Thiết kế chế tạo bơm nước chuyên dùng trong nuôi trồng thủy sản bằng vật liệu phi kim loại.

và được chế tạo bằng vậy liệu đắt tiền kim loại, compsit, các thiết bị này có giá thành rất cao/ Vì vậy, trong phạm vi đề tài này tôi đề suất phương án thiết kế chế tạo thiết bị đảo nư

LỜI NÓI ĐẦU

T hủy sản được xác định là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn đem lại nhiêu ngoại tệ cho đất nước Trong đó nuôi tôm là một nghành rất quan trong đem lại lợi nhuận cao Nuôi tôm là hoạt động có tính rủi ro rất cao nếu cho tôm sinh trưởng và phát triển một cách tự nhiên không có sự can thiệp của khoa học kỷ thuật tôm; trong khi diện tích nuôi ngày càng tăng, môi trường bị ô nhiểm nên tôm rất dể bị bệnh chết, trong khi vốn đầu tư cho hoạt động nuôi tôm lại rất lớn; vì vậy vấn đề đặt ra là cần phải đảm bảo các yếu tố cho tôm có thể sinh trưởng và phát triển bình thường bằng việc sử dụng các thiết bị nuôi tôm chuyên dùng Một trong các thiết bị không thể thiếu là thiết bị đảo nước

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại thiết bị đảo nước sục khí khác nhau: đão nước sục khí khiểu chân vịt, đão nước kiểu cánh quạt, đão nước sục khí kiểu thổi khí, đảo nước kiểu ly tâm văng… được sản xuất ở trong nước, củng như nhập từ nước ngoài Các thiết bị này thường không thể thực hiện tốt cùng một lúc nhiều chức năng ( tạo dòng chảy, sục khí, giải phĩng khí , … ) và được chế tạo bằng vậy liệu đắt tiền ( kim loại, compsit), các thiết bị này có giá thành rất cao/

Vì vậy, trong phạm vi đề tài này tôi đề suất phương án thiết kế chế tạo thiết bị đảo nước dạng bơm bằng vật liệu phi kim loại phụ vụ cho hoạt động nuôi trồng thủy sản có khả năng thực hiện các chức năng: tạo dòng chảy và xục khí cho ao nuôi, đồng thời có khả năng gôm chất thải nếu bố trí nhiều máy

MỤC LỤC

Chương I:

Tình Hình Nuôi Trồng Thủy Sản Của Việt Nam Và Yêu Cầu Kỹ

Thuật Trong Nuôi Trồng Thủy Sản

I.1 Giới thiệu về nghành nuôi tôm sú công nghiệp: 5

I.1.1: Giới thiệu qua về nghành nuôi tôm sú công nghiệp tại Việt Nam5 I.1.2 Giới thiệu qua về nghành nuôi tôm sú công nghiệp tại khu vực Nam Trung Bộ[1] 6

I.2 Thông Số Kỹ Thuật Ao Nuôi Tôm Sú Khu Vực Nam Trung Bộ: 7

I.2.1: Các thông số hình học về ao nuôi tôm sú ở khu vực Nam Trung Bộ: 7

I.2.2 Các thông số môi trừong của ao nuôi ảnh hưởng đến quá trình phát triển của tôm 8

I.3 Thiết bị đão nước sục khí: 10

I.3.1 Các thiết bị đảo nước sục khí để xử lý môi trường nuôi: 10

I.3.1.1 Đảo nước kiểu cánh quạt: 11

I.3.1.2 Đão nước nước sục khí kiểu thổi có hai loại: 13

I.3.1.3 Đảo nước kiểu ly tâm văng 15

I.3.1.4 Thiết bị đão nước kiểu bơm làm việc theo nguyên lý Becnuly:15 I.3.1.5 Máy đão nước dùng bơm: 15

I.3.1.6 Máy thỗi khí venture: 15

I.3.2 Một số mô hình nuôi tôm thương phẩm: 17

I.3.3 Chọn thiết bị đão nước-sục khí kiểu bơm hướng trục: 18

Chương II: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TAO II.1 Phương án thiết kế 19

II1.1 Nguyên lý làm việc: 19

II.1.2 Chọn kết cấu: 20

II.1.3 Phân tích kết cấu 22

II.1.3.1 Bánh xe công tác 22

II.1.3.2 Vỏ máy bơm 25

I.1.3.3 Trục máy bơm và các chi tiết trên trục( ổ trục và khớp nối): 29 II.1.3 Lựa chọn kết cấu tối ưu 37

II.2 Tính toán chi tiết máy 38

II.3 Thông số cơ bản của bơm 48

Chương III: Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ Gia Cơng Và Lắp Ráp III.1 Gia công chi tiết trục: 57

III.2 Gia công chi tiết khớp nối: 69

III.3 Gia công chi tiết bạc dưới: 77

III.4 Gia công chi tiết bạc trên: 80

III.5 Gia công chi tiết gối đỡ: 85

III.6 Gia công chi tiết co nhựa 900: 85 III.7 Gia công chi tiết ống trục: 85 III.8 Gia công chi tiết bệ đỡ động cơ: 91

CHƯƠNG I:

TÌNH HÌNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CỦA VIỆT NAM VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

I.1 Giới thiệu về nghành nuôi tôm sú công nghiệp:

I.1.1: Giới thiệu qua về nghành nuôi tôm sú công nghiệp tại Việt Nam[1]

Việt Nam là một quốc gia có bờ biển trải dài hơn 3260Km dọc từ tỉnh Quản Ninh ở phía Bắc đến tỉnh Kiên Giang ở phái Nam của đất nước Cùng với hệ thống sông ngòi chằn chịt tạo thành hơn 300.000ha mặt nước lợ, có thể cải tiến thành đìa nuôi tôm thương phẩm đạt tiêu chuẩn Có khí hậu nhiệt đới ôn hòa, môi trường chưa bị ô nhiểm nhiều tạo cho việt Nam nhiều thuận lợi phát triển nghề nuôi tôm thương phẩm mạnh Với ưu thế và tiềm năng sẳn có và lại đựơc nhà nước đầu tư hổ trợ trong những năm gần đây cho nên nghề nuôi tôm ở nước ta đã và đang phát triển mạnh để trở thành một quốc gia có diện tích nuôi và sản lựợng nuôi tôm xuất khẩu lứon ở Đông Nam Á và thế giới Diện tích nuôi tôm gia tăng nhanh chóng từ 50.000ha name 1985 lên đến 285.000 ha name 1998 với 30 tỉnh nuôi tôm sú Do đặc thù địa lý của nước ta người ta chia các tỉnh có thể nuôi tôm sú ra thành 3 khu vực chính: khu vực phái Bắc, khu vực miền trung và khu vực phía Nam

Phía Bắc Miền Trung Phía Nam

Tỉnh Diện Tích Tỉnh Diện

Diện Tích

Quản Ninh Hải Phòng Thái Bình Nam Định Ninh Bình Thanh Hóa Nghệ An Hà Tỉnh

12.565 8.750 3.245 5.800 3.220 6.000 1.500 1.249

Quản Ninh Quản Trị Thừa Thiên Huế

Đà Nẵng Quản Nam Quảng Nghãi Bình Định Phú Yên Khánh Hòa Ninh Thuận Bình Thuận

593

313 1.296

140 1.150

680 2.061 1.314 4.313

1.350

555 4.900

868

4680 34.680

19000 25.919 30.925 105.520

quyền địa phương và sự giúp đỡ về khoa học kỹ thuật của các cơ quan khoa học ( trường đại học Thủy Sản NT, Viện Hải Dương Học, Trung tâm nghiên cứu Thủy Sản III) Nghề nuôi tôm thương phẩm và tạo giống nhân tạo ở khu vực Nam Trung Bộ là những địa phương đi đầu trong khoa học kỹ thuật bán thâm canh và thâm canh cũng như áp dụng trang bị kỹ thuật về nuôi tôm

