Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

đồ án Bơm bánh răng

5,869 views

Published on

Published in: Design
  • Be the first to comment

đồ án Bơm bánh răng

  1. 1. BÔ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LUËN V¡N TH¹C Sü Kü THUËT Nghiªn cøu chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y b¬m b¸nh r¨ng trong hÖ thèng truyÒn ®éng thñy lùc trªn « t« vËn t¶I vµ ®Ò xuÊt gi¶I ph¸p n©ng cao hiÖu qu¶ lµm viÖc cña chóng HäC VI£N thùc hiÖn: KS. BïI TIÕN Sü Hµ Néi-2013
  2. 2. Néi dung luËn v¨n gåm 3 ch­¬ng Ch ­ ¬ n g I: t æn g q u a n v Ò « t « v Ën t ¶ I m á c ã s ö d ô n g h Ö t h è n g t r u y Òn ®é n g t h ñ y l ù c Ch ­ ¬ n g i i : n g h i ª n c ø u c ¸ c y Õu t è ¶ n h h ­ ë n g ®Õn c h Õ ®é l µ m v i Öc c ñ a m ¸ y b ¬ m d Çu b ¸ n h r ¨ n g t r ª n h Ö t h è n g t r u y Òn ®é n g t h ñ y l ù c c ñ a « t « m á Ch ­ ¬ n g III: m é t s è b i Ön ph ¸ p n ©n g c a o h i Öu q u ¶ l µ m v i Öc v µ t u æi t h ä c ñ a m ¸ y b ¬ m b ¸ n h r ¨ n g
  3. 3. CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VẬN TẢI MỎ CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Tình hình sử dụ ng ô tô vậ n tả i mỏ có hệ thố ng thủ y lự c tạ i vùng Quả ng Ninh • Các mỏ than vùng Quảng Ninh sử dụng nhiều ô tô vận tải c ỡ lớn có bố trí hệ thống truyền động thủy lực (TĐTL) để đi ều khi ển các cơ cấu công tác của máy. TT TÊN THIẾT BỊ 1 Ô tô vận tải loại HD 2 Ô tô vận tải loại CAT 3 Ô tô vận tải loại BELAZ MÃ HIỆU HD - 320 HD - 456-5 HD - 780-5 CAT 773E CAT 777D CAT 777E BELAZ 7522 BELAZ 7527 BELAZ 7555 TRỌNG TẢI (Tấn) 32 58 91 58 70 93 30 42 55
  4. 4. Mộ t số hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c trên ô tô vậ n tả i mỏ 1-Van điều khiển trung tâm; 2- Van điều khiển xi lanh tay lái; 3Xy lanh tay lái; 4- Xy lanh nâng hạ thùng xe; 5- Van điều khiển xy lanh nâng hạ thùng xe; 6- Bộ lọc dầu; 7Thùng dầu; 8,9- Máy bơm dầu
  5. 5. Sơ đồ hệ thố ng TĐTL mạ ch nâng thùng xe Belaz 7522 1- Máy bơm; 2Bộ lọc dầu; 3Thùng dầu; 4,5Van an toàn; 6Van điều khiển; 7- Xylanh nâng hạ thùng xe; 8,9 – Van tiết lưu; 10- Đường dầu đến phần tử khác.
  6. 6. Bơ m bánh răng và việ c sử dụ ng bơ m bánh răng trong hệ thố ng truyề n độ ng thủ y lự c
  7. 7. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài bánh răng chủ động 2, bánh răng bị động 3. Cửa hút 5 cùng với khoang chứa dầu vào 4. 6 là trục bánh răng chủ động 2
  8. 8. Bơm bánh răng ăn khớp trong 1. B¸nh r¨ng chñ ®éng; 2. B¸nh r¨ng bÞ ®éng; 3. Stato; 4. L­íi ch¾n.
