Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết thân bơm thuỷ lực lệch tâm hướng trục

- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
Lời nói đầu
Trong thời đại ngày nay,nhịp độ khoa học và kỹ thuật ngày càng phát triển,làm
xuất hiện nhiều thiết bị,chủng loại máy mới phức tạp cũng nh chất lợng của
máy,làm cho chu kỳ phí tổn và chu kỳ lao động ngày càng ra tăng.Nghành chế tạo
máy là nghành đóng vai trò then chốt, xơng sống trong nền công nghiệp.Chính vì
thế mà việc phát triển khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy có ý
nghĩa hết sức quan trọng. Xu hớng phát triển trong thời điểm hiện tại và tơng lai
là Chế tạo máy kết hợp tự động hoá tạo ra các thiết bị làm tăng năng xuất lao
động, chất lợng sản phẩm, hiệu quả kinh tế, giảm giá thành sản phẩm, giải phóng
sức lao động mệt nhọc, độc hại.
Đề tài đợc giao là:
Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết thân bơm thuỷ lực lệch tâm hớng
trục. Chi tiết đợc thiết kế theo hai phơng án: Phơng án thông thờng và phơng
án dùng máy CNC. Đồng thời so sánh hai phơng án về kinh tế.
Sau khi đợc trang bị kiến thức cơ bản về lĩnh vực cơ khí nh nguyên lý máy, chi
tiết máy, máy cắt, dao cắt, dung sai, điều khiển số và công nghệ trên máy điều
khiển số CNC và đă đợc qua thời gian thực tế ở Viện máy và dụng cụ công nghiệp
(IMI) ngời thiết kế đă chọn ra phơng án gia công đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ
thuật.
Trong quá trình thiết kế ngời thực hiện đã nghiên cứu, tìm hiểu nhiều tài liệu
trong nớc và ngoài nớc cũng nh việc tiếp nhận những hớng dẫn chỉ bảo của thày h-
ớng dẫn và các thày cô trong Bộ môn, cán bộ công nhân viên trong Viện máy và
dụng cụ công nghiệp (IMI), cùng đông đảo các thành viên trong nghành học, do
trình độ cũng nh tài liệu còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, rất
mong sự đóng góp của thày cô và đồng nghiệp.
Em xin chân thành cám ơn thày PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc , thày Đinh Đắc
Hiến cùng các thày cô trong Bộ môn Công nghệ chế tạo máy đã tận tình hớng
dẫn, chỉ bảo em. Xin cám ơn tập thể cán bộ công nhân viên Viện máy và dụng
cụ công nghiệp (IMI) đã tạo điều kiện cho em đợc thực tế chế tạo ra sản phẩm
đầu tay của mình.

Hà nội tháng 8 năm 2001
Sinh viên thiết kế:
Nguyễn Trọng Lân
Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
1
- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
Bơm pitông hớng trục là loại bơm có pitông đặt song song với trục của rôto, vì
pitông đặt theo dọc trục nên rôto có kích thớc bé, mômen quán tính nhỏ, rất thích
hợp với động cơ dầu. Ngoài ra, so với tất cả các loại bơm khác, bơm hớng trục có
hiệu suất tốt nhất, và hiêụ suất hầu nh không phụ thuộc vào số vòng quay.
Nguyên lý làm việc:
Nguyên tắc chung về cách làm việc của bơm pitông hớng trục có thể đợc trình bày
ở hình I.1
Hình I.1
Bơm gồm có các pitông (1) đặt song song với trục của rôto (2) và luôn tì sát
vào đĩa nghiêng (3) nhờ lò xo (4). Trục (5) truyền chuyển động vòng cho rôto, nên
buộc pitông (1) phải di động tinh tiến đi về, thực hiện quá trình hút và nén. Các
xilanh của pitông (1) đều có lỗ thông với các rãnh của đĩa dẫn dầu (6). Trong quá
trình quay, những pitông nào ở nằm trong vùng rãnh A thì sẽ thực hiện quá trình
hút, và các pitông nào nằm ở vùng ránh B thì thực hiện quá trình nén.
Trong nhiều kiểu bơm ngời ta không dùng lò xo (4). Để pitông luôn tỳ vào đĩa
nghiêng (3) ngời ta cho dầu có áp suất vào buồng ở phía dới pitông.
Điều chỉnh lu lợng của bơm có thể thực hiện bằng cách thay đổi góc nghiêng
của đĩa nghiêng (3), trên cơ sở đó làm thay đổi độ dài hành trình của pitông.
Tùy thuộc vào phơng pháp thực hiện vị trí tơng đối giữa trục của pitông và
mặt nghiêng, bơm hớng trục có nhiều loại khác nhau. Ngoài kiểu đĩa nghiêng nh
-

