6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TĂNG ÁP CỦA ĐỘNG CƠ MTU 12V-
6.2. CHỌN MÁY NÉN KHÍ
Máy nén khí là loại máy dùng để tạo nên dòng khí có áp suất trên 1,15 lần áp suất không khí. Từ máy nén khí hoặc thùng chứa khí nén, khí được vận chuyển bằng đường ống đến nơi tiêu thụ
Theo cấu tạo và nguyên lý làm việc máy nén khí phân ra làm 4 loại : 6.2.1. MÁY NÉN KHÍ PITTÔNG :
Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
Qua tay quay 1, thanh truyền 2, chuyển động quay của động cơ biến thành chuyển động tịnh tiếncuar pittông 4 trong xilanh 3. Khi pittông dịch chuyển xuống dưới thể tích buồng xilanh tăng lên, áp suất trong buồng giảm xuống, van hút mở ra khí được hút vào qua ống hút. Khi pittông dịch chuyển đi lên, thể tích buồng xilanh giảm xuống, khí bị nén lại, áp suất trong buồng xilanh tăng lên, van hút đóng lại, van đẩy mở ra khí được đẩy qua ống đẩy vào thùng chứa khí nén
Chu kỳ nén và đẩy Chu kyứ huựt
Khoâng khí Khí neùn
4 3 2 1
Hình 6-4: Sơ đồ cấu tạo máy nén khí pittông 1-Tay quay ; 2-Thanh truyền ; 3-Xilanh; 4- Pittông Ưu điểm : Cứng vững, kết cấu và vận hành đơn giản
Nhược điểm : Máy nén cấp lưu lượng không đều nên bao giờ máy cũng phải cấp khí vào thùng chứa khí nén rồi mới được dẫn đến nơi tiêu thụ
6.2.2. MÁY NÉN KHÍ ROTO :
Máy nén khí kiểu roto là loại máy dùng để tạo nên dòng khí áp suất cao dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích, sự thay đổi thể tích này đạt được nhờ chuyển động quay của roto. Máy nén khí kiểm roto có các loại chính sau :
6.2.2.1 :MÁY NÉN KHÍ ROTO BẢN PHẲNG Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
Khi máy chưa làm việc giữa roto và vỏ hình thành một khoảng trống hình lưỡi liềm.
Khi roto quay sẽ xuất hiện lực ly tâm. Lực ly tâm này tác dụng lên các cánh làm nó bị bắn ra ngoài, tỳ sát lên buồng xilanh, chia khoảng trống hình lưỡi liềm thành các
buồng tăng dần, áp suất trong buồng giảm xuống, khí được hút vào buồng máy. Roto tiếp tục quay, thể tích các buồng giảm dần, khí được nén lại và đẩy ra ngoài. Trong một vòng quay của roto máy nén khí thực hiện 3 quá trình : hút, nén, đẩy. Ba quá trình này xẩy ra liên tục và đồng thời
4
23
5 1
Hình 6-5 : Sơ đồ cấu tạo máy nén khí kiểu roto 1- Vỏ máy ; 2-Roto ; 3- Cánh ; 4- Miệng hút ; 5- Miệng đẩy Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, điều kiện cân bằng tốt
Nhược điểm: Yêu cầu cao khi chế tạo: Mặt trong xilanh phải tròn đều, độ bóng bề mặt cao, vật liệu chế tạo phải là kim loại có tính chống mài mòn tốt
6.2.2.2. MÁY NÉN KHÍ HAI ROTO REN VÍT :
Máy nén khí kiểu hai roto ren vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi khi trục vít quay. Như vậy sẽ tạo ra quá trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) và cuối cùng là quá trình đẩy.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
Máy nén khí kiểu hai roto ren vít gồm hai bộ phận chính là vỏ và hai roto ren vít.
Trục hai roto ren vít đặt song song với nhau. Hai roto như một cặp bánh răng trụ với số răng ít.
Khi máy làm việc, roto chủ động quay làm cho roto bị động cũng quay theo. Từng đôi răng tạo nên một rãnh vít. Khí được hút từ đầu này, nén lại và đẩy sang đầu kia của cặp trục. Miệng hút, miệng đẩy được bố trí phía hông của máy. Khí qua miệng hút vào
khép kín bởi mặt trong của võ và các mặt của ren vít. Roto tiếp tục quay, đỉnh ren vít bị động sẽ chiêms chỗ trong rãnh vít chủ động làm thể tích buồng chứa khí bị giảm đi.
Khí bị nén lại chuyển động theo chiều dọc trục và ra ống đẩy.
Ưu điểm : khí nén không bị xung, sạch, tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ), nhỏ gọn, chạy êm.
Nhược điểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế
Đẩy Huùt
Hình 6-6 : Nguyên lý họat động máy nén khí kiểu ren vít 6.2.3.MÁY NÉN KHÍ HƯỚNG TRỤC :
Máy nén khí hướng trục thường sử dụng loại nhiều cấp. Hình 6-7 giới thiệu cấu tạo máy nén hướng trục loại 8 cấp. Máy có roto với 8 tầng bánh công tác lắp theo vành tròn ở chu vi roto. Cánh hướng dòng gồm 10 tầng cánh cũng được gắn cố định theo vành tròn bên trong vỏ máy. Tầng cánh hướng dòng 3 có tác dụng nắn dòng khí chảy vào tầng bánh xe công tác cấp đầu tiên theo chiều trục và phân phối khí vào đều theo tiết diện vào. Các tầng cánh hướng dòng khác nằm sau mỗi tầng cánh bánh xe công tác có tác dụng triệt tiêu thành phần vận tốc quay theo, hướng dòng khí sau khi qua cấp trướng vào cấp sau chỉ theo một chiều duy nhất là chiều trục. Tầng cánh hướng dòng 6 nằm sau cùng để triệt tiêu thành phần chuyển động quay theo và hướng cho dòng khí chuyển động ra ống đẩy được thuận dòng. Do khí bị nén lại, theo chiều dòng khí, thể tích khí ngày càng giảm đi nên roto được chế tạo hình trụ còn stato có dạng hình chóp cụt với đường kính trong thu nhỏ dần theo chiều dòng khí. Khoang thông áp 8 có tác dụng cân bằng lực dọc trục trong máy
Ưu điểm : Tạo ra lưu lượng lớn, áp lực nhỏ, áp suất khí nén đạt khoảng 0,15 ÷ 4 kG/cm2
Hình 6-7 : Sơ đồ cấu tạo máy nén khí hướng trục 1- Roto ; 2- Stato ; 3,5,6 – Cánh hướng dòng
4 – Cánh bánh xe công tác ; 7- Khe zíc zắc ; 8 – Khoang thông áp 6.2.4.MÁY NÉN KHÍ LY TÂM :
Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
Máy nén lắp trong bộ tua bin khí là máy nén ly tâm dùng để chuyển năng lượng cơ khí thành năng lượng của dòng chảy trong máy nén, dựa vào tác dụng lực ly tâm để tăng áp cho không khí từ áp suất P0 lên áp suất Pk và làm cho không khí có lưu lượng Gk từ phần không gian này qua phần không giac khác. Nếu bánh công tác đang có chuyển động quay ở một tốc độ nào nào đó thì sau khi không khí qua cửa vào bánh công tác nó sẽ cùng quay với bánh công tác và dòng khí chảy theo rãnh thông giữa các cánh của bánh. Do đó, chuyển động của dòng khí đi vào bánh công tác sẽ là tổng hợp của các chuyển động theo quay tròn của bánh công tác và chuyển động tương đối của dòng chảy trong rãnh cánh. Bánh công tác đang quay, truyền công cho không khí làm tăng áp suất và tốc độ của dòng khí trong rãnh cánh, lúc dòng khí ra tới miệng của bánh công tác dưới tác dụng của lực ly tâm và chuyển động quay, dòng khi đi ra với một tốc độ lớn đồng thời tạo nên hiện tượng chân không cục bộ tại cửa vào, gây tác dụng hút không khí mới phía trước cửa vào và ra khỏi cửa ra với tốc độ lớn tạo nên dòng chảy liên tục trong rãnh cánh. Phía ngoài cửa ra của bánh công tác có một vành
không khí tiếp tục tăng lên và tốc độ giảm. Vỏ xoắn ốc thu thập không khí từ vành tăng áp đi ra tiếp tục chuyển động năng của dòng không khí thành áp năng, sau đó qua ống nối đưa tới đường nạp cho động cơ.
3 4 3 4
B
B
A
A
2 2 1 2
D1 D1m a D0 B
a
b2
1
D3 D4
D2
5(c)
b3
4 b4 3 5(c)
Hình 6-7 : Giản đồ máy nén ly tâm
1- Đoạn cửa vào; 2- Bánh công tác; 3- Vành tăng áp; 4- Vỏ xoắn ốc;
D0- Đường kính trong của miệng vào bánh công tác;
D1- Đường kính ngoài của miệng vào bánh công tác;
D1m- Đường kính trung bình của miệng vào bánh công tác;
D2- Đường kkính vào của đường kính ngoài bánh công tác;
D3- Đường kính trong của vành tăng áp D4- Đường kính ngoài của vành tăng áp Ưu điểm :
- Kích thước nhỏ gọn.
- Cho phép tạo ra áp suất đủ cao mà rất ít nhạy cảm khi hình dáng của nó không đạt sự hoàn hảo như yêu cầu.
- Quá trình hút đẩy diễn ra liên tục và đồng thời nên sự cấp khí nén được diễn ra liên tục và đều đặn.
Nhược điểm : Quá trình nén khí diễn ra trong máy nén khí ly tâm là quá trình nén đa biến, phần năng lượng tổn thất bị biến thành nhiệt năng làm cho nhiệt độ không khí tăng lên. Nếu nhiệt độ sau quá trình nén càng cao, công tiêu hao càng lớn