KHẢO sát máy nén KHÍ PISTON tại PHÒNG THÍ NGHIỆM máy nén

Công nghệ khí nén được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim; hoá chất; cơ khí; xây dựng; giao thông vận tải v.v.. Không khí nén là một dạng năng lư

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

Đà Nẵng – 2010

1.Tên đề tài:

2.Các số liệu ban đầu:

Các số liệu lấy từ mô hình máy nén piston FUSHENG TA80 tại phòng thí nghiệm máy nén

3.N ội dung các phần thuyết minh:

- Mục đích - ý nghĩa của đề tài

- Đặc điểm máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén

- Khảo sát máy nén khí piston TA80 tại phòng thí nghiệm máy nén

- Tính toán các thông số kỹ thuật của máy nén FUSHENG TA80

+ Các quá trình cơ bản của máy nén

+ Lưu lượng của máy nén TA80

+ Công và công suất lý thuyết của máy nén TA80

+ Tỷ số nén cho phép

+ Tính toán làm mát

+ Tính lực tác dụng lên piston và xylanh

- Cách lắp đặt, vận hành, tháo lắp và sửa chữa máy nén khí TA80

- Sự cố thường gặp của máy nén khí TA80 và cách phòng tránh

4 Các b ản vẽ

M ỤC LỤC

Lời nói đầu 6

1 Mục đích ý nghĩa của đề tài. 7

1.1 M ục đích, ý nghĩa 7

1.2 Kh ả năng ứng dụng 7

2 Đặc điểm máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén 10

2.1 Gi ới thiệu phòng thí nghiệm máy nén 11

2.2 T ổng quan về máy nén khí 11

2.2.1 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 11

2.2.2 C ơ sở tính toán khí nén 12 2.2.3 Ph ạm vi ứng dụng của máy nén trong công nghiệp Error! Bookmark not defined.

2.2.4 Nguyên lý ho ạt động chung và phân loại máy nén Error! Bookmark not defined.

2.2.5 Các thi ết bị xử lý Error! Bookmark not defined.

2.2.6 Các thi ết bị phân phối Error! Bookmark not defined 2.2.7 Các thi ết bị trong hệ thống điều khiển bằng khí nén Error! Bookmark not defined.

3 Kh ảo sát máy nén khí piston T80 tại phòng thí nghiệm máy nén.Error! Bookmark

not defined

3.1 Gi ới thiệu chung Error! Bookmark not defined 3.1.1 Ph ạm vi sử dụng của máy nén khí piston FUSHENG TA80.Error! Bookmark

not defined

3.1.2 Nguyên lý làm vi ệc của máy nén khí piston FUSHENG TA80.Error! Bookmark

not defined

3.1.3 Thông s ố kỹ thuật của máy nén FUSHENG TA80 Error! Bookmark not

defined

3.2 Các chi ti ết thuộc máy nén TA80 Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Thân máy Error! Bookmark not defined 3.2.2 Tr ục khuỷu Error! Bookmark not defined.

3.2.3 Thanh truy ền Error! Bookmark not defined.

3.2.4 Xylanh Error! Bookmark not defined 3.2.5 Van n ạp và van xả (van khí) Error! Bookmark not defined.

3.2.6 H ệ thống làm mát Error! Bookmark not defined.

3.2.7 H ệ thống bôi trơn Error! Bookmark not defined.

3.2.8 H ệ thống điều chỉnh lưu lượng Error! Bookmark not defined.

3.2.9 H ệ thống điều chỉnh áp suất Error! Bookmark not defined.

4 Tính toán các thông s ố kỹ thuật của máy nén TA80.Error! Bookmark not defined.

4.1 Các quá trình c ơ bản của máy nén TA80 Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Quá trình lý thuy ết Error! Bookmark not defined.

4.1.2 Quá trình th ực Error! Bookmark not defined.

4.2 L ưu lượng của máy nén TA80 Error! Bookmark not defined 4.3 Công và công su ất lý thuyết của máy nén TA80.Error! Bookmark not defined.

4.4 T ỷ số nén cho phép Error! Bookmark not defined.

4.5 Tính toán làm mát cho máy nén piston TA80 Error! Bookmark not defined 4.5.1 L ưu lượng của không khí làm mát Error! Bookmark not defined.

4.5.2 Di ện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị làm mát Error! Bookmark not

defined

4.6 Tính l ực tác dụng lên piston và xylanh: Error! Bookmark not defined.

5 Cách lắp đặt, vận hành, tháo lắp và sửa chữa máy nén khí TA80.Error! Bookmark

not defined

5.1 Cách l ắp đặt Error! Bookmark not defined.

5.1.1 Công tác chu ẩn bị trước khi lắp đặt Error! Bookmark not defined.

5.1.2 L ắp đặt thân máy Error! Bookmark not defined.

5.1.3 L ắp đặt động cơ Error! Bookmark not defined.

5.1.4 L ắp đặt thanh truyền vào piston Error! Bookmark not defined.

5.1.5 L ắp đặt thanh truyền vào trục khuỷu Error! Bookmark not defined.

5.1.6 L ắp đặt ống nối trung gian và xylanh Error! Bookmark not defined.

5.1.7 Giá tr ị sai số cơ cấu khi lắp đặt (mm) Error! Bookmark not defined.

5.1.8 Chú ý khi l ắp đặt thiết bị thuộc máy nén khí và đường ống.Error! Bookmark

not defined

5.2 V ận hành máy nén TA80 Error! Bookmark not defined.

5.2.1 V ận hành không tải Error! Bookmark not defined.

5.2.2 Th ổi sạch máy nén khí, máy phụ trợ và hệ thống đường ống dẫn khí.Error!

Bookmark not defined

5.2.3.Ch ạy thử có tải Error! Bookmark not defined.

5.2.4 D ừng máy nén khí Error! Bookmark not defined.

5.2.5 Duy tu máy nén khí khi vận hành Error! Bookmark not defined

5.3 Tháo và l ắp máy nén khí Error! Bookmark not defined.

5.3.1 Nh ững điều cần biết khi tháo Error! Bookmark not defined.

5.3.2 Trình t ự tháo Error! Bookmark not defined.

5.3.3 Nh ững chú ý khi lắp ghép Error! Bookmark not defined.

5.4 S ửa chữa các chi tiết chủ yếu của máy nén khí.Error! Bookmark not defined.

5.4.1 S ửa chữa khối xylanh Error! Bookmark not defined.

5.4.2 S ửa chữa piston Error! Bookmark not defined.

5.4.3 Thay xécm ăng Error! Bookmark not defined.

5.4.4 S ửa chữa thanh truyền Error! Bookmark not defined.

5.4.5 S ửa chữa trục khuỷu Error! Bookmark not defined.

6 Sự cố thường gặp của máy nén khí TA80 và cách phòng tránh.Error! Bookmark

not defined

6.1 Các b ề mặt làm việc bị đốt nóng Error! Bookmark not defined 6.2 Yêu c ầu an toàn khi sử dụng máy nén Error! Bookmark not defined.

Tài li ệu tham khảo Error! Bookmark not defined.

L ời nói đầu

Nước ta là một nước đang phát triển, cùng với sự phát triển nền kinh tế thị trường đang hòa nhập với nền kinh tế thế giới, ngành công nghiệp đang thay đổi một cách nhanh

nước công nghiệp hoá hiện đại hoá trong tương lai

Công nghệ khí nén được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế

quốc dân: luyện kim; hoá chất; cơ khí; xây dựng; giao thông vận tải v.v

Để đáp ứng khí nén cho tất cả các ngành kinh tế thì ngành chế tạo máy nén khí ra đời và phát triển rất nhanh Do đó khảo sát máy nén khí piston TA80 tại phòng thí nghiệm máy nén chính là đề tài mà em chọn làm đồ án tốt nghiệp đại học

Em xin cảm ơn nhà trường cùng khoa Cơ Khí Giao Thông đã tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình học tập của em, em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo

Thông trong quá trình làm đồ án tốt nghiêp

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, ngoài việc vận dụng kiến thức đã học ở nhà

trường, kiến thức trong quá trình thực tập tốt nghiệp và các tài liệu liên quan chắc chắn trong đồ án còn nhiều thiếu sót em mong được sự góp ý và giúp đỡ thêm của quý thầy cô

Đà Nẵng, ngày… tháng….năm 2010

Sinh viên thực hiện

Hồ Mạnh Cường

1 M ục đích ý nghĩa của đề tài

1.1 M ục đích, ý nghĩa

Khảo sát máy nén khí nhằm mục đích tính toán kiểm nghiệm lại các thông số của máy nén, tìm hiểu nguyên lý làm việc, kết cấu của máy, cách vận hành lắp đặt, bảo quản

dụng khí nén

ngành chủ đạo cho một nước phát triển Để phục vụ cho phát triển công nghiệp thì các

ngành phụ trợ cũng phát triển không ngừng Sản xuất máy nén khí là một trong số các ngành phụ trợ đó Máy nén khí được dùng rất phổ biến trong các nhà máy xí nghiệp,

nghiệm máy nén

đánh giá và củng cố lại những kiến thức đã học Tạo cho em một cách nhìn tổng quát về

một vấn đề liên quan trực tiếp đến kiến thức mà mình được trang bị

1.2 Kh ả năng ứng dụng

Không khí nén là một dạng năng lượng quan trọng được sử dụng rộng rãi trong tất

cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim, hoá chất, cơ khí xây dựng, giao thông

vận tải, nông nghiệp…

trong các thiết bị phun sơn, các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa và nhất là sử dụng cho lĩnh

vực sản xuất các thiết bị điện tử, lắp ráp các chi tiết máy bằng đai ốc Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra các thiết bị của lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói bao bì và trong công nghiệp hoá chất Trong các lĩnh vực mà con người không trực tiếp điều khiển

do không an toàn thì người ta có thể bố trí bằng hệ thống điều khiển bằng khí nén để thay

thế con người

Hình 1-1 Máy gắp sản phẩm bằng khí nén

Trong hệ thống truyền động, hệ thống khí nén sử dụng trong:

a, Các thiết bị máy va đập, các thiết bị máy móc sử dụng trong lĩnh vực khai thác

như: khai thác đá, khai thác than Trong các công trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm…

b, Hệ thống khí nén có thể được phân loại tùy theo cách truyền động

+Truyền động thẳng:

Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho chuyển động thẳng trong các dụng

cụ đồ gá kẹp, thiết bị đóng gói Trong các loại máy gia công gỗ, hệ thống phanh hãm của

ô tô…

+Truyền động quay:

hơn rất nhiều so với các dạng năng lượng khác nếu cùng công suất Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất thì giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện Tuy nhiên động cơ quay bằng năng lượng khí nén lại có thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện có cùng công suất

Ngày nay ứng dụng của khí nén rất rộng rãi trong nhiều ngành nghề khác nhau, ta

có sơ đồ ứng dụng hệ thống khí sau :

6

4

7

6 5

4

3 2 1

X IX

VIII VII VI

V

IV

III II I

Hình 1-3 Sơ đồ ứng dụng hệ thống khí I- Máy nén khí piston; II- Máy nén khí trục vít;III- Máy nén khí ly

tâm

IV- Máy sấy khô không khí (dạng trao đổi nhiệt);

V- Máy sấy khô không khí (dạng dùng tác nhân hấp thụ);

VI- Ứng dụng trong các ngành: kiến trúc; vệ sinh; công nghiệp; gia

công thép; gia công công trình; ép áp lực

VII- Ứng dụng trong các ngành: thiết bị hơi; CN dân dụng; điều kiển;

xác; dụng cụ chính xác; điện, lắp ráp

2 Đặc điểm máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén

2.1 Gi ới thiệu phòng thí nghiệm máy nén

tại phòng thí nghiệm máy nén có giàn trang thiết bị với đầy đủ các trang thiết bị cơ bản phục vụ cho đào tạo, nghiên cứu…

Các trang thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm :

-Máy nén khí piston

-Máy nén khí trục vít

-Hệ thống thí nghiệm truyền động thuỷ lực

-Các mô hình thiết bị cắt bổ chi tiết bên trong máy

Mục đích chính của phòng thí nghiệm : nhằm giúp sinh viên nắm vững phương pháp, hiểu rõ thêm về lý thuyết, hướng dẫn cho sinh viên sử dụng các thiết bị mô phỏng, nâng cao kiến thức, đồng thời giúp sinh viên tiếp cận sát hơn với thực tế

2.2 T ổng quan về máy nén khí

2.2.1 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

* Ưu điểm:

− Không khí nén có tính đàn hồi, trong suốt, không độc hại, khó bén lửa, không bị

lắng đọng, và không khí có vô tận trong thiên nhiên

− Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

− Độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kỹ thuật

− Tuổi thọ lớn

− Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu , kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và đảm bảo môi trường

sạch vệ sinh

− Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn

nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao

− Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí cho nên có thể trích chứa khí nén

một cách thuận lợi Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén

− Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ

và tổn thất áp suất trên đường ống ít

− Chi phí thấp để thiêt lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp các hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn

− Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo

* Nhược điểm:

− Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử

− Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn Khả năng điều khiển phức tạp kém

− Hệ thống truyền động bằng khí nén có lực truyền tải trọng thấp

− Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn cho nên không thực hiện nhưng chuyển động thẳng hoặc quay đều

− Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn, làm ảnh hưởng dến sức

khỏe con người

− Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển

bằng khí nén với cơ hoặc điện, điện tử

2.2.2 Cơ sở tính toán khí nén

2.2.2.1 Thành phần hoá học của khí nén

Nguyên tắc hoạt động của các thiết bị khí nén là không khí trong khí quyển được hút vào và nén trong máy nén khí Sau đó khí nén từ máy nén khí được đưa vào hệ thống khí nén Không khí là loại khí hỗn hợp bao gồm những thành phần chính sau:

Bảng 2-1 Các thông số thống kê

thành phần đó gây ra cho các thiết bị khí nén sự ăn mòn, sự gỉ, phải cần có biện pháp hay thiết bị để loại trừ hoặc giới hạn mức thấp nhất những thành phần trong hệ thống

2.2.2.2 Độ ẩm không khí

Khí quyển là hỗn hợp của không khí và hơi nước Theo định luật Dalton, áp suất

một không gian kín có chứa không khí, nước sẽ bốc hơi cho đến chừng nào hơi nước đạt được áp suất bão hoà P′ w, áp suất P của khí hỗn hợp không gian kín đó, theo Dalton l à :

P=Pkk+P′ w (2.1) Trong đó :

P áp suất toàn phần (khí hỗn hợp: hơi nước và không khí )

Pkk áp suất riêng phần (áp suất của không khí khô)

w

P′ áp suất riêng phần (áp suất của hơi nước bão hoà)

Lượng nước bốc hơi cần thiết (X ′ w)để đạt được áp suất bảo hoà (P′ w) chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và lượng không khí, chứ không phụ thuộc váo áp suất của không khí

Lượng hơi nước chứa nhiều nhất (tính bằng g) trong 1 kg không khí gọi là lượng

ẩm bảo hoà X ′ [g/kg]

Độ ẩm tương đối không khí được biểu thị dưới dạng % của tỷ số lượng ẩm tuyệt đối và lượng ẩm bảo hoà

′

=

X

X

ϕ (2.2)

hoà) trong 1kg không khí ở những nhiệt độ khác nhau

Điểm hoá sương là điểm mà tại đó lượng hơi nước trong không khí đạt được bảo hoà

Nhiệt độ hoá sương là nhiệt độ cần thiết để lượng hơi nước trong không khí đạt được bảo hoà Khi nhiệt độ làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ điểm hoá sương, thì quá trình

ngưng tụ sẽ được thực hiện Áp suất điểm hoá sương là áp suất tại điểm hoá sương

Bảng 2-2 Bảng các thông số chọn

Nhiệt

độ [o

c]

Lượng

ẩm bảo

hoà

[g/kg]

1,62 3,82 5,47 7,7 14,88 27,55 87,52 152,7 409,1 409,

21

2.2.2.3 Phương trình trạng thái:

Chúng ta đã biết trạng thái tĩnh của chất khí được đặc trưng bởi áp suất, trọng

lượng riêng (hay khối lượng riêng) và nhiệt độ - gọi là các thông số trạng thái Sự thay đổi trọng lượng riêng của chất khí lý tưởng khi áp suất hay nhiệt độ thay đổi được biểu

diễn bởi phương trình trạng thái Klaperôn- Menđêleep:

RT

p

= ρ

Trong đó: γ - trọng lượng riêng của chất khí ;

ρ- khối lượng riêng;

g- gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2

p- áp suất ;

T- nhiệt độ tuyệt đối;

R- hằng số chất khí

Như vậy, trọng lượng riêng là hàm số của áp suất và nhiệt độ Tuỳ theo tính chất chuyển động của dòng khí ta sẽ được các mối liên hệ khác nhau đơn giản hơn giữa các thông số của chúng, nghĩa là mối liên hệ đó phụ thuộc vào các quá trình chuyển động

Trong kỹ thuật thường gặp các quá trình sau đây:

- Quá trình đẳng áp: áp suất không đổi (p= const)

- Quá trình đẳng nhiệt : T= const Lúc đó phương trình trạng thái có dạng:

=

= RT

p

- Quá trình đoạn nhiệt: chất khí trong quá trình chuyển động không trao đổi nhiệt

với môi trường xung quanh Ta có biểu thức:

p k =

k

γ , (2.4)

Trong đó: k =

V

P

C

C

- chỉ số đoạn nhiệt, đối với không khí k= 1,4

CP - nhiệt dung đẳng áp