  9. 9. Ưu nhược điểm của bơm bánh răng Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn (đặc biệt là bơm bánh răng ăn khớp trong). - Có khả năng chịu tải trọng trong thời gian ngắn. Nhược điểm - Bơm bánh răng là loại bơm không thực hiện được việc điều chỉnh lưu lượng và áp suất khi số vòng quay cố định. - Tạo ra áp suất thấp P = 100 – 150 bar. - Hiệu suất của bơm thấp h = 0,8 – 0,9
  10. 10. Nguyên nhân gây nên sự mòn hỏng của bơm bánh răng Mài mòn răng do dầu bẩn Mài mòn cổ trục do dầu bẩn
  11. 11. Các hạt kim loại có trong dầu thường là do các chi tiết bị hư hỏng và có trong hệ thống mà không vệ sinh hết. hạt kim loại thường làm cho bơm bị nhanh hư hỏng, nó tùy thuộc vào số lượng và kích cỡ hạt kim loại có sẵn trong hệ thống thủy lực Mài mòn bạc số 8 do hạt kim loại Lắp ráp sai giữa căn số 8 và vỏ bơm
  12. 12. Xâm thực gây phá hủy bề mặt làm việc của buồng bơm (cửa hút), cặp bánh răng và bạc (phía rãnh dầu bôi trơn). Dầu bôi trơn cần thiết để duy trì một áp suất thủy động giữa bạc và trục. khi lớp màng dầu này không được duy trì sẽ sinh nhiệt và gây ra cháy hỏng. Hỏng bề mặt buồng bơm Hỏng trục do thiếu dầu bôi trơn
  13. 13. Bơm hoạt động quá nhiệt gây ra các vết đen trên bề mặt cạnh cặp bánh răng và bạc số 8 đồng thời làm cháy hoặc biến cứng các vòng zoăng làm kín Căn số 8 hỏng do quá nhiệt Trục bơm làm biến dạng liên kiết với bánh răng
  14. 14. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM DẦU BÁNH RĂNG TRÊN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC CỦA Ô TÔ MỎ Phân tích và xác định các kích thước toa xa Benlaz 7522 Bằng cách đo trực tiếp sau khi chia toa xe Benlaz 7522 thành các hình chữ nhật và hình tam giác sao cho số hình là ít nhất và có kích thước chiều dài và chiều cao, chiều rộng, các góc liên quan để tính toán sau này.
  15. 15. Xác định toạ độ trọng tâm và diện tích của toa xe khi không có tải Muốn tìm tọa độ trọng tâm M(x, y) khi không tải, ta gắn hệ tọa độ OXY và chia mặt phẳng toa xe thành các hình chữ nhật và hình tam giác sao cho số hình chia là nhỏ nhất để thuận lợi cho việc tính toán sau này.
  16. 16. Với toa xe Benlaz ta chia thành hình chữ nhật CDAH và HGLI và 3 tam giác là OCD, AIF, GLF và ứng với các hình nói trên có các tọa độ trọng tâm M1(x1, y1); M2(x2, y2); M3(x3, y3); M4(x4, y4); M5(x5, y5) và các kích thước tương ứng của toa xe Căn cứ vào kích thước, hình dạng đã chia các hình ta đi tìm tọa độ trọng tâm và diện tích của các hình trong đó có hệ tọa độ OXY. Tọa độ trọng tâm và diện tích của thùng xe được kết quả tại bảng dưới: M1(200; 486) S1 = 219000 mm 2 M2(950; 730) S2 = 1898000 mm 2 M3(2465; 996) S3 = 913500 mm 2 M4(2550; 380) S4 = 1444000 mm 2 M5(3732; 496) S5 = 269420 mm 2 Gọi điểm M(x; y) là trọng tâm của toa xe lúc không tải và tọa độ điểm M: x = (X1S1 + X2S2 + X3S3 + X4S4 + X5S5) / (S1 + S2 + S3 + S4 + S5) y = (Y1S1 + Y2S2 + Y3S3 + Y4S4 + Y5S5) / (S1 + S2 + S3 + S4 + S5) Thay số trên ta được M (1759; 649)
  17. 17. Xác định các lực tác dụng của hàng và toa xe lên pittông và xylanh khi bắt đầu nâng thùng xe. M Xác định khoảng cách l1 từ trọng tâm M đến điểm giữa A của 2 đầu pittông và l2 từ M đến điểm giữa B của 2 gối tựa quay cố định. Qua tính toán L1 = 159 mm L2= 953mm
  18. 18. Lấy mô men lực với điểm A ta có: G.l1 – yB(l1+l2) = 0 Chiếu trên phương y ta có: G = yA + yB Từ đó ta nhận được: yB = (G.l1) / (l1 + l2) = 52.190 N Với G = Gtoa + G tải = 65.000 + 300.000 = 365.000 N yA = G – yB = 365.000 – 52.190 = 312.810 N Lực tác dụng lên dọc trục pittông là F thì: F = yA / cos α = 312.810 / cos 150 Với cos 150 = 0,966 F = 323.820 N = 33.010 kG Trọng tâm toa xe M và các điểm chịu lực
  19. 19. Nghiên cứu ảnh hưởng của sự kẹt chất lỏng ở chân răng của máy bơm trong quá trình làm việc Một hiện tượng xẩy ra trong bơm bánh răng là sự kẹt dầu ở chân răng khi hai răng ăn khớp nhau (lúc này dầu trong đó bị đóng kín). Khi bị kẹt dầu, sẽ gây ra tải trọng lớn tác động lên bánh răng, gây nóng dầu ảnh hưởng lớn đến bề mặt của răng. Khi dầu bị nóng, chất lỏng bốc hơi sẽ gây xâm thực trong máy bơm.
