Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép

Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép LỜI NÓI ĐẦU Ngày loại máy bơm thủy lực sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp nông nghiệp Đặc biệt loại bơm thủy lực chế với công suất lớn mà kích thước khối lượng nhỏ ứng dụng nhiều ngành công nghiệp Trong số loại máy thủy lực ứng dụng rộng rãi phải nói đến máy thủy lực roto Trong ngành chế tạo máy công trình, chế tạo động ôtô, loại máy công cụ máy bào, máy phay, máy khoan, nhà máy hóa chất, thiếu loại bơm roto dùng để bơm dầu cung cấp cho hệ thống Là sinh viên ngành khí động lực, hiểu rõ nhu cầu cần thiết đó, vừa qua với giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn em nhận đề tài “ Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép ” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án tốt nghiệp em nỗ lực để hoàn thành đồ án cách tốt Tuy nhiên thân kinh nghiệm, kiến thức hạn chế việc thực đồ án lần không tránh khỏi thiếu sót Kính mong quý thầy cô bảo để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Huỳnh Văn Hoàng, thầy cô giáo môn bạn giúp em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Nguyễn Cảnh Toàn Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép MỤC LỤC I Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỀ TÀI Error: Reference source not found II KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO .Error: Reference source not found 2.1 Bơm bánh răng: Error: Reference source not found a Bơm hai bánh ăn khớp Error: Reference source not found b Bơm ba bánh .Error: Reference source not found c Bơm bánh nhiều cấp Error: Reference source not found d Bơm bánh ăn khớp Error: Reference source not found e Lưu lượng bơm bánh Error: Reference source not found f Mômen quay lưu lượng tức thời bơm Error: Reference source not found g Hiện tượng chất lỏng bị nén chân bơm làm việc Error: Reference source not found h Tổn thất hiệu suất bơm bánh Error: Reference source not found i Hiệu suất bơm bánh Error: Reference source not found 2.2 Bơm trục vít………………… .Error: Reference source not found a Đặc điểm chung………………………………………………………………….20 b Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm hai trục vít……………… Error: Reference source not found c Nguyên lý làm việc……… .Error: Reference source not found d Thông số làm việc bơm hai trục vít…………… Error: Reference source not found e Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ba trục vít……….Error: Reference source not found 2.3 Bơm cánh gạt……… .Error: Reference source not found 2.3.1 Bơm cánh gạt tác dụng đơn…………………………………………………… 24 a.Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm cánh gạt đơn cánh Error: Reference source not found b Lưu lượng bơm cánh gạt đơn Error: Reference source not found c Lưu lượng trung bình lý thuyết .Error: Reference source not found Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép d Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm cánh gạt tác dụng đơn Error: Reference source not found 2.3.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm cánh gạt tác dụng đơn Error: Reference source not found a Cấu tạo: .Error: Reference source not found b Nguyên lý làm việc: Error: Reference source not found c Lưu lượng bơm cánh gạt đơn cánh Error: Reference source not found 2.4 Bơm chân không vòng nước Error: Reference source not found 2.4.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc .Error: Reference source not found a Cấu tạo .Error: Reference source not found b Nguyên lý làm việc Error: Reference source not found c Thông số làm việc bơm chân không vòng nước Error: Reference source not found d Ứng dụng bơm chân không vòng nước Error: Reference source not found III THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Error: Reference source not found 3.