Bảng 1.3: Diện tích – Sản lượng – Năng suất nuôi tôm Nam Trung Bộ[1]

Diện Tích (ha) Sản lựơng (tấn) Năng Suất trung

bình Tỉnh

1997 1998 1999 1997 1998 1999 1997 1998 1999

Phú Yên

1044 1263 1525 1357 1536 1950 1.29 1.21 1.31

Khánh Hòa

_ 4333 4823 _ 3310 7250 _ 0.76 1.51

Ninh Thuận

595 602 682 649 786 1125 1.09 1.68 1.61

I.2 Thông Số Kỹ Thuật Ao Nuôi Tôm Sú Khu Vực Nam Trung Bộ:

I.2.1: Các thông số hình học về ao nuôi tôm sú ở khu vực Nam Trung Bộ:

- Diện tích ao: trước đây hình thức nuôi quản canh, vì muốn đạt sản lượng

cao nên diện tích ao thường rất lớn, có khi rộng đến vài hecta Dần dần thu hẹp được thông qua hình thức nuôi tôm tiên tiến hơn và hiện nay thường nằm trong khoản (0.4-0.8 ha) để thuận tiện cho việc quản lý

- Kích thước ao nuôi: đi đôi với việc giới hạn diện tích, kích thước ao củng được lấy theo một tỷ lệ thống nhất với kích dài và kích thước rộng: tỷ lệ dài/rộng

»2, tức là các ao đều theo dạng hình chữ nhật chiều dài gấp đôi chiều rộng

- Mực nước: mực nước thường thay đỗi theo thủy chiều tuy nhiên để đảm bảo điều kiện sống thuận lợi cho tôm sống và phát triển tốt thì mực nước trong

ao thay đỗi trong khoản (1-1,5)m là tốt nhất

- Chất đáy ở các ao nuôi khu vực Nam trung Bộ thì ở lớp đáy chủ yếu tồn tại ở hai dạng đáy bùn và đáy bùn cát rất dễ cuốn và rất dễ bị sạc lỡ Cho nến, với các ao nuôi ở khu vực này phải có quy trình làm ao riêng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

I.2.2 Các thông số môi trừong của ao nuôi ảnh hưởng đến quá trình phát triển của tôm

I.2.2.1 Nhiệt độ của nước:

Nhiệt độ của nước là đại lượng biểu thị trạng thái nhiêït độ của nước Nhiệt độ trong ao được cung cấp nhiệt từ nhiều nguồn: bức xạ mặt trời, sự phản xạ hiệt của trái đất, từu ácc phản ứng hóa học và sự phân hủy của các chất hữu

cơ trong nước và nền đáy ao Nhiệt độ nước đặc trưng luôn luôn biến đỗi theo thời tiết Quy luật biến động của nhiệt độ là: biến động theo mùa và biến động hằng ngày Tôm có thể chịu đựng được sự thay đỗi nhiệt độ 0,20c/phút Nhưng khi nhiệt độ thay đỗi đột ngột 30C hay 40C hoặc việc quá giới hạn sẽ gây sốc, thậm chí còn làm tôm chết Đặc biệt khi nhiệt độ của mặt trời chiếu xuống làm cho lớp nước trên bề mặt nóng nhanh hơn lớp nước dưới sâu dẫn đến sự phân tầng về nhiệt độ làm giảm năng suất của ao nuôi Do đó, việc dùng máy sục khí và thiết bị đão nước nhằm phá vỡ sự phân tầng về nhiệt dộ của nước trong ao nuôi Dải nhiệt độ tôm sú thích hợp từ 12-37.50C, nhưng khoản nhiệt độ thích hợp nhất cho sự tăng trưởng cảu nó có từ 25-300C

I.2.2.2 Độ hòa tan ôxy trong nước: (Disolvel Õygen)

Ôxy là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với quá trình sống của sinh vật Đối với nghành nuôi tôm công nghiêp thì việc tăng hàm lượng ôxy vào trong nước là một việc không thể thiếu

Ôxy được làm giàu cho nước từ hai nguồn cơ bản sau: hào tan trực tiếp từ khí quyển và quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh thải ra Hàm lượng Ôxy trong nứớc thường xuyên biến động, nhưng nhìn chung nó tuân theo quy luật:

chu kỳ ngày đêm, đó là thời tiết và mật độ tảo trong ao nuôi Theo thời gian nuôi là mật độ tích tụ tảo trong ao nuôi và chế độ quản lý ao nuôi Hiện tượng quan hợp của tảo (thực vật phù du) chỉ xảy ra vào ban ngày dưới ánh sáng mặt trời

Do đó những thời gian mà trời u ám và vào ban đêm thi ao nuôi sẽ kông đủ ôxy cho tôm Tình hình thiếu ôxy cũng xảy ra khi thực vật thủy sinh chết quá nhiều

do việc sử dụng hóa chất Để giả quyết vấn đề này, người ta sử dụng máy sục khí, máy đảo nước hoặc thay đỗi nước vào ao để tạo thêm ôxy Hàm lựơng ôxy tốt nhất để tôm sống khẻo mạnh và phát triển tốt nhất là từ (5-7) mg/l

I.2.2.3 Độ pH:

Chỉ số pH là một trong những chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nứớc, nó là chỉ số axit hay kiềm của nước và gắn liền với chế độ khí của vùng nước Đối với ao nuôi tôm thì độ pH trong khoản (6.5-9), thuận lợi là từ (7.8-8.2) Nếu chuyển tôm từ vùng nước này đến vùng nước khác có độ pH chênh lệch nhau lớn thì tôm sẽ bị sốc pH và chết

I.2.2.4 Độ mặn (Salinity ) S%

Độ mặn là tổng lựơng (tính theo gam) các chất hòa tan chứa trong 1kg nước biển, các nhà hải dương học tính độ muối bằng phần nghìn 000 Tùy theo loại tôm và thời điểm trong chu kỳ sinh sống của mỗi loại tôm mà nồng độ mặn có khác nhau Đối với tôm sú thì nó có thể chịu đựng được sự biến thiên về độ mặn từ 3 -45%, độ mặn lý tưởng cho tôm sống và phát triển mạnh là từ 15-25%

I.2.2.5 Độ trọng:

Độ trong của nước được đo dựa vào độ sâu còn nhìn thấy được nhờ một dụng cụ gọi là đĩa Secchi Còn hàm lượng Seston thường được xác định theo phương pháp trọng lượng Seston là tập hợp các sinh vật sống trong tầng nước và thể lơ lững trong nước Chúng gồm có các hợp phần sau: chất vẫn vô cơ được đưa vào thủy vực từ đất, bùn mã hưu cơ, sinh vật phù du (kể cả động vật và thực vật) Do đó trong các ao nuôi thủy sản tồn tại mối quan hệ độ trong và thực trạng của ao Gia trị độ trong <20cm thì ao được gọi là ao đục, ao đục nó sẽ cản trở sự quan hợp của sinh vật phù du trong nước do đó sẽ dẫn đến tình trạng thiếu