  20. 20. a) Đồ thị lưu lượng b) Đường đặc tính của máy bơm bánh răng
  21. 21. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM VIỆC VÀ TUỔI THỌ CỦA MÁY BƠM BÁNH RĂNG Tính áp suất yêu cầu của máy bơm dầu bánh răng Vì 2 xylanh – pittông nâng toa xe nên lực tác dụng lên 1 pittông là F/2. Vậy áp suất tác dụng trong một xylanh là: Đường kính xylanh đã biết: D = 170 mm Do đó diện tích tiết diện xylanh là: D2 /4 = 3,14 . 1702 / 4 = 22686 mm2 = 226,86 cm2 Do đó áp suất yêu cầu trong xylanh khi coi các hiệu suất cơ khí của 2 bên pittông 1, và coi áp suất phía trên pittông không đáng kể thì: PXL = = 72,8 kg/cm2 Áp suất yêu cầu tối thiểu của bơm là: PB = PXL / TL Với TL : là hiệu suất thủy lực lấy sơ bộ = 0,95 đến 0,98. Ta có:PB = = 76,63 kg/cm2 Trong thực tế, do xe có thể sử dụng chở vật liệu với khoáng sản nặng và có trường hợp máy xúc đổ lên xe quá đầy nên áp suất của máy bơm bánh răng cấp dầu thủy lực cho hai xylanh có thể lấy: PB 100 kg/cm2
  22. 22. Tính lưu lượng yêu cầu của máy bơm Hành trình lớn nhất cả pittông từ khi bắt đầu lên nâng ben đến lúc đổ hết tải là S = 1061 mm Thời gian đổ tải t = 20 giây = 20s Do đó tốc độ trung bình của pittông sẽ là: vtb = S/t = 0,5305 dm/s Trong thực tế, tốc độ pittông thay đổi trong quá trình xe đổ tải. Ở đây không có điều kiện khảo sát chi tiết, nên có thể tính toán lựa chọn lưu lượng của máy bơm như sau: Lưu lượng dầu yêu cầu đi vào 1 xylanh là: Q1XL = vtb. Ap = vtb . π D2/4 = 0,5305.2,269 = 1,203 l/s Q1XL = 1,203 l/s = 72,18 l/ph Dầu vào 2 xylanh là 2.72,18 =144,36 l/ph Vậy lưu lượng yêu cầu của bơm là: QB = QXL /k = QXL / 0,98 k– là hiệu suất lưu lượng của máy bơm: QB = = 147,3 l/ph Chọn máy bơm có:Lưu lượng QB = 150 l/ph; Áp suất: PB =100 at
  23. 23. Tính toán xác định một số thông số làm việc hợp lý cho máy bơm dầu bánh răng Các thông số của bơm để thiết kế: Lưu lượng yêu cầu của một bơm: Qyc = 169 (l/ph) Áp suất yêu cầu: Pyc = 146 at Để tiến hành tính toán các thông số của bơm bánh răng ta chọn số răng của hai bánh răng là bằng nhau và bằng 8 răng. Tính môđun của bánh răng m3 = (25 ÷ 27)3 (Qyc / Z.n) Với n là số vòng quay của động cơ, n = 1100v/ph m = (25 ÷27) (169/8.1100)= 5 ÷ 5,4 chọn m = 5 Tính chon chiều rông bánh răng ̣ ̣ Bơm hai bánh răng có áp suất làm việc từ P = 20 đến 1540 at thì b được chọn như sau: b = (4 ÷ 8).5 = 20 ÷ 40. Chọn b = 32mm
  24. 24. Tính đường kính đỉnh răng Để tránh hiện tượng cắt chân răng vì Z < Z min = 17 ta sử dụng cặp bánh răng dịch chỉnh dương với ξ1 = ξ2 Vậy chọn Z= 8 răng De = m .(Z + 3) = 5.(8+ 3) = 55mm Tính khoảng cách tâm của hai bánh răng A= m(Z+ 1) = 5.(8 +1) = 45mm Tính đuờng kính vòng cơ sở của bán kính răng α0 = m.Z.cos α là góc áp lực của dụng cụ cắt α0 = 200 vậy: α0 = 5.8.cos 200 = 37,58 mm Tính góc ăn khớp của bánh răng cos α = cos α 0.Z/(Z+1) ⇒ α = 33021’
  25. 25. Khắc phục hiện tượng kẹt chất lỏng ở chân răng - Người ta thường giảm khoảng cách giữa đường kính đỉnh của bánh răng 1 với đường kính chân răng của bánh răng thứ 2 sao cho khi hai bánh làm việc lượng chất lỏng chiếm ở đây với thể tích ít nhất và toàn bộ chất lỏng bị răng của bánh đẩy 1 đẩy ra hết. Gọi là độ hở giữa đường kính đỉnh của bánh răng 1 và đường kính chân của bánh răng 2 thì ∆ = 0,15 ÷ 0,25 tương đương với mối ghép L3. Khi chế độ cần giữ nguyên đường kính đỉnh, chỉ tăng đường kính chân răng: Di / 2 =A – De /2 = 45 – 55/2 = 17,5 ⇒Di = 2.17,5 = 35 – (0,15 0,25) -Gia công trên hai bạc lót trục răng ở phía dưới của bơm hai rãnh thoát - Rãnh thoát trên thành vỏ bơm; -Rãnh thoát hướng kính ở chân răng và trên trục quay -Khoan các lỗ khoan hướng kính chân răng. Các lỗ này thông với các rãnh thoát ở trên trục quay, dẫn chất lỏng đến cửa hút hay cửa đẩy
  26. 26. Lực đẩy hướng kính và mô men quay của bơm bánh răng, tác hại và cách khắc phục Theo chiều quay của bơm bánh răng, áp suất trong các rãnh răng của bánh răng tăng dần từ khoang hút đến khoang đẩy. Áp suất được phân bố tuyến tính từ khoang hút A đến khoang đẩy B tương đương với hợp lực F tác dụng lên các ổ đỡ theo phương hướng kính. Cũng áp suất chênh lệch này tác dụng theo phương vòng sẽ gây nên mô men cản (hay mô men quay) mà tích số M.wchính là công suất trên trục bơm ( w là vận tốc góc của trục bơm).
  27. 27. Cách khắc phục dao động lưu lượng ở máy bơm bánh răng - Dao động lưu lượng và dao động áp suất là những hiện tượng không mong muốn đối với hệ thống chuyển động thủy lực. Đối với bơm bánh răng, để giảm biên độ dao động người ta thường dùng các biện pháp sau: Tăng số Z: biện pháp này có nhược điểm là phải tăng đường kính bánh răng. - Dùng bánh răng nghiêng: đối với bánh răng nghiêng, sự vào khớp và ra khớp không thực hiện toàn bộ chiều dài răng mầ tiếp xúc từ từ. Vì vậy, lưu lượng của bơm đều hơn và bơm làm việc êm hơn. Nhược điểm của bơm bánh răng nghiêng là xuất hiện lực chiều trục khi làm việc. Vì thế nên người ta thường dùng bơm bánh răng nghiêng có góc nghiêng của bánh răng nhỏ: β = 20- 300 và áp suất không lớn: p= 3- 5 at. - Dùng bánh răng chữ V: để khắc phục nhược điểm trên của bánh răng nghiêng, người ta dùng bánh răng chữ V có tác dụng khử lực chiều trục. Để làm đơn giản hơn công nghệ gia công bánh răng chữ V, người ta có thể dùng 2 bánh răng nghiêng, nghiêng ngược chiều nhau lắp trên cùng một trục.
  28. 28. Một số biện pháp hạn chế lực đẩy hướng kính người ta tạo ra khe hở giữa đỉnh răng và stato trên một cung rộng để cho chất lỏng ở rãnh răng được thông với khoang hút. Phần làm kín (ở đỉnh răng và vỏ bơm) giữa khoang đẩy và khoang hút chỉ được thực hiện trên một vòng cung hẹp (> t bước vòng) ở phần khoang đẩy. Để giảm sự thay đổi đột ngột của áp suất chất lỏng và vùng ăn khớp, ngui ta dùng một số biện pháp như sau: - Làm các rãnh thoát thông vùng ăn khớp với khoang hút hoặc khoang đẩy. Rãnh thoát này có thể nằm ở bề mặt tiếp xúc giữa mặt đầu của bánh răng và stato hoặc có thể là lỗ thoát hướng kính. Các biện pháp này gây nên tổn thất lưu lượng vì vậy làm giảm hiệu suất lưu lượng của bơm. - Dùng bánh răng nghiêng hoặc bánh răng chữ V để sự vào khớp và ra khớp là từ từ. Góc nghiêng ăn khớp β và chiều dày bánh răng b phải được tính toán hợp lý để tránh hiện tượng bao chất lỏng trong vùng ăn khớp.
  29. 29. Tổn thất và hiệu suất trong bơm bánh răng Tổn thất cơ khí là tổn thất do ma sát giữa các bề mặt chi tiết có thể chuyển động tương đối nhau. Hiệu suất cơ khí của bơm bánh răng khoảng từ 0,8 đến 0,95 phụ thuộc vào kết cấu và chất lượng chế tạo bơm. Tổn thất lưu lượng trong bơm bánh răng gồm: Tổn thất rò rỉ giữa mặt đầu của bánh răng và thành trong của stato tổn thất náy phụ thuộc vào độ chính xác gia công của hai cụm chi tiết rôto và stato (ở bề mặt tiếp xúc). Tổn thất này rất quan trọng chiếm khoảng 75% đến 80% tổn thất lưu lượng toàn bộ. Tổn thất do dòng chất lỏng chảy ngược qua khe hở vòng giữa đỉnh răng và mặt trong của vỏ bơm. Tổn thất lưu lượng do tạo rãnh “cố ý” để giảm lực hướng kích hoặc hạn chế sự thay đổi áp suất đột ngột ở vùng ăn khớp. Lưu lượng hao hụt này được tính tùy theo kết cấu của rãnh.
  30. 30. Tổn thất lưu lượng do các rãnh không điền đầy chất lỏng, hiện tượng này thường gây nen dao động phụ của áp suất vì gần đến khu vực khoang đẩy chất lỏng có xu hướng chảy ngược vào các rãnh. Để hạn chế hiện tượng này có thể dùng các biện pháp sau: Tăng áp suất ở mặt thoáng hoặc đặt bơm thấp hơn bể hút để tạo được áp suất ở khoang hút nhỏ hơn áp suất li tâm của bánh răng. Giảm vận tốc hút của chất lỏng nhỏ hơn 2- 3 m/s. Hạn chế vận tốc làm việc của bánh răng để vận tốc của đỉnh răng nhỏ hơn 6- 8 m/s. Thực tế cho thấy hiệu suất lưu lượng chung của bánh răng từ 0,7 – 0,9
  31. 31. Phục hồi một số chi tiết điển hình của bơm bánh răng Mạ crôm cứng Mạ crôm cứng có độ dày 2 – 5 micrômet. Những chi tiết chịu mài đặc biết có độ dày lên tới 50 – 300 micrômet. Mạ những chi tiết phục hồi kích thước có độ dày 800 – 1000 micrômet. Mạ crôm xốp Bản thân lớp mạ crôm cứng có nhiều vết nứt nhưng vết nứt của nó rất nhỏ. Dùng phương pháp hóa học hay điện hóa để tăng độ rộng và độ sâu của vết nứt gọi là mạ crôm xốp. Lớp mạ crôm xốp có tác dụng chịu mài mòn tốt, cải thiện điều kiện ma sát, làm giảm sự tiếp xúc kim loại giữa 2 mặt ma sát, nâng cao tính mài mòn. Mạ crôm xốp thường sử dụng để mạ xi lanh, xec măng, bạc.... của động cơ đốt trong Mạ bề mặt trong lốc bơm: - Trường hợp bên trong lốc bơm mòn đều; - Các khe hở tạo lên với bánh răng ≤0,1 – 0,15 mm thì ta có thể tiến hành mạ crôm qua các bước tương tự như trên.
  32. 32. Mạ kết hợp cả bánh răng và lốc bơm: - Khi cả bánh răng lẫn vỏ bơm đều có độ mòn tương đồng mà mạ độc lập 1 chi tiết không đáp ứng thì ta mạ cả 2 chi tiết. - Các bước tiến hành cũng tương tự như khi tính toán, ta phải tính đến các khe hở đạt được do hai chi tiết sau khi mạ tạo nên và kích thước đạt được sau khi xử lý kỹ thuật. - Lắp ghép và thử bơm.
  33. 33. EM CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

×