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép .Error: Reference source not found 3.1.1 Lưu lượng trung bình lý thuyết bơm cánh gạt tác dụng kép Error: Reference source not found 3.1.2 Lưu lượng tức thời .Error: Reference source not found 3.1.3 Lực mômen tác dụng bơm cánh gạt tác dụng kép .Error: Reference source not found 3.1.4 Ứng suất tiếp xúc cánh gạt với mặt stato Error: Reference source not found 3.1.5 Chiều dài cánh gạt ảnh hưởng đến giá trị lực tác dụng lên cánh .Error: Reference source not found 3.2 Tính chọn thông số bơm cánh gạt tác dụng kép Error: Reference source not found 3.2.1 Số liệu ban đầu: Error: Reference source not found 3.2.2 Các thông số chọn: .Error: Reference source not found Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép 3.2.3 Xây dựng hình dạng đường cong stato bơm cánh gạt tác dung kép .Error: Reference source not found 3.2.4 Tính bền stato .Error: Reference source not found 3.2.5 Tính toán kích thước roto .Error: Reference source not found 3.2.6 Tính kích thước cánh gạt Error: Reference source not found 3.2.7 Mômen lý thuyết tác dụng lên trục bơm Error: Reference source not found 3.2.8 Tính bền cánh gạt Error: Reference source not found 3.2.9 Thiết kế thân bơm Error: Reference source not found 3.3 Thiết kế trục bơm……… .Error: Reference source not found 3.3.1 Tính sơ trục .Error: Reference source not found 3.3.2 Tính gần trục Error: Reference source not found 3.3.3 Tính phản lực gối đỡ Error: Reference source not found 3.3.4 Tính xác trục Error: Reference source not found 3.3.5 Tính chọn ổ lăn .Error: Reference source not found 3.3.6 Tính chọn khớp nối Error: Reference source not found 3.3.7 Tính chọn then khớp nối………………… Error: Reference source not found 3.3.8 Tính chọn then đuôi trục (phần lắp với roto) Error: Reference source not found 3.4 Vận hành bảo dưỡng bơm……………… Error: Reference source not found 3.4.1 Lắp đặt máy bơm…………… .Error: Reference source not found 3.4.2 Vận hành bơm Error: Reference source not found 3.4.3 Một số hư hỏng thường gặp biện pháp khắc phục Error: Reference source not found IV KẾT LUẬN………………………… Error: Reference source not found Tài Liệu Tham Khảo………………………… 6Error: Reference source not found Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép I Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỀ TÀI Từ kỷ thứ 18 trở lại đây, lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm phát triển manh mẽ ngày hoàn thiện Các loại máy thủy lực roto xuất vào cuối kỷ 19 Các loại máy thủy lực roto phổ biến là: bơm động bánh răng, bơm động trục vít, bơm động cánh gạt, bơm chân không vòng nước Bộ phận làm việc trực tiếp trao đổi áp với dòng chất lỏng qua máy phận có chuyển động quay bánh răng, trục quay có cánh gạt gọi chung roto Vì roto chuyển động tròn nên tạo dòng chảy tương đối nên lưu lượng áp suất dòng chảy máy roto tương đối ổn định Áp suất làm việc máy thủy lực roto là: (20÷350)at Giới hạn số vòng quay để không làm tính ổn định màng dầu thủy động ổ là: n = (500 ÷ 800)v / ph Giới hạn số vòng quay để tránh phá hủy nhiệt là: n max = (2000 ÷ 5000)v / ph Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Ưu điểm chung máy thủy lực roto là: kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, chắn, có tuổi bền cao Vì chúng sử dụng số lĩnh vực như: hệ thống trợ lực tay lái ôtô, hệ thống phanh thủy lực, hệ thống bôi trơn động cơ, hệ thống truyền động thủy lực máy động lực công trình Vì máy thủy lực thể tích đóng vai trò quan trọng ngành chế tạo máy nên việc nghiên cứu sản xuất loại loại máy thủy lực thể tích nhiệm vụ cần thiết nước ta Do nhu cầu chất lượng sản phẩm ngày cao nên cần tạo loại bơm kiểu roto vừa đa dạng chủng loại, nâng cao hiệu suất, công suất, đảm bảo độ bền điều quan trọng II KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO 2.1 Bơm bánh răng: a Bơm hai bánh ăn khớp + Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm hai bánh ăn khớp Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép a B A Hình 2-1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm hai bánh ăn khớp 1: Bánh chủ động; 2: Trục bánh bị chủ động; 3: Ống hút; 4: Trục bánh bị động; 5: Vỏ bơm; 6: Bánh bị động; 7: Ống đẩy; 8: Van an toàn; 9: Then bằng; a: Rãnh chứa chất lỏng + Nguyên lý làm việc: Trên hình (2-1) sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm hai bánh ăn khớp Bánh chủ động gắn liền trục chủ động bơm Mô men từ động truyền qua bánh chủ động nhờ có then Bánh bị động quay trơn trục bị động bơm Bánh chủ động ăn khớp với bánh bị động 6, hai bánh nằm vỏ bơm Van an toàn lắp song song với bơm, nối với đường ống đẩy, van tự mở cho chất lỏng thoát bể hút áp suất ống đẩy vượt áp suất cho phép ống đẩy bị tắc Khoảng trống A vỏ bơm, miệng