3.2.1. Lực dọc trục D T P1 A 1 C 2 B P D P1 2 P P2 R1 r r K P Hình 3.1 1 Sơ đồ lực dọc trục
Khi bơm làm việc, bánh công tác chịu tác dụng của áp lực theo hướng trục. Ta khảo sát như sau:
Khi bơm làm việc, chất lỏng ở họng hút A chuyển động theo phương song song với trục vào bánh công tác, dưới áp suất khá nhỏ P1. Sau khi vào bánh công tác, dòng chất lỏng ngoặt một góc 900 và trở thành thẳng góc với trục. Áp suất chất lỏng tăng dần đến trị số P2 ở nối ra (P1 nhỏ hơn rất nhiều so với P2). Dưới tác dụng của áp suất P2 một phần chất lỏng rò rỉ qua các khe hở của bánh công tác và thân bơm. Nếu bỏ qua tác dụng của chất lỏng trong các khe hở B và C thì ta có thể xem gần đúng áp suất trong các khe hở đó bằng P2. Do đó áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau của bánh công tác, về bên trái là:
Ptr = P2 x π(R2
2 - r2) (2.1)
Và áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa trước của bánh công tác về bên phải là:
Pph = P2π(R2
Vì P1 nhỏ hơn P2 rất nhiều nên Pph nhỏ hơn Ptr , do đó áp lực có xu hướng đẩy bánh công tác về hướng ngược với hướng chuyển động của chất lỏng và bánh công tác. Ta có:
PI = Ptr – Pph =π(P2 – P1)(R12 – r2) (2.3) Hoặc
PI = π γ Ht (R12 - r2) vì Ht = P1 (2.4)
Áp lực thực tế PI có giá trị nhỏ hơn một so với giá trị tính trong công thức. Do có sự quay theo các bánh công tác trong khe hở B và C nên áp suất trong các khe hở giảm dần từ ngoài vào trong ( R2-R1). Ngoài lực hướng trục PI còn có lực hướng trục PII tác dụng lên bánh công tác theo hướng dòng chảy, chất lỏng chuyển phương chuyển động ở lối vào của bánh công tác (từ hướng trục sang hướng kính). PII có thể tính theo định luật động lượng:
PII = m.C0 = γg.Q . C0 (2.5) Trong đó m là khối lượng của chất lỏng qua bánh công tác:
m = γg.Q (2.6)
Q: là lưu lượng lý thuyết của bánh công tác. g: là gia tốc trọng trường.
γ: là trọng lượng riêng của chất lỏng.
C0: là vận tốc chất lỏng ở cửa vào bánh công tác.
Vậy áp lực tổng cộng tác dụng lên bánh công tác của bơm là:
P = PI - PII (2.7)
Đối với bơm nhiều cấp thì tổng lực dọc trục sẽ là: A = iP
3.2.2. Các biện pháp khắc phục lực dọc trục
Riêng ở bơm NPS 65/35-500 áp dụng việc bố trí bánh công tác đối xứng ngược nhau và dùng các vòng bi đỡ chặn 66414. Biện pháp này rất tin cậy nhưng có nhược điểm là chế tạo than bơm phức tạp, bơm có kích thước cồng kềnh.
3.3. Công tác bảo dưỡng
Để máy bơm làm việc đạt hiệu quả cao và nâng cao tuổi thọ của nó thì công tác bảo dưỡng máy bơm trong quá trình làm việc là hết sức quan trọng. Trong khi máy bơm làm việc phải thường xuyên theo dõi các chỉ báo của đồng hồ đo. Không được để bơm làm việc lâu ở chế độ không tải hoặc gần 0 hoặc quá nhiệt động cơ.
Không cho máy bơm làm việc ở chế độ áp suất đầu vào thấp hơn mức yêu cầu.
Theo dõi mức dầu nhớt của các cụm ổ trục. Kiểm tra nhiệt độ ổ bi, bộ làm kín mặt dầu hoặc salnhic, động cơ, theo dõi việc cung cấp nước làm mát. Nhiệt độ ổ bi và bộ làm kín không vượt quá 600C.
Sau khoảng 2000÷3000h làm việc cần tháo nhớt cũ ra, rửa sạch buồng ổ bi và thay thế nhơt mới. Ở các máy bơm mới hoặc máy bơm mới được sửa chữa, việc xả nhớt và thay nhớt mới được tiến hành sau 24h làm việc.
Sau 4000÷5000h làm việc cần: kiểm tra ổ bi và ống lót bảo vệ, nếu cần thì thay thế mới; thay mỡ trong khớp nối bánh răng.
Sau 9000÷10000h làm việc cần tiến hành đại tu. Tháo toàn bộ máy bơm, kiểm tra độ mài mòn, rỗ các chi tiết và thay thế các chi tiết mới.
Nếu sơ đồ công nghệ dự tính sử dụng 2 tổ máy: làm việc và dự phòng thì phải:
- Giữ máy bơm dự phòng đầy đủ chất lỏng công tác và mở hoàn toàn van ở đường vào.
- Phân bố đều chu kì làm việc cho hai tổ máy bơm hoặc đảm bảo cho máy bơm dự phòng làm việc ít nhất là 3 lần hoạt động giữa 2 lần sửa chữa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo dõi độ rò qua đệm trục, độ rò không được quá quy định, khi dò lớn phải dừng máy bơm, kiểm tra và xử lý.
Quá trình bảo dưỡng sửa chữa máy bơm được thực hiện dựa trên 3 yếu tố cơ bản sau:
- Thực hiện từ tài liệu hướng dẫn kỹ thuật, cần chú ý đến điều kiện làm việc của máy bơm ở giàn và nhiệt độ khí hậu ở Việt Nam.
- Từ điều kiện làm việc thực tế trên giàn, dựa vào các chế độ và các thông số thực tế để thay đổi cho phù hợp. Từ đó lập quy trình bảo dưỡng thiết bị tốt nhất, phải có thiết bị thay thế đồng bộ, kịp thời và đảm bảo chất lượng.
- Phụ thuộc vào trình độ của đội ngũ công nhân vận hành cũng là yếu tố quyết định đến năng suất làm việc và tuổi thọ của thiết bị. Sự liên hệ giữa các hệ thống: công tác căn tâm, phiến lọc đầu… theo định kì. Công tác tháo lắp, căn chỉnh hệ thống… sao cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra.
CHƯƠNG 4
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH
4.1. Quy trình đánh giá khuyết tật và sửa chữa trục bơm4.1.1. Quy trình đánh giá khuyết tật 4.1.1. Quy trình đánh giá khuyết tật
4.1.1.1. Cấu tạo và vật liệu chế tạo
Trục bơm là một trong nhũng chi tiết quan trọng bậc nhất của bơm. Kích thước của nó phụ thuộc vào kết cấu, kích thước và số vòng quay của bơm. Độ bền và độ cứng của trục được nhà chế tại tính toán trên cơ sở ngoài tải trọng tác dụng lên trục.
Độ cứng toàn bộ trục là 260÷280HB, riêng ngõng trục Φ70 được nhiệt luyện bề mặt đạt độ cứng 45÷50HRC.
Trục của bơm NPS 65/35-500 có dạng bậc, trên có lắp các cánh bơm, các vòng cách, các bạc bảo vệ trục, vòng bi, khớp nối… tạo nên phần chuyển động gọi là Roto. Ta có thể tháo lắp các chi tiết dễ dàng khi sửa chữa hoặc thay thế.
Trục bơm thường được chế tạo bằng thép 45, 40X, 40XH là các loại thép có độ bền tương đối cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện và dễ gia công.
4.1.1.2. Tải trọng ngoài tác dụng lên trục, kết cấu của Roto
Các tải trọng gồm có: mômen xoắn của động cơ và mômen của bánh công tác, trọng lượng của bản than trục và trọng lượng của các chi tiết lắp trên trục. Trong bơm nhiều cấp có cân bằng lực hướng trục bằng đĩa giảm tải hoặc bằng sự bố trí đối xứng trên Roto. Tải trọng còn gồm cả lực hướng trục, lực ngang và những phản lực do chúng gây lên. Do đó mà một số tiết diện của trục sẽ
Để đảm bảo bơm làm việc được an toàn ta cần phải xem Roto như một vật thể. Do đó cánh bơm cần được lắp thật chắc với trục. Tuy nhiên sự tồn tại sức căng hướng tâm của cánh bơm tại chỗ lắp với trục sẽ làm phức tạp việc lắp và đặc biệt là tháo Roto. Vì vậy trong phần lớn kết cấu của Roto việc lắp cánh bơm vào trục được thực hiện theo kiểu trượt hay kiểu chặt, nghĩa là với khe hở nhỏ nhất có thể theo điều kiện lắp ráp. Còn sự liên kết không di động giữa bánh công tác và trục được thực hiện bằng cách kéo căng theo hướng dọc trục nhờ các ê-cu lắp trên trục.
Sự tạo thành khe hở giữa bánh công tác và trục sẽ làm Roto mất cân bằng, gây rung động và làm mòn vòng làm kín. Dòng rò rỉ sẽ xuất hiện qua các khe hở được tạo thành giữa bánh công tác và trục. Dòng chảy này có thể làm mòn trục và bánh công tác. Chính vì vậy khi sửa chữa bơm cần đặc biệt chú ý tới các mối ghép này.
4.1.1.3. Các sai hỏng của trục bơm
Đối với trục bơm có thể xảy ra sự cố gãy trục. Nguyên nhân có thể là: - Do trục thường xuyên phải làm việc quá tải.
- Gia công cơ khí thiếu chính xác: các góc lượn, rãnh then lỗ khoan, rãnh vòng… gây tập trung ứng suất. Chất lượng chế tạo kém, có vết nứt tế vi hoặc kỹ thuật nhiệt luyện kém…
- Sử dụng không đúng kỹ thuật: ổ trục được điều chỉnh không đúng, khe hở điều chỉnh quá nhỏ…
Ngoài ra còn có các dạng sai hỏng khác như: - Độ không thẳng của đường tâm lớn δ>0,5ra.
- Mài mòn các bề mặt của trục tại vị trí lắp bánh công tác bơm (tiết diện 4). - Mài mòn các bề mặt của trục tại các vị trí lắp các bạc lót bảo vệ trục hoặc bộ làm kín mặt dầu (tiết diện 3,5).
Tên thiết bị Tên chi tiết: TRỤC BƠM Số bản vẽ:
Số chi tiết trên một thiết bị:
Bơm NPS 65/35- 500 Độ cứng: 260-280 Vật liệu: Dụng cụ và phương pháp kiểm tra Kích thước (mm) Vị trí chi tiết Dạng khuyết tật Theo bản vẽ Cho phép lắp ghép với Phương pháp phục hồi Kích thước sửa chữa Chi tiết mới Chi tiết cũ A Vết nứt, vết lõm Xem xét mặt ngoài bằng mắt thường - Loại bỏ
B Độ cong trục Đo kiểmĐồng hồ - Nắn khi độ cong trục <5mm
C
Vết xước, vết lõm
Xem xét mặt ngoài bằng mắt thường (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Gia công cơ để khử sai lệch
1 Mài mòn bề mặt Panme 0,095 095 , 0 65+
− 64,98 65,00 Phun phủ phục hồi và gia công cơ đến kích thước bản vẽ
Φ70jS6
3
Mài mòn bề mặt Φ80h6
Panme 80-0,019 79,97 79,98 Phun phủ phục hồi và gia công cơ đến kích thước bản vẽ
4
Mài mòn bề mặt Φ85h6
Panme 85−0,022 84,97 84,98 Phun phủ phục hồi và gia công cơ đến kích thước bản vẽ
5
Mài mòn bề mặt Φ90h6
panme 90−0,022 89,97 89,98 Phun phủ phục hồi và gia công cơ đến kích thước bản vẽ
7 rãnh then Φ10P9 P2= 043 , 0 14− 8 Mài mòn bề mặt bên rãnh then Φ18P9 Căn mẫu 0,018 061 , 0 18−
− 17,93 Gia công cơ đến kích thước sửa chữa P1= 06 , 0 20− P2= 06 , 0 14−
4.1.2.1. Khái quát về công nghệ phun đắp kim loại vào vị trí mòn
Phun đắp kim loại là phương pháp dùng khí nén áp suất cao để thổi kim loại đã nóng chảy vào chi tiết để đắp lên chỗ bị mòn một lớp kim loại nhằm phục hồi kích thước, hình dáng hình học ban đầu.
Nguyên lí cơ bản: đây là quá trình đốt nóng chảy dây kim loại (bằng nhiều cách khác nhau), dùng khí nén áp suất cao (2÷6kg/cm2) thổi mạnh vào giọt kim loại nóng chảy, sức ép của khí nén sẽ thắng lực cản mặt ngoài của giọt thép, phá vỡ nó thành những hạt nhỏ có kích thước 30÷300μm, theo luồng khí nén đập vào bề mặt cần phục hồi và dính vào đó hết lớp này tới lớp khác, tạo thành lớp đắp bề mặt có chiều dày từ 0,3÷10mm tùy theo yêu cầu thực tế.
4.1.2.2. Phân loại
Do cách đốt nóng chảy dây kim loại khác nhau nên có các phương pháp phun khác nhau sau:
- Phun đắp bằng khí cháy: C2H2, Oxy. - Phun đắp bằng hồ quang điện.
- Phun đắp bằng dòng điện cao tần. - Phun đắp bằng ngọn lửa Plasma.
4.1.2.3. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng
Dùng các phương pháp trên có thể phục hồi các bề mặt bị mòn của các chi tiết không đòi hỏi độ chống mòn cao, các bề mặt lắp ghép cố định (chỗ lắp ổ lăn, bánh công tác bơm…) và đặc biệt là các chi tiết dạng trục, bạc hoặc các chi tiết không thể mạ được.
- Công nghệ phun đắp đơn giản, dễ thao tác, năng suất cao, giá thành thấp hơn so với mạ (có thể tới 60%).
• Nhược điểm:
Độ bám lên kim loại gốc yếu: sự liên kết giữa kim loại phun và kim loại gốc là do lực cơ học, các hạt kim loại bám vào bề mặt chi tiết nhỏ, do sức căng bề mặt của các hạt bụi kim loại lỏng và do có sự co ngót của kim loại khi nguội. Vì vậy không dùng phương pháp này để phục hồi các chi tiết chịu lực kéo, va đập, chèn dập.
4.1.2.4. Phương pháp phun bằng dòng điện tần số cao
Đây là phương pháp dùng dòng điện cảm ứng xoay chiều với tần số cao tới 200KHz sinh ra nhiệt năng lớn để đốt cháy kim loại.
8 7 6 4 3 5 1 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.1 Sơ đồ phun bằng điện cao tần
1. Vòng cảm ứng
2. Đường khí nén áp suất cao 3. Dây kim loại
5. Hình côn định hướng 6. Ống co thắt
biến tần (tần số tới hàng trăm KHz) đến bộ cảm ứng theo đường cáp đặc biệt. Bộ cảm ứng được cấu tạo từ một dây dẫn dạng ống gồm nhiều vòng. Xung quanh bộ cảm ứng xuất hiện một trường điện từ xoay chiều tần số cao. Dây kim loại được đẩy vào trong trường điện từ này thì trong dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều tần số cao và có tác dụng đốt nóng chính nó. Để cho dây kim loại được đốt nóng chảy cần phải tập trung nhiệt vào một đoạn ngắn của dây kim loại đó. Điều này thực hiện được là nhờ ống co thắt đặt bên trong bộ cảm ứng. Ống này chính là một cuộn thứ cấp gồm một vòng dây của biến áp cao tần. Đầu lỗ côn của ống có tác dụng làm tăng cường độ nóng cho dây kim loại ở đầu cuối của nó, đồng thời khi có khí nén ở đường khí nén áp suất cao sẽ tạo được một luồng hạt kim loại phun có độ hội tụ cao, giảm được tiêu hao kim loại trong quá trình phun.
• Quy trình phun đắp trục bơm:
Khi trục bơm bị mài mòn ở các bề mặt, không đủ tiêu chuẩn để làm việc, như đã nêu trong bảng “quy phạm kỹ thuật đánh giá khuyết tật và sửa chữa” ta phải tiến hành sửa chữa như sau:
1. Chuẩn bị bề mặt phun
- Trước khi tiến hành phun phủ ta phải làm sạch dầu, rỉ bẩn bám vào các bề mặt cần phun. Nguyên công này còn nhằm loại trừ sai số hình dáng của chi tiết, độ cong của đường tâm, độ không trụ, không tròn, vết xước… của bề mặt cần khắc phục.
- Gia công tạo nhám bề mặt cần phun để tăng liên kết giữa kim loại phun và kim loại gốc (trục bơm). Ở đây ta dùng phương pháp tạo ren với bước ren s = (0,8÷1,2) mm, góc đỉnh ren 600 bằng máy tiện 16K20.
- Cách ly phần chi tiết không cần phun đắp: phần chi tiết không cần phun ở đây có thể là các mặt trụ còn tốt nào đó của trục, khi đó ta cần phải sơn phủ sơn chịu nhiệt, kết hợp với bọc bìa ami-ăng chịu nhiệt để cách ly. Còn khi phục hồi phần lớn hoặc toàn bộ các bề mặt của trục thì phần chi tiết cần cách ly chính là các rãnh then, các rãnh lắp bạc chặn hai nửa, các đoạn ren phải M68x2, M60x2 và ren trái M68x2. Các then này gồm: 8 then 10 x 8 x
quét một lớp sơn chịu nhiệt chống bám dính ( để sử dụng lâu dài ) lên bề mặt phía ngoài chi tiết này.
2. Chế độ phun
Để có được lớp kim loại đắp đạt yêu cầu cao ta cần phải chọn chế độ phun thích hợp.
Vật liệu dùng để phun là dây thép có đường kính (1÷2) mm. Dây cần nhẵn bóng và dẻo, nếu cứng quá thì cần phải được nung tới 800÷8500C sau đó làm nguội chậm cùng với lò.
Tốc độ dẫn sợi dây: Vd = (0,6÷1,5) m/ph. Tốc độ chuyển động của hạt