Về kết cấu cánh bơm

Cánh bơm đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc quyết định hiệu suất làm việc của bơm. Chính vì thế cánh bơm phải hội tụ đầy đủ những yêu cầu sau:

 Bề mặt cánh phải đạt được độ nhẵn bóng cần thiết, đảm bảo được yêu cầu này sẽ làm cho ứng suất của cánh giảm làm tăng độ bền của cánh, đồng thời cải thiện vận tốc của dòng chất lỏng (Vz ) qua bơm từ đó cải thiện được lưu lượng (Q) của bơm

 Khe hở giữa đường kính ngoài của cánh và đường kính trong của ống dẫn dòng không được quá nhỏ cũng không được quá lớn. Nếu như quá nhỏ cánh bơm sẽ bị kẹt trong khi đang làm việc do vật liệu làm cánh bơm có độ trương nở nhất định, từ đó rất dễ xảy ra sự cố cháy bơm. Nhưng nếu khe hở này quá lớn thì hiệu suất làm việc của bơm sẽ giảm, và điều đó thì không một nhà sản xuất nào mong muốn cả.  Vì cánh bơm làm việc trong môi trường nước chảy rối, nên kết cấu của bơm càng gọn thì hiệu suất của bơm càng cao. Chính vì thế các mép cánh và mép củ chúng ta nên bo mép để tạo điều kiện cho dòng chảy của chất lỏng thuận lợi hơn  Việc chế tạo cánh bơm phải đảm bảo độ đồng tâm giữa trục của cánh bơm và mặt trụ bao ngoài của đường kính ngoài của cánh bơm. Nếu điều kiện này không được đảm bảo thì rất dễ dẫn đến tình trạng cánh bơm bị kẹt, hoặc cánh bơm bị đảo và hậu quả là sẽ làm giảm hiệu suất làm việc của bơm, giảm tuổi thọ của cánh bơm và cuối cùng là có thể làm cháy bơm do cánh bị kẹt và bơm làm việc trong tình trạng quá tải vượt mức cho phép.

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUÔN ĐÚC CÁNH

BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG TỪ VẬT

LIỆU COMPOSITE

II.1 Yêu cầu kỹ thuật bộ khuôn đúc

 Phải chọn mặt phân khuôn sao cho hợp lý, việc chọn mặt phân khuôn hợp lý giúp cho việc điền đầy lòng khuôn của vật liệu composite được dễ dàng hơn, tránh được khuyết tật như vật đúc bị lõm, hụt kích thước…

 Các bề mặt trong của khuôn ( mặt tạo ra hình dáng bên ngoài của cánh bơm) nhất là các mặt tạo ra bề mặt của cánh bơm cần phải đạt được độ bóng cần thiết, vì đối với cánh bơm bề mặt cánh đóng vai trò rất quan trọng, nó quyết định hiệu suất làm việc của bơm…

 Khuôn phải có hệ thống thoát khí, thoát hơi. Hệ thống thoát khí, thoát hơi giúp cho quá trình điền đầy của vật liệu được cải thiện. Chúng cần được bố trí một cách hợp lý sao cho vừa đạt được mục đích vừa tiết kiệm được diện tích từ đó tiết kiệm được vật liệu.

 Vì đây là khuôn đúc vật liệu composite lên nhiệt độ khi đúc là không quá cao ( nhiệt độ thường) nên không nhất thiết phải bố trí hệ thống làm mát, như thế sẽ tiết kiệm được chi phí cũng như thời gian gia công khuôn

 Bộ khuôn phải có hệ thống định vị, dẫn hướng, và hệ thống chốt đẩy, tấm đẩy, chốt hồi và lò xo. Với hệ thống định vị và dẫn hướng chính xác sẽ giúp cho quá trình ghép khuôn được chính xác và sản phẩm chế tạo ra là hoàn hảo nhất. Hệ thống chốt đẩy giúp cho quá trình tháo rỡ sản phẩm được dễ dàng hơn

 Nửa khuôn dưới phải được gắn với đế có đủ độ cứng vững sao cho trong quá trình ép khuôn không bị dao động làm ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm. Nửa khuôn trên phải có các tai cầm để khi lắp ráp khuôn cũng như lấy khuôn ra được dễ dàng hơn.

 Lõi của khuôn chính là một trục có bề mặt ngoài giống hình dáng bề mặt trong của củ cánh bơm. Lõi phải được chế tạo và lắp ráp với khuôn một cách chính xác. Yêu cầu này được đặt ra để đảm bảo cho sự đồng tâm, đồng trụ của trục cánh bơm và đường kính ngoài của cánh bơm, đảm bảo được điều kiện này thì cánh bơm mới hoạt động ổn định cánh bơm sẽ không bị kẹt trong quá trình làm việc…

II.2 Kết cấu bộ khuôn đúc

II.2.1 Khuôn cánh ngoài: II.2.1.1 Khuôn trên:

Là chi tiết quan trọng của khuôn, nó có tác dụng tạo ra hình dáng bên ngoài cho sản phẩm.

Hình 2.1. Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire

II.2.1.2 Khuôn dưới:

Là phần cố định của khuôn, nó có tác dụng tạo ra hình dáng bên ngoài cho sản phẩm.

Hình 2.2. Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire

II.2.2 Khuôn cánh trong: II.2.2.1 Khuôn trên:

II.2.2.2 Khuôn dưới:

Hình 2.4. Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire

II.2.3 Chốt định vị, pittong, xilanh ép:

Chức năng chính của chốt định vị là đưa khuôn trên vào khuôn dưới vào thẳng hàng với nhau. Chốt định vị nằm ở khuôn trên.

Hình 2.5. Chốt định vị được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire

Pittong xilanh ép có nhiệm vụ chính là ép nốt phần liệu còn lại để điền đầy những chỗ còn thiếu trong lòng khuôn.

Hình 2.6. pittong, xilanh ép

II.2.4 Lõi, tấm đỡ, bulong:

 Lõi: là một chi tiết cũng vô cùng quan trọng, nó có tác dụng tạo ra hình dáng bên trong cho sản phẩm

 Tấm đỡ khuôn:

Hình 2.8. Tấm đỡ khuôn được thiết kế bằng phần mêm pro wildfire  Bu lông: Dùng để xiết chặt định vị tấm với khuôn

Hình 2.10. Kết cấu bộ khuôn đúc được thiết kế bằng phần mềm pro wildfire

II.3 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản bộ khuôn đúc

II.3.1 Các kích thước cơ bản của bộ khuôn đúc

Khuôn cánh ngoài:

Khuôn dưới:

Khuôn trên:

Hình 2.12: Các kích thước cơ bản của khuôn trên

Khuôn cánh trong:

Khuôn dưới:

Khuôn trên:

Hình 2.14: Các kích thước cơ bản của khuôn trên

Tấm đỡ: 11 0 130 1 0 Ø12

II.3.2 Kiểm tra độ bền của khuôn trong quá trình làm việc

Nếu như chúng ta sử dụng cơ cấu ép trục vít - ốc vít thì lực ép không đáng kể vào khoảng vài N/mm2, thì chúng ta không cần kiểm tra bền cho khuôn mà khuôn vẫn đảm bảo độ bền trong khi làm việc. Ở đây chúng ta kiểm tra độ bền cho khuôn giả sử khuôn chịu một áp suất phun của máy ép phun là 5MPa tức là 5000N/m2. Vậy ta có áp lực tác dụng lên các bề mặt khuôn là: ) / (N m2 S F P

P: là áp suất phun của máy áp phun F: là áp lực phun lên mặt bị ép S: là diện tích mặt bị ép

Sử dụng phần mềm SolidWord2007 để tính toán ta có diện tích mặt khuôn bị ép là: S = 0.014m2

Vậy áp lực phun của máy là: S = P.S = 70N

Kiểm tra độ bền dập của khuôn áp dụng cho khuôn làm bằng vật liệu

Steel –AISI 304 có cơ tính thấp hơn thép C45( ứng suất kéo cho phép nhỏ nhất của thép C45 là: 610N/mm2 tra trong bảng 1-7 SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY CỦA ĐẠI HỌC BACH KHOA)

