KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO VÀ THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO VÀ THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN CẢNH TỒN LỚP : 05C4A GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : T.S HUỲNH VĂN HỒNG GIÁO VIÊN DUYỆT : GV.KS PHAN THÀNH LONG NỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỀ TÀI Phân tích ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật đề tài Khảo sát loại bơm kiểu roto Thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép Kết luận Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỂ TÀI • • Các loại máy thủy lực roto phổ biến là: bơm động bánh răng, bơm động trục vít, bơm động cánh gạt, bơm chân khơng vòng nước 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 ơtơ, hệ thống phanh thủy lực, hệ thống bơi trơn động cơ, hệ thống truyền động thủy lực máy động lực cơng trình CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM BÁNH RĂNG a 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 tồn; 9: Then; a: Rãnh chứa chất lỏng CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM BA BÁNH RĂNG A B 1,5: Bánh bị động; 2,6: Ống hút chất lỏng; 3: Bánh chủ động; 4,7: Ống đẩy chất lỏng; 8: Vỏ bơm SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM BÁNH RĂNG NHIỀU CẤP • Bơm bánh nhiều cấp thường dùng trường hợp cần áp suất cao A B 1,2,3: Bánh răng; 4,5,6: Van an tồn; 7: Đường dẫn chất lỏng bể chứa CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM BÁNH RĂNG ĂN KHỚP TRONG Trong trường hợp muốn dùng bơm bánh có độ cứng vững lớn, kích thước nhỏ gọn nên dùng bơm bánh ăn khớp b a e 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 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC CỦA BƠM HAI TRỤC VÍT Lưu lượng bơm trục vít ổn định so với loại bơm bánh Kết cấu nhỏ gọn, chắn, làm việc khơng ồn A a b I B c d I 10 d f 1: Vỏ bơm; 2: Mặt bích; 3,5: Ống lót; 4: Đệm làm kín; 6: Trục chủ động; 7: Bánh răng; 8: Trục bị động; 9,10: Ổ đỡ; d,f: Rãnh giảm tải trọng hướng trục; A: Cửa hút; B: Cửa đẩy BƠM HAI TRỤC VÍT CĨ BIỆN PHÁP GIẢM GIẢM TẢI TRỌNG HƯỚNG TRỤC Để giảm tải trọng hướng trục người ta chế tạo trục vít có hai phần ren ngược để cân tải trọng hướng trục 1: Vỏ bơm; 2: Trục chủ B động; 3: Trục bị động; 4: Bánh răng; 5: Then; A: Bọng hút; A B: Bọng đẩy SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM BA TRỤC VÍT Để nâng cao tính làm việc bơm trục vít, ngày sử dụng nhiều loại bơm ba trục vít 11 10 B I 13 14 15 17 A I-I 12 18 16 D d 1,2,4,7,10,11: Bulơng; 3: Mặt bích; 5: Ổ đỡ; 6,12,14: Ống lót; 8: Đệm làm kín; 9: Vỏ bơm; 13: Ống chèn; 15: Trục chủ động; 16: Then; 17,18: trục bị động; A: Bọng hút; B: Bọng đẩy CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM CHÂN KHƠNG VỊNG NƯỚC Trong kỹ thuật nhiều cần phải tạo chân khơng Loại bơm chân khơng đơn giản bơm chân khơng có vòng nước B b a l A e d0 d C D 1: Vỏ bơm ; 2: Roto ; 3: Cánh gạt ;a: Cửa hút b: Cửa đẩy SƠ ĐỒ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Để giảm bớt tải trọng tác dụng lên trục nâng cao áp suất làm việc bơm người ta dùng bơm cánh gạt tác dụng kép khác bơm tác dụng đơn phần stato (vỏ bơm) Mặt stato khơng phải mặt trụ tròn xuay, tâm roto trùng với tâm stato ε α H E R G r F ε n E' F' H' r G' 1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP • Xác định lưu lượng trung bình lý thuyết bơm • Xây dựng mặt cong chuyển tiếp stato • Xác định mơmen tác dụng bơm • Xác định ứng suất tiếp xúc cánh gạt với mặt stato • Xác định giá trị lực tác dụng lên cánh CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN TRONG BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP + Số liệu ban đầu: Lưu lượng: Q=150l/s Áp suất: p=70at + Các thơng số chọn: Bề rộng stato: chọn sơ B=200mm Số vòng quay trục roto: chọn n=1460 (vòng/phút) Số cánh gạt bơm; Z=12 Chiều dày cánh gạt: chọn b=3 mm LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH LÝ THUYẾT BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Q l = 2.B.n.( R − ro ).[ π.( R + ro ) − b.z ] (m /s) Trong đó: R ro –bán kính prơphin stato có tâm chung O, [m]; B – bề rộng roto, [m]; n – số vòng quay trục roto, [vòng/giây]; Z – số cánh gạt bơm b – chiều dày cánh gạt, [m]; Như vậy, lưu lượng bơm tác dụng kép tỷ lệ thuận với hiệu số bán kính lớn nhỏ stato, với kết cấu cho trước bơm đại lượng khơng đổi q trình làm việc khơng thể thay đổi Vì bơm cánh gạt tác dụng kép khơng có khả điều chỉnh lưu lượng CƠ SỞ XÂY DỰNG MẶT CONG CHYỂN TIẾP STATO • Lựa chọn hình dạng đường cong stato cần phải thỏa mãn hai u cầu sau đây: 1/- Tốc độ tương đối gạt rãnh roto phải tăng dần từ giá trị đến giá trị lớn sau lại phải giảm 2/- Gia tốc hướng tâm wn phải lớn gia tốc tương đối đại lượng xác định, đủ để tạo lượng ly tâm khắc phục lực ma sát tác dụng lên cánh gạt rãnh roto dρ dt dt o α α ϕ o α α PHƯƠNG TRÌNH VÀ HÌNH DẠNG MẶT CONG STATO • Phương trình đường cong stato đoạn từ 0φ ≤ 30≤ • Mặt cong chuyển tiếp stato ρ2 ρ1 = 126 + φ 90 • Phương trình đường cong stato đoạn từ 30φ0 ≤ 60≤  4φ ρ = 106 +  φ ÷  120  ρ1 15 15 THEO GĨC QUAY ϕ ϕ (độ ρ (mm) ) ρ2 (mm) ϕ ϕ (độ ρ (mm) ) ρ2 (mm) ϕ 126 136 30 128.5 15 143.5 45 126.01 136.66 31 128.84 16 143.82 46 126.04 137.29 32 129.21 17 144.12 47 126.1 137.9 33 129.6 18 144.4 48 126.18 138.49 34 130.01 19 144.66 49 126.28 139.06 35 130.44 20 144.89 50 126.4 139.6 36 130.9 21 145.1 51 126.54 140.12 37 131.38 22 145.29 52 126.71 140.62 38 131.88 23 145.46 53 126.9 141.1 39 132.4 24 145.6 54 127.11 10 141.56 40 132.94 25 145.72 55 127.34 11 141.99 41 133.51 26 145.82 56 127.6 12 142.4 42 134.1 27 145.9 57 127.88 13 142.79 43 134.71 28 145.96 58 128.18 14 143.16 44 135.34 29 145.99 59 MOMEN TÁC DỤNG LÊN TRỤC BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP • Mơmen lý thuyết tác dụng lên trục bơm • Ml = 2.(M1-M2) = p.B.(R – ro) (N.mm) • Trong đó: • R ro – Bán kính prophin stato có tâm chung O • p-áp suất làm việc chất lỏng • B-bề rộng roto ε A R α B p ρ r0 ε r β p p ω B p A ỨNG SUẤT TIẾP XÚC GIỮA CÁNH GẠT VỚI MẶT TRONG STATO Ứng suất tiếp xúc cánh gạt với mặt stato có giá trị lớn q.E ( R - R1 ) σ max = 0, 418 Trong đó: q = pd / b R1.R R1 R2 A b ( N / cm ) o tải trọng đơn vị chiều dài cánh tính ( N / cm ) R1 bán kính cung lượn trơn mép cánh tính (cm) R bán kính bề mặt bên stato tính (cm ) 2.E1.E E= ; E1, E mơ đun đàn hồi vật liệu chế tạo cánh stato E1 + E CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁNH GẠT Lực dọc theo cánh: Fq= pđ.B.b ; (pđ áp suất đẩy) Lực ma sát: Fms= µ.F3; µ hệ số ma sát Lực chất lỏng tác dụng hướng vng góc với cánh: Fq= pđ.B.l1 l1 phần chiều dài lớn cánh gạt khỏi roto Phản lực từ mặt stato: F3=F Phản lực vng góc với cánh B: Fms Fq l Fq + F1.l F2 = l1 C D B R l1 l1 F2 l l2 Phản lực vng góc với cánh A Fq  l1  F1 =  F.µ +   l2  F3 Y F1 r A F o X BẢN VẼ KẾT CẤU BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP 13 14 B 12 15 Ø60 11 Ø60 10 A A 60 250 Vng chàûn Ø60x2 2,6 1,2 Ø50x2 Ø60 Bulơng 21 20 19 18 B 17 420 130 16 M24 Ø60 22 A 25 Chäút âënh vë B B 23 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Ø25x4 272 25 204 140 12 12 1 1 Buläng ghẹp Roto Rnh roto Then hoa Stato Vng chàûn Âi båm Phåït lm kên 14 Buläng äúng âáøy 13 ÄÚng âáøy 12 11 10 Ø15x2 310 352 500 620 24 Cạnh gảt Buläng bàõt båm 272 352 Vë trê Roang Phåït lm kên Äø bi âåỵ Phåït lm kên Then khåïp näúi Trủc båm Xem kãút cáúu bn v säú Xem kãút cáúu bn v säú Xem kãút cáúu bn v säú Thẹp Gang Cao su Thẹp C45 Thẹp trạng km 1 Tãn gi Xem kãút cáúu bn v säú Thẹp C35 Gang xạm Cao su Cao su Thẹp håüp kim Cao su Buläng äúng hụt ÄÚ ng hút Âãûm lọt Thẹp C45 Thẹp C45 Thẹp khäng rè 1 1 Thán båm Säú.lg Xem kãút cáúu bn v säú Thẹp C45 1 1 1 Äø bi âåỵ Màût bêch Thẹp dủng củ Thẹp C45 Thẹp C35 Xem kãút cáúu bn v säú Thẹp håüp kim Thẹp rn Cao su Gang Thẹp C45 Thẹp trạng km Váût liãûu Ghi chụ ÂÄƯ ẠN TÄÚÚT NGHIÃÛP KHO SẠT BÅM KIÃØU ROTO V THIÃÚT KÃÚ BÅM CẠNH GẢT TẠC DỦNG KẸP Nh.Vủ H v tãn Th Kãú Ng.Cnh Ton Hg Dáùn Ts.H.V.Hang Duût GV.KS.P.T Long K Ngy KÃÚT CÁÚU CẠC CHI TIÃÚT BÅM T lãûû Tåì säú: Säú tåì :8 Khoa Cå khê giao thäng Låïp 05C4A BẢN VẼ CÁC CHI TIẾT CỦA BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP CÁÚU TẢO PHÁƯN LÀÕP ÄÚNG ÂÁØY CÁÚU TẢO SATO 65 47 Ø25x4 65 Ø25x4 R50 Ø15x2 R5 65 65 272 272 Ø15x2 272 352 272 352 0,8 23 1,6 Ø100 140 204 Ø60 Ø88 M66 0,8 CÁÚU TẢO CẠNH GẢT 0,8x12 CÁÚU TẢO ROTO o I I R0,5x2 R3x12 4x12 Ø 200 0,8x12 R5x12 190 196 Ø 206 100 45x2 74x12 352 352 20 20 ÂÄƯ ẠN TÄÚÚT NGHIÃÛP 194 KHO SẠT BÅM KIÃØU ROTO V THIÃÚT KÃÚ BÅM CẠNH GẢT TẠC DỦNG KẸP Nh.Vủ H v tãn Th Kãú Ng.Cnh Ton Tåì säú: Säú tåì :8 Hg Dáùn Ts.H.V.Hang Khoa Cå khê giao thäng GVKS.P.T Long Låïp 05C4A Duût K Ngy KÃÚT CÁÚU CẠC CHI TIÃÚT BÅM T lãûû BẢN VẼ CHẾ TẠO TRỤC BƠM 0,8 o H 0,8 R2 43 0,01 95 40 B Ø36 Ø 50 R5 R5 Ø40 -0,082 -0,111 -0,046 -0,071 Ø 60 Ø50 I 235 H R8 B 0,01 201 11 636 I H 0,8 A 0,8 0,1 A 0,01 I Ø22 2x45 1,6 ÂÄƯ ẠN TÄÚÚT NGHIÃÛP KHO SẠT BÅM KIÃØU ROTO V THIÃÚT KÃÚ BÅM CẠNH GẢT TẠC DỦNG KẸP Nh.Vủ H v tãn Th Kãú Ng.Cnh Ton Hg Dáùn Duût Ts.H.V.Hang GV.KS.P.T Long K Ngy BÍN V CHÃÚ TẢO TRỦC T lãûû 1:2 Tåì säú: Säú tåì :8 Khoa Cå khê giao thäng Låïp 05C4A EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN Q THẦY CƠ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI [...]... E' F' 1 2 H' r G' 3 1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP • Xác định lưu lượng trung bình lý thuyết trong bơm • Xây dựng mặt cong chuyển tiếp stato • Xác định mơmen tác dụng trong bơm • Xác định ứng suất tiếp xúc giữa cánh gạt với mặt trong stato • Xác định giá trị lực tác dụng lên cánh CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN TRONG BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP + Số liệu ban đầu:... nước B b a l A e d0 d C 3 2 D 1 1: Vỏ bơm ; 2: Roto ; 3: Cánh gạt ;a: Cửa hút b: Cửa đẩy SƠ ĐỒ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Để giảm bớt tải trọng tác dụng lên trục và nâng cao áp suất làm việc của bơm người ta dùng bơm cánh gạt tác dụng kép chỉ khác bơm tác dụng đơn ở phần stato (vỏ bơm) Mặt trong của stato khơng phải là mặt trụ tròn xuay, tâm của roto trùng với tâm của stato ε α H E... quay trục roto: chọn n=1460 (vòng/phút) Số cánh gạt của bơm; Z=12 Chiều dày cánh gạt: chọn b=3 mm LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH LÝ THUYẾT BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP Q l = 2.B.n.( R − ro ).[ π.( R + ro ) − b.z ] (m 3 /s) Trong đó: R và ro –bán kính prơphin stato có tâm chung tại O, [m]; B – bề rộng của roto, [m]; n – số vòng quay của trục roto, [vòng/giây]; Z – số cánh gạt của bơm b – chiều dày cánh gạt, [m];... 135.34 29 145.99 59 MOMEN TÁC DỤNG LÊN TRỤC BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP • Mơmen lý thuyết tác dụng lên trục bơm • Ml = 2.(M1-M2) = p.B.(R – ro) (N.mm) • Trong đó: • R và ro – Bán kính prophin stato có tâm chung tại O • p-áp suất làm việc của chất lỏng • B-bề rộng roto ε A R α B p ρ r0 ε r β p p ω B p A ỨNG SUẤT TIẾP XÚC GIỮA CÁNH GẠT VỚI MẶT TRONG STATO Ứng suất tiếp xúc giữa cánh gạt với mặt trong stato... C1 B1 1 2 e 3 a 1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt; a: Cửa hút; b: Cửa đẩy ε CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM 2 CÁNH GẠT TÁC DỤNG ĐƠN 2 3 C 4 1 e I B A C II 1: Vỏ hình trụ; 2: Roto; 3: Lò xo; 4: Các cánh có dạng bản phẳng; A: Cửa hút; B: Cửa đẩy CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM CHÂN KHƠNG VỊNG NƯỚC Trong kỹ thuật nhiều khi cần phải tạo chân khơng Loại bơm chân khơng đơn giản nhất là bơm chân khơng có vòng... roto, [vòng/giây]; Z – số cánh gạt của bơm b – chiều dày cánh gạt, [m]; Như vậy, lưu lượng của bơm tác dụng kép tỷ lệ thuận với hiệu số bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của stato, với kết cấu cho trước của bơm là một đại lượng khơng đổi và trong q trình làm việc khơng thể thay đổi được Vì vậy bơm cánh gạt tác dụng kép khơng có khả năng điều chỉnh được lưu lượng CƠ SỞ XÂY DỰNG MẶT CONG CHYỂN TIẾP STATO •... chiều dài cánh tính bằng ( N / cm 2 ) R1 bán kính cung lượn trơn mép trên cùng của cánh tính bằng (cm) R 2 bán kính bề mặt bên trong stato tính bằng (cm ) 2.E1.E 2 E= ; E1, E 2 là mơ đun đàn hồi của vật liệu chế tạo cánh và stato E1 + E 2 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁNH GẠT Lực dọc theo cánh: Fq= pđ.B.b ; (pđ áp suất đẩy) Lực ma sát: Fms= µ.F3; µ hệ số ma sát Lực do chất lỏng tác dụng hướng vng góc với cánh: ... hướng vng góc với cánh: Fq= pđ.B.l1 l1 phần chiều dài lớn nhất của cánh gạt ra khỏi roto Phản lực từ mặt trong stato: F3=F Phản lực vng góc với cánh tại B: Fms Fq l Fq 1 + F1.l F2 = 2 l1 C D B R l1 2 l1 F2 l l2 Phản lực vng góc với cánh tại A Fq  l1  F1 =  F.µ +  2  l2  F3 Y F1 r A F o X BẢN VẼ KẾT CẤU BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP 13 14 B 12 15 Ø60 11 Ø60 10 A A 60 250 9 Vng chàûn Ø60x2 8 2,6 1,2...CẤU TẠO VÀ NGUN LÝ LÀM VIỆC BƠM CÁNH GẠT ĐƠN 5 CÁNH b Máy thủy lực cánh gạt là một trong các máy thủy lực roto được dùng phổ biến trong hệ thống truyền động thủy lực của nghành chế tạo máy Vì lưu lượng của máy đều hơn so với bơm bánh răng, có khả năng điều chỉnh được lưu lượng, kết cấu đơn giản và rẻ tiền, làm việc khơng ồn, chất lỏng làm việc khơng cần... hai u cầu sau đây: 1/- Tốc độ tương đối của các gạt trong rãnh roto phải tăng dần từ giá trị 0 đến giá trị lớn nhất và sau đó lại phải giảm về 0 2/- Gia tốc hướng tâm wn phải lớn hơn gia tốc tương đối một đại lượng xác định, đủ để tạo ra lượng ly tâm khắc phục lực ma sát tác dụng lên cánh gạt trong rãnh roto dρ dt 2 dt 2 o α 2 α ϕ o α 2 α PHƯƠNG TRÌNH VÀ HÌNH DẠNG MẶT CONG STATO • Phương trình đường ... GV.KS.P.T Long K Ngy KÃÚT CÁÚU CẠC CHI TIÃÚT BÅM T lãûû Tåì säú: Säú tåì :8 Khoa Cå khê giao thäng Låïp 05C4A BẢN VẼ CÁC CHI TIẾT CỦA BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP CÁÚU TẢO PHÁƯN LÀÕP ÄÚNG ÂÁØY CÁÚU TẢO SATO... Kãú Ng.Cnh Ton Tåì säú: Säú tåì :8 Hg Dáùn Ts.H.V.Hang Khoa Cå khê giao thäng GVKS.P.T Long Låïp 05C4A Duût K Ngy KÃÚT CÁÚU CẠC CHI TIÃÚT BÅM T lãûû BẢN VẼ CHẾ TẠO TRỤC BƠM 0,8 o H 0,8 R2 43 0,01... GV.KS.P.T Long K Ngy BÍN V CHÃÚ TẢO TRỦC T lãûû 1:2 Tåì säú: Säú tåì :8 Khoa Cå khê giao thäng Låïp 05C4A EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN Q THẦY CƠ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI