cửa đẩy máy nén khí trục vít Trang 32 3.6 Kết cấu ổ trục máy nén khí trục vít Trang 35 3.7 Kết cấu vòng làm kín máy nén khí trục vít Trang