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
2
- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
trên, loại bơm pitông hớng trục có trục rôto đặt lệch với trục truyền động của bơm
gọi là kiểu Jahns-Thoma, nó có sơ đồ kết cấu nh ở hình I.2
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
3
B
A


A-A
1
3
6 4
2
7
5
8
A
A
- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
Trục (1) lắp trên thân bơm (3) truyền chuyển động cho rôto (2) qua trục các
đăng (4) . Nhờ có khớp các đăng, rôto (2) mang các xilanh có thể điều chỉnh lệch
với trục truyền động (1) một góc nhất định, làm thay đổi độ dài hành trình các
pitông do đó thay đổi đợc lu lợng của bơm. Góc nghiêng thờng dùng = 6ữ25
0
Một đầu của rôto luôn áp sát vào đĩa dẫn dầu (5) nhờ lò xo (6). Trên đĩa dẫn dầu có
cửa hút A nối liền với ống hút (7) và cửa nén B nối liền với ống nén (8).

Lực xuất hiện trong bơm này chủ yếu là lực dọc trục xilanh. Phần lực kính rất
bé, do đó mômen cần thiết để quay rôto nhỏ hơn so với bơm pitông hớng kính.
Đĩa dẫn dầu
Để phân phối dầu cho chu kỳ hút, cũng nh chu kỳ nén và ngăn cách buồng
nén với buồng hút ở bơm pitông hớng trục đã dùng đĩa dẫn dầu.
Đĩa dẫn dầu đồng thời cũng là mặt tựa của rôto mang các pitông. Trên mặt
tiếp xúc với mặt đầu của rôto có hai rãnh vòng cung (1), một rãnh để hút dầu và
một rãnh để nén dầu. Mỗi rãnh đợc nối liền với lỗ (2) thông với cửa hút và cửa nén
tơng ứng. Bốn rãnh hình tam giác (3) ở cuối rãnh vòng cung (1) dùng để giảm hiện
tợng kẹt dầu khi pitông chuyển từ buồng hút sang buồng nén. Chiều rộng a của
rãnh (1) cần đợc xác định để đảm bảo đủ tiết diện chảy. Chiều rộng b cần có độ lớn
cần thiết để đảm bảo lực ép của rôto vào bề mặt đĩa dẫn dầu. Các mặt lồi (4) nhằm
làm tăng bề mặt tiếp xúc và làm giảm áp suất tác dụng vào bề mặt đĩa dẫn dầu. Các
rãnh hớng tâm và đồng tâm (5) dùng để giảm tải khi dầu có áp suất từ trong dò ra
ngoài do bề mặt đĩa dẫn dầu bị mài mòn.
Khi làm việc áp suất dầu ở buồng nén tác dụng nên bề mặt của rôto, không
những ở bề mặt của rãnh nén hình vòng cung (1) mà còn ở các tiết diện tiếp xúc
xung quanh rãnh nén. áp suất tác dụng lên bề mặt rôto nằm đối diện với rãnh nén
(1) bằng áp suất p
0
của bơm, nhng càng xa rãnh nén áp suất giảm dần, và đến cạnh
ngoài của bề mặt tiếp xúc áp suất bằng 0.
Lu lợng bơm
Lu lợng bơm phụ thuộc vào góc nghiêng tơng đối giữa trục pitông và trục
quay của bề mặt làm pitông chuyển động.
Lu lợng của bơm là:


=

=


tg.D.n.z.d.
4
.10
n.z.h.
4
d.
10Q
2
32
3
(lít/phút)
D: đờng kính vòng chia xilanh trên rôto (cm)
D: đờng kính rãnh xilanh
h: độ dài hành trình của pitông (cm)
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
4
D
h

- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
z: số pitông
n: số vòng quay (v/p)
u nhợc điểm của bơm pitông hớng trục so với các loại bơm khác
Đối với một số loại bơm khác nh bơm bánh răng, bơm cánh gạt, bơm pitông
hớng kính thì bơm pitông hớng trục có những đặc điểm sau:
u điểm:

- Bơm pitông hớng trục dễ điều chỉnh lu lợng bơm bằng cách thay đổi góc
nghiêng là góc nghiêng tơng đối giữa trục pitông và trục quay của khối xilanh.
- Bơm pitông hớng trục là loại bơm có pitông đặt song song với trục của
rôto, vì pitông đặt theo dọc trục nên rôto có kích thớc bé, mômen quán tính nhỏ, rất
thích hợp với động cơ dầu. Ngoài ra, so với tất cả các loại bơm khác, bơm hớng
trục có hiệu suất tốt nhất, và hiêụ suất hầu nh không phụ thuộc vào số vòng quay.
Nh ợc điểm
Trong quá trình làm việc khối xilanh luôn trà sát lên bề mặt của đế bơm, cùng
với áp lực cao và vận tốc trợt lớn nên các bề mặt này nhanh mòn trong khi làm
việc. Khả năng sử dụng và tuổi thọ của bơm phụ thuộc nhiều vào độ sạch của dầu.
ứng dụng của bơm pitông hớng trục
Bơm pitông hớng trục cho áp suất và lu lợng cao nên đợc sử dụng nhiều trong
các máy truốt, máy nén, máy ủi, máy xúc, các bộ phận cần lực nâng lớn Nó còn
đợc dùng nhiều trong các máy dẫn động thuỷ lực lớn, trong các máy bánh xích.
Xây dựng và xác định cụ thể một số điều kiện kỹ thuật
Đối với với máy gầu xúc F603 thì bơm dầu giữ một vai trò đặc biệt quan trọng.
Nó là khâu quan trọng nhất của hệ thống thủy lực, nó sẽ dẫn động mọi hoạt động
của hệ thống thủy lực nh các chuyển động lên, xuống của gầu xúc, chuyển động
quay của bệ máy và chuyển động đi lại của máy. Chính vì vậy bơm phải đạt đợc lu
lợng cao và áp suất dầu lớn. Vận tốc quay của bơm từ 1000 - 1200 v/p, áp suất
công tác từ 150 - 200 kg/cm
2
.
Bơm pitông hớng trục cần đòi hỏi các yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
5
- Giới thiệu về bơm pitông hớng trục
- Khe hở giữa pitông và xilanh không lớn hơn 0,02 - 0,04 mm. Do đó khi chế
tạo cần đảm bảo khe hở giữa pitông và xilanh không quá 10àm

- Độ côn và độ ôvan dới 3àm
- Độ bóng bề mặt làm việc của xilanh và pitông là 0,05
- Độ vuông góc giữa lỗ 28 và mặt đầu của xilanh là 0,005
- Độ cứng của pitông từ 60 - 62 HRC
- Độ đồng tâm giữa lỗ lắp vòng bi 32 và lỗ 28 là 0,01mm
- Vật liệu chế tạo xilanh ký hiệu
b
ẻệẹ 5-5-5
- Vật liệu chế tạo pitông ký hiệu 30XT
- Vật liệu chế tạo tay biên ký hiệu 15X
-
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp CNCTM
6