a) Tính toán piston bơm.
Hình 2.4 Piston tạo khí nén
- Bơm piston được kéo bởi cơ cấu bàn đạp, chuyển động quay của cơ cấu bàn đạp thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xy lanh nhờ hệ thống cam với hành trình S (chiều dài trục dẫn động piston).
- Nếu piston di chuyển từ phải sang trái thì thể tích trong buồng chứa của xylanh tăng dần áp suất trong xylanh giảm đi và bé hơn áp suất mặt thoáng Pa
(p< )Pa . Do đó chất khí từ ngoài vào buồng làm việc piston thực hiện quá trình hút (Khi thực hiện quá trình hút thì van hút mở ra và van nạp đóng lại).
- Nếu piston đi từ trái sang phải thể tích trong buồng làm việc giảm dần áp suất tăng lên van hút đóng lại và van nạp mở ra thực hiện một quá trình nạp, áp suất trong buồng chứa sẽ được nạp vào bình tích trữ khí nén kết thúc quá trình nạp.
- Như vậy khi ta đạp một vòng thì piston thực hiện được được hai quá trình hút và đẩy liền nhau. Nếu ta tiếp tục đạp thì piston bơm sẽ thực hiên quá trình như cũ. Do đó áp suất cứ nạp liên tục nạp vào bình tích áp.
- Cách tính lưu lượng piston bơm [11], [12], [13]. Q= FS
Trong đó: Diện tích làm việc của piston. D: đường kính piston.
Vậy tính lưu lượng piston.
( )
n : số vòng quay trong một phút của trục bơm. Vì vậy lưu lượng thực trung bình của bơm là.
Q =
: Hiệu suất lưu lượng của bơm.
= 0,85 0,90 đối với bơm piston nhỏ. Ta chọn = 0,85
b) Tính toán bơm piston để xuồng hoạt động
Xác định kích thước cơ bản của bơm theo điều kiện sau. Q = 5 /h P= 20at n= 150 vòng/p D : đường kính piston. S : hành trình piston.
n : số vòng quay trong một phút của trục bơm. Bơm thấp áp k : 1,5 3 ta chọn : k = 1.5
Từ công thức trên suy ra đường kính bơm.
√
√ √
( )
Lấy đường kính tròn theo tiêu chuẩn D = 80mm. Ta xác định hành trình S sao cho đảm bảo của bơm.
Lưu lượng riêng của bơm ( ) 1
Q
3
Vậy:
( ) ( )
Đường kính cần của piston xác định theo tỉ số chọn theo áp suất ta có bảng Bảng 2.2 Bảng tiêu chuẩn chọn kích thước piston
P 15at 15< p 50at 50< p 80at = 0,3 0.35
= 0,5 = 0,7
Chọn k = 0,5 = 0,5.80= 40mm. Vậy công suất tạo ra là :
Trong đó : p tính bằng N/ ; Q tính bằng ( /s)
Công suất được tạo ra là :
Vậy công suất tạo ra là
⇒
Vậy công suất tạo ra của piston bơm là 4,78HP. Còn công suất lực đẩy của xuồng là 0,486 HP, vậy ta chọn kích thước trên là phù hợp. Khi ta đạp chậm thì số lần di chuyển của piston chậm xuồng sẽ đi chậm. Còn khi ta đạp được 150v/p thì xuồng đi nhanh hơn tốc độ thiết kế là 5km/h. Với công suất của piston bơm là 4,78HP. Vậy ta chọn bình tích áp như sau:
Bảng 2.3 Chọn bình tích trữ.
Hãng sản xuất Mã hiệu Áp suất đo max(bar) Lưu lượng (l/p) PUMA PK -75250 6 559 d D d D 2 m m3
c) Tính toán cơ cấu tuabin
Lưu lượng khí nén qua tuabin.
Trong đó:
Q: lưu lượng qua tuabin
Dtb: đường kính tuabin. chọn Dtb = 50(mm) Lưu lượng qua tuabin :