Thiết kế, chế tạo bơm bánh răng thủy lực bằng công nghệ CAD CAM CNC

Ngày nay, các loại bơm thủy lực nói chung và bơm bánh răng nói riêng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như: + Trong công nghiệp bơm được sử đụng dể vận chuyển các sản p

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Sinh viên thực hiện: TRẦN MINH ĐỨC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: ….Trần Minh Đức… Số thẻ sinh viên: …101150113

Lớp: 15C1C…… Khoa: CƠ KHÍ Ngành: …Công nghệ Chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: …Thiết kế, gia công bơm bánh răng thủy lực bằng công nghệ CAD/CAM/CNC……

………

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……… ……… ……

………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: … ………

… ………

… ………

… ………

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): … ………

… ………

… ………

6 Họ tên người hướng dẫn: …PGS.TS Trần Xuân Tùy………

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201…

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

DUT-LRCC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

LỜI CẢM ƠN 5

CHƯƠNG 1 9

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM THỦY LỰC 9

1.1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ SỬ DỤNG BƠM THỦY LỰC 9

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI BƠM THỦY LỰC 12

1.2.1 Bơm pittông 12

1.2.2 Bơm cánh gạt 14

1.2.3 Bơm trục vít 15

1.2.4 Bơm bánh răng 17

1.3 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 24

CHƯƠNG 2 25

CƠ SỞ THIẾT KẾ BƠM BÁNH RĂNG THỦY LỰC 25

2.1 NHIỆM VỤ CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU 25

2.2 TÌM HIỂU BIÊN DẠNG RĂNG CỦA BÁNH RĂNG 26

2.2.1 Các loại biên dạng răng thường dùng trên bánh răng 26

2.2.2 Biên dạng răng thân khai 27

2.3 TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG 28

2.3.1 Xác định môđun dạng răng và các thông số cơ bản 28

2.3.2 Các thông số cơ bản của cặp bánh răng cũ 28

2.4 BẢN VẼ CHẾ TẠO CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 29

2.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BÁNH RĂNG 30

2.5.1 Xác định vận tốc vòng và cấp chính xác để thiết kế bánh răng 30

2.5.2 Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện 30

2.6 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 31

CHƯƠNG 3 32

THIẾT KẾ BƠM BÁNH RĂNG BẰNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM 32

3.1 CÁC MÔ ĐUN CHÍNH CỦA PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC 32

3.2 XÂY DỰNG HÌNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 33 3.2.1 Dựng hình bộ truyền bánh răng 33

3.2.2 Dựng hình thân bơm bánh răng 34

3.2.3 Dựng hình mặt bích sau của bơm bánh răng 35

DUT-LRCC

3.2.5 Dựng hình gối đỡ cặp bánh răng 37

3.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 38

CHƯƠNG 4 39

CHẾ TẠO BƠM BÁNH RĂNG THỦY LỰC 39

4.1 MÔ PHỎNG GIA CÔNG CẶP BÁNH RĂNG 39

4.1.1 Quy trình gia công bánh răng 39

4.1.2 Chế độ cắt khi gia công 39

4.1.3 Ứng dụng phần mềm CREO PARAMETRIC 5 lập trình mô phỏng gia công và xuất chương trình gia công 41

4.1.4 Gia công bộ truyền bánh răng trên máy CNC 47

4.2 MÔ PHỎNG GIA CÔNG THÂN BƠM 48

4.2.1 Quy trình gia công thân bơm 48

4.2.2 Ứng dụng CREO PARAMETRIC lập trình gia công 49

4.2.3 Gia công thân bơm bánh răng trên máy CNC 54

4.3 MÔ PHỎNG GIA CÔNG MẶT BÍCH SAU 55

4.3.1 Mô phỏng gia công 55

4.3.3 Gia công mặt bích sau trên máy CNC 57

4.4 MÔ PHỎNG GIA CÔNG MẶT BÍCH TRƯỚC 58

4.4.1 Mô phỏng gia công 58

4.4.2 Gia công mặt bích trước trên máy CNC 60

4.5 MÔ PHỎNG GIA CÔNG GỐI ĐỠ 61

4.5.1 Mô phỏng gia công 61

4.6 LẮP RÁP VẬN HÀNH BƠM VÀ KIỂM TRA TÍNH NĂNG 64

4.6.1 Kết cấu của bơm bánh răng 64

4.6.2 Lắp ráp bơm 64

4.7 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 66

KẾT QUẢ VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TẦI 67

1 KẾT LUẬN 67

2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Phụ lục 69

DUT-LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 4 năm được đào tạo về các phần lý thuyết cơ bản của “Thiết kế

chi tiết máy”, “Cơ sở thiết kế máy”, “Điều khiển tự động”, và một số môn chuyên ngành

khác Kết hợp với quá trình tự tìm tòi học hỏi, em đã rút ra, tích lũy được những kiến

thức ban đầu hết sức quan trọng để bắt tay vào làm đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên sự non

trẻ về kinh nghiệm thực tế khiến em không khỏi lúng túng trong quá trình thiết kế để có

một hệ thống hoàn chỉnh, thẩm mỹ và hiệu quả kinh tế Mặc dù sách tham khảo hiện

nay khá nhiều tuy nhiên với thời gian thực hiện khá ngắn nên em khó có thể nắm bắt

hết các kiến thức chuyên sâu cũng như các kinh nghiệm quý báu được đúc kết trong

sách thiết kế máy, chế tạo máy Chính vì vậy việc vận dụng lý thuyết học được để giải

quyết những vấn đề có liên quan đến yêu cầu thực tiễn sản xuất cũng như điều kiện làm

việc, thị trường là rất hạn chế

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy, các thầy ở trong

viện Công nghệ Cơ khí cùng với nỗ lực của bản thân em trong suốt thời gian thực hiện

đồ án tốt nghiệp, cuối cùng chúng em đã hoàn thành thuyết minh “Thiết kế, gia công

bơm bánh răng thủy lực bằng công nghệ CAD/CAM/CNC”

Khi thiết kế chúng em đã cố gắng để hoàn thiện bản thiết kế thông qua bộ phận

thực tế Bơm hoạt động ổn định, tuy nhiên với những hạn chế về chủ quan cũng như

khách quan thì bản thuyết minh này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong

nhận được sự đóng góp của quý thầy cô

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2019

Trần Minh Đức

DUT-LRCC

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo

trong trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung và các thầy cô giáo

trong khoa Cơ khí, bộ môn Cơ điện tử, Công nghệ Chế tạo máy nói riêng đã tận tình

giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời

gian qua

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy Trần Xuân Tùy,

thầy Trần Minh Thông đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt

quá trình làm Đồ án tốt nghiệp Trong thời gian em làm việc với thầy, em không ngừng

tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ

nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình

học tập và công tác sau này

Đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy

cô cũng như bạn bè Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết,

và thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn luôn ở bên cạnh trong những hoàn

cảnh khó khăn nhất

Qua đây em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy

cô trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để chúng em rút được nhưng bài học và kinh

nghiệm khi bước vào đời

Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, quý thầy cô cùng bạn bè nhiều sức khoẻ

và thành công trong mọi công việc Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2019

Trần Minh Đức

DUT-LRCC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

hình vẽ

phay

44

DUT-LRCC

4.15 Mô phỏng phay mặt đầu thân bơm 50

bơm)

57

công và lắp ráp

66

DUT-LRCC

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đất nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển cùng nền kinh tế thế giới Trong

đó, hòa nhập về khoa học kỹ thuật như: kỹ thuật tin học, kỹ thuật điều khiển tự động,

các lĩnh vực công nghệ cao, v.v Trong ngành cơ khí chế tạo máy, chúng ta đã và đang

có nhiều thiết bị hiện đại như máy cắt dây CNC, máy tiện CNC, máy phay CNC Để

khai thác được các tính năng ưu việt của các thiết bị hiện đại này đòi hỏi chúng ta phải

đầu tư vào nhiều lĩnh vực, trong đó lĩnh vực tự động hóa thiết kế và sản xuất bằng việc

áp dụng công nghệ CAD/CAM/CNC vào sản xuất cơ khi hiện nay là cần thiết

Ngày nay, các loại bơm thủy lực nói chung và bơm bánh răng nói riêng được sử

dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như:

+ Trong công nghiệp bơm được sử đụng dể vận chuyển các sản phẩm của khai

thác dầu mỏ, hóa chất, các nguyên vật liệu,…

+ Trong ngành chế tạo, máy bơm cũng là một trong những bộ phân chủ yếu của

hệ thông điều khiển và truyền động Bơm bánh răng còn được dùng trong các máy thủy

lực như: máy ép, máy nâng, máy đào,… Qua đó, ta thấy được tầm quan trọng của bơm

bánh răng trong sản xuất và trong cuộc sống

Sản xuất các loại bơm này theo phương pháp truyền thông cần có thiết bị chuyên

dùng phúc tạp và khá đắt tiền Đồng thời đầu tư thiết bị chuyên dùng này nếu sử dụng

không hết công suất sẽ gây lãng phí lớn Vì vậy, việc tiến hành nghiên cứu công nghệ

gia công bộ truyền bánh răng bơm thủy lực trên các máy CNC nhằm phát huy tối đa

khả năng công nghệ của máy để đạt được độ chính xác và năng suất yêu cầu cũng là

một vấn đề cần được nghiên cứu

Ở Việt Nam, các loại bơm thủy lực chủ yếu nhập từ nước ngoài Do đó, việc

nghiên cứu công nghệ chế tạo bộ truyền bơm thủy lực dùng để sản xuất và thay thế

trong nước là cần thiết Vì vậy, đề tài: “Thiết kế, gia công bơm bánh răng bằng công

nghệ CAD/CAM/CNC” là phù hợp với hướng phát triển chung của ngành cơ khí

DUT-LRCC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM THỦY LỰC

Ngay từ thời cổ xưa, do điều kiện sản xuất và đời sống, con người đã biết dùng

những công cụ thô sơ để kéo các cối xay lương thực hoặc đưa nước vào đồng ruộng,…

đã được sử dụng Những công cụ này vận chuyển chất lỏng dưới áp suất khí quyển hay

độ cao chênh lệch Sau đó, người ta đã biết dùng những piston đơn giản như ống thụt

làm bằng tre gỗ để chuyển nước dưới áp suất dư… Các máy bơm thô sơ hoạt động dưới

tác động của sức người và sức kéo của động vật Do vậy năng lực bơm không cao, hiệu

suất thấp

Vào thế kỷ một, hai trước công nguyên, người Hy Lạp đã sáng chế ra piston bằng

gỗ Tới thế kỷ 15, nhà bác học người Ý là D Franxi đã đưa ra những khái niệm về bơm

li tâm Sang thế kỷ 16 xuất hiện loại máy bơm rô to mới Cho đến thế kỷ 17, một nhà

vật lý người Pháp áp dụng những nghiên cứu của D.Franxi chế tạo được một máy bơm

li tâm đầu tiên Tuy nhiên do chưa có những động cơ có vòng quay lớn kéo máy bơm,

nên năng lực bơm nhỏ, do vậy loại bơm li tâm vẫn chưa được phát triển

Nhìn chung, trước thế kỷ 17 bơm và các loại máy bơm thủy lực ít được sử dụng

và rất ít chủng loại

Đến thế kỷ 18, hai viện sĩ Nga là: Euler đã đề xuất những vấn đề lý luận có liên

quan đến máy thủy lực và Zucôpsky đề xuất lý luận về cơ học chất lỏng, kể từ đó việc

nghiên cứu và chế tạo máy bơm mới có cơ sở vững chắc Thời kỳ này máy hơi nước ra

đời tăng thêm khả năng kéo máy bơm Đầu thế kỷ 20, các động cơ có số vòng quay

nhanh ra đời thì máy bơm li tâm càng được phổ biến rộng rãi và có hiệu suất cao, năng

lực bơm lớn

Bơm piston:

* Khoảng năm 200 trước Công nguyên, máy bơm chữa cháy được phát minh

bởi nghệ nhân Hy Lạp cổ đại Ketsibis là máy bơm piston nguyên thủy nhất Nó có các

thành phần chính của một bơm piston điển hình, nhưng bơm piston chỉ phát triển

nhanh chóng sau khi động cơ hơi nước xuất hiện

* Từ 1840 đến 1850, Worthington, Hoa Kỳ, đã phát minh ra bơm piston, trái

ngược với xi lanh bơm và xi lanh hơi, và trực tiếp tác động lên hơi nước, đánh dấu sự

hình thành của bơm piston hiện đại Thế kỷ 19 là đỉnh cao của sự phát triển của máy

bơm piston, được sử dụng trong nhiều loại máy như máy ép thủy lực

* Tuy nhiên, với sự gia tăng nhanh chóng nhu cầu về nước, kể từ những năm

1920, máy bơm piston tốc độ thấp với tốc độ dòng chảy hạn chế đã dần được thay thế

bằng máy bơm ly tâm tốc độ cao và máy bơm quay Tuy nhiên, máy bơm pittông vẫn

chiếm một vị trí chính trong lĩnh vực áp suất cao và lưu lượng nhỏ, đặc biệt là bơm

màng và bơm píttông có những ưu điểm độc đáo và ứng dụng đang gia tăng

DUT-LRCC

Máy cánh gạt:

Trong những năm 1751 – 1754 nhà bác học Euler đã viết về lý thuyết cơ bản của

tuabin nước nói riêng và của máy thủy khí cánh dẫn nói chung, làm cơ sở để hơn 80

năm sau, vào năm 1830 nhà bác học người Pháp là Phuôc-nây-rôn đã sáng chế thành

công tuabin hơi nước đầu tiên và năm 1831 nhà bác học người Nga là Xublucôp đã sáng

chế ra bơm ly tâm và quạt ly tâm đầu tiên Đây chính là những bước nhảy lớn trong lịch

sử phát triển các máy năng lượng

Bơm nhiều cấp:

Nhà bác học người Anh là Reynolds khi nghiên cứu cấu tạo của bơm nhiều cấp

đã đưa vào những thiết bị định hướng cánh dẫn xuôi và ngược Năm 1875 ông đã phát

minh ra loại bơm tương tự như loại bơm nhiều cấp hiện đại ngày nay

Máy nén:

* Năm 1640 nhà vật lý người Đức ông Ôttô Henrich đã sáng chế ra bơm piston

đầu tiên để bơm khí và nước dùng trong công nghiệp

* Khoảng năm 1805 nhà bác học người Anh là Niu Kơmen đã phát minh ra bơm

piston để lấy nước trong các nhà máy khai thác mỏ, dùng xilanh hơi ngưng tụ để tạo lực

cần thiết trên trục máy nhờ áp suất khí quyển

* Năm 1840 – 1850 nhà bác học người Mỹ là Votington đã giả thiết cơ cấu của

bơm hơi mà trong đó piston của bơm và động cơ hơi được phân bố trên một trục chung,

sự chuyển động của piston được điều chỉnh nhờ một hệ thống phân bố hơi đặc biệt

Máy cánh gạt:

Trong những năm 1751 – 1754 nhà bác học Euler đã viết về lý thuyết cơ bản của

tuabin nước nói riêng và và của máy thủy khí cánh dẫn nói chung, làm cơ sở để hơn 80

năm sau, vào năm 1830 nhà bác học người Pháp là Phuôc-nây-rôn đã sáng chế thành

công tuabin nước đầu tiên và năm 1831 nhà bác học người Nga là Xablucôp đã sáng

chế ra bơm ly tâm và quạt ly tâm đầu tiên Đây chính là những bước nhảy lớn trong lịch

sử phát triển các máy năng lượng

Bơm nhiều cấp:

Nhà bác học người Anh là Reynolds khi nghiên cứu cấu tạo của bơm nhiều cấp

đã đưa vào những thiết bị định hướng cánh dẫn xuôi và ngược Năm 1875 ông đã phát

minh ra loại bơm tương tự như loại bơm nhiều cấp hiện nay

Máy nén:

* Phát minh bơm không khí và dạng đơn giả của máy nén hiện đại với một chu

kỳ nén gắn liền với tên tuổi của nhà vật lý vĩ đại người Đức là Gerike vào năm 1640

Sự hoàn thiện máy nén ở thế kỷ 18-19 đã thúc đẩy sự phát triển của công nghiệp quặng

mỏ và luyện kim

DUT-LRCC

* Vào cuối thế kỉ 18 ở Anh nhà bác học Vinkinsơn đã sáng chế ra máy nén piston

2 xi lạnh, nhà bác học Uatt đã chế tạo thành công máy hút không khí có truyền động

bằng hơi

* Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian giữa các cấp nén xuất hiện ở Pháp

vào khoảng những năm 30 của thế kỷ 19

* Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian giữa các cấp nén xuất hiện ở Đức

vào năm 1849 do nhà bác học Raten sáng chế ra

Quạt:

Vào năm 1831 nhà bác học Nga Xablucôp sáng chế ra quạt ly tâm đầu tiên dùng

để làm mát hầm mỏ và làm sạch máy

Đặc biệt là 80 năm gần đây, lý thuyết về thủy khí động lực phát triển rất mạnh,

có thành tựu to lớn trong việc ứng dụng các phát minh về lĩnh vực máy thủy khí

Ngày nay máy thủy khí có rất nhiều loại với nhiều kiểu dáng khác nhau được

dùng trong mọi lĩnh vực của đời sống cũng như trong công nghiệp và nông nghiệp Để

đáp ứng nhu cầu về năng lượng ngày càng to lớn của công nghiệp hiện đại, ngày nay

người ta đã chế tạo được các tuabin cỡ lớn có công suất đến 500.000kW hoặc lớn hơn

Số lượng bơm, quạt, máy nén cũng như tuabin các chủng loại khác nhau được sản xuất

hàng năm lên đến hàng triệu chiếc

Trong cuộc sống ngày nay bơm được dùng rất rộng rãi trong đời sống và các

ngành kinh tế quốc dân Trong công nghiệp máy bơm được dùng để cung cấp ước cho

các lò cao, hầm mỏ, nhà máy,… dùng để vận chuyển dầu mỏ trong khai thác, bơm còn

sử dụng cho các máy công cụ, máy chuyên dùng… Trong nông nghiệp, máy bơm dùng

để bơm nước tưới và tiêu dùng Trong đời sống máy bơm dùng cấp nước sạch cho nhu

cầu ăn uống của con người và gia súc,…

lỏng trong một giờ và công suất động cơ tiêu thụ tới hàng nghìn kW Nga đã chế tạo

dự án chế tạo động cơ điện kéo máy bơm với công suất N= 200.000kW

Ở nước ta từ thời Pháp thuộc đã xây dựng một số trạm bơm tưới nhỏ, lớn nhất là

ngày miền Bắc giải phóng hàng loạt các trạm bơm lớn nhỏ đã được xây dựng, trong đó

các trạm bơm lớn chủ yếu phục vụ cho tưới tiêu Chúng ta đã xây dựng những trạm bơm

DUT-LRCC

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI BƠM THỦY LỰC

1.2.1 Bơm pittông

Dựa trên cách bố trí pittông, bơm có thể phân làm hai loại:

+ Bơm pittông hướng tâm

+ Bơm pittông hướng trục

Bơm pittông có thể chế tạo với lưu lượng cố định, hoặc lưu lượng điều chỉnh

được

1.2.1.1 Bơm pittông hướng tâm

Bơm pittông là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu pittông

– xilanh Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này là mặt trụ, do đó dễ dàng đạt được độ chính

xác gia công cao, bảo đảm hiệu suất thể tích stato, có khẳng năng thực hiện với áp suất

làm việc lớn (áp suất lớn nhất có thể đạt được là p =700bar) Bơm pittông thường dùng

ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn, đó là máy tuốt, máy xúc,

máy nén,…

Lưu lượng được tính toán bằng việc xác định thể tích của xilanh Nếu ta đặt d-là

đường kính của xilanh [cm], thì thể tích của một xilanh khi roto quay một vòng:

Vì hnàh trình của pittông h =2e (e là độ lệch tâm của rôto và stato), nênn nếu

bơm có z pittông và làm việc với số vòng quay là n[vòng/phút], thì lưu lượng của bơm

sẽ là:

3

3 2

10 d e.z.h2

 

1500vòng/phút

Lưu lượng của bơm pittông hướng tâm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi độ

lệch tâm (xê dịch vòng trượt), hình 1.1

Hình 1.1 Bơm pittong hướng tâm

DUT-LRCC

1.2.1.2 Bơm pittông hướng trục

Bơm pitông hướng trục là loại bơm có pittông đặt song song với trục của roto và

được truyền bằng khớp hoặc bằng đĩa nghiên Ngoài những ưu điểm của bơm pittông

hướng tâm, bơm pittông hướng trục còn có ưu điểm nữa là kích thước của nó nhỏ gọn

hơn, khi cùng một cỡ với bơm hướng tâm

Hình 1.2 Bơm pittong hướng trục

Ngoài ra, so với tất cả các loại bơm khác, bơm pittông hướng trục có hiệu suất

tốt nhất, và hiệu suất hầu như không phụ thuộc vào tải trọng và số vòng quay

Nếu lấy các ký hiệu như ở bơm pittông hướng tâm và đường kính đó phân bố

các xilanh là D [cm], thì lưu lượng bơm sẽ là:

suất p=60bar, số vòng quay thường dùng là 1450 vòng/phút hoặc 950vòng/phút, nhưng

Bơm pittông hướng trục hầu hết là điều chỉnh lưu lượng được, hình 1.3

DUT-LRCC

Hình 1.3 Điều chỉnh lưu lượng bơm pittông hướng trục

Trong các loại bơm pittông, độ không đồng đều của lưu lượng không chỉ phụ

thuộc vào đặc điểm chuyển động của pittông, mà còn phụ thuộc vào số lượng pittông

Độ không đồng đều được xác định như sau:

Bơm cánh gạt là một trong những máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản nhất

Bơm cánh gạt được dùng rộng rãi sau bơm bánh răng và chủ yếu dùng ở áp suất thấp

và trung bình Về kết cấu của bơm cánh gạt thì có nhiều loại khác nhau nhưng có thể

chia làm hai loại chính là:

+ Bơm cánh gạt đơn + Bơm cánh gạt kép

1.2.2.1 Bơm cánh gạt đơn

Bơm cánh gạt đơn: là loại bơm cánh gạt khi trục quay một vòng thì bơm thực

hiện một chu kỳ làm việc bao gồm một lần hút và một lần nén

Lưu lượng bơm có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lệch tâm (xê dịch vòng

Hình 1.5 Kết cấu bơm gạt kép

1.2.2.3 Kết cấu và nguyên lý hoạt động bơm cánh gạt

Bơm cánh gạt có kết cấu gồm vỏ bơm hình trụ trong đó có roto Tâm của vỏ bơm

và tâm của roto được đặt lệch tâm một khoảng e gọi là độ lệch tâm Trên roto có gắn

các bảng phẳng, khi roto quay các bảng phẳng này trượt trong các rãnh của roto và kết

hợp với vỏ bơm dể gạt chất lỏng nên gọi là cánh gạt Kết cấu của cánh gạt như hình vẽ

1.4 và hình 1.5

Nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt là khi roto quay làm cho các cánh gạt

quay theo và nhờ có lực ly tâm và lực lò xô đẩy các cánh gạt luôn tì sát vào thành vỏ

bơm gạt chất lỏng từ buồng hút về buồng đẩy Ta thấy rằng nếu bơm có ít cánh gạt thì

lưu lượng sẽ bị dao động mạnh, vì vậy để cho bơm có lưu lượng đồng đều thì ta phải

1.2.2.4 Lưu lượng của bơm cánh gạt

Nếu các kích thước hình học có đơn vì là [cm], số vòng quay n [vòng/phút], thì

lưu lượng qua bơm là:

3

Q2.10 e.n(B.D 4.b.d)   [lít/phút] (1.5)

1.2.3 Bơm trục vít

Về thực chất bơm trục vít là một dạng biến thể của bơm bánh răng, nếu bánh

răng nghiêng có số răng nhỏ, chiều dày và góc nghiêng của răng lớn thì bánh răng sẽ

trở thành trục vít Hiện nay, bơm trục vít được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp,

DUT-LRCC

nhất là trong hệ thống truyền động thủy lực và trong các máy ép thủy lực, vì bơm trục

vít có rất nhiều ưu điểm:

+ Lưu lượng ổn định hơn so với bơm bánh răng, kể cả bánh răng nghiêng

+ Có khả năng tạo áp suất cao và làm việc ở số vòng quay lớn

+ Độ làm việc tin cậy, kết cấu nhỏ gọn, không ồn do quá trình ăn khớp của trục

vít rất êm dịu

Tuy nhiên bơm tục vít cũng có nhược điểm là việc chế tạo trục vít là khá phức

tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, khó sửa chữa phục hồi

Bơm trục vít thường gồm hai hoặc ba trục vít ăn khớp với nhau đặt trong một vỏ

máy cố định có cửa ra và cửa vào, khe hở giữa các trục vít với vỏ máy rất nhỏ Trục vít

thường có các biên dạng ren là dạng ren chữ nhật, ren hình thang và xiclôit Kết cấu

chung của một bơm trục vít có hai trục vít ăn khớp với nhau có dạng như hình vẽ:

Nguyên lý hoạt động của bơm trục vít là khi hai trục vít ăn khớp với nhau thì

rãnh ren trên trục vít này sẽ ăn khớp với rãnh ren trên trục vít kia Sự ăn khớp này sẽ có

tác dụng như một tấm chắn không cho chất lỏng quay theo chiều trục mà chỉ chuyển

động tịnh tiến dọc theo trục vít từ buồng hút sang buồng đẩy Sự tổn thất lưu lượng là

nguyên nhân ảnh hưởng nhiều nhất đến hiệu suất của bơm Sự tổn thất lưul lượng chủ

yếu là do khe hở giữa các trục vít với thành vỏ bơm và khe hở giữa các ren ăn khớp với

nhau Để khắc phục hiện tượng tổn thất lưu lượng trong bơm người ta thường udngf hai

cách:

+ Tăng số bước ren của mối ren trên trục vít, tức là tăng chiều dài làm việc của

trục vít Là theo cách này thì làm cho kích thước của bơm tăng lên

+ Giảm chiều dài bước ren, tức là giảm góc nâng của bước ren Làm theo cách

này thì hiệu suất cơ khí của bơm khá thấp vì tính chất tự hãm của truyền động trục vít

DUT-LRCC

Vì vậy, trong thực tế ta thường phải kết hợp cả hai cách một cách hợp lý Ngoài

ra, cũng giống như trong bơm bánh răng nghiêng, khi làm việc thì truyền động trục vít

sẽ sinh ra lực dọc trục làm giảm tuổi thọ của ổ đỡ và bơm, vì vậy để khắc phục hiện

tượng này người ta thường làm các rãnh hoặc dùng các trục vít có hai phần ren ngược

chiều nhau để cân bằng tải trọng hướng trục

1.2.4 Bơm bánh răng

Bơm bánh răng là loại có hai hay nhiều bánh răng ăn khớp với nhau, các bánh

răng có thể ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong Loại bơm bánh răng có cấu tạo đơn giản

nhất là loại có hai bánh răng bằng nhau ăn khớp ngoài Biên dạng răng có thể là thân

khai hoặc cycloid,… Sơ đồ kết cấu của bơm bánh răng có hai bánh răng bằng nhau

profin dạng thân khai như hình 1.8

Thân bơm (1) là khối kim loại, bên trong được gia công hai lỗ để lắp các bộ phận

của bơm thủy lực Bánh răng (3) được lắp trên trục chủ động (2) của bơm và ăn khớp

với bánh răng bị động (5), bánh răng bị động (5) được lắp cố định trên trục (6), cả hai

bánh răng được đặt trong vỏ bơm Trục chủ động (2) của bơm được gắn với một động

cơ kéo bơm, khi trục chủ động quay làm cho bánh răng chủ động quay theo chiều như

hình vẽ, kéo theo bánh răng bị động quay, Khi đó chất lỏng chứa trong các rãnh răng

ngoài vùng ăn khớp được chuyển từ buồng hút (7) vòng theo vỏ trong bơm đi đến buồng

đẩy (4) theo chiều chuyển động của bánh răng Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng

là dựa trên sự thay đổi thể tích Thể tích chứa chất lỏng trong buồng đẩy giảm xuống

khi các răng của cặp bánh bắt đầu vào ăn khớp, khi đó áp suất của chất lỏng được tăng

lên và dồn chất lỏng vào ống đẩy (4) Quá trình đó gọi là quá trình đẩy của bơm Đồng

thời, với quá trình đẩy ở buồng hút thì thể tích chất lỏng tăng lên khi các bánh răng bắt

đầu ra khớp, khi đó áp suất giảm xuống thấp hơn áp suất mặt thoáng bể hút làm cho

chất lỏng chảy qua buồng hút (7) qua bơm đến buồng đẩy (4) Theo lý thuyết thì ta thấy

rằng áp suất của chất lỏng trong bơm chỉ tăng khi chất lỏng được chuyển đến buồng

đẩy, nhưng trong thực tế thì giữa đỉnh răng với thành vỏ bơm, giữa các bề mặt răng ăn

khớp và giữa mặt đầu răng với ổ đỡ trục luôn tồn tại khe hở nên chất lỏng được tăng áp

suất sớm hơn trước khi đến buồng đẩy Các khe hở này là nguyên nhân gây ra sự tổn

thất lưu lượng và hạn chế khả năng tăng áp suất làm việc của bơm

DUT-LRCC

Hình 1.7 Các dạng bơm bánh răng Bơm bánh răng có các ưu điểm chính là: kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn,

dễ chế tạo, có khả năng chịu quá tải trong một thời gian nhất định Chính vì các ưu điểm

này nên bơm bánh răng được dùng rất phổ biến Trong ngành chế tạo máy thường dùng

công nghiệp bơm bánh răng dùng nhiều trong các máy công nghiệp, máy ép, máy nén,…

có áp suất lớn lên đến vài trăm at Trong ngành hàng không thì thường dùng bơm bánh

răng ở trong các bộ phận điều khiển, bôi trơn và bơm nhiên liệu cho động cơ, áp suất

1.2.4.1 Các thông số làm việc cơ bản của bơm thể tích

Theo nguyên lý, áp suất của chất lỏng trong máy thủy lực thể tích chỉ phụ thuộc

tải trọng ngoài Nếu buồng làm việc hoàn toàn kín, thì lưu lượng của máy không phụ

thuộc vào áp suất, còn áp suất có thể tăng lên bao nhiêu cũng được tùy thuộc vào áp

DUT-LRCC

suất phụ tải và công suất của bơm Khi đó lưu lượng của máy thủy lực thể tích chỉ phụ

thuộc vào vận tốc chuyển động của kết cấu

Nhưng thực tế, buồng làm việc không thể tuyệt đối kín với mọi giá trị áp suất

Khi tăng tải trọng làm việc tăng đến mức nào đó sẽ xuất hiện sự chảy rò dầu chất lỏng,

nếu tiếp tục tăng tải trọng nữa thì lưu lượng của máy sẽ mất mát do rò rỉ Ngoài ra, áp

suất làm việc còn bị hạn chế bởi sức bền của máy Do vậy, để đảm bảo sự làm việc bình

thường của bơm, phải hạn chế áp suất làm việc tối đa bằng van an toàn

1.2.4.2 Lưu lượng

làm việc của máy trong một đơn vị thời gian:

Trong đó:

n: Số chu kỳ làm việc của bơm trong một đơn vị thời gian (thường bằng

số vòng quay của trục máy)

gọi là lưu lượng trung bình lý thuyết, lưu lượng tức thời của bơm thay đổi theo thời

gian, kể cả khi máy làm việc ổn định

1.2.4.3 Áp suất

Ta biết, cột áp của máy thủy lực thể tích được tạo nên chủ yếu bởi sự thay đổi áp

suất tĩnh của chất lỏng khi chuyển động qua máy Do đó, trong bơm thủy lực thể tích

thường dùng áp suất để biểu thị khả năng tải của máy

Cột áp H và áp suất P liên hệ với nhau bằng công thức cơ bản của tĩnh học:

p

Áp suất trong buồng làm việc có liên quan đến lực tác dụng hoặc mô men quay

của máy

Đối với bơm thủy lực chuyển động quay, áp suất làm việc p tác dụng lên roto tạo

nên mô men quay M

máy, gọi là hệ số mô men

DUT-LRCC

Hệ số kM được suy từ công thức tính công suất lý thuyết Nếu không kể tới tổn

Mômen quay M theo (1.11) là trường hợp lý thuyết (chưa kể tới tổn thất), trong trường

hợp kể tới tổn thất thì mô men quay của bơm được xác định theo công thức sau:

1.2.4.4 Hiệu suất và công suất

Hiệu suất toàn phần của máy thủy lực xác định theo công thức chung:

DUT-LRCC

Công suất làm việc của bơm thường được xác định bằng các thông số thủy lực

và thay công thức (1.7) vào ta được:

lv

1.2.4.5 Các đường đặc tính của bơm bánh răng

Đường đặc tính của bơm là một loại thông số rất quan trọng thể hiện khả năng

làm việc và tính kinh tế của bơm Đường đặc tính lý thuyết được xây dựng trên cở sở

các công thức tính toán lý thuyết với các giả thuyết lý tưởng và chỉ cần thiết khi tính

thiết kế bơm, còn khi sử dụng người ta xây dựng và dùng các đường đặc tính thực

nghiệm Đường đặc tính thực nghiệm khác với lý thuyết là do có các tổn thất, với hai

Hình 1.9 Đường đặc tính lưu lượng tức thời của bơm bánh răng

2z



Dạng của đường cong biểu diễn sự thay đổi lưu lượng phụ thuộc nhiều yếu tốt

Để đánh giá mức độ dao động lưu lượng của bơm bánh răng, ta tính hệ số dao

động lưu lượng theo công thức:

max min tb

Mức độ dao động được đánh giá qua hệ số dao động lưu lượng :

Đối với bánh răng trục, hệ số dao động lưu lượng được tính gần đúng theo công thức:

Để xác định biên độ dao động lưu lượng của bơm bánh răng phụ thuộc vào hệ số

2

2 2 max min 2 b

việc của bơm và hệ thống truyền động Để khắc phụ hiện tượng dao động lưu lượng

người ta thường dùng các biện pháp sau:

+ Dùng bánh răng có số răng Z lớn, biện pháp này làm cho chu kỳ dao động nhỏ

nên lưu lượng đồng đều hơn nhưng cũng có nhược điểm là phải tăng đường kính bánh

răng làm cho kích thước của bơm tăng

+ Dùng bánh răng nghiêng, khi dùng bánh răng nghiêng thì toàn bộ chiều dài

tiếp xúc không vào khớp và ra khớp cùng một lúc mà ra vào khớp một cách từ từ nên

lưu lượng của bơm đều hơn và bơm làm việc êm hơn Nhưng khi dùng bánh răng

nghiêng thì có nhược điểm là xuất hiện lực dọc trục, khi áp suất làm việc của bơm càng

lớn thì lực dọc trục càng lớn gây ra hỏng ổ đỡ Vì thế ta phải khắc phục bằng cách bố

trí hai cặp bánh răng nghiêng giống nhau và đối xứng với nhau trên cùng một trục

+ Dùng bánh răng chữ B, khi bánh răng chữ V thì lực dọc trục tự triệt tiêu lẫn

nhau vì vậy ta có thể tăng góc nghiêng của bánh răng Như vậy, phạm vi sử dụng của

bánh răng chữ V rộng hơn và bơm có thể làm việc với áp suất cao hơn nhưng kết cấu

của bánh răng chữ V khá phức tạp, chế tạo khó khăn và đắt tiền hơn

Hình 1.10 thể hiện đường đặc tính về quan hệ giữa áp suất p và lưu lượng Q của

bơm bánh răng:

DUT-LRCC

Đường (1) là đường song song với trục hoành là đường lưu lượng lý thuyết, nó

không phụ thuộc vào áp suất làm việc

Đường (2) là đường hơi cong xuống thể hiện sự tổn thất về thể tích khi áp suất

tăng lên

Đường (3) là đường cong thể hiện sự giảm mạnh lưu lượng khi tăng áp suất,

trong trường hợp này thường là có khe hở quá lớn và chất lỏng ít có độ nhớt

Hình 1.10 Đường đặc tính về quan hệ giữa áp suất p và lưu lượng Q

1.2.4.6 Tổn thất và hiệu suất của bánh răng

a) Tổn thất và hiệu suất cơ khí

Tổn thất cơ khí là tổn thất do ma sát giữa các bề mặt chi tiết có chuyển động

thuộc vào kết cấu và chất lượng chế tạo bơm

b) Tổn thất và hiệu suất lưu lượng

Tổn thất lưu lượng trong bơm bánh răng bao gồm:

- Tổn thất rò rỉ giữa mặt đầu của bánh răng và thành trong của gối đỡ Tổn thất

này phụ thuộc vào độ chính xác gia công của cụm chi tiết Tổn thất lưu lượng ở phần

- Tổn thất do rò dầu qua cặp biên dạng răng khi vào ăn khớp với nhau tạo nên áp

lực đẩy, tổn thất này có rất nhiều nguyên nhân: độ chính xác gia công bề mặt biên dạng

răng, độ chính xác khoảng cách trục lắp ghép và độ chính xác của các chi tiết lắp ghép

tạo bên bộ truyền bơm,…

- Tổn thất do dòng chảy ngược, tức là chất lỏng chảy trong khe giữa vòng đỉnh

bánh răng và thành trong vỏ bơm hay do ngược chiều quay của bánh răng bởi vì áp suất

ở buồng đẩy cao hơn ở buồng hút

DUT-LRCC

- Tổn thất trong quá trình hút do các rãnh răng khi đi qua buồng hút không chứa

được đầy chất lỏng Hiện tượng này không những làm giảm lưu lượng mà còn gây nhiều

ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của bơm Khi các rãnh không chứa đầy chất

lỏng đến buồng đẩy, trong đó chất lỏng có áp suất cao, chúng sẽ bị dòng chảy ngược

tràn vào gây nên dao động áp lực (thêm tải trọng phụ) tác động lên bánh răng và ổ trục

Nói chung, tổn thất lưu lượng của bơm bánh răng phụ thuộc vào nhiều yếu tố,

khó xác định chính xác, thường phải xác định bằng thực nghiệm đối với từng kiểu và

từng loại cụ thể, tổn thất lưu lượng của bơm bánh răng thường được đánh giá bằng hiệu

1.3 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

Trong lịch sử, các nhà khoa học đã phát minh ra các loại bơm thủy lực từ rất lâu

Tuy nhiên, các loại bơm này vẫn chưa được sản xuất để sử dụng rộng rãi trong cuộc

sống, vì các ngành công nghiệp lúc bấy giờ chưa phát triển Vào những năm đầu của

thế kỷ 20, động cơ có số vòng quay cao dùng để kéo bơm mới được chế tạo ra Ngày

nay có rất nhiều chủng loại bơm thủy lực ra đời và phát triển mạnh trên thế giới Còn ở

Việt Nam, các loại bơm thủy lực chủ yếu nhập từ nước ngoài hoặc có trong thiết bị nhập

ngoại Vì vậy, em đã được giao nhiệm vụ tìm hiểu, thiết kế, chế tạo bơm bánh răng thủy

lực bằng công nghệ CAD/CAM/CNC

DUT-LRCC

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ THIẾT KẾ BƠM BÁNH RĂNG THỦY LỰC 2.1 NHIỆM VỤ CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU

Ứng dụng máy tính trong lĩnh vực cơ khí gồm 3 giai đoạn chính: Thiết kế, tính

toán mô phỏng và điều khiển gia công

Thuật ngữ CAD/CAM/CNC chỉ việc thiết kế, phân tích hay tối ưu hóa một thiết

kế và chế tạo được sự hỗ trợ của máy tính Công nghệ này đã và đang được phát triển

theo hướng tích hợp thiết kế với sản xuất

Mục đích của ứng dụng CAD/CAM/CNC là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi

bắt đầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất

Vậy, trong nền công nghiệp hiện đại, máy tính hỗ trợ cho mọi công việc trong

quá trình thiết kế, phân tích thiết kế và tổ chức sản xuất, thực hiện hoàn chỉnh một quá

trình thiết kế chế tạo

Tại Việt Nam mặc dù việc cơ khí hóa và tự động hóa đã có những bước phát

triển nhất định nhưng việc mô phỏng tính toán, phân tích thiết kế kết cấu trước khi gia

công thường chưa được khảo sát kĩ Để tính toán thiết kế thường dùng phương pháp

phần tử hữu hạn (FEM –Finite Element Method) đây là một phương pháp ngày càng

được sử dụng rộng rãi với sự trợ giúp của máy tính để mô phỏng phân tích thiết kế, tiết

kiệm thời gian và tiền bạc, nâng cao chất lượng và thuận tiện đổi mới trong quá trình

Chế tạo các chi tiết

Kết thúc

S

Đ

DUT-LRCC

2.2 TÌM HIỂU BIÊN DẠNG RĂNG CỦA BÁNH RĂNG

2.2.1 Các loại biên dạng răng thường dùng trên bánh răng

Ngoài dạng ăn khớp thông dụng là thân khai thì một số loại ăn khớp sau đây

cũng được sử dụng cho bánh răng:

Ăn khớp Novikov: Răng ăn khớp máy móc phải làm việc trong thời gian Nivokov

có profin răng được chế tạo dài và phải đảm bảo tải trọng lớn theo cung tròn, profin

răng lõm có bán kính lớn hơn profin răng lồi

Bộ truyền ăn khớp Novikov có khả năng

chịu tải trọng lớn và độ chống mài mòn cao

hơn ăn khớp thân khai Bởi vậy bộ truyền ăn

khớp Nivokov luôn là ưu tiên chọn lựa

Ăn khớp Cycloid: Đây là dạng ăn khớp không

tiêu chuẩn, profin đỉnh răng có dạng

Epicycloid, profin chân răng có dạng hypocycloid

Các bộ truyền bánh răng biên dạng Cycloid thường được sử dụng trong các bộ

truyền yêu cầu độ chính xác cao và làm việc êm như: trong đồng hồ đeo tay, đồng hồ

treo tường, đồng hồ so… đặc biệt là trong các loại bơm thủy lực

Hình 2.1 Biên dạng Cycloid

Ăn khớp chốt: Là bộ truyền ăn khớp dựa trên nguyên lý ăn khớp Cycloid nhưng

profin lý thuyết của một bánh răng biến thành điểm còn profin răng của bánh răng thứ

hai là đường Epicycloid Vì không tồn tại dưới

dạng điểm nên có thể thay thế profin của bánh

răng thứ nhất bằng các con lăn hoặc chốt trụ với

đường kính d và có tâm nằm trên vòng tròn cơ sở

Ăn khớp này cho phép công nghệ chế tạo đơn giản

hơn rất nhiều (vì chỉ cần quan tâm đến một biên

dạng) mà vẫn gi ữ được tất cả các ưu điểm của ăn

khớp Cycloid Ăn khớp chốt ngoài được sử dụng

trong các hộp giảm tốc với ưu điểm là chỉ cần một

DUT-LRCC

Hình dạng mặt trụ tạo thành bánh răng: ngoài dạng trụ tròn trong các

bánh răng thông dụng, người ta còn sử dụng nhiều loại mặt trụ khác nhau cho bánh

răng như hình trụ côn, hình trụ có tiết diện elip, vuông, tam giác,…

2.2.2 Biên dạng răng thân khai

Một vài khái niệm về biên dạng răng thân khai

Trong đề tài của mình, cặp bánh răng em thực hiện có biên dạng là đường thân

khai

Xét hai biên dạng b1 và b2 bất kỳ lần lượt thuộc bánh răng (1) và (2) tiếp xúc

Xét chuyển động tương đối của cơ cấu đối với bánh (1)

2 1

O O 1 2

M với hai biên dạng

2 1

M M

Trong chuyển động tuyệt đội của cơ cấu, ta có:

1 2

P P

lần lượt thuộc bánh (1) và bánh (2) hiện đang trùng nhau tại P

1 2 12

2 1

O Pi

O P



 

Từ đó, ta có định lý cơ bản về sự ăn khớp như sau: “Để thực hiện được một tỷ

số truyền bằng hằng số cặp biên dạng răng khớp với nhau phải thỏa mãn điều kiện: pháp

răng tại một điểm P cố định”

Điểm tiếp xúc M của hai biên dạng răng được gọi là điểm ăn khớp Hai biên

Điểm P, tâm quay tức thời trong chuyển động tương đối giữa hai bánh răng gọi

DUT-LRCC

Khi cơ cấu chuyển động, P vạch nên trên bánh (1) vòng tròn C (O , rw1 1 w1 O P)1 và trên

Do

1 2

P P

được gọi là hai vòng lăn

vừa trượt trên nhau Vận tốc trượt tương đối giữa hai biên dạng răng là nằm theo phương

n

    Khi tiếp xúc tại tâm ăn

Hai biên dạng răng ăn khớp với nhau là bao hình của nhau trong chuyển động

tương đối giữa chúng Thật vậy, trong chuyển động tương đối của khâu (2) đối với khâu

Hình 2.3 Sơ đồ ăn khớp của cặp biên dạng bánh răng

2.3.1 Xác định môđun dạng răng và các thông số cơ bản

Dựa vào bơm cũ được lấy ra từ máy bơm, ta sử dụng các dụng cụ đo, các máy

đo biên dạng, máy đo 3 chiều, cùng với một số máy khác để ghi lại các thông số kích

thước của bơm cũ Dựa vào đó ta tính các thông số còn lại của cặp bánh răng Ta được

như bảng ở dưới

2.3.2 Các thông số cơ bản của cặp bánh răng cũ

Từ trên ta có thể tính và chọn sơ bộ các thông số của bộ truyền bánh răng không

dịch chỉnh của bơm thủy lực:

DUT-LRCC

2.4 BẢN VẼ CHẾ TẠO CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Kết cấu của bánh răng liền trục chủ động

Hình 2.4 Bản vẽ bánh răng chủ động

DUT-LRCC

Căn cứ vào bảng 3-11, tài liệu tham khảo [1] ta chọn cấp chính xác để thiết kế

bánh răng là cấp 6

2.5.2 Chọn vật liệu chế tạo và phương pháp nhiệt luyện

Chọn vật liệu thép C45, nhiệt luyện bằng phương pháp thường hóa, có đường

kính phôi nhỏ hơn 40 (mm) Tra cơ tính của thép bảng (2.1) phụ lục ta có:

Trên thực tế, khi thiết kế cặp bánh răng, em chưa có điều kiện để thực hiện phần

nhiệt luyện bánh răng, vì trên máy gia công CNC, cặp bánh răng sau khi nhiệt luyện sẽ

có độ cứng cao, dẫn đến các vấn đề như khó gia công, dễ gãy dao Việc thử nghiệm trên

thực tế lắp vào bơm để chạy thử chưa được nên việc kiểm nghiệm các thông số như độ

bền, ứng suất, áp suất, lưu lượng, em sẽ thực hiện trong tương lai, tạo các hướng phát

DUT-LRCC

2.6 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu về bơm bánh răng thủy lực, ta nhận thấy rằng: lưu

lượng của bơm phụ thuộc vào thể tích riêng của rãnh răng và số vòng quay của bánh

răng đó, còn áp suất làm việc của bơm phụ thuộc vào độ chính xác gia công và lắp ghép

của các chi tiết Từ các thông số đã có, ta sử phần mềm AutoCAD để vẽ lại bản vẽ chế

tạo của bộ truyền

DUT-LRCC

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BƠM BÁNH RĂNG BẰNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM

3.1 CÁC MÔ ĐUN CHÍNH CỦA PHẦN MỀM CREO PARAMETRIC

Phần mềm CREO PARAMETRIC 5 do PTC (Parametric Technology

Corporation) của Hoa Kỳ xây dụng Đây là phần mềm CAD/CAM chuyên dùng được

viết dưới dạng tham số, có cấu trúc lệnh đơn giản, phương thức giao tiếp rõ ràng, có

biểu tượng, hình ảnh cụ thể dễ sử dụng Nó bao gồm các mô đun chính sau:

SKETCH: thiết kế phát thảo

Mô đun này cho phép người thiết kế vẽ phát thảo các chi tiết, sau đó sử dụng một

số phương pháp tạo hình như: EXTRUDE, REVOLVE, SWEEP, BLEND,

ADVANCED,… để tạo nên chi tiết 3D

PART: tạo mẫu thiết kế

Mô đun PART là môi trường chủ yếu để thiết kế các mô hình, đối tượng cụ thể

Các đối tượng được tạo trong PART được sử dụng trong các trình ứng dụng tiếp theo

như: DRAWING, ASSEMBLY, MANUFACTURING,…

DRAWING: tạo hình chiếu trên bản vẽ kỹ thuật

Từ mẫu thiết kế 3D trong môi trường PART, ta dùng mẫu đã thiết kế này tạo ra

các hình chiếu, hình cắt, mặt cắt,… 2D bằng cách sử dụng mô đun DRAWING Sau đó,

người dùng lưu lại tập tin dưới dạng *.dwg và chọn phần mềm AutoCAD thích hợp để

mở và hiệu chỉnh cho thích hợp Chú ý khi dùng mô đun này bản vẽ 2D xuất ra theo

tiêu chuẩn Mỹ

Mô đun này cho phép người dùng sử dụng các mẫu thiết kế trong mô đun PART

để lắp ráp lại với nhau tạo thành các cụm máy cụ thể, hay các cơ cấu máy,… từ đó người

thiết kế có thể tạo được chuyển động cho các cơ cấu đó dựa vào lệnh (MECHANISM)

hoặc phân tích cơ học dựa vào lệnh (MECHANICA)

MANUFACTURING: lập trình gia công

Mô đun này ta có thể lập trình gia công các chi tiết đã thiết kế, dựa vào đó người

lập trình sẽ lập trình gia công các chi tiết trên máy phay CNC, máy tiện CNC, máy vừa

phay vừa tiện CNC trong mô đun này Sau đó suất file gia công theo mã lệnh G – Code

để đưa vào gia công thực trên máy CNC thực

CREO/ MANUFACTURING/ CMM: lập trình đo chi tiết

Bên cạnh các mô đun nói trên, phần mềm CREO còn có mô đun CREO/CMM,

cung cấp cho người dùng máy đo ba chiều ảo Trên máy đo này, người thiết kế có thể

lựa chọn và thay đổi tất cả các thông số liên quan đến quá trình đo như: quỹ đạo đo tốc

độ đầu do, mặt phẳng an toàn, có thể tiến hành đo theo điểm, đo theo đường, đo mặt

DUT-LRCC

phẳng, mặt trụ,… cho phép mô phỏng quá trình đo như đã lập trình và cuối cùng là xuất

ra tập tin dữ liệu đo Tập tin đó chính là chương trình đo tự động theo ngôn ngữ DMIS

KHÁC

3.2.1 Dựng hình bộ truyền bánh răng

Trong phần này ta để đơn giản trong quá trình thiết kế ta sử dụng thư viện của

Solidworks và Mastercam để tạo ra cặp bánh răng ban đầu với các thông số đã tính toán

Bước 1: Tạo bánh răng với các thông số đã tính

Khởi động Soliworks vào thư viện để lấy bánh răng có sẵn, nhập các thông số

của cặp bánh răng đã tính toán Ta được bánh răng với biên dạng như hình:

Hình 3.1 Bánh răng với biên dạng tính

Bước 2: Tạo trục cho bánh răng bị động

Khởi động CREO PARAMETRIC vào mở bánh răng vừa thiết kế được Vào

Extrude và chọn mặt phẳng ngang của bánh răng Tạo một trục với kích thước tính toán

Ta được bánh răng bị động như hình

Hình 3.2 Bánh răng bị động

DUT-LRCC

Bước 3: Tạo trục cho bánh răng chủ động

Tương tự bánh răng bị động, ta tạo được bánh răng chủ động như hình

Hình 3.3 Bánh răng chủ động

Bước 4: Tạo lỗ khoan tâm, vát mét và rãnh then cho bánh răng chủ động

Vào Chamber, Click chọn mép cần vát ở 2 đầu trục Chọn thông số là Angel x

D Nhập góc là 45 và D là 0,5 Tiếp theo vào Extrude để tạo rãnh then cho bánh răng

chủ động Ta được như hình

Hình 3.4 Bánh răng chủ động

3.2.2 Dựng hình thân bơm bánh răng

Với các chi tiết khác của bơm bánh răng, ta sử dụng phần mềm CREO

PARAMETRIC 5 để thiết lập chi tiết

Bước 1: Tạo phôi sơ bộ ban đầu

Vào mô đun Part và đặt tên “THAN-BOM-BR” sau đó tạo phôi ban đầu với kích

thước ngoài như bản vẽ chi tiết Ta được như hình

Bước 2: Tạo rãnh và 4 lỗ 9

DUT-LRCC

Tiếp tục vào Extrude vẽ các đường cho rãnh và tạo 4 lỗ với các kích thước từ

bản vẽ

Hình 3.5 Thân bơm bánh răng

Bước 3: Tạo lỗ 16 và taroren

Hình 3.6 Thân bơm hoàn chỉnh

3.2.3 Dựng hình mặt bích sau của bơm bánh răng

Vào mô đun PART đặt tên “MAT-SAU-BOM-BR”

Bước 1: Tạo phôi sơ bộ cho mặt bích

DUT-LRCC

Dùng lệnh Extrude với mặt FRONT tạo phôi tương tự với kích thước phần thân

nhưng giảm chiều cao Theo kích thước của bản vẽ

Bước 2: Tạo hình các rãnh ở bề mặt và 4 lỗ 9

Dùng lệnh Extrude tương tự và tạo các rãnh theo kích thước đã cho trên bản vẽ

Bước 3: Tạo các hốc để chứa ốc vít

Dùng lệnh Extrude phối hợp với lệnh Palette/Potygon/Hexagon để tạo được

hốc theo kích thước M8 tra trên bảng kích thước

Hình 3.7 Mặt bích sau của bơm

3.2.4 Dựng hình mặt bích trước của bơm bánh răng

Đặt tên cho môđun là “MAT-TRUOC-BOM-BR” ta làm tương tự với mặt sau

để tạo hình Sau đó bổ sung thêm các tạo hình khác

Bước 3: Tạo nguyên biên dạng dưới của mặt bích

Dựa vào các kích thước và hình dạng trên bản vẽ, ta tạo hình cho mặt dưới

Bước 4:Tạo mặt đệm 22 và 50

Bước 5: Tạo 4 lỗ 9 và lỗ trục

DUT-LRCC

Hình 3.8 Mặt bích trước của bơm

3.2.5 Dựng hình gối đỡ cặp bánh răng

Đặt tên môđun “GOI-DO-BR”

Bước 1: Tạo biên dạng của gối đỡ

Dùng lệnh Extrude để tạo biên dạng với kích thước như bản vẽ