ôxy trong ao nuôi Ngược lại, nếu ao có độ trong từ 45-60cm thì nước ao được coi là nghèo chất dinh dưởng Độ trong khoản từ (30-40cm) là tình trạng ao tốt nhất

I.2.2.6: Hàm lượng khí NH3 và H 2 S:

Hàm lượng khí NH3 có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sinh trưởng và phát triển của tôm, lượng khí NH3 sẽ tăng lên tỷ lệ thuận so với nhiệt độ và nồng độ

pH Nếu hàm lượng NH3 quá cao tôm sẽ có xu hướng ngoi lên mặt nước để lấy ôxy từ không khí dẫn đến gây xốc (tress) cho tôm Do vậy để giảm độc tính cuả

NH3 cần phải tăng cường ôxy hòa tan trong nước bằng cách quạt xục khí, đão nước, máy nén khí, bộ trộ ôxy…

H2S có ảnh hửơng đến sinh vật nói chung, với hàm lượng H2S lớn thì nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình sinh trưởng của tôm Đối với hàm lượng

H2S nhỏ thì nó không ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh trưởng của tôm nhưng nó sẽ tiêu hao nhiều ôxy trong môi trường

I.2.2.7: Tốc độ dòng nước (Vc):

Tốc độ củng là một trong các yếu tố quan trọng quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển của tôm, tốc độ dòng chảy như thế nào là hợp lý đó là một trong những vấn đề còn đang cập nhật của nghành nuôi tôm hiện nay

Nhận xét: qua việc phân tích các thông số ao nuôi ảnh hưởng đến quá

trình sinh trưởng và phát triển của tôm Ta thấy việc sử dụng các thiết bị cơ khí trong nuôi tôm công nghiệp là hết sức cần thiết để đảm bảo nồng độ ôxy trong ao, tốc độ dòng nước, nhiệt độ nước….Và một trong các thiết bị quan trong để đảm bảo các yêu tố sinh trưởng của tôm là thiết bị đảo nước xục khí Và hiện nay trên thị trường có rất nhiều thiết bị như vậy

I.3 Thiết bị đão nước sục khí:

I.3.1 Các thiết bị đảo nước sục khí để xử lý môi trường nuôi:

Trong mô hình nuôi tôm thương phẩm thâm canh qui mô trang trại, một trong các thiết bị phục vụ cho công tác nuôi trồng là thiết bị đão nước-sục khí

Thiết bị đão nước xục khí có nhiều dạng: đão nước sụcc khí khiểu chân vịt, đão nước kiểu cánh quạt, đão nước sục khí kiểu thổi khí, đảo nước kiểu ly tâm văng

I.3.1.1 Đảo nước kiểu cánh quạt: là loại đảo nước được dùng tương đối

rộng rãi ở các ao nuôi trên toàn quốc Nó làm việc theo nguyên lý cánh guồng quay hất nước lên thành những hạt nhỏ, tiếp xúc và thẩm thấu không khí ( có oxy) làm giàu hàm lượng không khí (oxy) hòa tan trong nước.Cánh guồng làm bằng vật liệu nhựa hoặc kim loại, ưu điểtm của thiết bị đảo nước kiểu cánh guồng là đơn giản dễ chế tạo do đó công nghiệp địa phương hoặc các cơ sở cơ khí nhỏ củng có thể sản xuất được

Kết cấu động cơ và hợp số (Vikyno):

a)Máy đão nước trục ngắn:

Máy đão nước trục ngắn có hai loại do Đài Loan và do Thái Lan sản xuất, nhưng có cấu tạo tương tự nhau Tuy nhiên chúng khác nhau về kích thước bề mặt cánh, số lượng cánh và số lượng guồng…

Máy đão nước trục ngắn do Đài Loan sản xuất: mỗi máy chỉ có hai guồng làm bằng thép không rỉ, bố trí hai bên do động cơ điện dẫn động qua bộ chuyền giảm tốc trục vít- bánh vít Cả hệ thống được đặt trên khung và được làm

nỗi bằng các phao ( là các ống nhựa bịt kín hai đầu), khung cố định bằng bốn cọc cắm thẳng đứng và có thể điều chỉnh chiều sâu gập của cánh quạt

Máy đão nước do Thái Lan sản xuất: có cấu tạo tương tự như máy

của Đài Loan sản xuất nhưng có bốn guồng (mỗi bên hai guồng) guông được làm bằng nhựa PVC có 8 cánh Cách bố trí trong ao củng giống như laọi máy trên nhưng số lượng máy ít hơn ( trong cùng một ao)

b)Máy đão nước trục dài (loại cụm)

Máy này do các cơ sở tư nhân sản xuất: nó dựa trên cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hai loại máy trục ngắn trên nhưng có giá thành tương đối thấp ( sử dụng cho cùng một ao)

Máy gồm động cơ Diezel dẫn động, truyền qua hộp giảm tốc đến trục các đăng và dẫn đến trục guồng, trên trục guồng có lắp các guồng

Tùy theo diện tích và hình dạng của ao nuôi tôm, kinh tế của người nuôi tôm, đặc điểm của cơ sở chế tạo máy đão nước trục dài có công suất và số vòng quay mà có phương án truyền động giảm tốc và số lượng guồng, số lượng cánh

và kích thước bề mặt cánh khác nhau Trên thựuc tế hiện nay có các kiểu truyền động giảm tốc như sau: Đai – đai, đai- bánh răng, đai-hộp số, đãi xích

* Nhận xét các loại máy đão nước trên:

Các loại máy đão nứớc trên có cấu tạo tương tự nhau, chỉ cái tiến thêm

một số bộ phận do đó chúng có một số ưu điểm chung sau:

-Ưu điểm:

+ Có khả năng khuếch tán ôxy vào nước và giải phóng khí độc

(H2S,NH3…) ra ngoài nhanh chóng

+ Tạo dòng chạy nhẹ, đều và luận chuyển thừơng xuyên trong ao (

nếu bố trí máy hợp lý) Ngoài ra với hai loại máy trục ngắn thì việc bố trí, lắp đặt máy trong ao tương đối thuận tiện, dễ dàng Còn lọai máy trục dài tạo được dòng chaỷ rộng và không phụ thuộc vào nguồn điện

- Tuy nhiên chung vẫn còn tồn tại những nhược điểm sau:

+ Với loại máy trục ngắn:

1 Tính cơ động thấp do hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn điện

2 Chi phí cho toàn bộ hệ thống khá cao

3 Lượng Ôxy khuếch tán không đêàu và dòng chảy không rộng

4 Chưa tập chung chất bẩn vào một nơi nhất định để xử lý

I.3.1.2 Đão nước nước sục khí kiểu thổi có hai loại:

- Loại thứ nhất hoạt động như máy nén vô cấp, máy để trên bờ và theo hệ thống ống có khoan lỗ đặt dưới đáy ao sục khí cho các ao nuôi Máy sục khí kiểu khí nén được dẫn động từ động cơ Diezel hoạt động cung cấp không khí có áp xuất cao vào bình chứa ( áp suất không khí thường từ 5-8kg/cm3) Từ bình chứa dẫn theo ống xuống đáy ao và tỏa ra khắp ao như hình vẽ

Họng xã khí

Ao nuôi tôm Bình chứa khí

Máy nén khí

- Loại thứ hai hoạt động như một cánh quạt thổi không khí vào nước qua ống thổi Các loại đảo nước-sục khí kiểu này sử dụng không phổ biến trong các

ao nuôi ở Việt Nam

- Thiết bị này có ưu điểm cho năng suất hòa tan Ôxy cao và thải khí độc lớn Nhưng không tạo được dòng chảy hợp lý và không gom được chất bâûn trong

ao nuôi để tạo vùng sạch cho tôm phát triển Đây là một trong những nguyên nhân tạo ra dịch bệnh ở tôm

Error!

Máy thổi khí (VIKYNO)

I.3.1.3 Đảo nước kiểu ly tâm văng: sử dụng chủ yếu trong các ao nuôi

nước ngọt, chúng hoạt động theo nguyên lý: Đĩa công tác quay hút ở giữa văng nước ra xung quanh tao nên các tia nhỏ trước khi rơi xuống sẽ được thẩm thấu ôxy trong không khí Ở Việt Nam loại này hầu như chưa được sử dụng

I.3.1.4 Thiết bị đảo nước kiểu bơm làm việc theo nguyên lý Becnuly:

dòng nước do cánh bơm quay sẽ hút nước từ trên tầng mặt ao nuôi đưa xuống tầng dưới của ao cùng một lượng không khí hòa tan và lan tỏa vào các vùng khác trong ao nuôi tôm làm cho nước trong ao nuôi được đão lên và làm tăng hàm lượng không khí (oxy) hòa tan trong nước

I.3.1.5 Máy đảo nước dùng bơm:

- Hiện nay thiết bị đão nước này được dùng chủ yếu ở Philippin Với phương pháp này nước trong ao được bơm hút và qua đường ống phun trên đầu

ao phía kia Được bố trí như hình vẽ:

- Phương pháp xục khí dùng bơm này có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả và làm việc tin cậy và tạo nồng độ ôxy đồng đều theo tầng nước Tuy nhiên phương pháp này cũng còn nhiều nhược là năng suất khuếch tan Ôxy thấp và khó gom chất thải bâûn trong ao

I.3.1.6 Máy thỗi khí venture:

Máy này do Đài Loan sản xuất có dạng như hình:

Loại máy đão nước bằng chân vịt đặt trong ống bao dẫn khí và được nhúng sâu vào trong nước Chân vịt được dẫn động bằng động cơ điện Toàn bộ hệ thống được đặt trên khung phao nỗi

Khi động cơ điện hoạt động làm quay chân vịt, nhờ cấu tạo xoắn của cánh chân vịt và ống bao dẫn khí tao ra dòng chảy và khuếch tán ôxy vào trong nước Ngoài ra loại máy thổi khí Venture còn có loại máy thổi khí tự tạo, nguyên lý hoạt động của nó củng gồm có động cơ điện làm quay cánh chân vịt,

do biên dạng xoắn của cánh chân vịt nên tạo được lực đẩy nước, đồng thời khuấy động vùng nước tại mặt đạp của chân vịt làm khuếch tán ôxy trong không khí vào nước

* Đánh giá ưu nhược điểm của máy sục khí:

Tuy cấu tạo nguyên lý làm việc và cách bố trí của loại máy sục khí ở trên có khác nhau nhưng chúng vẫn có chung một số ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

1 Kết cấu đơn giản, sử dụng thuận tiện, bảo quản dễ dàng

2 Có khả năng khuếch tán ôxy vào trong nước và giaiû phóng khí độc ra ngoài tương đối nhanh

3 Có độ bền tương đối cao

4 Giá thành tương đối thấp (trừ loại máy thổi khí Venturi)

Tuy nhiên loại máy còn tồn tại nhiều nhược điểm sau:

1 Lượng ôxy tăng cường thêm cho ao không nhiều

2 Chưa có khả năng tạo dòng chảy nhẹ và đều để thích hợp cho tôm

3 Vùng nước tại cửa miệng đẩy của bơm hay tại mặt đạp của chân vịt bị khuấy đạp quá mạnh làm giảm nhanh chóng chất lượng môi trường nứơc ở khu vực đẩy

4 Chưa tập chung được chất bẩn, thậm chí còn phân tán chất bẩn ra khắp ao

5 Đối với máy thổi khí Venturi và máy thổi khí tự tạo thì:

- Chỉ sử dụng cho ao có diện tích nhỏ

- Tạo dòng chảy hẹp nên đối với ao lớn thì phải bố trí nhiều máy rất tốn kém ( thường thì 5-8máy/ao 0.5ha)

- Hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn điện nên không thích hợp cho những khu vực chưa có điện và những nơi xa nguồn điện thì phải tốn một khoản chi phí

đầu tư vào cơ sở hạ tầng lớn mới đưa thiết bị vào hoạt động được

I.3.2 Một số mô hình sử dụng thiết bị nuôi tôm thương phẩm:

a) Dàn đảo nước được thiết kế chế tạo theo dạng môđun

Mỗi dàn có 3 môđun Mỗi môđun gồm 1 khung và 1 trục rỗng được chế tạo bằng thép tráng kẽm (hoặc inox); 2 phao nhựa PVC; 4 guồng đảo dạng cánh bằng nhựa;

2 01 hộp giảm tốc và 01 bệ đặt động cơ và hộp giảm tốc; 3 01 động cơ điezen (hoặc động cơ điện) Mỗi dàn (3 môđun) trên dùng động lực: 4,5 kw, đáp ứng diện tích 2500 m2 ao

Giá bán thiết bi : 4.500.000 VNĐ/1thiết bị (không có động cơ)

b) Kỹ thuật khác:

1 máy sục khí/6000m2; + 1 quạt nước 4 cánh/1.200m2, 1 quạt nước 8 cánh/1.500m2, 1 quạt nước 10 cánh/1.600m2, 1 quạt nước 14 cánh/1.800-2.000m2;

Giá Thiết bị:

1 Quạt nước: Loại có động cơ 3 pha (Việt-Hung (có hoá đơn VAT): Giàn 7 guồng, 2,2kW=6.600.000đồng; 2 Đầu nổ Trung Quốc (có hoá đơn VAT): - Giàn 7 guồng D8 = 5.700.000 đồng, - Giàn 14 guồng D8 = 7.200.000 đồng; 3 Giá mô tơ: -1,5kW = 900.000 đồng; - 2kW = 1.000.000 đồng; - 3kW = 1.200.000 đồng; 5kW = 1.700.000 đồng Giá đầu nổ D8: 1.800.000 đồng, trong đó, giá linh kiện rời: - Cánh quạt bằng inốc: 110.000đ/guồng; - Khung phao bằng can nhựa: 110.000đ; - Bộ giảm tốc: 1.650.000đ; - Bộ trục: 165.000đ; Bộ trục cát đăng: 330.000đ; - Cánh quạt bằng

nhựa: 85.000đ/guồng (chú ý: vận chuyển đến công trình từ 4-5 máy trở lên, khách hàng không trả tiền vận chuyển Giá bán buôn: giảm 5-8%

I.3.3 Chọn thiết bị đão nước-sục khí kiểu bơm hướng trục:

Vấn đề đặt ra bây giờ là ta phải chọn được một thiết bị có thể đáp ứng được các đòi hỏi của kỷ thuật nuôi tôm công nghiệp: tạo dòng dòng chảy đều và nhẹ, có khả năng năng khuếch táng ôxy vào trong nước cao, có khả năng gồm được chất bẩn trong ao, có khả năng bổ sung thêm các thành phần hóa học của

ao nuôi, và gía thành thấp Trên cơ sở của thiết bị đão nước sục khí có sẵn trên thị trường, trong phạm vi đề tài này tôi đề xuất chế tạo thiết bị đão nước-xục khí bằng vật liệu phi kim loại theo dạng bơm hướng trục đặt đứng có cải tiến Vì đặc điểm của thiết bị này cột áp thấp nhưng lưu lượng lớn thích hợp với yêu cầu là một thiết bị đão nước, có khả năng tạo dòng chảy đều, có khả năng gom được chất thải dưới đáy aokhi bố trí hợp lý các thiết bị trong ao nuôi

CHƯƠNG II:

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TAO

II.1 Chọn ùn thiết kế:

Xuất phát từ yêu cầu thực tế của sản xuất đối với các mô hình nuôi tôm thương phẩm thâm canh, quy mô trang trại cần phải thiết kế thiết bị đảo nước kiểu bơm với cột nước cần bơm H=1-2m Các vùng nuôi tôm hiện nay ở nước ta đang sử dụng rất nhiều các thiết bị đảo nước – sục khí kiểu chân vịt đặt chìm dưới nước có các thông số sau:

- Công suất động cơ: N=1,1KW=1,5ML

- Số vòng quay : n=2900 V/phút Hiện nay ở các vùng nuôi tôm, các ao nuôi công nghiệp chủ yếu được xây dựng với quy mô 2000m3 – 3,500m3 do cá thể hay tập thể nhỏ hay hợp tác xã nhỏ quản lý và đầu tư nhằm đạt mục đích cao nhất Để đám ứng tình hình thực tế của sản xuất và nhu cầu sử dụng thiết bị bơm đảo nước cho các ao nuôi tôm công nghiệp đã chọn phương án ngiên cứu thiết kế bơm đảo nước liên kết với động cơ điện có các thông số thiết kê sau:

- Công suất động cơ điện: N=1,1KW

- Số vòng quay : n=2900 v/phút

- Cột nước bơm: H=2m

II1.1 Nguyên lý làm việc:

Thiết bị đão nước kiểu bơm làm việc theo nguyên lý Becnuly: dòng nước

do cánh bơm quay sẽ hút nước từ tầng trên mặt ao nuôi đưa xuống tầng dưới của

ao cùng một lượng không khí hòa tan và lan tỏa vào các vùng khác trong ao nuôi tôm làm cho nước trong ao nuôi được đão lên và làm tăng hàm lượng không khí (oxy) hòa tan trong nước Hiện tượng trên có được là do sự chênh lệch áp lực ở hai phía cửa vào và cửa ra của cánh bơm khi cánh bơm quay

II.1.2 Chọn kết cấu:

- Xuất phát từ yêu cầu hút nứơc ở trên và đẩy xuống dưới đáy và tạo dòng chảy

đều trong ao ta phải chọn kết cấu sao cho ống hút và ống xã nằm trên hai đường thẳng song song và cùng nằm trong một mặt phẳng: ống hút ở trên, ống xã ở dưới (nếu là bơm thì ngược lại) để vừa có khả năng lấy ôxy ở tầng nước trên đảo xuống tầng dưới, vừa có khả năng tạo dòng chảy đềuÞ chọn hình dáng bơm theo hình chữ

S

- Cánh bơm đặt chìm dưới nước trong võ bơm ( không cần phải mồi bơm)

- Để có kết cấu đơn giản nhất tạo điều kiện thuận tiện cho việc chế tạo ta chọn kết cấu trục cánh bơm đồng trục với trục động cơ

- Hệ thống truyền động (động cơ) phải được đặt cao hơm mặt nước vì vậy

hệ thống liên kết với nhau thông qua bệ đỡ động cơ đặt trên một cái phao: võ bơm và động cơ được lắp chặt với bệ đỡ để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh

- Với kết cấu là bơm hương trục đặt đứng, trục bơm trùng với trục động cơ

nên ta chọn động cơ kiểu mặt bích để thuận tiện cho việc lắp đặt

- Để thiết bị có khả năng bổ sung thêm các chế phẩm sinh học cho ao

nuôi nhờ dòng chảy do bơm tạo ra phân tán khắp ao nuôi, và có khả năng tăng thêm hàm lượng ôxy cho ao nhờ sự chênh lệch áp suất ở mặt thoáng (áp suất khí quyển) và áp suất trong ống hút của bơm ta bố trí thêm một ống dẩn khí chổ cửa hút của bơm để hút ôxy

Trên cơ sở nguyên lý hoạt động và kết cấu cơ bản của bơm; tôi đề xuất các phương án thiết:

Phương án 1:

- Vỏ: vật liệu là thép không gỉ, chế tạo theo phương pháp hàn

- Truc: vật liệu là thép không gỉ

- Khớp nối: khớp nối chử thập

- Ổ trục: ổ lăn kết hợp với bạc trượt có chức năng định hướng

Phương án 2:

- Vỏ: vật liệu là ống nhựa

- Truc: vật liệu là inox

- Khớp nối: khớp nối mềm

- Ổ trục: ổ lăn kết hợp với bạc trượt có chức năng định hướng

Phương án 3:

- Vỏ: vật liệu là ống nhựa

- Truc: vật liệu là inox

- Khớp nối: khớp nối ống

- Ổ trục: hai bạc trượt bằng nhựa có chức năng định hướng

II.1.3 Phân tích kết cấu :

II.1.3.1 Bánh xe công tác:

Trong máy bơm hướng trục thì bánh công tác giữ vai trò then chốt Phần

dẫn dòng của bánh xe công tác được xác định nhờ tính toán thủy động tương

ứng Bánh xe công tác chịu tác động của nhiều lực: phản lực của dòng chảy, lực

ly tâm và trường hợp lắp căng bánh xe trên trục còn có tác động ở chỗ lắp Ngoài việc thõa mãn các yêu cầu về thủy động của phần dẩn dòng và về độ bền cơ khí, việc thiết kế bánh xe công tác còn cần phải tạo nên dạng thuận lợi cho quá trình công nghệ đúc và gia công cơ khí

a) Kết cấu:

- Bơm hướng trục đã được nghiên cứu từ lâu và cơ sở lý thuyết thiết kế bơm hướng trục, đặc biệt với phương pháp tính profin cánh bánh công tác và cánh hướng dòng đã đạt kết quả tốt Ngày nay các phương pháp vẫn tiếp tục được hoàn thiện, nhất là việc sử dụng các tiến bộ của máy tính điện tử – phương pháp tính toán quan trọng

- Ta tiến hành chọn các thông số của cánh bơm theo mẫu:

b) Chọn vật liệu chế tạo:

Vật liệu làm bánh xe công tác của máy bơm cánh dẫn phải thõa mãn được những yêu cầu tổ hợp phức tạp:

- Tính chất cơ học của vật liệu cần phải đảm bảo độ bền của bánh xe công tác không chỉ trong các điều kiện làm việc bình thường mà còn phải thỏa mãn trong các chế độ đặc biệt có thể có trong quá trình làm việc của bánh xe công tác

- Vật liệu phải đảm bảo độ bền dẽo và còn tính đến khả năng chống nứt và bị phá hoại khi rác lọt vào bơm khi bơm đang làm việc

- Vật liệu làm bánh xe công tác cần phải có tính chống mòn tốt trong cùng cặp vật liệu với vòng đệm chống thấm

- Hình dạng kết cấu phải phù hợp với công nghệ đúc và gia công cơ khí để đảm bảo hiệu suất thủy lực là cao nhất

- Vật liệu làm bánh xe công tác phải phù hợp với môi trường chất lỏng làm việc của máy bơm

- Vật liệu làm bánh xe công tác của máy bơm khi lựa chọn phải tính đến kích thước của nó

- Vật liệu làm bánh xe công tác khi chọn phải đảm bảo thuận lợi nhất trong quá trình đúc

- Vật liệu làm bánh xe công tác khi chọn phải tính đến khả năng làm việc trong nước

v Phương án 1: sử dụng vật liệu chế tạo cánh bơm là thép không gỉ

hoặc đồng thau thì vật liệu này có thể đảm bảo được độ bền của cánh bơm khi chịu các ứng suất phức tạp của áp lực thủy động tác dụng lên Nhưng với vật liệu cánh là kim loại thì thường được chế tạo theo phương pháp đúc, đòi hỏi công nghệ chế tạo cao, chi phí vật liệu lớn; từ đó làm tăng giá thành của sản phẩm Mặc khác với vật liệu là kim loại thì cánh bơm có khối lượng lớn Þ rất khó cân bằng động cho cánh bơm khi cánh bơm có các khuyết tật vật đúc nên rất dễ xuất hiện lực ly tâm Þ phá bạc và ổ bi

v Phương án 2 và 3: chế tạo cánh bơm bằng vật liệu nhựa PVA vì

đây là loại bơm nhỏ, nên nó có thể đảm bảo được độ bền cho phép ( được kiểm nghiệm bền bằng phương pháp phần tử hửu hạn) và không bị gỉ sét trong môi

trường nước mặn Và nó giúp cho quá trình chế tạo được đơn giản có thể sử dụng phương pháp đúc hoặc gia công cơ với sự trợ giúp của máy tính Đồng thời với công nghệ chế tạo bánh xe công tác băøng vật liệu PVA ta có thể đảm bảo được khe hở hướng kính của bánh qua đó có thể đảm bảo được hiệu suất của bơm Mặc khác, vì cánh bơm làm bằng vật liệu nhựa nên nó sẻ bị ngấm nước sau một thời gian hoạt động vì vậy ta phải chọn loại nhựa tốt và phải bảo dưởng định kỳ

II.1.3.2 Vỏ máy bơm:

- Võ máy bơm dùng để dẫn và tháo dòng chảy khỏi bánh xe công tác nhằm biến đỗi động năng của dòng chảy thành áp lực ở sau bánh xe công tác và cũng để nối tất cả các chi tiết không chuyển động thành một khối chung

Kết cấu của võ có ý nghĩa quyết định đến kết cấu chung của máy bơm Về nguyên tắc vỏ máy bơm cánh dẫn có hai kết cấu khác nhau:

- Các rảnh của phần dẫn dòng được làm trực tiếp trong võ bơm

- Các rảnh được làm riêng biệt, trong các chi tiết đặc biệt và trong ống tháo kiểu cánh cung như trong các rảnh chuyền

- Các rảnh phần dẫn dòng ở các máy bơm cánh dẫn có ống tháo dòng chảy khỏi bánh xe công tác thường được chế tạo liền với vỏ đúc ( trong trường hợp đặc biệt đối với các bơm có đường kích bánh công tác nhỏ ngưới ta có thể sử dụng phương pháp hàn) Điều ấy cho phép làm các rảnh có hình dạng thuận lợi về mặt thủy động, đồng thời việc gia công võ máy bơm được đơn giản hơn đến mức tối đa Tuy nhiên những đòi hỏi về độ chính xác các kích thước của vật đúc và chất lượng ( độ nhám) bề mặt phần dẫn dòng cần phải cao

- Trong rất nhiều kết cấu của máy bơm cánh dẫn khi sử dụng ống tháo kiểu cánh, kết cấu võ thường được chế tạo thành từng phần riêng biệt và có thể tháo ra được theo các mặt phẳng vuông góc với trục máy bơm Điều đó cho phép đảm bảo được kết cấu là tối ưu nhất và dễ dàng cho việc lắp ráp nhất, nhưng lại gây khó khăn cho việc lắp ráp toàn bộ máy bơm bởi vì việc lắp ráp võ và các chi tiết khác của máy bơm vẫn phải tiến hành đồng thời để đảm bảo cho các chi tiết quay

- Vì thiết bị đảo nước này là loại bơm hướng trục loại nhỏ đặt đứng nên ống tháo dòng chảy được chế tạo liền với võ và không cần phải có cánh hướng dòng

Chọn kết cấu và vật liệu chế tạo:

- Với kết cấu là bơm hướng trục đặt đứng nên buồng công tác chứa cánh bơm đồng trục với trục động cơ

- Để bơm có khả năng đảo nước ở tầng trên đưa xuống tầng dưới và bơm có khả năng tạo được dòng chảy nhẹ và đều ta chọn cách bố trí ống xã và ống hút nằm trên hai đường thẳng song song và cùng nằm trên một đường thẳng theo dạng hình

chữ S

- Kích thước của vỏ bơm phụ thuộc vào mực nước trong ao (1 – 1.5m)

v Phương án 1: Vỏ bằng thép không gỉ và được chế tạo theo

phương pháp hàn

§ Vật liệu: thép không gỉ SCS14

§ Kết cấu:

+ Thân bơm được chế tạo theo phương pháp hàn có ưu điểm cứng vững

+ Nhưng đòi hỏi công nghệ chế tạo khó khăn, khó tháo lắp, giá thành tăng cao + Khi gối đỡ được chế tạo theo phương pháp hàn với vỏ thì khó đảm bảo độ đồng tâm của gối đỡ, mặt bích, trục động cơÞ trục bị đảo, làm xuất hiện các lực nhiểu loạn có chu kỳ phá bạc, ổ bi và làm yếu trục

+ Sau cánh bơm có cánh hướng dòng để ổn định dòng chảy sau cánh bơm

v Phương án 2 và 3: Vỏ được làm bằng các ống nhựa tiêu chuẩn

- Vật liệu: Vì đây là loại bơm nhỏ, để giảm giá thành, tạo điều kiện chế

tạo dể dàng, dể lắp ráp nên có thể sử dụng vật liệu làm vỏ bơm là ống nhựa tiêu chuẩn có bán sẳn trên thị trường Và không cần có cánh hướng dòng vì bơm có công suất nhỏ, trục nhỏ, tốc độ dòng chảy nhỏ

- Về mặt kết cấu: vì đây là bơm hướng trục đặt đứng nên cần phải đảm

bảo độ đồng tâm cao giửa hai ổ trục, trục động cơ và trục bơm Vì vậy để đảm bảo độ đồng tâm cao ta chế tạo võ theo kết cấu:

+ Võ gồm một ống trục chính: trong ống có lắp bạc trên và bạc dưới(phương án 3)Þ vì hai vị trí lắp bạc được chế tạo trên cùng một chuẩn nên có thể đảm bảo độ đồng tâm cao nhất Vì ổ trục sử dụng là bạc nhựa nên cần phải được làm mát trong suốt thời gian bơm làm việc vì vậy trên ống trục cần khoan lỗ để nước ao có thể vào để làm mát bạc Mặc khác, khi gia công bệ đở động cơ ta sử dụng ống trục chính làm đồ gá nên có thể đảm bảo độ đồng tâm cao của trục bơm và trục động cơ vì vị trí lắp hai bạc nhựa (phương án 3), vị trí lắp bạc nhựa và ổ bi (phương án 2) được chế tạo trên cùng một chuẩn

+ Để liên kết ống xã, ống hút với nhau ta dùng một thân bơm chính gắn kết ống xã, ống hút, với ống trục chính Vì thân bơm vừa liên kết với ống

trục chính bằng kim loại, vừa liên kết với ống xã và ống hút bằng nhựa nên thân bơm gồm hai phần: ống ngoài bằng nhựa, và ống trong bằng kim loại; hai ống được lắp căng với nhau

Ống bao ngoài Ống bao trong

Thân bơm

+ Ống xã và ống hút được làm bằng ống nhựa, co 900 tiêu chuẩn và được lắp với thân bơm bằng keo dán chuyên dùng

+ Kết cấu như trên có nhược điểm là kém cứng vững, vì vậy cần có phương án định vị vỏ bơm ( ống xã và ống hút): Ống hút được định vị bằng một vòng kiền nối với bệ đỡ

I.1.3.3 Trục máy bơm và các chi tiết trên trục( ổ trục và khớp nối):

Trục máy bơm là bộ phận truyền lực cho cánh bơm, đồng thời nó cũng chiệu lực đẩy thủy lực và trọnh lượng của các chi tiết ngắn trên trục Chính vì vậy kích thước của trục phải được xác định từ điều kiện bền vững, từ điều kiện biến dạng cho phép dưới tác dụng của các tải trọng tỉnh và động, củng như từ điều kiện giá trị tới hạn của số vòng quay Do phụ thuộc vào kiểu kết cấu, kích

thước và số vòng quay của bơm nên một trong ba kích thước này là chuẩn để chọn kích thước cuối cùng của trục

Độ bền và độ cứng của trục:

Khi tính độ bền và độ cứng cuả trục trước tiên ta phải xác định tải trọng ngoài Tải trọng ngoài gồm có:

- Mômen xoắn của động cơ và mômen cản của bánh xe công tác

- Trọng lượng của bản thân trục và trọng lượng của các chi tiết lắp trên trục

- Lực hướng trục và lực ngang và các phản lực do chúng gây nên Đặc biệt đối với các tiết diện trục khi tính toán phải lưu ý đến dự trữ độ bền thì ngoài tải trọng còn phải tính đến mômen uốn và mômen xoắn, lực kéo và lực cắt Những tiết diện này được chon ở những nơi có mômen tác dung và ứng suất tập chung lớn nhất Để giảm sự tập chung ứng suất thì tại những chỗ chuyển tiếp, các rảnh, các then cần phải được chế tạo với bán kính lớn có thể và độ nhẵn gia công ở cấp độ cao

Độ võng tỉnh của trục xuất hiện do lực thay đổi theo chế độ làm việc của máy bơm, tức là do lực ngang thủy lực và do cân bằng cánh công tác không tốt gây ra, phải nằm trong giới hạn khe hở nhỏ nhất của đệm chống thấm nếu không đệm chống thấm sẽ bị mòn nhanh và sự làm việc của bơm sẽ bị phá hoại Khi xác định độ võng do lực ly tâm gây ra đối với độ hở cho phép đã chọn cho trường hợp không cân bằng cần phải tính đến hệ số tăng cường do mức độ cộng hửơng gây nên Nên trục không chỉ bền mà còn phải cứng

Số vòng quay tới hạn của trục:

Sự rung động của các chi tiết lắp trên trục có ý nghĩa đặc biệt quan trong Sự rung động đó là do các lực nhiễu loạn chu kỳ gây ra tức là do các lực

ly tâm xuất hiện do không hoàn toàn cân bằng, do lực quay thay đỗi chu kỳ xuất hiện ở khớp nối trục khi trục của bơm và động cơ không đồng tâm, và do lực lệch tâm hướng trục xuất hiện khi mặt của ổ chặn bị nghiêng Đồng thời với lực

nhiễu loạn còn có lực hảm dao động, Công của các lực hảm dao động làm tiêu hao năng lượng dao động

Về mặt rung động để trục làm việc an toàn thì số vòng quay làm việc của trục cần phải khác biệt với số vòng quay tới hạn nth khoản 25 - 30%

Kết cấu của trục:

Để đảm bảo bơm làm việc được an toàn thì việc lắp bánh xe công tác vào trục phải được thực hiện theo kiểu trược hay kiểu chặt và đảm bảo không có sự

di động giữa bánh xe và trục nên ta sử dụng phương pháp lắp chặt ecu trên trục Như vậy, việc gia công cơ khí đối với trục được yêu cầu rất cao nhất là đối với các đầu mút của tất cả các chi tiết khác lắp trên trục Để tránh mất cân bằng thì trục phải được chế tạo thành từng bậc và các chi tiết lắp trên trục phải được cân bằng cẩn thận ( đặc biệt phải cân bằng động để đảm bảo độ an toàn cao nhất) Đồng thới kết cấu trục phải có khả năng không chế được lực dọc trục nhờ các vai trục chỗ gối đỡ, và trong các mối lắp với cánh bơm và khớp nối ta sử dụng phương pháp lắp then

Kết cấu trục còn phụ thuộc vào phương án sử dụng ổ trục và khớp nối:

v Phương án 1: khớp nối chử thập, ổ lăn và bạc định hướng

o Khớp nối:

- Vì với kết cấu vỏ hàn như trên thì rất khó đảm bảo độ đồng tâm của hai

ổ trục, và của trục động cơ và trục bơm Nên loại khớp nối được sử dụng phải có khả năng khử được sai số chế tạo Þ Khớp nối chử thập

- Với loại nối trục này có ưu điểm là có khả năng khử được sai số chế tạo

do sự không đồng trục của trục động cơ và trục cánh bơm Nhưng với tốc độ quay của động cơ lớn lên đến 2900vòng /phút thì sẽ gây va đậpÞlàm xuất hiện các lực nhiểu loạn có chu kỳ, lực ly tâmÞtrục rung động, kết cấu không ổn định

o Ổ trục:

- Với phương án sử dụng ổ lăn ở trên và bạc định hướng ở dưới như trên thì trục sẽ dài ra gây yếu trục, nếu cân bằng không tốt sẻ xảy ra hiện tượng đảo trục làm phá hủy bạc nhựa dưới,và trục sẻ có kết cấu phức tạp hơn, nhiều bậc trục hơn

- Lúc này ổ bi sẻ là chi tiết chịu lực dọc trục

- Ổ trục dưới là bạc nhựa nên cần phải được làm mát bằng chính nước

ao trong suốt quá trình làm việc nên trên bạc có sẻ các rảnh

o Trục:

- Việc sử dụng khớp nối và ổ trục như trên sẻ quyết định đến kết cấu trục:

- Trong kết cấu này thì ổ bi là chi tiết chụi lực dọc trục Mặc khác, vì đây là ổ lăn khả năng khống chế lực dọc trục rất kém nên rất dể làm hỏng ổ bi

- Với kết cấu trục này thì khi bơm làm việc như một thiết bị đão nước từ tầng trên xuống tầng dưới trục sẽ chiệu một lực đẩy thủy lực từ dưới lên, khi đó lực truyền từ cánh bơm lên bạc rồi lên trục, lên ổ bi và vì đây là ổ lăn không có khả năng khống chế lực dọc trục nên sẽ làm hư ổ lăn và nó củng có khả năng tác dụng lên ổ bi của động cơ làm hư ổ bi của động cơ Lúc này cánh bơm sẽ ma sát với bạc sẽ làm mòn bạc vì diện tích tiếp xúc bạc và cánh bơm nhỏ và nếu cánh bơm bằng nhựa PVA ( phương án 2 và 3) thì sẽ làm hỏng cánh bơm

- Còn nếu thiết bị làm việc như một bơm hút nước từ dưới lên thì cánh bơm sẽ chiệu một lực đẩy thủy lực từ trên xuống lúc này vai trục sẽ tác dụng lên

ổ bi một lực P Lúc này vai trục sẽ ma sát lên ổ bi, và vì đây là ổ lăn nên không có khả năng không chế lực dọc trục rất kém sẽ phá hỏng ổ bi

v Phương án 2: khớp nối mền, ổ chặn và bạc định hướng

o Khớp nối:

- Khớp nối mềm có ưu điểm là chạy êm, có khả năng khử được các sai số do chế tạo không đảm bảo độ đồng tâm của trục bơm và trục động cơ Hạn chế được việc xuất hiện lực có chu kỳ chổ khớp nối khi trục bơm và trục động cơ không trung nhau

v Phương án 3: khớp nối ống, gối đở và hai bạc nhựa định hướng

o Khớp nối ống:

- Với phương án sử dụng hai bạc nhựa để định hướng thì cần phải đảm bảo độ đồng tâm thật cao vì nếu trục bơm và trục động cơ không đồng tâm sẻ sinh

ra hiện tượng đảo trục Þ phá hủy bạc Mặc khác vì tốc độ động cơ rất cao 2900 vòng/phút nên để tránh hiện tượng rung động nên tôi đề xuất sử dụng nối trục ống

o Ổ trục: hai bạc nhựa có chức năng định hướng

- Vì đây là bạc nhựa nên cần phải được làm mát trong suốt quá trình làm liệc và được làm mắt bằng chính nước ao nên trên bạc có sẻ các rảnh

- Bạc dưới có vai bạc để chụi lực dọc trục

- Đảm bảo khe hở của bạc và trục, đề phòng việc xuất hiện lực ly tâm® phá bạc

o Kết cấu trục:

Vì với yêu cầu là một thiết bị đão nước lấy nước ở tần trên đẩy xuống đáy ao nên khi bơm làm việc trục chỉ chịu lực dọc trục từ dưới lên nên để đơn giản cho việc chế tạo và hạ giá thành ta khống chế lực dọc trục bằng vai trục chỗ cánh bơm Lúc này lực đẩy thủy lực sẽ tác dụng lên ổ đỡ của bơm, khi đó không cần phải sử dụng ổ bi chặn mà chỉ cần sử dụng hai bạc trược để dẫn hướng và đảm bảo độ đồng tâm của trục Vì lực tác dụng lên ống trục chính (vỏ bơm) nên kết cấu sẻ rất cứng vửng, ta chỉ cần đảm bảo độ chính xác hình dạng của trục và độ đồng tâm của trục bơm và trục động cơ để bạc nhựa không bị phá hủy Trục nối với khớp nối bằng then và chốt dịnh vị để giữ trục không bị rớt khi bơm không làm việc, trục nối với cánh bơm bằng then và ecu Với kết cấu này có thể rút gắn chiều dài trục,dể cân bằng động, hạn chế hiện tượng đảo trục

Lực đẩy thủy lực khi hút xuống

- Lúc này vai trục sẽ tác dụng lên vai bạc trượt khi đó cần đảm bảo độ bền của vai bạc

vai bạc Gối đỡ

- Để định hướng trục ta sử dụng hai bạc trượt bằng nhựa nên cần phải đảm bảo dung sai hình dáng và dung sai độ nhám bề mặt để không bị mòn bạc và trục

II.1.3 Lựa chọn kết cấu tối ưu :

Vấn đề bây giờ là phải chọn được một kết cấu tối ưu: đơn giản, cứng vửng, giá thành hạ, và có thể thực hiện chức năng yêu cầu của một thiết bị đảo nước

Qua việc phân tích kết cấu ở phần trên, tôi đề xuất chế tạo thiết bị theo

- Trục có kết cấu đơn giản và gắn nhất (hạn chế hiện tượng đảo trục)

- Vỏ bơm có kết cấu đơn giản và được làm bằng vật liệu rẻ tiền

- Cánh bơm làm bằng vật liệu rẻ tiền và công nghệ chế tạo đơn giản

- Với việc bố trí thêm một ống dẩn khí ở cửa vào của bơm thì càng làm tăng thêm khả cung cấp ôxy cho ao, và có thể bổ sung thêm các chế phẩm sinh học cho ao nuôi

Đặt tên cho bơm là: Bơm Hướng Trục 1,1

II.2 Tính toán chi tiết máy:

II.2.1 Trục:

a) Chất lượng trục bơm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của máy Các

kích thước trục bơm được xác định theo điều kiện độ bền, biến dạng cho phép và số vòng quay tới hạn

Giá trị đường kính trục sơ bộ được xác định theo công thức

dmin 3

n

N C

2900

1 , 1 160

Do đương kính động cơ: dđc=38, để đảm bảo độ bền nên chọn đường kính tại khớp nối và tại bạc là d=25mm

c) Tính độ bền:

Þ Trên biểu đồ nội lực, ta thấy vị trí nguy hiểm là chổ vai trục Kiểm tra độ bền trục tại mặt cắt F25

· Lực tác dụng dọc trục:

Pz=461.1908 (N)

· Mômen xoắn:

Mxoắn=9740

) / (

) (

phut v n

KW

2900

1 ,

Mx z

z = +

25 14 , 3

4 2 461

x

x + 3

25 14 , 3

32 3690

x

x =0.94 +2.4=3.34 N/mm2

3

25 14 , 3

16 3690

x

x W

M P

z =

=

14 , 3

[ ]s t

4 , 43 9 , 36

4

x

x GxJ

xL M P

7850

* ) 88

* 28 346

* 25 (

* 14

II.2.2 Khớp nối :

a) Chọn kiểu loại nối trục:

Do yêu cầu cần đảm bảo độ đồng tâm cao nên chọn loại trục ống

b) Xác định mômen xoắn tính toán:

Momen xoắn tính tóan của trục được xác định:

Mxt=KMx=9,55.106

n

KN

(Nmm)

Mx: momen xoắn danh nghĩa

N : công suất cần truyền qua nối trục (KW)

n : Tốc độ quay của trục(v/phút)

K : Hệ số tải trọng động K=2

2x

=7244.8 (Nmm)