Bảng cơ tính của nhôm 1060 Alloy

II.3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo của 4 bu lông ghép hai nửa khuôn

Trong trường hợp này vít chịm được xiết chặt , lực xiết ban đầu coi như không đáng kể. Gọi F là ngoại lực tác dụng dọc trục vít chìm ta có ứng suất sinh ra tại đường kính ren của vít là: ] [ . . 4 2 k d F     

d: là đường kính tại chân ren của vít chìm

[k] = 600N/mm2 là ứng suất kéo cho phép của vít chìm Thay F = 70N, d = 12mm vào công thức trên ta có

2 2 0.62 / 12 . 14 , 3 70 . 4 mm N  

 nhỏ hơn rất nhiều so với ứng suất kéo cho phép của vít

chìm

Vậy độ bền của vít chìm trong khi làm việc là đảm bảo.

II.3.2.2 Kiểm tra độ bền dập của hai nửa khuôn trong quá trình ép

Ứng suất dập lớn nhất có giá trị là 5,84x105N/m2 nhỏ hơn rất hiều lần so với ứng suất dập cho phép 2,07x108N/m2

Hình 2.18: Kiểm tra chuyển vị cho phép của nửa khuôn sử dụng phần mềm Solidword 2007 Chuyển vị lớn nhật tại các vị trí được chỉ ra trên hình: chuyển vị lớn nhất là:

1,04x10-7mm, chuyển vị này nằm trong khoảng cho phép về độ chính xác của khuôn.

II.4 Bản vẽ kỹ thuật bộ khuôn đúc

CHƯƠNG III. CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO

NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG

III.1 Thiết kế quy trình chế tạo khuôn đúc cánh bơm

Quy trình thiết kế khuôn gồm các công đoạn và công việc chính theo sơ đồ dưới đây Công việc, các số liệu đặt hàng

Số liệu về máy phun nhựa

Loại khuôn Thiết kế cơ khí Vật liệu khuôn Loại lòng khuôn Bố trí các lòng khuôn Thiết kế hệ thống phun

Mặt cắt ngang của kênh dẫn

Hệ thống miệng phun

Hệ thống tháo khuôn

Dẫn hướng và định tâm

Thoát khí

Các chi tiết ghép nối

Lắp ráp khuôn

Số lượng hình dáng sản phâm,vật liệu

Áp lực phun, lực kẹp, dung tích ép

Khuôn bình thường

Độ dày các tấm khuôn, phân bố các lỗ Vật liệu của từng chi tiết, độ cứng, độ nhẵn

Liền khối hoặc lắp ghép

Số lòng khuôn, cách bố trí, xắp xếp

Bạc phun, núm phun trực tiếp hoặc gián tiếp

Hình tròn, thang, nửa tròn, elip, hoặc biến thể

Máng, vòng, đường phun, miệng phun…

Chốt đẩy, tấm đẩy, vòng đẩy

Định vị bằng trụ dẫn, chốt, vòng định vị Lỗ chốt, màng mỏng…

Bu lông, vít…

III.1.1 Xây dựng kết cấu hai nửa khuôn

Cánh bơm 3D đã được dựng trong chương trên nhưng chưa thể dùng nó để thực hiện phân khuôn được.

Để cho việc phân khuôn được dễ dàng ta bỏ phần lỗ trục cánh bơm, vì sau này đúc cánh bơm phần lỗ của cánh bơm sẽ được tạo ra nhờ lõi có hình dáng bên ngoài giống hình dáng bên trong của lỗ cánh bơm.

Để có được các tấm khuôn trên, khuôn dưới ta tiến hành phân khuôn bằng cách sử dụng phần mềm Pro wildfire. Các bước tiến hành phân khuôn như sau:

Bước 1: Chuẩn bị chi tiết

Tất cả được thể hiện như hình sau:

Hình 3.1: Mô hình Solid của cánh bơm được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire Bước 2: Mở phần mềm Pro Engineer200i bằng các thao tác quen thuộc với phần ứng dụng để phân khuôn cánh ngoài trước. Tất cả thể hiện dưới hình sau:

Hình 3.2: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm Pro Engineer200i

Bước 3: Tiến hành load cánh bơm vào môi trường làm việc của phần mềm, ta làm như sau

Mold modelAsembleRef modelcửa sổ Open mở ra ta chon chi tiết cánh bơmOK

Bước 4: Tạo phôi bao lấy chi tiết dùng để phân khuôn, kích thước của phôi cũng chính là kích thước của hai nửa khuôn sau này. Ta làm như sau:

Mold modelCreateWorkpieceEnter Part name [PRT0001]:ta gõ chữ “ phôi” không có dấuOKsolidProtrusionExtrudesolidDoneBoth sides chọn Datum chia đôi củ cánh( Datum 4), tiếp theo ta làm các bước quen thuộc ta sẽ tạo được phôi cho công việc phân khuôn. Ta được kết quả như sau:

Hình 3.3: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm Bước 5: Tạo mặt phân khuôn

Mặt phân khuôn mà ta chọn ở đây là các mặt: mặt nối các cánh, mặt trụ của củ cánh, mặt trên của các cánh, và từ các mép trên của cánh ta tạo các mặt trợ giúp sao cho mặt phân khuôn phải là ở tại mép cánh, như vậy sẽ tạo điều kiện cho việc điền đầy vật liệu trong quá trình đúc được dễ dàng hơn.

 Tạo các mặt nối hai cánh bằng lệnh Boundaries  Tạo các mặt trên của cánh bơm bằng lệnh Copy  Tạo các mặt trên củ của cánh bằng lệnh Copy  Tạo các mặt phụ trợ bằng lệnh Boundaries

Hình 3.4: Mặt phân khuôn đã được Mesh Surface Bước 6: Thực hiện thao tác tạo hai nửa khuôn, ta làm như sau:

Mold VolumeSplitTwo VolumeAll WrkpcsDonepick chọn phôiDone selchọn mặt phân khuônDoneEnter mold volume name for the highlighted volume [Quit]máy yêu cầu nhập tên cho phần thể tích màu vàng, ta nhập với tên “V1”. Sau đó máy lại bắt ta nhập tên cho phần thể tích màu xanh, ta nhập với tên v1Done như thế là ta đã hoàn thành việc thao tác tạo hai nửa khuôn.

Bước 7: Tách hai nửa khuôn, ta làm như sau:

Mold CompExtractchọn cả V1, V2OKnhư thế là ta đã tách hai nửa khuôn thành công.

Bước 8: Tiến hành mở khuôn, ta làm như sau: Tách V1:

Mold OpeningDefine StepDefine MovePick chọn V1Donechọn mặt phẳng vuông góc với hướng mở khuônnhập vào khoảng cách mà khuôn dịch chuyểnDone

Tách V2:

Mold OpeningDefine StepDefine MovePick chọn V2Donechọn mặt phẳng vuông góc với hướng mở khuônnhập vào khoảng cách mà khuôn dịch chuyểnDone

Sau khi tiến hành mở khuôn ta có hai nửa khuôn có hình dáng như sau:

Hình 3.5: Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i

Bước 2: Mở phần mềm Pro Engineer200i bằng các thao tác quen thuộc với phần ứng dụng để phân khuôn cánh ngoài trước. Tất cả thể hiện dưới hình sau:

Hình 3.7: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm Pro Engineer200i

Bước 3: Tiến hành load cánh bơm vào môi trường làm việc của phần mềm, ta làm như sau

Mold modelAsembleRef modelcửa sổ Open mở ra ta chon chi tiết cánh bơmOK

Bước 4: Tạo phôi bao lấy chi tiết dùng để phân khuôn, kích thước của phôi cũng chính là kích thước của hai nửa khuôn sau này. Ta làm như sau:

Hình 3.8: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm Bước 5: Tạo mặt phân khuôn

Sau khi thực hiện các thao tác đó ta có mặt phân khuôn như hình vẽ:

Bước 6: Thực hiện thao tác tạo hai nửa khuôn, ta làm như sau: