nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh 01 đầu quạt root có thông số : Q=600m 3 /h, h max =10.000mmh 2 o, n=15kw dùng thổi khí vào silo xi măng của nhà máy xi măng lò quay

Quạt root thiết bị quan trọng, sử dụng nhiều trong các ngành kinh tế quốc dân, nhưng những năm 1954-1965 nhà nước ta hầu như chưa quan tâm đúng mức tới việc đầu tư nghiên cứu, thiết kế,

viện nghiên cứu cơ khí

báo cáo khoa học đề tài R-d cấp bộ năm 2008

T ên đề tài:

“nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh 01 đầu quạt root

có thông số : Q=600m 3 /h, h max =10.000mmh 2 o, n=15kw dùng thổi khí vào silo xi măng của nhà máy xi măng lò quay”

Ký hiệu: 241- 08 RD/HĐ - KHCN

Cơ quan chủ quản : Bộ Cụng Thương Cơ quan chủ trì đề tài : Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài : Kỹ s− Cao Tiến Khánh

7284

10/3/2009

Hà Nội, năm 2008

viện nghiên cứu cơ khí

báo cáo khoa học đề tài R-d cấp bộ năm 2008

T ên đề tài:

“nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh 01 đầu quạt root

có thông số : Q=600m 3 /h, h max =10.000mmh 2 o, n=15kw dùng thổi khí vào silo xi măng của nhà máy xi măng lò quay”

Ký hiệu: 241- 08 RD/HĐ - KHCN

VIện trưởng chủ nhiệm đề tài

KS Cao Tiến Khánh

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI……… 2

Mở đầu 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Muc tiêu nghiên cứu của đề tài ……….5

1.2 Tình hình nghiên cứu quạt root trong nước và ngoài nước………5

1.2.1 Trong nước:……….5

1.2.2 Ở nước ngoài……… 6

1.3 Phương pháp nghiên cứu………7

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT , QUY TRÌNH VẬN HÀNH, THIẾT KẾ CHI TIẾT QUẠT ROOT GM10S, LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA QUẠT ROOT GM10S….8 2.1 Khảo sát nghiên cứu quy trình lắp đặt vận hành quạt Root 8

a- Quy trình lắp ráp 9

b- Quy trình vận hành hệ thống cung cấp khí dưới đáy silô xi măng 10

2.2 Thiết kế chi tiết quạt Root GM10S 11

2.2.1 Nguyên lý làm việc của quạt Root 11

2.2.2 Cấu tạo quạt Root 11

1- Phần tĩnh 12

2- Phần động 12

2.3 Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục chủ động 12

2.3.1 Xác định các lực tác dụng lên trục 14

2.3.2 Tính toán các lực tác dụng lên trục 14

2.3.3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 15

2.3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền bánh răng 18

2.4 Thiết kế quạt Root GM10S 23

2.4.1 Đo đạc, thiết kế chi tiết quạt Root GM10S 23

2.4.2 Lập quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết của quạt Root 26

a- Thân quạt 26

b- Thân ổ bi 1 và thân ổ bi 2 30

c- Cánh quạt 31

d- Bộ bánh răng nghiêng có mn = 2 33

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH LẮP ĐẶTHỆ THÔNG KHẢO NGHHIỆM,QUY TRÌNH KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ……… 36

3.1 Quy trình lắp đặt hệ thống khảo nghiệm……….36

3.2 Quy trình khảo nghiệm và đánh giá kết quả………37

3.2.1 Quy trình khảo nghiệm………37

3.2.2 Đánh giá kết quả……… 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO .41

Phụ lục 1 đến phụ lục 4 42-45

Danh sách các thành viên tham gia đề tài

1 Cao Tiến Khánh - KS Máy Thuỷ Lực

2 Nguyễn Chí Cường -ThS Kỹ thuật

3 Trần Chí Trung - KS Máy Thuỷ lực

4 Lê Danh Liên - PGS- TS

5 Trần Thị Hoàng Thanh- ThS

6 Nguyễn Khánh Hưng – KS

Mở đầu

Máy thuỷ khí là danh từ chung để chỉ các máy làm việc bằng cách trao đổi năng lượng với chất lỏng ( chất lỏng ở đây là các chất khí, nước, dầu) Theo các nguyên lý thuỷ khí động học nói riêng và cơ học chất lỏng nói chung Bơm dùng cơ năng của động cơ để vận chuyển chất lỏng Quạt, máy nén khí dùng cơ năng để cung cấp khí nén có áp suất cao cho những nơi cần như hàn, vận chuyển các hạt nhỏ rời Trong các nhà máy sản xuất xi măng, các băng truyền máng khí động

Ngày nay máy thuỷ khí được dùng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực sản xuất cũng như trong sinh hoạt Có thể nói rằng hầu như không có nghành

kỹ thuật nào mà không sử dụng máy thuỷ khí

Hiện nay có rất nhiều loại máy thuỷ khí khác nhau như: Bơm ly tâm, bơm hướng trục, bơm piston, bơm roto, quạt có cánh ly tâm, quạt hướng trục, quạt thể tích, máy nén khí hướng tâm, máy nén khí hướng trục Sau đây ta quan tâm loại máy thuỷ lực có áp lực cao để phục vụ trong nghành sản xuất xi măng đó là quạt Root

Quạt root thuộc nhóm các máy năng lượng, dùng để biến đổi cơ năng nhận được từ động cơ điện thành cơ năng của dòng chất khí Quạt root tạo

ra áp suất cao, lưu lượng lớn, bởi vậy chế tạo và lắp ráp cần độ chính xác cao Trong ngành chế tạo máy thuỷ lực, quạt root là một trong những máy quan trọng, đòi hỏi công nghệ chế tạo cao

Trong ngành sản xuất xi măng quạt Root dùng để cấp khí cho silo liệu, silo xi măng, cấp khí thổi than vào lò nung klinke Hiện nay tại Việt Nam chưa chế tạo hoàn chỉnh được quạt root mà phải nhập khẩu từ nước ngoài

Do vậy giá thành cao, không chủ động được về thời gian Nhu cầu sử dụng quạt root trong các nhà máy xi măng nhiều và không thể thiếu được Vì vậy nước ta cần phải đầu tư nghiên cứu để tiến tới nội địa hóa sản phẩm quạt root

Hình 1: Tổ máy quạt root GM 3 S- GM 150 S

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

1 Nghiên cứu thiết kế theo mẫu, chế tạo một đầu quạt root GM10.S

2 Nội địa hoá các sản phẩm quạt root

có các sinh viên được đào tạo chuyên ngành Máy và tự động thuỷ khí

Họ đã trở thành những cán bộ nghiên cứu khoa học,Tiến sĩ, Thạc sĩ, kỹ

sư vv… và làm việc trong các nhà máy, các trường Đại học, các viện nghiên cứu Họ tạo ra những sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp, trong ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sản xuất xi măng vv…đó là các loại máy bơm, tua bin, quạt gió Quạt root thiết bị quan trọng, sử dụng nhiều trong các ngành kinh tế quốc dân, nhưng những năm 1954-1965 nhà nước ta hầu như chưa quan tâm đúng mức tới việc đầu tư nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy thuỷ khí

- Năm 1970-1980 cơ sở duy nhất là nhà máy chế tạo bơm Hải Dương thuộc Bộ Cơ khí Luyện kim cũ nay là bộ Công thương đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo quạt root công suất 75KW Nhưng qua khảo nghiệm còn những nhược điểm: Quạt chạy va đập gây tiếng ồn lớn hơn 150 dB, quạt không đạt các thông số kỹ thuật về lượng Q, cột áp P

- Năm 1991 Phòng bơm (nay là Trung tâm Nghiên Cứu Thuỷ Khí) - Viện Nghiên Cứu Cơ Khí đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo quạt có công suất 75KW nhưng khi chạy kiểm tra thông số lưu lượng Q; áp suất P không đạt yêu cầu đề ra, quạt làm việc cánh va đập gây tiếng ồn lớn hơn 150 dB Quạt làm việc chảy dầu từ buồng dầu bôi trơn bánh răng ổ

bi vào ống xả quạt gây hao dầu Qua 2 lần nghiên cứu thiết kế chế tạo ta

có thể rút ra những vấn đề mấy năm trước đây còn tồn tại:

- Công nghệ chế tạo chưa hợp lý

- Chưa có máy gia công chép hình, chưa có máy CNC do vậy quạt chế tạo ra làm việc không đạt các thông số thiết kế

- Kết cấu quạt chưa hợp lý

Năm 1995 phòng Bơm - Viện Nghiên Cứu Cơ Khí tiếp tục nghiên cứu, thiết kế chế tạo hai cánh theo mẫu quạt ký hiệu R60l có công suất

N =155KW, lưu lượng Q =14000m3/h, cột áp P= 0,3 bar của Trung Quốc Thông số lưu lượng Q, áp suất P đạt yêu cầu thiết kế hay không

là do chất lượng chế tạo hai cánh Sau khi đo đạc thông số hình học profin cánh Thiết kế, chế tạo cánh theo dưỡng ,lắp vào vỏ quạt Trung Quốc, quạt làm việc ổn định, độ ồn nhỏ hơn 100dB Quạt chạy khảo nghiệm đạt các thông số: Lưu lượng Q =14000 m3/h; P=0,3 bar dầu không bị phun ra đầu quạt, như vậy hai cánh quạt thiết kế, chế tạo đạt yêu cầu về chất lượng

Để tiến hành nội địa hoá các chi tiết, tiến tới chế tạo hoàn chỉnh đầu quạt root trong nước, Trung tâm Nghiên cứu thuỷ khí Viện nghiên cứu

Cơ khí đã tiến hành nghiên cứu thiết kế theo mẫu quạt root GM10S của Cộng Hoà Liên Bang Đức thuộc hãng : AERZENER MACHINENFAB BRIKGMBH quạt có các thông số tại điểm làm việc : Q=8,71m3/ph(522,6m3/h), Pmax=0,5bar(5000mmH20), n=3750v/ph,

Nđc=15KW

1.2.2 Ở nước ngoài :

Các nước trên thế giới có nền công nghiệp phát triển, ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung, ngành chế tạo máy thuỷ khí nói riêng đã được ưu tiên phát triển, các thiết bị máy đã được hoàn chỉnh đồng bộ đạt trình độ công nghệ cao, trong đó có cả các loại quạt root có công suất bé 5KW đến công suất lớn vài trăm KW Tại các nước SNG đã xây dựng được những trung tâm, trường Đại học chuyên sâu về ngành máy thuỷ lực như trường Đại học Bách khoa Lêningrad, trường cao đẳng kỹ thuật Maxcova, Viện Máy thuỷ lực toàn Liên bang, Nhà máy chế tạo bơm M.I.KALININ ở Maxcova Hàng năm đã đào tạo ra các chuyên gia nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy thuỷ lực

Ở cộng hoà Séc (Tiệp khắc cũ) các trường Đại học chuyên sâu về máy thuỷ lực như trường đại học Bách khoa Praha, các viện nghiên cứu

về máy thuỷ lực Hàng năm đã đào tạo ra các chuyên gia nghiên cứu, thíêt kế, chế tạo máy thuỷ lực và họ cũng đào tạo cho Việt Nam hàng ngàn kỹ sư ngành Máy thuỷ lực

1-3 Phương pháp nghiên cứu:

Khảo sát, nghiên cứu mẫu quạt Root của CHLB Đức để làm cơ sở thiết kế, nội dung như sau

Nghiên cứu khảo sát thực tế quạt root làm việc trong dây truyền công nghệ sản xuất xi măng tại các nhà máy xi măng

- Nghiên cứu quy trình lắp đặt, vận hành quạt thổi khí vào silo xi măng và silo cấp liệu

- Thiết kế theo mẫu toàn bộ các chi tiết quạt root GM10S của CHLB Đức

- Nghiên cứu lập quy trình công nghệ chế tạo quạt root

- Chế tạo hoàn chỉnh đầu quạt root GM10S

- Lắp đặt chạy thử và đánh giá:

Sau khi chế tạo và lắp ráp xong tiến hành chạy rà, hiệu chỉnh và kiểm tra các thông số kỹ thuật quạt, đánh giá chất lượng thiết kế chế tạo

CHƯƠNG II

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH LẮP ĐẶT, QUY TRÌNH VẬN

HÀNH, THIẾT KẾ CHI TIẾT QUẠT ROOT GM 10S, LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA

QUẠT ROOT GM10S

2.1 Khảo sát nghiên cứu quy trình lắp đặt vận hành quạt root

KÕt qu¶ kh¶o s¸t t¹i các nhà máy xi măng thuộc bộ xây dựng néi dung nh− sau:

Địa điểm khảo sát: Nhà máy xi măng Tam Điệp, nhà máy xi măng Hoàng Mai, nhà máy xi măng Hoàng Thạch, nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nhìn chung các nhà máy bố trí số lượng cũng như vị trí các loại quạt gần như nhau

Sau đây là sơ đồ bố trí thiết bị trong hệ thống si lô xi măng

1- Sơ đồ bố trí thiết bị trong hệ thống silô xi măng (hình 2)

1- Silô chứa xi măng 2- Quạt Root GM10S 3- Van một chiều tự động đóng mở 4- Van tiết lưu 2 chiều

5- Đường ống chính 6- Đường ống nhánh 7- Máng khí động 2-Mô tả hệ thống cấp khí vào các máng khí động

Đáy silô bố trí 10 quạt Root GM10S có công suất, lưu lượng, áp suất như nhau Có van một chiều, có ống dẫn khí

Quạt có Nđc=15 kW; Q= 8,71 m3/ph(522,6m3/h);

P =0,5bar(5000mmH20); n=3750v/ph;

Hình 2: Sơ đồ bố trí hệ thống quạt Root đáy silo xi măng a- Quy trình lắp ráp

1,5m

QS1 QS2 QS3 QS4 QS5 QS6

QS10 QS9

QS8 QS7

2 4 5

I

3 4

Van 2 chieu

van

-Lắp ráp hệ thống ống chính (5) cung cấp khí: các van một chiều (3), van hai chiều(4), ống nhánh (6), quạt Root (2)

- Dưới chân đáy silô xi măng lắp 10 quat Root GM10S

- Lắp 10 ống nhánh ∅100 từ quạt Root kết nối đường ống chính và lắp 10 van một chiều sau quạt

- Lắp 3 van hai chiều (4) nên đường ống chính

- Lắp hệ thống ống dẫn chính ∅100

- Lắp 3 van tiết lưu hai chiều (4) trên đường ống chính (5)

- Lắp 10 van tiết lưu hai chiều (4) trên đường ống nhánh 6

- Lắp đường ống nhánh ∅100 từ ống chính lên hệ thống máng khí động

b- Quy trình vận hành hệ thống cung cấp khí dưới đáy silô xi măng 1- Trước khi vận hành kiểm tra quạt root có bị sự cố gì không 2- Mở van hai chiều (4) vào các nhánh cần vận hành

3- Cho quạt hoạt động để cung cấp khí có áp suất cao đến các máng khí động

4- Vận hành:

- Ta vận hành cả ba nhánh Nhánh I có quạt số 8, số 9, số

10 hoạt động; nhánh II có quạt số 5, số 6, số 7 hoạt động; nhánh III quạt số 1, số2, số 3 , 4 hoạt động

- Tất cả các quạt trên cung cấp khí để hệ thống máng khí

động làm việc vận chuyển xi măng đến vị trí cần thiết

2.2.Thiết kế chi tiết quạt root GM10S

Hình 3: Quạt Root GM10S 2.2.1 Nguyên lý làm việc của quạt root:

Bộ phận làm việc quan trọng của quạt là 2 cánh

Khi cánh chủ động quay bánh răng chủ động truyền mô men cho bánh răng bị động quay theo Cánh chủ động và cánh bị động ăn khớp

với nhau trong thân quạt dạng xi lanh tạo thành các buồng có thể tích không đều nhau Không khí bị dồn nén và đẩy ra ngoài

Hình 4: Nguyên lý làm việc quạt Root

2.2.2 Cấu tạo quạt root: ( Xem bản vẽ chung QR 600-1)

Quạt root gồm cú hai phần: Phần tĩnh và phần chuyển động

1 Phần tĩnh gồm cú cỏc chi tiết sau :

- Thõn quạt chi tiết số:1

Thõn quạt dạng xy lanh hỡnh trụ bao hai cỏnh quạt, thõn quạt cú miệng hỳt khớ vào, miệng thải khớ ra, hai thõn ổ bi 1 và thõn ổ bi 2 được gắn lờn thõn quạt tạo thành buồng kớn, khi cỏnh quạt quay trong xy lanh thõn quạt khụng khớ bị dồn nộn thoỏt qua miệng xả, đưa khớ cú ỏp suất vào sử dụng trong sản xuất

-Thõn ổ bi 1và thõn ổ bi 2: ( Chi tiết 3 và 34)

- Thõn ổ bi 1 và thõn ổ bi 2 chi tiết số : 3 và 34

- Hai ổ bi 3207 được lắp vào thõn ổ bi 1, sau đú lắp cụm chi tiết này vào thõn quạt, tiếp theo lắp ổ bi 3207, ổ bi NJ2208 vào thõn ổ bi 2, lắp vào đầu cỏnh cũn lại lắp vào đầu quạt, như vậy ta đó tạo được buồng quạt cú hai cỏnh quạt nằm trong

- Nắp che bỏnh răng và ổ bi chi tiết số: 5

- Nắp làm kớn ổ bi phớa khớp nối chi tiết số: 30

- Bạc chi tiết số: 26

- Cỏc chốt đinh vị ( chốt cụn ,chốt trụ) chi tiết số: 2 và 31

- Cỏc bu lụng, nỳt thỏo dầu, mắt dầu, phớt cổ trục chi tiết số: 16, 21,

24, 32

2 Phần chuyển động gồm cỏc chi tiết sau:

- Cỏnh quạt liền trục ( cỏnh chủ động ) chi tiết số: 21

Quạt cú cụng suất lớn thường chế tạo cỏnh và trục riờng, sau đú lắp rỏp lại tạo thành 1 cụm Quạt cú cụng suất bộ nờn ta thường chế tạo cỏnh liền trục, cỏnh liền trục cú ưu điểm độ đồng tõm cao, nhưng chế tạo lại khú hơn Cỏnh là bộ phận quan trọng nhất nhận năng lượng từ động cơ điện truyền cơ năng cho khớ

2.3 Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục chủ động

- Lực từ khớp nối đầu trục: Fđh = (0,2 ữ 0,3) 2T/Dđh = (0,2 ữ 0,3) 2.28013/100

= 170 N

- q: áp lực của dòng khí tác dụng lên trục: q = 0,1 N/mm

- Mx : mômen xoắn do dòng khí tạo ra trên trục: Mx = 0,1 210 65 = 1365

Nmm

- Q: Lực tạo ra do trọng lượng bản thân roto; Q = 10 kg = 100 N

- Fx1, Fx0: phản lực tại các gối đỡ theo phương x (cần phải tính toán)

- Fy1, Fy0: phản lực tại các gối đỡ theo phương y (cần phải tính toán)

* Khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực: A = 334 mm; B = 50,5 mm; C =

28013Nmm

29378 Nmm

2.3.2 Tính toán các lực tác dụng lên trục

Fy1 = [194.85,4/2 + 100 (210/2 + 50,5) + 0,1 210 (210/2 + 50,5) - 250 56,5]/334

Xác định mômen tương đương tại các tiết diện nguy hiểm:

+ Tiết diện trục tại vị trí vị trí 0

+ Tiết diện trục tại vị trí số 4

σ σ σ

σ

.

1

+

mj aj

τ τ τ

−

.

1

+ σ-1; τ-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

σ-1 = 0,35σb + 70 MPa = 0,35 600 + 70 = 280 MPa (vật liệu chế tạo trục: thép có giới hạn bền σb = 600 MPa); và τ-1 = 0,58 σ-1 = 0,58 280 = 162,4 MPa

+ σaj, τaj , σmj, τmj: biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j

σaj = (σmaxj - σminj)/2 ; σmj = (σmaxj + σminj)/2

Do trục quay, vì vậy ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:

σmj = 0; σaj = σmaxj = Mj/Wj

(Mj: mômen uốn tại tiết diện j; Wj: mômen cản uốn tại tiết diện j)

Bộ truyền quay 1 chiều do đó: τmj = 0; τaj = τmaxj = Tj/W0j

(Tj: mômen xoắn tại tiết diện j; W0j: mômen cản xoắn tại tiết diện j)

Bảng 1: ứng suất và mô men tại 1 số vị trí

M (Nmm)

T (Nmm)

σaMPa

τaMPa

+ Kx: hệ số tập chung ứng suất do trạng thái bề mặt; Kx = 1 (bề mặt

được gia công tinh bằng phương pháp mài: Ra = 0,63)

+ Ky: hệ số tăng bền bề mặt trục; Ky = 1,2 (tôi cao tần bề mặt; trục tập chung ứng suất ít)

+ εσ và ετ: hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi; εσ = ετ = 0,7

+ Kσ và Kτ: hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn

* Với đoạn trục có rãnh then: Kσ = 2,01; Kτ = 1,88 (cắt rãnh then bằng dao phay ngón) → Kσ/εσ = 2,01/0,7 = 2,87; Kτ/ετ = 1,88/0,7 = 2,7

* Với đoạn trục có góc lượn: Kσ = 3; Kτ = 2 → Kσ/εσ = 3/0,7 = 4,3;

Bảng 2: ứng suất tại một số vị trí

Tiết diện Kσd Kτd σa

MPa

τaMPa

Nh− vậy với hệ số an toàn nh− trên smin = 5 thì kết cấu và các thông số của

trục nh− thiết kế hoàn toàn đủ độ bền mỏi trong quá trình làm việc

- Cỏnh quạt liền trục (cỏnh bị động) chi tiết số: 8

- Bỏnh răng nghiờng chủ động chi tiết số 10, bỏnh răng nghiờng chi tiết

bị đụng số 6

Bỏnh răng nghiờng: Truyền động bỏnh răng được sử dụng trong

nhiều loại mỏy và cơ cấu khỏc nhau để truyền chuyển động quay từ trục

này sang trục khỏc Truyền động bỏnh răng dược dựng rộng rói bởi vỡ

chỳng cú những ưu điểm như khả năng truyền lực lớn, đảm bảo tỷ số

truyền ổn định, hệ số cú ớch lớn truyền động ờm Truyền động bỏnh răng

là truyền động quan trọng trong truyền động xe ụ tụ, mỏy kộo, mỏy cụng

cụ, mỏy nụng nghiệp, mỏy cẩu và nhiều loại thiết bị khỏc

Quạt root làm việc để tạo ra lưu lượng khớ và ỏp suất nhờ cú cặp

bỏnh răng Động cơ truyền mụ men xoắn vào trục cỏnh quạt chủ động,

cỏnh chủ động truyền mụ men xoắn cho cỏnh bị động nhờ bỏnh răng

nghiờng, hai cỏnh quay ngược chiều nhau để hỳt và đẩy khụng khớ cú ỏp

suất đến nơi sử dụng Vật liệu dựng để chế tạo bỏnh răng là : 20X Ưu

điểm của bỏnh răng nghiờng là độ bền cao , ăn khớp ờm , khụng gõy va

đập, vỡ vậy bỏnh răng nghiờng hay được dựng ( nhược điểm của bỏnh

răng nghiờng là chế tạo phức tạp, trong quỏ trỡnh làm việc tạo ra lực dọc

trục lớn, nờn gõy ra kẹt giữa cỏnh quạt và thõn ổ bi)

2.3.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền răng:

Công suất truyền động: Pquạt = 11 KW; số vòng quay: n = 3750 vòng/phút;

thời hạn sử dụng: 40000 giờ; Vật liệu chế tạo bánh răng: 20XM

Bảng 3: cỏc thụng số của bỏnh răng

Số liệu ban đầu và ký hiệu Tính toán

độ bền tiếp xúc

Tính toán

độ bền uốn

εa1 phần đ−ợc xác định bằng các

(kG/mm2)

Bánh răng bị động

σb2

100

b- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc bộ truyền

Bảng 4: Kết quả tớnh toỏn kiểm nghiệm

cos 2

0

20 2 sin

22 , 16 cos 2

7 Hệ số tính đến ảnh hưởngcủa

dạng truyền động bánh răng và

δH = 0,004 (bánh răng nghiêng H1 và H2 > 350 HB)

8 Hệ số tính đến sai số bước

ăn khớp của bánh răng nhỏ

và bánh răng lớn: g0

g0 = 4,7 (Cấp chính xác làm việc êm 7; mn = 2 mm)

= 2,92

w w Hv

K K T

d b W

2000

.

1

1 =

11 , 1 1 , 1 8 , 2 2000

4 , 85 30 92 , 2

K K

W w

Ht 1

6 ,

21 Hệ số tính đến tốc độ

vòng Zv

Đối với H > 350 HB; v = 16,8 m/s → Zv1 = Zv2 = 1,06

27 ứng suất tiếp cho phép

đối với vùng I, ở đây đầu

răng bánh răng nhỏ ăn khớp

với chân răng bánh răng lớn:

σHPI (kG/mm2)

àk1 σHPI = àk2 σHPI = 1,22.102,3 = 124,8

27 ứng suất tiếp cho phép

đối với vùng II, ở đây chân

răng bánh răng nhỏ ăn khớp

với đầu răng bánh răng lớn:

σHPI (kG/mm2)

àk1 σHPII = àk2 σHPII = 1,22.102,3 = 124,8

28 ứng suất tiếp xúc cho

phép qui −ớc đối với truyền

động bánh răng nghiêng: σHP

(kG/mm2)

2 2

2 1

1 HPI a HPII

aδ σ ε δ σ ε

63 , 1 / ) 5 , 128 75 , 0 8 , 124 75 , 0

Như vậy điều kiện bền tiếp xỳc của bộ truyền hoàn toàn đảm bảo

σh= 42,4 < 119,7=σHP

- Hai ổ bi đỡ chặn hai dãy kí hiệu 3207 lắp hai đầu cổ trục cánh bị động- Hai ổ bi: Một ổ đỡ chặn hai dãy 3207 và một ổ bi đũa NJ2208 lắp ở hai đầu cánh chủ động

- Bạc làm kín có lắp các vòng séc măng làm kín Trong khi quạt làm việc dầu từ khoang dầu bôi trơn ổ bi, bôi trơn bánh răng không được

rò sang buồng khí gây hao dầu và gây ảnh hưởng tới sản phẩm xi măng

- Bốn bạc làm kín có lắp các vòng séc măng làm kín dầu, làm kín khí lắp ở 4 đầu ngỗng trục hai cánh quạt chi tiết số: 36

- Bốn đĩa văng dầu lắp vào trục chi tiết số: 18

- Đĩa văng dầu lắp ở đầu bánh răng chủ động dùng để văng dầu bôi trơn bánh răng nghiêng và bôi trơn ổ bi 3207 chi tiết số: 11

- Đĩa văng dầu lắp ở đầu trục bị động ở phía khớp nối dùng để văng dầu bôi trơn hai ổ bi 3207, NJ 2208 chi tiết số: 27

- Đai ốc chặn hai bánh răng nghiêng chi tiết số: 7

- Đai ốc chặn bi chi tiết số: 12

- Bạc ở phớt cổ trục chi tiết số: 26

- Vòng phớt cổ trục chi tiết số: 24

- Bộ lò so căn chỉnh: 15

2.4 Thiết kế quạt Root GM 10S

2.4.1.Đo đạc, thiết kế chi tiết quạt root GM10S

- Đo đạc và thiết kế các chi tiết theo mẫu quạt root GM10S trước tiên

mở quạt tháo rời, sau đó dùng thước cặp, thước panme đo đạc từng chi tiết một

Thiết kế theo mẫu là một phương pháp thiết kế không phải tính toán các thông số hình học các chi tiết theo công thức thiết kế mà vấn đề cốt yếu là phải đo đạc chính xác các chi tiết cần thiết kế Sau đây là các chi tiết được đo theo mẫu để thiết kế sau đó chế tạo

- Thân quạt bản vẽ số: QR 600-1-001

- Đĩa văng dầu bản vẽ số : QR600-1-012

- Đĩa văng dầu bản vẽ số : QR600-1-028

- Nút tháo dầu, mắt dầu bản vẽ số: QR 600-1-016 và QR 600-1-010

Tính toán kiểm nghiệm th«ng sè kü thuËt Q,N

Các kích thước hình học đo đạc lấy mẫu của thân quạt, hai thân ổ bi, hai cánh quạt, ta tiến hành tính kiểm nghiệm lưu lượng của quạt qua công thức tính sau:

-1 Lưu lượng của quạt root, cánh quạt có 3 lá cánh

Q=3ηttkπR2Ln (m3/ph)

ηtt=0,65÷0,85 -Hiệu suất thể tích của quạt

k=0,53ữ0,59 - Hệ số tớnh đến diện tớch cú ớch so với diện tớch mặt cắt ngang buồng xi lanh

R- Bỏn kớnh buồng xi lanh (m)

L- Chiều dài buồng xi lanh (m)

n- Số vũng quay của roto trong một phỳt

Trong trường hợp tớnh toỏn cụ thể lấy giỏ trị cỏc hệ số như sau:

ηtt= 0,8

K =0,59 π= 3,14 R= 0,065m L= 0,21m N= 3750 v/ph Vậy: Q= 3.0,7.0,53.3,14.0,00195.0,21.3750 = 6,83m3/ph

Q= 409m3/h

-2 áp suất: thông số lấy ở đồng hồ áp suất gắn trờn quạt GM10S

đang chạy P=0,5bar

- áp suất có thứ nguyên là bar

- lưu lượng có thứ nguyên là l/s

Tra ra

- K =1/10 Hệ số lưu lượng tra bảng 1-27 [9]

P =0,5 bar

5 Đúc trong khuôn kim loại

- Đúc trong khuôn cát là một phương pháp tạo hình đã lâu đời, nhưng cho tới ngày nay vẫn chiếm vị trí quan trọng trong kỹ thuật đúc 90% sản lượng vật đúc của thế giới sản xuất bằng khuôn cát, phần còn lại

là khuôn kim loại và các dạng đúc đặc biệt khác

- Khuôn cát được dùng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít Thêm nữa khuôn cát loại rất vạn năng, có thể dùng đúc vật nhỏ từ 10 g cho tới vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể dùng để đúc bất kỳ hợp kim nào:

Thép, gang cầu, gang xám, Đồng thanh, Đồng thau, hợp kim Ni ken, hợp kim Nhôm, Magiê, vv

Người ta thường cho rằng đúc trong khuôn cát năng suất không cao, vật đúc lại kém chính xác(thường không vượt quá cấp chính xác 3), muốn có độ chính xác cao hơn cần phải gia công cơ thêm Điều đó đúng với khuôn cát, đất sét thông thường làm bằng tay Những năm gần đây thường sử dụng các hỗn hợp cát có thành phần và tính chất mới, nhờ đẩy mạnh Cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất đúc nên năng suất đúc tăng nhiều, chất lượng vật đúc cũng được cải thiện, độ chính xác cao hơn Đúc trong khuôn cát làm trên máy nhất là những máy

ép áp lực cao đã có thể cạnh tranh cả với một số phương pháp đúc đặc biệt về độ chính xác và độ nhẵn bề mặt vật đúc Một số điều khẳng định là ngày nay khuôn cát vẫn giữ vai trò quan trọng Sau đây tỷ lệ các công nghệ khuôn trong sản xuất đúc kim loại được minh hoạ ở hình vẽ dưới đây

1

2 3

4 5

mm

Nguyên công 2: Vạch dấu

Đặt vật đúc lên bàn mác để vạch dấu gia công hai mặt mút có kích thước L = 210mm

- Vạch dấu hai mặt bích có kích thước 314mm

- Vạch dấu mặt xi lanh trụ có R65, 15

- Vạch dấu khoảng cách hai bích hút và bích xả L=314

- Vạch dấu để gia công xy lanh trụ có A=85,81 và R65,15

Nguyên công 3: Phay hai mặt bích

Phay 2 mặt bích trên máy phay 6H83G đạt kích thước 314 mm Phay thô: -Tốc độ dao phay 400v/ph

- Lượng ăn dao s= 4mm

- Lượng ăn dao lúc gia công bán tinh s=1÷1,5mm

- Lượng ăn dao lúc gia công tinh s=0,5mm

- Kết quả sau khi gia công xong đạt độ bóng Rz10

Nguyên công 4: Doa xi lanh ( hình a)

Doa trên máy 2B640CNC gồm 2 bước

4.1 Doa thô đạt kích thước R64,5

Dao doa: - Lượng ăn dao s=3,5mm

- Bước tiến t= 0,05/vòng

4.2 Doa tinh đạt kích thước 65,15+0,03 mm

Dao doa: - Lượng ăn dao s=0,5mm

- Bước tiến t= 0,007/vòng

hình a hình b -Doa xi lanh thân quạt trên máy doa toạ độ 2B640CNC của

Nga Doa tinh xong đạt độ bóng Rz 10

- phay 2 mặt mút xi lanh (hinh b)

Nguyên công 5: Khoan 16 lỗ ∅ 18 và10 lỗ M8

Khoan trên m y khoan cần RF20

- Mũi khoan ∅18 mm

Tốc độ quay máy khoan là 600÷1000 v/ph

Bước tiện 100mm/Ph

- M ũi khoan ∅7

Tốc độ quay máy khoan là 600÷1000 v/ph

- Vạch dấu ∅ 72 hai mặt mút có kích thước 284x190x65

Nguyên công 3: Phay hai mặt mút

- phay 2 mặt mút trên máy phay 6642 đạt kích thước 65+0,1

Phay hai mặt mút thân ổ bi 1 và thân ổ bi 2 trên máy phay 6642

của Nga Sau khi phay tinh xong bề mặt đạt độ bóng Rz 10

Nguyên công 4 : doa

Doa các lỗ ∅72, ∅84 trên máy doa toạ độ 2B640CNC

Tạo phôi qua các thông số hoá học đã thử nghiệm của cánh quạt vật liệu tương đương 35MnSi

Cánh có thể tạo phôi bằng nhiều cách

δk=588Mpa tương đương 6,5KG/mm2

Do vậy để đảm bảo cơ tính cho vật đúc ta phải tiến hành rèn vả ủ

- Phương pháp cán tạo phôi cho ta cơ tính cao hơn nhưng giá thành đắt

Do vậy tạo phôi cánh quạt bằng phương pháp đúc sẽ giảm được giá thành

Nguyên công 1: Đúc tạo phôi, đúc trong khuôn cát

Nguyên công 2: Rèn hai ngõng thục trên máy búa hơi

Nguyên công 3: Gia công hai ngõng trục

Trên máy tiện T18A có kích thước 500x1000 của Việt Nam Sau khi tiện tinh xong đạt độ bóng Rz 6,3

Ø40 Ø35

Ø40 Ø35

Nguyên công 5 Phay prôphin cánh

- Gia công cánh trên máy phay CNC có kích thước 800x600

của Nhật Nhập dữ liệu vào máy tính theo bản vẽ thiết kế

- Phay tạo thành 3 lá cánh có kích thước prophin như bản

vẽ số QR600-1-008 và QR600-1-009

d.Bộ bánh răng nghiêng: có mn=2 , vật liệu 20XM

Nguyên công 1: Tạo phôi bằng thép cán

Ø45

Nguyờn cụng 2: Rốn để nõng cao cơ tớnh của phụi, rốn trờn mỏy bỳa

P=100 tấn đạt kớch thước ∅100x60

ỉ100

Nguyờn cụng 3: Tiện phụi mặt ngoài và mặt cụn

* Tiện trờn mỏy tiện 1K62

- Tiện đạt ∅ 89,4

- Tiện mặt 1

- Tiện cắt đứt mặt 2

Trên đây là toàn bộ quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết chính : thân quạt, hai thân ổ bi, hai cánh quạt, hai bánh răng nghiêng

CHƯƠNG III

QUY TRÌNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG KHẢO NGHIỆM, QUY TRÌNH

KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Quy trình lắp đặt hệ thống khảo nghiệm:

10- Tủ điện 11- Dây cáp điện 3x16+1x10

b, Trước khi lắp đặt vào hệ thống cần kiểm tra:

+ Kiểm tra động cơ điện: Độ cách diện giữa vỏ và dây

+ Kiểm tra trong tủ điện

+ Sau khi lắp xong, cánh quạt quay tay nhẹ nhàng

1- Lắp quạt (5) lên bệ (1)

2- Lắp động cơ 15KW (2) lên bệ (1)

3- Lắp puly (3) vào động cơ (2) và quạt (5)

4- Lắp dây đai (4) vào 2 puly (3)

5- Căn chỉnh Puly, đai: Phẳng, thẳng, có độ căng dây đai thích hợp 6- Lắp ống hút (6) vào miệng hút quạt (5)

7- Lắp ống xả (7) vào miệng xả quạt(5)

8- Lắp đồng hồ áp lực (8) vào ống xả (7)

9- Lắp van tiết lưu (9) vào ống xả (7)

10- lắp dây cáp điện (11) vào tủ điện (10) và vào động cơ (2)

3-2 Quy trình khảo nghiệm và đánh giá kết quả:

Thiết bị đo bao gồm:

- Đồng hồ đo lưu lượng ký hiệu: 10250-30 parmar (Mỹ)

- Đồng hồ đo áp suất ký hiệu: ОБM-160T, thang đo 0-:-1 kgf/cm2(Nga)

- Đồng hồ đo dòng điện bằng am pe kìm ký hiệu: KYORHSHU, thang

đo 0-:-600A (Nhật)

- Đồng hồ đo độ ồn ký hiệu: 86533-20 parmar (Mỹ)

3.2.1 Quy trình khảo nghiệm

- Trước khi cho máy chạy ta phải kiểm tra chiều quay của động cơ đã đúng chiều quay của quạt hay chưa

- Quạt Root là quạt thể tích nên khi chạy khởi động ban đầu ta phải điều chỉnh van tiết lưu ở vị trí mở hoàn toàn, đề phòng động cơ bị quá tải

- Tiến hành chạy khảo nghiệm:

+ Bật át tô mát ở tủ bảng điện động cơ và quạt làm việc, quạt chạy ổn định sau 5 phút ta tiến hành đo Q, P, N, dB tại vị trí số 1 (van mở hết)

+ Đo xong vị trí 1 ta điều chỉnh van tiết lưu (9) hẹp dần đến vị trí số 2, quạt chạy ổn định sau 5 phút ta đo Q, H, N, dB tại vị trí số 2

+ Đo xong vị trí 2 ta điều chỉnh van tiết lưu (9) hẹp dần đến vị trí số 3, quạt chạy ổn định sau 5 phút ta đo Q, P, N, dB tại vị trí số 3

+ Đo xong vị trí 3 ta điều chỉnh van tiết lưu (9) hẹp dần đến vị trí số 4, quạt

chạy ổn định sau 5 phút ta đo Q, P, N, dB tại vị trí số 4 Tuần tự thao tác

như trên ta tiến hành đo đến vị trí số 8

Các thông số Q, P,N, dB đo đạc tại 4 vị trí được thể hiện dưới đây

Sơ đồ vị trí của van tiết lưu:

Kết quả đo đạc các thông số được thể hiện trong bảng dưới đây:

Số vòng quay (V/ph) Độ ồn (db)

m 3 /h)

Áp suất (P_

bar)

Áp suất (P_

mm

H 2 0)

Cường

độ dòng điện (A)

Công suất (N_

KW) Quạt

Động

cơ

Sát quạt

cách quạt 2m

cách quạt 5m