(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy root

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BƠM ROOT Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS LÊ CUNG LÊ ANH QUÂN Đà Nẵng, 2019 Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Mục lục CHƯƠNG : BƠM BÁNH RĂNG – BƠM CÓ BIÊN DẠNG CYCLOID 1.1: Định nghĩa 1.1.2: Nguyên lý hoạt động 1.1.3: Ưu nhược điểm 1.1.4: Các loại bơm bánh 1.2: Bánh cycloid 1.3: Bơm ROOT 1.3.1: Nguyên lý hoạt động 1.3.2 : Cấu tạo 10 1.3.3 : Ưu điểm 11 C CHƯƠNG : PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN – CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 13 C 2.1: Phân tích phương án truyền động 13 LR 2.1.1: Truyền động trực tiếp 13 2.2.2: Truyền động gián tiếp 14 T- 2.3: Chọn phương án truyền động 15 2.3: Chọn phương án bơm 17 U 2.4: Kết luận chương hai 17 D CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ BƠM 19 3.1: Phương trình biên dạng cánh bơm 19 3.2: Xây dựng phương trình biên dạng cánh bơm 19 3.3:Tính tốn thơng số khác bơm 23 3.3.1: Bộ bánh thân khai 23 3.3.2 : Tính tốn momen 24 2.3.3: Kiểm nghiệm 26 3.4: Tính tốn thử bền hai chi tiết cánh bơm vỏ bơm mơ hình Siemen NX CAE 40 CHƯƠNG : LẬP QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHI TIẾT CÁNH BƠM TRÊN MÁY CNC 47 4.1: BẢN VẼ CHI TIẾT CẦN GIA CÔNG 47 4.2: Phân tích điều kiện làm việc 48 4.3: Phân tích yêu cầu kĩ thuật 48 SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 4.3: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN MỀM CAD/CAM 49 4.3.1 Một số phần mềm CAD/CAM 49 4.3.2: CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM CAD/CAM 49 4.3.3 Những ứng dụng CAD/CAM ngành chế tạo máy 50 4.3.4 Lợi ích CAD/CAM 50 4.4: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM NX 12 51 4.4.1 :Những điểm bật NX 51 4.5: Trình bày trình tự trình thiết kế sản phẩm 54 4.6: CHỌN MÁY GIA CÔNG 59 4.7: TRÌNH TỰ GIA CƠNG 60 4.7.1 : Tạo phôi gốc gia công 60 60 C 4.7.2 Ngun cơng : Phay mặt đầu phía 62 C 4.7.3: Nguyên công : Phay lỗ 50 67 4.7.4: Nguyên công : Phay lỗ 25 71 LR 4.7.5: Nguyên công : Phay biên dạng cánh bơm 73 4.7.6: Nguyên công : Phay mặt đáy 78 T- 4.7.7: Nguyên công : Phay biên dạng nửa 80 D U 4.8 : CHỌN DAO 83 4.8.1: Nguyên công 83 4.8.2: Nguyên công phay 84 4.9 : XUẤT CHƯƠNG TRÌNH 86 4.9.1 : Nguyên công 86 4.9.2 : Nguyên công 87 4.9.3 : Nguyên công 87 Tài liệu tham khảo 89 SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Hình 1.1: Bơm bánh Hình 1.2 : Bơm bánh ăn khớp Hình 1.3 : Mơ hình bơm với van an tồn Hình 1.4 : Bơm bánh ăn khớp Hình 1.5 : Bơm bánh ăn khớp Hình 1.6 : Bánh cycloid Hình 1.7 : Bánh chốt Hình 1.8 : Máy bơm ROOT Hình 1.9 : Một trạm bơm ROOT Hình 1.10 : Một trạm bơm ROOT 10 Hình 1.11: Cấu tạo tổng quát bơm ROOT 11 Hình 2.1: Sơ đồ động bơm ROOT 16 C Hình 3.1: Mơ hình hình học tính tốn bơm ROOT 20 Hình 3.2: Một phần tiết diện bơm hệ quy chiếu 21 LR C Hình 3.3: Sơ đồ kết cấu trục lực đặt lên trục 38 Hình 3.4: Biểu đồ moment tác dụng lên trục 38 Hình 3.5: Kết cấu trục 38 T- Hình 3.6: Chi tiết vỏ bơm 40 U Hình 3.7: Chi tiết cánh bơm 40 D Hình 3.9: Mơ hình đặt lực lên cánh bơm 41 Hình 3.10: Mơ hình đặt lực lên vỏ bơm 42 Hình 3.11: Kết tính chuyển vi cánh bơm 43 Hình 3.12: Kết tính chuyển vị cánh bơm 43 Hình 4.1: Bản vẽ gia cơng chi tiết 47 Hình 4.2: Hình vẽ 3D chi tiết 48 Hình 4.3: Các module NX 12 53 Hình 4.4 :Tạo file thiết kế 55 Hình 4.5: Chọn mặt phẳng vẽ 55 Hình 4.6: Vẽ hình chiếu cạnh 56 Hình 4.7: Extrude Sketch 56 Hình 4.8 Extrude Sketch 57 Hình 4.9: Sketch 57 SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Hình 4.10: Chi tiết sau vẽ xong 58 Hình 4.11: Giao diện Geometryview 60 Hình 4.12: Giao diện Specifi Part 61 Hình 4.13: Giao diện Specifi Part 61 Hình 4.14: Giao diện MCS chọn gốc gia cơng 62 Hình 4.15: Chọn loại chương trình gia cơng 63 Hình 4.16: Chọn đường bao 63 Hình 4.17: Tạo dao 64 Hình 4.18: Cài đặt dao 65 Hình 4.19: Chế độ cắt 65 Hình 4.20: Mơ 3D 66 Hình 4.21: Đường chạy dao 66 C Hình 4.22: Giao diện HOLE MILLING 67 Hình 4.23: Chọn lỗ gia cơng 67 LR C Hình 4.24: Chọn cách thức lỗ nhập độ sâu 68 Hình 4.25: Chế độ cắt 69 Hình 4.26: Thơng số dao 69 T- Hình 4.27: Mơ ngun cơng- Đường chạy dao 70 U Hình 4.28: Mô nguyên công – Mô 3D 70 D Hình 4.29: Gia công lỗ 25 71 Hình 4.30: Chọn mặt bắt đầu gia công 71 Hình 4.31: Mơ ngun cơng – Đường chạy dao 72 Hình 4.32: Mô nguyên công – Mô 3D 72 Hình 4.33: Giao diện gia công PLANAR PROFILE 73 Hình 4.34: Speciyfi Boundaries Part 74 Hình 4.35: Blank Boundaries 74 Hình 4.36: Floor – Nhập đáy chu trình gia công 75 Hình 4.37: Chế độ cắt 76 Hình 4.38: Mơ nguyên công – Đường chạy dao 77 Hình 4.39: Mơ ngun cơng – Mô 3D 77 Hình 4.40: Gia cơng mặt 78 Hình 4.41: Đường chạy dao 78 SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Hình 4.42: Mơ ngun cơng – Mơ 3D 79 Hình 4.43: Chọn chương trình chọn dao 80 Hình 4.44: Chọn mặt phẳng đáy 80 Hình 4.45: Thiết lập mặt phẳng đáy 81 Hình 4.46: Mô nguyên công 82 Hình 4.47: Dao dành cho nguyên công phay mặt 83 Hình 4.48: Dao phay trụ 84 D U T- LR C C Hình 4.49: Chế độ cắt khuyên dùng 84 SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT CHƯƠNG : BƠM BÁNH RĂNG – BƠM CÓ BIÊN DẠNG CYCLOID 1.1: Định nghĩa D U T- LR C C Bơm bánh bơm thể tích sử dụng ăn khớp hay nhiều cặp bánh để tạo áp suất chân không vận chuyển chất lỏng tạo áp suất bơm Bơm bánh thích hợp để bơm chất lỏng có độ nhớt cao dầu, sơn, chất dẻo, chất kết dính, xà phịng, … Hình 1.1: Bơm bánh 1.1.2: Nguyên lý hoạt động Bơm bánh làm việc theo nguyên lý dẫn nén chất lỏng buồng kín có dung tích thay đổi Bơm bánh làm việc sau: -Bánh chủ động nối với trục động cơ, động chuyển động kéo theo bánh bánh thụ động vào ăn khớp Dung tích khoang hút giãn dần ra, áp suất khoang hút giảm hút chất lỏng vào -Chất lỏng vận chuyển theo rãnh từ khoang hút dọc theo vành bơm để đến khoang đẩy Các rãnh kết hợp thân bơm để tạo SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT buồng bơm nhỏ, thay đổi thể tích buồng bơm ăn khớp cấu để tạo áp suất đẩy chất lỏng bơm bánh D U T- LR C C -Khi bánh vào ăn khớp khoang đẩy, chất lỏng khoang bị ép tạo áp suất vào ống Ngay lúc có cặp bánh khác vào ăn khớp khoang hút để bắt đầu chu trình Hình 1.2 : Bơm bánh ăn khớp ngồi Có van an toàn thường đặt đầu ra, áp suất tải lớn van mở để chất lỏng di chuyển khoang hút, bảo vệ cho động Van an tồn van chiều, điều chỉnh ấp suất an tồn cấu lị xo vít SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT C Hình 1.3 : Mơ hình bơm với van an tồn C 1.1.3: Ưu nhược điểm LR Dựa vào cấu tạo nguyên lý làm việc nêu, bơm bánh có ưu nhược điểm sau: T- Ưu điểm: D U  Dễ vận hành bảo trì, số bơm bánh hoạt động hai chiều  Là phương án lý tưởng để bơm chất lỏng có độ nhớt cao  Kích thước nhỏ gọn bơm khác cho nhiệm vụ  Dòng chảy chất lỏng ổn định, dễ kiểm soát Nhược điểm:  Áp suất lưu lượng bơm phụ thuộc vào độ xác chể tạo bơm  Các chi tiết bị hao mòn ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất bơm  Khơng chạy khơ  Chi phí thay đắt SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 1.1.4: Các loại bơm bánh Bơm bánh chia làm loại chính, dựa theo loại ăn khớp bánh dùng bơm, bơm bánh ăn khớp bơm bảnh ăn khớp T- LR C C  Bơm bánh ăn khớp U Hình 1.4 : Bơm bánh ăn khớp D Sử dụng cặp bánh ăn khớp bố trí lệch tâm với bánh bị động lắp vành bơm Khoang hút khoang đẩy phân chia bới lưới chắn Hình 1.5 : Nguyên lý hoạt động Bơm bánh ăn khớp dùng hệ thống yêu cầu tiếng ồn thấp độ cứng vững cao, giá thành bơm ăn khớp đắt khó chế tạo SVTH: Lê Anh Quân GVHD: PGS.TS Lê Cung LR C C Đề tài: Thiết kế bơm ROOT D U T- Hình 4.42: Mơ ngun cơng – Mơ 3D SVTH: Lê Anh Quân 79 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 4.7.7: Nguyên công : Phay biên dạng nửa LR C C Create Operation => Mill Planar => Planar Profile => Xuất chu trình phay biên dạng T- Hình 4.43: Chọn chương trình chọn dao U - Chọn dao khoan : Chọn lại dao chu trình phay biên dạng trước, kí hiệu D Milling_3 Ở mục Specify Planar => Automatic planar => Chọn mặt phẳng đáy Hình 4.44: Chọn mặt phẳng đáy SVTH: Lê Anh Quân 80 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Đáy nguyên công nên chọn giá trị Distances -30, để phay hết phần giao LR C C hai lần phay Hình 4.45: Thiết lập mặt phẳng đáy T- Sau chọn dao Milling_3, giữ thơng số cắt đường chạy dao không gia U công bước rút dao giống nguyên công Sau bấm Generate để tạo D đường chạy dao dùng nút Verify để kiểm tra đường chạy dao SVTH: Lê Anh Quân 81 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT D U T- LR C C Hình 4.46: Mơ ngun cơng SVTH: Lê Anh Quân 82 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 4.8 : CHỌN DAO - Để thuận lợi cho trình chọn dao, ta chọn hãng dao Seco Seco hãng dao tiếng, cung cấp đầy đủ tài liệu liên quan đến sản phầm, ngồi cịn cung cấp phần mềm hỗ trợ chọn dao chế độ cắt Vật liệu gia công Thép C45 Theo tiêu chuẩn Seco, vật liệu xếp vào nhóm 14 4.8.1: Ngun cơng D U T- LR C C - Dao R224-00100-15ST Hình 4.47: Dao dành cho nguyên công phay mặt + Hạt dao : SNHF 1504XNN-M14 MK1500 +Chế độ cắt : SVTH: Lê Anh Quân 83 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Thông số Số (Z) fz(mm/răng) s(mm) n(n/p) R224-00100-15ST 0,25 2,25 285 4.8.2: Nguyên công phay - Dao : R217.69-2025.3S-031-09.3N LR C C - Chọn hạt dao XÕM09008TR-M08-MK1500 T- Hình 4.48: Dao phay trụ D U - fz = 0.09-0.15 (mm/răng ) Hình 4.49: Chế độ cắt khuyên dùng SVTH: Lê Anh Quân 84 GVHD: PGS.TS Lê Cung D U T- LR C C Đề tài: Thiết kế bơm ROOT SVTH: Lê Anh Quân 85 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 4.9 : XUẤT CHƯƠNG TRÌNH 4.9.1 : Nguyên công N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G00 G90 X-8.447 Y.1675 S10000 M03 N0050 G43 Z.3937 H00 N0060 Z-.8661 N0070 G01 Z-.9843 F9.8 M08 N0080 X-7.4742 Y1.7541 N0090 G02 X-8.8565 Y3.3171 I.1925 J1.563 N0110 G02 X-7.4742 Y8.8171 I1.5748 J0.0 C N0120 G01 X-8.447 Y10.4037 C N0100 G01 Y7.2541 LR N0130 Z-.8661 N0140 G00 Z.3937 T- N0150 X8.447 N0170 G01 Z-.9843 U N0160 Z-.8661 D N0180 X7.4742 Y8.8171 N0190 G02 X8.8565 Y7.2541 I-.1925 J-1.563 N0200 G01 Y3.3171 N0210 G02 X7.4742 Y1.7541 I-1.5748 J0.0 N0220 G01 X8.447 Y.1675 N0230 Z-.8661 N0240 G00 Z.3937 N0250 M02 SVTH: Lê Anh Quân 86 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 4.9.2 : Nguyên công Bước : Phay mặt phẳng N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G00 G90 X-9.3902 Y5.9055 S10000 M03 N0050 G43 Z.5118 H00 N0060 Z.1575 N0070 G01 Z.0394 F49.2 M08 N0080 Y4.3525 N0090 X-7.4217 C N0100 X7.4217 C N0110 X11.811 Y3.937 LR N0120 Y1.4508 N0130 X-11.811 T- N0140 Y-1.4508 U N0150 X11.811 D N0160 Y-3.937 N0170 X7.4217 Y-4.3525 N0180 X-7.4217 N0190 X-9.3902 N0200 Y-5.9055 N0210 Z.1575 N0220 G00 Z.5118 N0230 M02 4.9.3 : Nguyên công N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 SVTH: Lê Anh Quân 87 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT N0040 G00 G90 X4.4094 Y1.1811 S10000 M03 N0050 G43 Z.1181 H00 N0060 G84 Z-1.5748 R.1181 F9.8 N0070 Y9.4488 N0080 X-4.4094 N0090 Y1.1811 N0100 G80 D U T- LR C C N0110 M02 SVTH: Lê Anh Quân 88 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT Tài liệu tham khảo Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Tiến Dũng, Vương Văn Thanh; “Phần mềm mơ hình động học bơm root”; Tạp chí khoa học & Cơng nghệ trường đại học kĩ thuật, Số 55, 2006, trang 53-55 Trịnh Chất; Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy; Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2001 Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Thanh Trung; Lập trình thiết thiết kế với AutoLISP Visual LISP; Nhà xuất Thành Phố Hồ Chí Minh, 2003 Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tuấn; Nguyên lý máy; Nguyễn Độ; “Chương trình AutoLisp tạo họ đường cong Epitrochoid C C Nhà xuất giáo dục chuyên nghiệp, 1972 LR Hypotrochoid tích hợp vào AutoCAD”; Tạp chí khoa học & Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 4(39), 2010, trang 61, 64-66 Nguyễn Hồng Thái; “Tính tốn mơ động học truyền bánh T- hành tinh lăn xyclơít ứng dụng robot công nghiệp D 2012 U thiết bị điều khiển số”; Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX, Catalog Mill Tool – Seco – 2015 Catalog Hole Making – Seco – 2015 Nguyễn Xuân Lạc; Nguyên lý máy chuyên nghiệp; Nhà xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1969 10 Cataloges NEEDLE ROLLER BEARINGS; JTEKT Corporation website: http://www.jtekt.co.jp SVTH: Lê Anh Quân 89 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT D U T- LR C C 11 SVTH: Lê Anh Quân 90 GVHD: PGS.TS Lê Cung D U T- LR C C Đề tài: Thiết kế bơm ROOT SVTH: Lê Anh Quân 91 GVHD: PGS.TS Lê Cung D U T- LR C C Đề tài: Thiết kế bơm ROOT SVTH: Lê Anh Quân 92 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT D U T- LR C C CHƯƠNG : ... bơm ROOT CHƯƠNG : PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN – CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Yêu cầu thiết kế: Thiết kế bơm ROOT bơm lưu lượng áp suất sau: + Lưu lượng Q= 50m3/h + Áp suất P= bar 2.1: Phân tích phương án truyền... tài: Thiết kế bơm ROOT Hình 2.1: Sơ đồ động bơm ROOT SVTH: Lê Anh Quân 16 GVHD: PGS.TS Lê Cung Đề tài: Thiết kế bơm ROOT 2.3: Chọn phương án bơm Số lượng cánh bơm, bơm ROOT có số lượng cánh từ... cánh thẳng đủ Không thiết phải dùng đến bơm cánh xoắn 2.4: Kết luận chương hai Qua phân tích ưu nhược điểm cá phương án truyền động, phương án biên dạng cánh bơm, phương án cánh bơm số thùy cánh