ống hút hai bánh gọi bọng hút Khoảng trống B vỏ bơm, hai bánh miệng ống đẩy gọi bọng đẩy Khi bơm làm việc, bánh chủ động quay, kéo bánh bị động quay theo chiều mũi tên hình vẽ Chất lỏng chứa đầy rãnh a vùng ăn khớp chuyển từ bọng hút qua bọng đẩy vòng theo vỏ bơm chiều chuyển động với bánh Quá trình đẩy bơm: thể tích chứa chất lỏng bọng đẩy giảm hai bánh ăn khớp chất lỏng bị ép dồn vào ống đẩy với áp suất cao Quá trình hút bơm: ăn khớp, thể tích chứa chất lỏng bọng hút tăng, áp suất bọng hút giảm xuống so với áp suất mặt thoáng bể chứa làm chất lỏng chảy qua ống hút vào bơm Khi áp suất mặt thoáng bể áp suất khí trời bọng hút có áp suất chân không + Nhận xét: Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Quá trình đẩy hút bơm xảy đồng thời liên tục bơm làm việc Khi bơm đổi chiều quay bọng hút bọng đẩy đổi chiều cho Theo nguyên lý làm việc bơm khe hở áp suất chất lỏng tăng chất lỏng chuyển đến bọng đẩy Trong thực tế có khe hở sau: Khe hở đỉnh với vỏ bơm, khe hở mặt đầu bánh với vỏ bơm, khe hở mặt với nên chất lỏng tăng áp suất sớm trước đến bọng đẩy Các khe hở làm chất lỏng chảy bọng hút nên gây tổn thất lưu lượng bơm bánh Nếu áp suất phụ tải cao mức lưu lượng bơm tổn thất hòan toàn b Bơm ba bánh Trong trường hợp muốn tăng lưu lượng giảm kích thước bơm người ta dùng bơm nhiều bánh Vì kich thước bánh bơm ba bánh cho lưu lượng gấp đôi bơm hai bánh Trên bơm ba bánh có hai bọng hút hai bọng đẩy làm việc nên cho lưu lượng gấp đôi bơm hai bánh + Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ba bánh A B Hình 2-2: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ba bánh 1,5: Bánh bị động; 2,6: Ống hút chất lỏng; 3: Bánh chủ động; 4,7: Ống đẩy chất lỏng; 8: Vỏ bơm + Nguyên lý làm việc: Trên hình (2-2) sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm ba bánh Bánh chủ động bố trí giữa, quay kéo theo hai bánh bị động quay theo chiều ngược lai Vì bơm có hai cặp bánh ăn khớp lúc nên có hai bọng hút hai bọng đẩy Vì bọng hút bọng đẩy bơm bố trí chéo góc Chất lỏng từ bể chứa qua cửa hút A sau phân thành hai nhánh chéo góc (2,6) trước vào bọng hút bơm Chất lỏng bánh đẩy vào hai bọng đẩy chéo theo hai ống (4,7) nhập lại theo cửa đẩy B Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép + Nhận xét: Để tránh trùng pha dao động lưu lượng áp suất bơm bánh chủ động nên chế tạo số nhiều từ đến ba so với bánh bị động Vì để dao động xảy trình bơm làm việc gây tổn thất lưu lượng va đập chất lỏng lên bơm, giảm hiệu suất lưu lượng độ bền bơm c Bơm bánh nhiều cấp + Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm bánh ba cấp: Bơm bánh nhiều cấp thường dùng trường hợp cần áp suất cao A B Hình 2-3 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm bánh ba cấp 1,2,3: Bánh răng; 4,5,6: Van an toàn; 7: Đường dẫn chất lỏng bể chứa Trên hình (2-3) sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm bánh ba cấp Chất lỏng từ ống hút A cặp bánh số hút vào bọng hút sau chất lỏng đẩy từ bọng đẩy cặp bánh số Tiếp theo chất lỏng hút vào bọng hút cặp bánh số đẩy từ bọng đẩy cặp bánh số Chất lỏng tiếp tục đẩy vào bọng hút cặp bánh số từ bọng đẩy sau vào ống đẩy B Quá trình hút đẩy chất lỏng diễn liên tiếp bơm hoạt động Vì cặp bánh bơm có tổn thất lưu lượng (do rò rỉ) nên muốn đạt áp suất theo yêu cầu thi phải bố trí cho lưu lượng cấp phải lớn lượng cấp lưu lượng cấp lớn lưu lượng cấp Van an toàn bố trí cấp 2, van an toàn bố trí cấp 3, van an toàn bố trí sau cấp nối với phụ tải nhằm mục đích điều chỉnh lưu lượng, áp suất cấp với cấp với phụ tải làm cho bơm hoạt động bình thường d Bơm bánh ăn khớp Trong trường hợp muốn dùng bơm bánh có độ cứng vững lớn, kích thước nhỏ gọn nên dùng bơm bánh ăn khớp Bơm bánh ăn khớp làm việc áp suất từ (100÷200)at số vòng quay từ (10000÷12000)vg/ph Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Vì ưu điểm nên bơm bánh ăn khớp dùng ngành hàng không + Cấu tạo nguyên lý làm việc bơm bánh ăn khớp b a e Hình 2-4 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý bơm bánh ăn khớp 1: Vỏ bơm; 2: Trục bánh ; 3: Then; 4: Bánh chủ động; 5: Bánh bị động; 6: Lưỡi chắn; a: Bọng hút; b: Bọng đẩy + Nguyên lý làm việc: Trên hình (2-4) sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc bơm bánh ăn khớp Bánh chủ động dẫn động từ trục động Bánh chủ động ăn khớp với bánh bị động Giữa bánh chủ động bánh bị động bố trí lệch tâm có độ lệch tâm e Bánh bị động bánh chủ động đặt vỏ bơm Khi bánh chủ động quay kéo theo bánh bị động quay chiều Theo chiều quay bánh hình (2-4) bọng hút chất lỏng bố trí vị trí a, bọng đẩy chất lỏng bố trí vị trí b + Nhận xét: Nhược điểm bơm bánh ăn khớp kết cấu phức tạp nên gia công khó khăn, chế tạo phải có độ xác cao nên giá thành cao e Lưu lượng bơm bánh Từ nguyên lý làm việc bơm bánh cho thấy bơm chuyển chất lỏng từ bọng hút qua bọng đẩy chất lỏng chứa đầy rãnh bánh chuyển đến vùng ăn khớp bị bánh chiếm chỗ dồn vào ống đẩy + Lưu lượng lý thuyết trung bình bơm đơn vị thời gian 10 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Để xác định đường kính trục cách sơ bộ, ta xét đến tải trọng mômen xoắn trục mà không xét đến tác dụng tải trọng gây biến dạng uốn, xác định theo công thức: d = C3 N ( mm ) n Trong đó: d- đường kính trục N- công suất truyền, N=7,5 (kW) n- số vòng quay phút trục bơm n=1440 ( vòng/phút) C- hệ số tính toán, với vật liệu làm trục thép 35 C=150÷170 Chọn C=170 d ≥ 170 Ta có: 7,5 = 29,3mm 1460 3.3.2 Tính gần trục Khi tính gần ta xét tác dụng đồng thời mômen uốn trọng lượng rôto phàn lực gối đỡ mômen xoắn động sinh Mômen xoắn động sinh 9,55.106.N 9,55.106.7,5 Mx = = = 49058.2 N.mm n 1460 Lực vòng tác dụng lên trục Pv = 2.M x : D- đường kính roto D Pv = 2.M x 2.49058, = = 476,3 N D 206 Trọng lượng rôto r G rt = B.3,14 .γ Trong đó: γ - khối lượng riêng vật liệu làm rôto Chọn vật liệu chế tạo rôto gang có khối lượng riêng γ = 7800 kg / m3 = 7,8.103.9,81N / m Do đó: G rt = 0, 204.3,14 0,103 7,8.9,81.103 = 130N 55 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Vì đầu trục bơm dùng để lắp roto nên ta dùng hai ổ bi để lắp vào đầu trục lại, mục đích làm giảm độ rung trục, hạn chế lực dọc trục,tăng độ cứng vững trục Ta có sơ đồ tính trục bơm RBX RAX Y PV Z X RAY a RBY b Grt Hình 3-16 Sơ đồ tính trục Trong đó: Pv = 476,3 N; G rt = 130N a=33 mm; b=300mm 3.3.3 Tính phản lực gối đỡ Phương trình mômen điểm A lực theo phương y ta có hệ phương trình (3.33) ∑ M Ay = -G rt ( a + b ) + R By a = R By + R Ay - G rt =0 (3.34) Giải hệ phương trình (3.33) (3.34) ta có: R By =1311,8N; R Ay =- 1181,8N Phương trình cân mômen điểm A lực theo phương x, ta hệ phương trình ∑M Ax = -Pv ( a + b ) + R Bx a = R Bx + R Ax - G rt =0 (3.35) (3.36) Giải hệ phương trình (3.35) (3.36) ta được: R Bx =4806,3N; R Ax = -4676,3N; Vậy ta có giá trị: R By =1311,8N; R Ay =- 1181,8N; R Bx =4806,3N; R Ax = -4676,3N; 56 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép RBX RAY Y PV Z RAX a RBY b Grt 39000N.mm Muy Mux 142890N.mm 49058,2N.mm Mx Hình 3-17 Biểu đồ mômen trục bơm Từ biểu đồ mômen trục bơm ta thấy tiết diện B chịu mômen lớn nên ta tính đường kính trục tiết diện Mômen uốn tiết diện này: M uB-B = M 2uBx + M 2uBy = 390002 +142890 = 148116, 68 N.mm Mômen tương đương tiết diện xác định sau M td = M u2 + 0, 75.M 2x = 148116, 682 + 0, 75.49058, 2 = 154089,52 Đường kính trục tiết diện nguy hiểm xác định sau d≥ ` M td 0,1.σ [ ] Trong đó: [ σ ] : ứng suất cho phép thép chế tạo trục, với trục làm thép 35 lấy [ σ ] = 58N / mm Do đó: d ≥ M td 0,1.σ [ ] = 154089,52 = 29,83mm Chọn d=30mm 0,1.58 3.3.4 Tính xác trục Để đảm bảo tuổi thọ, làm việc bơm tốt ta phải kiểm nghiệm lại đường kính trục theo hệ số an toàn 57 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Việc tính xác trục nên tiến hành cho tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung Ta kiểm nghiệm tiết diện B-B trục bơm, vị trí lắp ổ bi đỡ Tính xác trục theo công thức n= n σ n τ n σ2 + n 2τ ≥ [ n] Trong đó: n σ : hệ số an toàn xét đến ứng suất pháp tính theo công thức nσ = σ -1 Kσ σ aσ+ ψm σ εσ (3.37) n τ : hệ số an toàn xét đến ứng suất tiếp tính theo công thức: nτ = τ -1 kτ τ a +ψ τ τ m ετ β (3.38) Trong công thức σ −1 τ -1 giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng: σ -1 = ( 0, ÷ 0, ) σ b τ -1 = ( 0, 2÷ 0,3σ) b Với σ b ứng suất bền trục, thép chế tạo trục 35 có σ b =500 N / mm Chọn: σ -1 = 0, 4σ b = 500.0, = 200N / mm τ -1 = 0, 2.σ b = 500.0, = 100N / mm σ a τ a - biên độ ứng suất pháp tiếp sinh tiết diện trục σa = σ max - σ τ max - τ Trục quay chiều, ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động, ta τa = có: σ a = σ max = -σ = τa = τ m = Mu ; σm = Wu τ max Mx = 2.Wo 58 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Trong đó: Wu Wo mômen chống uốn chống xoắn tiết diện Wu = π.d 3,14.303 = = 2649,3N / mm 32 32 Wo = π.d 3,14.303 = = 5298, 75N / mm 16 16 Do đó: σa = M u 148116, 68 = = 60 N / mm Wu 2649,3 τa = Mx 49058, = = 4, 63N / mm 2.Wo 2.5298, 75 σ m τ m -trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp, thành phần không đổi chu kỳ ứng suất σm = σ max + σ =0 τm = τ max + τ = τ a = 4, 63 N / mm 2 ψσ ψ τ hệ số xét đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi tính theo công thức ψσ = 2.σ -1 + σ σ0 ψτ = 2.τ -1 - τ τ0 Với τ , σ - giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động Chọn ψ σ = 0,1 ψ τ = 0, 05 ε σ ε τ - hệ số kích thước xét đến ảnh hưởng kích thước giới hạn mỏi Chọn ε σ = 0,83 ε τ = 0, 71 β - hệ số tăng bền, không dung biện pháp tăng bền nên chọn β = K σ k τ hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Chọn k σ = 3, k τ = 2,15 Thay giá trị vào công thức (3.37) (3.38) ta được: nσ = 200 3, 60 + 0,1.0 0,83 = 0,86 59 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép nτ = 100 = 7,13 2,15 4, 63 + 0, 05.2 0, 71.1 Hệ số an toàn n= n= n σ n τ ≥ [ n] n σ2 + n 2τ 7,13.0,86 7,132 + 0,862 = 2,18 Vì hệ số an toàn nằm giới hạn : [ n ] = 1,5 ÷ 2,5 Do trục bơm làm việc đủ bền 3.3.5 Tính chọn ổ lăn Ta có sơ đồ chọn ổ trục A B RB RA Hình 3-18 Sơ đồ chọn ổ trục Hệ số khả làm việc ổ C = Q ( n.h ) ≤ Cbảng 0,3 Trong đó: Q-Tải trọng tương đương (daN) n-số vòng quay ổ, n=1460 vòng/phút h-thời gian phục vụ, h=365.24=8760 Tải trọng tương đương, theo tính toán tải trọng hướng tâm tương đối lớn lực dọc trục không đáng kể để đảm bảo độ cứng vững trục trình làm việc nên ta chọn hai ổ bi đũa dãy để lắp ghép Q = ( K V R + m.A t ) K t K n m- hệ số chuyển tải trọng dọc trục tải trọng hướng tâm, m=1,5 K t - hệ số xét đến tải trọng động, tải trọng tĩnh nên K t = K n - hệ số nhiệt độ, nhiệt độ làm việc < 1000 C , nên K n = 60 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép K V - hệ số xét đến vòng ổ vòng quay, vòng quay nên chọn KV = R-tải trọng hướng tâm (tổng phản lực gối đỡ) (daN) 2 R A = R Ax + R Ay = 1181,8 +4676,32 = 4823N 2 R B = R Bx + R By = 1311,8 +4806,32 = 4982 Vì phản lực gối đỡ B lớn phản lực gối đỡ A nên ta tính ổ gối đỡ B chọn ổ tương tự cho gối đỡ A Do đó: Q B = 4982.1.1.1 = 4982N = 498, daN C = 4982 ( 1460.365.24 ) 0,3 = 67525,8 < C b = 108000 A-tải trọng dọc trục; A=0 Kích thước ổ: Ứng với d=50mm ta chọn ổ thứ lắp gối đỡ B có ký hiệu 410; D=130 mm; B=31mm; d = 75 mm; D = 105, mm, đường kính bi 25,4 mm, kích thước vát 5mm D2 d2 d r B D r Hình 3-19 Kích thước ổ bi đỡ Ổ thứ hai đường kính lắp ổ d=60 có ký hiệu 412 dùng lắp gối đỡ B có thông số sau: D=150mm; B=35mm; d = 88 mm; D = 112, mm,đường kính bi 28,58mm, kích thước vát 6mm 3.3.6 Tính chọn khớp nối Khớp nối trục dùng để truyền mômen từ động điện đến trục bơm dùng để nối hai trục lại với Nối trục vòng đàn hồi có ưu điểm sau: Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo giá rẻ, dùng rộng rãi 61 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Trong nối trục vòng đàn hồi hai nửa gối trục nối với phận đàn hồi Vì mà nối trục đàn hồi có khả : giảm va đập chấn động , đề phòng cộng hưởng dao động xoắn gây nên bù lại độ lệch trục Vật liệu làm nối trục: gang CЧ21-40 thép rèn 35 hay thép đúc 35Л; vật liệu chế tạo chốt : thép 45 thường hóa lv DO D c l Hình 3-20 Kích thước nối trục vòng đàn hồi Các kích thước khớp nối trục: Mômen xoắn có giá trị M x = 49058, N.mm =49,0582 N.m Ta có kích thước nối trục chọn sau: d=22 mm; K-hệ số tải trọng động, K=1,2÷1,5 chọn K=1,3 D-đường kính nối trục D=90 mm d -đường kính lỗ lắp chốt bọc đàn hồi d = 20 mm l-chiều dài toàn l=51 mm C=3 mm d c -đường kính chốt d c = 10 mm lc -chiều dài chốt lc = 19 mm Ren chốt M8 Số chốt Z=6 D0 -đường kính vòng tròn qua tâm chốt, D0 = D - d - ( 10 ÷ 20 ) (mm) D0 = 90 − 20 − 20 = 50 mm l V -chiều dài làm việc vòng đàn hồi l v = 15 mm Kiểm tra điều kiện bền Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi σd = 2.K.M X ≤ [σ]d Z.Do lv d c 62 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép [σ]d -ứng suất dập cho phép vòng cao su, [σ]d = 2÷ 3N / mm Thay số ta được: 2.1,3.49058, = 2,83N / mm ≤ [σ]d 6.50.15.10 Điều kiện sức bền uốn chốt σd = σu = K.M X l c ≤ [σ]u 0,1.Z.d 3c D o [σ]u -ứng suất uốn cho phép chốt, [σ]u = ( 60÷ 80 ) N / mm σu = 1,3.49058, 2.19 = 40,39 ≤ [σ]u 0,1.6.103.50 Vậy chốt ta chọn đủ bền 3.3.7 Tính chọn then khớp nối Trong trình làm việc then bị dập bề mặt bị cắt Ta chọn kích thước theo d k h t b d l Hình 3-21 Kích thước then Với d=22mm ta chọn thông số sau Ta có kích thước then : b×h = 6×6 [mm2] b-chiều rộng then h-chiều cao then l-chiều dài phần chiều dài làm việc then, l=41mm t : phần then lắp rãnh trục t = 3,5mm k-phần then lắp rãnh khớp nối Điều kiện bền dập then : σd = 2M x ≤ [σd] d.t.l Mx = 49058,2 N.mm - Mômen xoắn cần truyền 63 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép σd = 2.49058, = 31,1N/mm2 22.3,5.41 Đối với then thép 45 có ứng suất dập cho phép: [σd] =150 N/mm2 σd = 31,8 [N/mm] < [σd] =150 N/mm2 Vậy then không bị dập Điều kiện bền cắt then : ứng suất cắt cho phép [ τ ] c = 120N / mm τc = 2.M x 2.49058, = = 18,12 ≤ [ τ ] c d.b.l 22.6.41 Vậy then không bị cắt 3.3.8 Tính chọn then đuôi trục (phần lắp với roto) Để giảm rung động bơm bảo đảm độ đồng tâm trục rôto cao nên ta dung mối ghép then hoa để lắp ghép trục bơm với rôto Yêu cầu then hoa làm việc là: - Không dập bề mặt bên then - Then không bị cắt Kích thước then tiêu chuẩn hóa theo đường kính trục Với d=30 mm kích thước trục vị trí lắp với roto Ta chọn mối ghép then hoa thẳng để thuận tiện việc chế tạo lắp ghép Ta có số liệu: Z=8; b=7mm; D=36 mm; r=0,3 mm; f=0,4 mm; b d D r o f x45 Hình 3-22 Sơ đồ kích thước then hoa Kiểm nghiệm sức bền dập then theo công thức σd = Mx ≤ [ σ ] d ( N / mm ) 0, 75.Z.F.R tb Trong đó: F-diện tích chịu dập 64 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép R tb -bán kính trung bình (mm) [ σ ] d -ứng suất dập cho phép, thép có [ σ ] d = 500N / mm Đối với mối ghép then hoa chữ nhật  D-d  F= - 2.r ÷.l   l- chiều dài phần lắp ghép l=204 mm  D-d   36 - 30  - 2.0,3 ÷.204 = 489, 6mm 2  - 2.r ÷.l =  Do đó: F =     Bán kính trung bình: R tb = Vậy: σ d = D + d 36 + 30 = = 16,5mm 4 49058, = 1, 012N / mm ≤ [ σ d ] n then đủ độ bền 0, 75.8.489, 6.16,5 3.4 Vận hành bảo dưỡng bơm Quá trình thiết kế, sau xây dựng, lắp đặt, chạy thử vận hành máy bơm đòi hỏi thời gian dài liên quan đến nhiều yếu tố, trình phức tạp Vấn đề sử dụng bơm cánh gạt có nhiều điều kiện tác động tuỳ thuộc vào điều kiện sử dụng mà ta chọn phương pháp hợp lý 3.4.1 Lắp đặt máy bơm Lắp đặt máy bơm công tác phức tạp, tỉ mỉ đòi hỏi độ xác cao Độ xác lắp ráp có ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu suất làm việc, tuổi thọ chi phí vận hành bơm Có nhiều công đoạn thường có công đoạn sau: + Công tác chuẩn bị Chuẩn bị cần trục, pa lăng, đồng hồ đo, thiết bị chuyên dụng Chuẩn bị nhân công để tiến hành lắp đặt + Công tác kiểm tra Kiểm tra thiết bị máy bơm thiết bị phụ sẵn sàng để lắp đặt hay chưa Với máy bơm lớn phải tháo rời để kiểm tra: kiểm tra số lượng, chất lượng, phụ tùng thay thế… Kiểm tra trình thiết kế kỹ thuật có phù hợp với yêu cầu thực tế hay chưa + Công tác lắp máy bơm 65 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Yêu cầu trước lắp đặt máy bơm phải lau chùi phận máy bơm, đo đạc kiểm tra vị trí chuẩn máy bơm, kiểm tra vị trí lắp đặt bulông bắt đế Sau định vị máy bơm ta tiến hành tương tự động điện Khi vị trí động điện định vị ta tiến hành kiểm tra độ đồng trục bơm động điện nằm giới hạn cho phép hay chưa Nếu nằm giới hạn cho phép tiến hành bước lắp khớp nối trục bơm động điện Nếu chưa nằm giới hạn cho phép phải kiểm tra đo đạc để điều chỉnh độ đồng tâm hai trục nằm giới hạn cho phép sau tiến hành bắt khớp nối trục Khi lắp ráp động điện vào tổ máy việc quan trọng định tâm trục bơm trục động Kiểm tra độ đảo mặt đầu, hướng kính độ đồng tâm trục khớp nối Lắp ráp máy bơm phải kiểm tra tình trạng chung tổ máy, xem kỹ tài liệu có liên quan Bắt ống hút ống đẩy phải vị trí thiết kế thân bơm Kiểm tra lại vị trí, độ dài ống, khoảng cân chỉnh ống hút ống đẩy Lắp ráp kiểm tra lại thiết bị phụ Tuỳ qui mô loại hình hệ thống bơm mà ta có thiết bị phụ như: thiết bị điện, thiết bị điều khiển kiểm tra 3.4.2 Vận hành bơm + Vận hành bình thường Qui trình vận hành chế độ bình thường bao gồm công việc sau: kiểm tra thường xuyên vận hành, dừng máy sữa chữa nhỏ định kỳ, dừng máy sữa chữa lớn định kỳ thay thiết bị Kiểm tra thường xuyên vận hành công tác thường ngày bơm làm việc Thông qua đồng hồ thiết bị đo, dựa vào kinh nghiệm thân quản lý vận hành tuân thủ quy trình vận hành để đảm bảo máy bơm hoạt động bình thường, ổn định hiệu cao Thường xuyên kiểm tra lượng dầu bôi trơn, thường xuyên kiểm tra độ chặt bu lông thân máy, bệ máy, bu lông mặt bích … Sửa chữa nhỏ định kỳ quy định qua số làm việc bơm (theo sổ tay quản lý vận hành hay theo sổ nhà sản xuất) Định kỳ sau vài nghìn làm việc cần dừng máy để kiểm tra sữa chữa nhỏ Lúc cần tổng kiểm tra khí, 66 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép thuỷ lực, mài mòn, rung động, tiếng ồn, cân chỉnh sữa chữa nhỏ để bơm làm việc hiệu Sửa chữa lớn định kỳ yêu cầu dừng máy, tháo rời chi tiết máy, bảo dưỡng toàn bộ, cần thay vài chi tiết, phận Thông thường sau năm làm việc bơm cần phải bảo dưỡng, sữa chữa định kỳ Khi máy làm việc đạt tuổi thọ độ tin cậy thiết kế cần tổng kiểm tra lần cuối ghi vào lịch kiểm tra máy Nếu không khả làm việc phải thay máy + Vận hành có cố Trong vận hành máy bơm vấn đề cố vận hành máy bơm xảy Nói chung cố hư hỏng thường xảy với thiết bị điện, khí đến thuỷ lực Hỏng hóc cố xảy nguyên nhân chủ quan khách quan Để giảm cố hư hỏng cần tuân thủ quy trình sử dụng vận hành bơm, cần phải đào tạo người công nhân vận hành có trình độ tay nghề cao Về bơm: hay xảy rung động, tiếng ồn, rò rỉ Khi gặp cố cần phải tìm hiểu kỹ nguyên nhân tìm phương pháp sữa chữa thay hợp lý Không nên vận hành xảy cố Về khí: Một số bơm làm việc ổ bi bị mòn gây nên tiếng ồn, rung động Một số bơm trục bị cong nên làm cho bơm không hoạt động 3.4.3 Một số hư hỏng thường gặp biện pháp khắc phục Hỏng hóc cố phát sinh nguyên nhân khách quan chủ quan Để giảm cố cần tuân thủ triệt để hướng dẫn quản lý vận hành, cần đào tạo công nhân kỹ thuật có trình độ tay nghề cao Về kỹ thuật bơm, hay xảy cố rung động, ồn, rò rỉ Khi gặp cố cần nghiên cứu để tìm nguyên nhân chính, sau đề biện pháp khắc phục Nếu cần phải mời chuyên gia ngành chuyên gia hãng sản xuất bơm phối hợp khắc phục Tuyệt đối không cố sử dụng thêm phát có cố Sau số cố thường gặp trình sử dụng, tùy theo điều kiện cụ thể mà ta có cách khắc phục khác + Bơm bị rung động mạnh Nguyên nhân : Lệch trục bơm với động 67 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Rôto động không cân Ổ bi bị hỏng Khắc phục: Hiệu chỉnh lại độ đồng tâm hai trục Tháo động cơ, cân chỉnh lại rôto Thay ổ bi IV KẾT LUẬN Sau thời gian nhận đề tài đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép”, ban đầu có nhiều khó khăn đề tài mà thân chưa có điều kiện nghiên cứu tìm hiểu kỹ trình học tập thực tập tốt nghiệp Trong trình thiết kế, thân vừa tìm hiểu lý thuyết, vừa tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài tham khảo cách tính toán thiết kế hệ đàn anh trước mà thực tế vận hành Với cố gắng thân, với hướng dẫn tận tình, việc cung cấp tài liệu có liên quan đến đồ án tốt nghiệp thầy giáo hướng dẫn nên em hoàn thành đề tài mà thầy giao Mặc dầu thân có nhiều cố gắng nổ lực khả có hạn, nên qúa trình khảo sát thiết kế không tránh khỏi sai sót Em mong góp ý, bổ sung quý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện [1] Tài Liệu Tham Khảo Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạc Tân Thủy lực máy thủy lực tập1 NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp 1979 68 Khảo sát bơm kiểu roto thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép [2] Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận Thủy lực máy thủy lực tập2 NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp 1972 [3] [4] Ngyễn Văn May Bơm quạt máy nén NXB khoa học kỹ thuật 2001 TS Huỳnh Văn Hoàng, Đà Nẵng 8-2005 Thủy khí ứng dụng Lưu hành nội [5] ĐHBK Đà Nẵng ThS Lê Dung, TS Trần Đức HẠ Máy bơm thiết bị cấp thoát nước [6] [7] [8] NXB Xây dựng 2008 http://www.tài liệu.vn http://www.pdf.com Thái Hoàng Phong, 2007 Sức bền vật liệu tập1,2 Lưu hành nội ĐHBK Đà Nẵng [9] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, 2006 Thiết kế chi tiết máy NXB Giáo dục 1999 [10] Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cứ, Nguyễn Văn Tuấn, 2005 Vẽ kỹ thuật khí tập 1,2 NXB Giáo dục [11] Nguyễn Quang Anh, 2007 Vật liệu kỹ thuật Lưu hành nội ĐHBK Đà Nẵng [12] Ninh Đức Tốn Dung sai lắp ghép NXB Giáo dục 2000 69 [...]... việc bơm cánh gạt tác dụng kép 1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt 33 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Như vậy trong một chu kỳ làm việc của bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy nên gọi là bơm tác dụng kép Vì các cửa hút và cửa đẩy bố trí đối xưng nhau qua tâm nên giảm được tải trọng trên trục roto rất nhiều 3.1.1 Lưu lượng trung bình lý thuyết của bơm cánh gạt tác dụng kép. .. Cửa hút được tách biệt với cửa đẩy nhờ các cánh gạt nằm 29 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép trong các góc làm kín Do vậy bơm cánh gạt tác dụng đơn có hai cánh gạt không có khả năng điều chỉnh được lưu lượng c Lưu lượng bơm cánh gạt đơn 2 cánh B e b 1 2 3 4 ω r ϕ= β/ 2 R A Hình 2-20 Sơ đồ tính lưu lượng bơm 2 cánh gạt đơn 1: Roto; 2: Lò xo; 3: Stato; 4: Cánh gạt; A: Cửa hút;... sơ đồ cấu tạo bơm cánh gạt đơn 2 cánh Bơm gồm có một vỏ hình trụ 1 trong đó có roto 2 Tâm của vỏ và roto lệch nhau một khoảng e Trên roto có các cánh gạt 4 Khi roto quay, các cánh gạt này trượt trong rãnh của roto và gạt chất lỏng Lò xo 3 có tác dụng làm các cánh gạt 4 luôn luôn tì sát vào thành vỏ bơm Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và roto gọi là thể tich làm việc Trong quá trình bơm hoạt động... = -e max Khi vị trí tương đối của rotor với vỏ bơm như (hình 2-18c) thì chất lỏng chuyển ngược lại với e = -emax thì Q= Qmax 28 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép 2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm 2 cánh gạt tác dụng đơn 2 3 C 4 1 e I II B A C Hình 2-19 Sơ đồ cấu tạo của bơm 2 cánh gạt đơn 1: Vỏ hình trụ; 2: Roto; 3: Lò xo; 4: Các cánh có dạng bản phẳng; A: Cửa hút;... thuyết của bơm hai cánh gạt bằng: Qlt = Q'lt - q π  Qlt = 2.B.n  R 2 - r 2 + 2e ( R - b )  2  ( ) (2.24) Trong đó: b- chiều dày cánh gạt B-bề rộng roto n-số vòng quay của trục roto (v/ph) R-bán kính stato r-bán kính roto e-độ lệch tâm roto và stato 30 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép 2.4 Bơm chân không vòng nước Trong kỹ thuật nhiều khi cần phải tạo chân không.lạo bơm chân... của bơm giảm dần tạo nên độ chân không ngày càng cao trong ống 31 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép hút Vòng nước có tác dụng làm kín không cho không khí ở cửa đẩy quay trở lại cửa hút Vì thế nên gọi là bơm chân không vòng nước + Nhận xét : Như vậy ta thấy nguyên lý làm việc của bơm chân không vòng nước cũng là nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn Về kết cấu bơm. .. nén 18 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép h Tổn thất và hiệu suất trong bơm bánh răng + Các dạng tổn thất trong bơm bánh răng Tổn thất cơ khí: Do ma sát giữa bánh răng và vỏ bơm Do ma sát giữa các bề mặt làm việc của răng với nhau Do ma sát trong đệm lót và ổ trục Tổn thất cơ khí được đánh giá bằng hiệu suất cơ khí ηc Hiệu suất này phụ thuộc vào chất lượng chế tạo và kết cấu... tức thời tác dụng lên trục của bơm Sự dao động của mômen quay ảnh hưởng xấu đến sức bền, điều kiện làm việc của bơm Trị số của mômen quay M tỷ lệ với công suất trên trục bơm, mà công suất trên trục bơm ảnh hưởng đến áp suất và lưu lượng của bơm, do đó sự dao động của mô men quay cũng gây nên sự dao động lưu lượng và áp suất trong bơm 14 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Công... qua bơm liên tục để Giữ cho vòng nước không đổi Làm mát cho bơm Làm kín mặt cắt AB Vòng nước thường xuyên có thể tích của khối trụ rỗng mà đường kính ngoài bằng đường kính của roto kể cả cánh gạt và đường kính trong bằng đường kính của trục roto 32 Khảo sát bơm kiểu roto và thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép π  V = b  d 2 - d 02 - Zlδ  4  ( ) (2.26) Trong đó: Zlδ là thể tích các cánh gạt của roto. .. khí sử dụng trong bơm ly tâm và bơm hướng trục Trong thiết bị nồi hơi, nếu dùng phương pháp làm sạch bề mặt cuối nồi bằng thổi các dòng hạt, có thể dùng bơm chân không vòng nước để tạo ra tốc độ lớn cho dòng không khí trong đường ống thẳng đứng trong đó có các hạt chuyển động III THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP 3.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Để giảm bớt tải trọng tác dụng lên