KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO VÀ THIẾT KẾ BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT BƠM KIỂU ROTO VÀ THIẾT KẾ
BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP
SINH VIÊN THỰC HIỆN

:

NGUYỄN CẢNH TOÀN

LỚP

:

05C4A

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

:

T.S HUỲNH VĂN HOÀNG

GIÁO VIÊN DUYỆT

:

GV.KS PHAN THÀNH LONG


NỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỀ TÀI
1. Phân tích ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của đề
tài.
2. Khảo sát các loại bơm kiểu roto
3. Thiết kế bơm cánh gạt tác dụng kép
4. Kết luận


Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỂ TÀI
•

•

Các loại máy thủy lực roto phổ biến là: bơm và động
cơ bánh răng, bơm và động cơ trục vít, bơm và động
cơ cánh gạt, bơm chân không vòng nước.
Ưu điểm chung của máy thủy lực roto là: kết cấu đơn
giản, kích thước nhỏ gọn, chắc chắn, có tuổi bền cao.
Vì vậy chúng được sử dụng trong một số lĩnh vực như:
hệ thống trợ lực tay lái trên ôtô, hệ thống phanh thủy
lực, hệ thống bôi trơn trong động cơ, hệ thống truyền
động thủy lực trong máy động lực công trình.


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC BƠM 2 BÁNH RĂNG
8

7
a

6

9

5

1

4
3

2

1: Bánh răng chủ
động;
2: Trục bánh răng bị
chủ động;
3: Ống hút;
4: Trục bánh răng bị
động;
5: Vỏ bơm;
6: Bánh răng bị động;
7: Ống đẩy;
8: Van an toàn;
9: Then;
a: Rãnh chứa chất

lỏng


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC BƠM BA BÁNH RĂNG
1

2

3

4

5

A

B

8

7

6

1,5: Bánh răng bị động; 2,6: Ống hút chất lỏng; 3: Bánh
răng chủ động; 4,7: Ống đẩy chất lỏng; 8: Vỏ bơm.


SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM

VIỆC BƠM BÁNH RĂNG NHIỀU CẤP
• Bơm bánh răng nhiều cấp thường được dùng trong trường hợp cần
áp suất cao.

1

2

3

A

B

7

6

5

1,2,3: Bánh răng; 4,5,6: Van an toàn; 7: Đường dẫn
chất lỏng về bể chứa.

4


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
BƠM BÁNH RĂNG ĂN KHỚP TRONG
Trong trường hợp muốn dùng bơm bánh răng có độ cứng vững
lớn, kích thước nhỏ gọn thì nên dùng bơm bánh răng ăn khớp

trong.

b

a
e
6
5

4

3

2

1

1: Vỏ bơm;
2: Trục bánh
răng ;
3: Then;
4: Bánh răng
chủ động;
5: Bánh răng
bị động;
6: Lưỡi chắn;
a: Bọng hút;
b: Bọng đẩy.

SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC CỦA BƠM HAI TRỤC VÍT
Lưu lượng trong bơm trục vít ổn định hơn so với các loại bơm bánh răng.
Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc không ồn .
1

A
a

b

I

B

c
d

2

3

4

I
5

6

10

d

9
f

8

7

1: Vỏ bơm; 2: Mặt bích; 3,5: Ống lót; 4: Đệm làm kín; 6: Trục chủ
động; 7: Bánh răng; 8: Trục bị động; 9,10: Ổ đỡ; d,f: Rãnh giảm tải
trọng hướng trục; A: Cửa hút; B: Cửa đẩy.


BƠM HAI TRỤC VÍT CÓ BIỆN PHÁP GIẢM
GIẢM TẢI TRỌNG HƯỚNG TRỤC
Để giảm tải trọng hướng trục người ta chế tạo các trục vít có hai
phần ren ngược nhau để cân bằng tải trọng hướng trục.
1: Vỏ bơm;
2: Trục chủ
1
2
4
3
B
5 động;
3: Trục bị
động;
4: Bánh

răng;
5: Then;
A: Bọng
hút;
A
B: Bọng
đẩy.


SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC BƠM BA TRỤC VÍT
Để nâng cao tính năng làm việc của bơm trục vít, ngày
nay sử dụng nhiều loại bơm ba trục vít.

7

8

9

11

10

B
I

6
5

13
14
15

4
3

17

A
2

1

I-I

12

18

16

D

d

1,2,4,7,10,11:
Bulông;
3: Mặt bích;
5: Ổ đỡ;

6,12,14: Ống
lót;
8: Đệm làm
kín;
9: Vỏ bơm;
13: Ống chèn;
15: Trục chủ
động;
16: Then;
17,18: trục bị
động;
A: Bọng hút;
B: Bọng đẩy.


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC BƠM CÁNH GẠT ĐƠN 5 CÁNH
b
Máy thủy lực cánh gạt là
một trong các máy thủy lực
roto được dùng phổ biến
trong hệ thống truyền động
thủy lực của nghành chế tạo
máy.
Vì lưu lượng của máy đều
hơn so với bơm bánh răng,
có khả năng điều chỉnh được
lưu lượng, kết cấu đơn giản
và rẻ tiền, làm việc không
ồn, chất lỏng làm việc không

cần lọc kỹ lắm.

D1

β
A

D

A1
o1

ω

o

L

l

B

C C1

B1

1
2

e

3

a
1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh
gạt; a: Cửa hút; b: Cửa đẩy.

ε


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
BƠM 2 CÁNH GẠT TÁC DỤNG ĐƠN
2

3

C 4

1

e

I

B

A

C

II

1: Vỏ hình trụ;
2: Roto;
3: Lò xo;
4: Các cánh có
dạng bản phẳng;
A: Cửa hút;
B: Cửa đẩy.


CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
BƠM CHÂN KHÔNG VÒNG NƯỚC
Trong kỹ thuật nhiều khi cần phải tạo chân không. Loại bơm
chân không đơn giản nhất là bơm chân không có vòng nước.
B

b

a

l

A
e

d0 d

C

3
2

D
1

1: Vỏ bơm ; 2: Roto ; 3: Cánh gạt ;a: Cửa hút b: Cửa đẩy.


SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
BƠM CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP
Để giảm bớt tải trọng
tác dụng lên trục và
nâng cao áp suất làm
việc của bơm người
ta dùng bơm cánh
gạt tác dụng kép chỉ
khác bơm tác dụng
đơn ở phần stato (vỏ
bơm). Mặt trong của
stato không phải là
mặt trụ tròn xuay,
tâm của roto trùng
với tâm của stato.

ε
α

H

E
R

G
r

F

ε

0

n
E'

F'

1

2

H'

r
G'

3

1: Roto; 2: Stato; 3: Cánh gạt.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BƠM
CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP

• Xác định lưu lượng trung bình lý thuyết
trong bơm.
• Xây dựng mặt cong chuyển tiếp stato.
• Xác định mômen tác dụng trong bơm.
• Xác định ứng suất tiếp xúc giữa cánh gạt
với mặt trong stato.
• Xác định giá trị lực tác dụng lên cánh.


CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRONG BƠM
CÁNH GẠT TÁC DỤNG KÉP

+ Số liệu ban đầu:
Lưu lượng: Q=150l/s
Áp suất: p=70at
+ Các thông số chọn:
Bề rộng stato: chọn sơ bộ B=200mm.
Số vòng quay trục roto: chọn n=1460
(vòng/phút).
Số cánh gạt của bơm; Z=12.
Chiều dày cánh gạt: chọn b=3 mm


LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH
LÝ THUYẾT BƠM CÁNH GẠT TÁC
DỤNG KÉP

Q l = 2.B.n.( R − ro ).[ π.( R + ro ) − b.z ] (m 3 /s)
Trong đó:
R và ro –bán kính prôphin stato có tâm chung tại O, [m];
B – bề rộng của roto, [m];
n – số vòng quay của trục roto, [vòng/giây];
Z – số cánh gạt của bơm.
b – chiều dày cánh gạt, [m];

Như vậy, lưu lượng của bơm tác dụng kép tỷ lệ thuận với
hiệu số bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của stato, với kết cấu
cho trước của bơm là một đại lượng không đổi và trong quá
trình làm việc không thể thay đổi được. Vì vậy bơm cánh
gạt tác dụng kép không có khả năng điều chỉnh được lưu
lượng.


CƠ SỞ XÂY DỰNG MẶT CONG
CHYỂN TIẾP STATO
• Lựa chọn hình dạng đường cong stato cần phải thỏa mãn hai
yêu cầu sau đây:
1/- Tốc độ tương đối của các gạt trong rãnh roto phải tăng dần từ
giá trị 0 đến giá trị lớn nhất và sau đó lại phải giảm về 0.
2/- Gia tốc hướng tâm wn phải lớn hơn gia tốc tương đối một đại
lượng xác định, đủ để tạo ra lượng ly tâm khắc phục lực ma sát
tác dụng lên cánh gạt trong rãnh roto.
dρ
dt

2

dt

2

o

α
2

α

ϕ

o

α
2

α


PHƯƠNG TRÌNH VÀ HÌNH DẠNG MẶT
CONG STATO
• Phương trình đường cong stato trong
đoạn từ
0
0φ
≤ 30≤

• Mặt cong chuyển tiếp stato

ρ2

0

1 2
ρ1 = 126 + .φ
90

• Phương trình đường cong
stato trong đoạn từ 30φ0 ≤ 60≤
2

4φ
ρ 2 = 106 +  φ ÷
3  120 

ρ1

15

15
0


THEO GÓC QUAY ϕ
ϕ (độ
ρ 1 (mm)
)

ρ2

(mm)

ϕ

ϕ (độ
ρ 1 (mm)
)

ρ2
(mm)

ϕ

126

0

136

30

128.5

15

143.5

45

126.01

1

136.66

31

128.84

16

143.82

46

126.04

2

137.29

32

129.21

17

144.12

47

126.1

3

137.9

33

129.6

18

144.4

48

126.18

4

138.49

34

130.01

19

144.66

49

126.28

5

139.06

35

130.44

20

144.89

50

126.4

6

139.6

36

130.9

21

145.1

51

126.54

7

140.12

37

131.38

22

145.29

52

126.71

8

140.62

38

131.88

23

145.46

53

126.9

9

141.1

39

132.4

24

145.6

54

127.11

10

141.56

40

132.94

25

145.72

55

127.34

11

141.99

41

133.51

26

145.82

56

127.6

12

142.4

42

134.1

27

145.9

57

127.88

13

142.79

43

134.71

28

145.96

58

128.18

14

143.16

44

135.34

29

145.99

59


MOMEN TÁC DỤNG LÊN TRỤC BƠM CÁNH
GẠT TÁC DỤNG KÉP
• Mômen lý thuyết tác dụng lên trục bơm.
• Ml = 2.(M1-M2) = p.B.(R – ro) (N.mm)
• Trong đó:
• R và ro – Bán kính prophin stato có tâm
chung tại O
• p-áp suất làm việc của chất lỏng.
• B-bề rộng roto.

ε

A

R

α

B

p

ρ
r0

ε

r

β

p

p
ω

B

p

A


ỨNG SUẤT TIẾP XÚC GIỮA CÁNH
GẠT VỚI MẶT TRONG STATO
Ứng suất tiếp xúc giữa cánh

gạt với mặt trong stato có giá
trị lớn nhất bằng.
q.E. ( R 2 - R1 )
2

σ max = 0, 418

Trong đó:
q = pd / b

R1.R 2

R1

R2

A

b

( N / cm )
o

tải trọng trên một đơn vị chiều dài cánh tính bằng ( N / cm 2 )

R1 bán kính cung lượn trơn mép trên cùng của cánh tính bằng (cm)
R 2 bán kính bề mặt bên trong stato tính bằng (cm )
2.E1.E 2
E=
; E1, E 2 là mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo cánh và stato

E1 + E 2


CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁNH GẠT
Lực dọc theo cánh: Fq= pđ.B.b ; (pđ áp suất đẩy)
Lực ma sát: Fms= µ.F3; µ hệ số ma sát
Lực do chất lỏng tác dụng hướng vuông góc với cánh: Fq= pđ.B.l1
l1 phần chiều dài lớn nhất của cánh gạt ra khỏi roto
Phản lực từ mặt trong stato: F3=F
Phản lực vuông góc với cánh tại B:

Fms
Fq

l
Fq 1 + F1.l
F2 = 2
l1

C
D
B

R

l1 2

l1

F2

l
l2

Phản lực vuông góc với cánh tại A
Fq  l1

F1 =  F.µ +  .
2  l2


F3

Y

F1
r

A
F

o

X


BẢN VẼ KẾT CẤU BƠM CÁNH GẠT
TÁC DỤNG KÉP
13

14

B

12

15

Ø60

11

Ø60

10

A

A

60

250

9

Vng chàûn

Ø60x2

8

2,6

1,2

7
Ø50x2
Ø60

6
5

Bulơng

4
21

20

19

18

2
1

B

17

420

130

16

M24

3

Ø60

22

A

25 Chäút âënh vë

B B

23

24
23
22
21
20
19
18
17

16
15

Ø25x4

272
25

204

140

12
4
2
1
12
1
1
1
1
1

Buläng ghẹp
Roto

Rnh roto
Then hoa
Stato
Vng chàûn

Âi båm
Phåït lm kên

14 Buläng äúng âáøy
13 ÄÚng âáøy
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3

Ø15x2

310

352

500

620

24

2

Cạnh gảt
Buläng bàõt båm

272

2
1

352

Vë trê

Roang
Phåït lm kên
Äø bi âåỵ
Phåït lm kên
Then khåïp näúi
Trủc båm

Xem kãút cáúu bn v säú 7
Xem kãút cáúu bn v säú 7
Xem kãút cáúu bn v säú 7

Thẹp
Gang
Cao su
Thẹp C45
Thẹp trạng km

1

1

Tãn gi

Xem kãút cáúu bn v säú 7

Thẹp C35
Gang xạm

Cao su
Cao su
Thẹp håüp kim
Cao su

Buläng äúng hụt
ÄÚ ng hút

Âãûm lọt

Thẹp C45
Thẹp C45
Thẹp khäng rè

2
1
1
1
1

Thán båm

Säú.lg

Xem kãút cáúu bn v säú 7

Thẹp C45

1
1

1
1
1
1
1

Äø bi âåỵ
Màût bêch

Thẹp dủng củ

Thẹp C45
Thẹp C35

Xem kãút cáúu bn v säú 7

Thẹp håüp kim
Thẹp rn
Cao su
Gang

Thẹp C45
Thẹp trạng km
Váût liãûu

Ghi chụ

ÂÄƯ ẠN TÄÚÚT NGHIÃÛP
KHO SẠT BÅM KIÃØU ROTO V THIÃÚT KÃÚ BÅM CẠNH GẢT TẠC DỦNG KẸP
Nh.Vủ

H v tãn

Th. Kãú

Ng.Cnh Ton

Hg. Dáùn

Ts.H.V.Hang

Duût

GV.KS.P.T. Long

K

Ngy

KÃÚT CÁÚU CẠC
CHI TIÃÚT BÅM

T lãûû
Tåì säú: 7

Säú tåì :8

Khoa

Cå khê giao thäng

Låïp

05C4A


BN V CC CHI TIT CA BM
CNH GT TC DNG KẫP
CU TAO PHệN LếP NG ỉY

CU TAO SATO

65

47

ỉ25x4
65

ỉ25x4

R50

ỉ15x2

R5

65

65
272

272
ỉ15x2

272
352

272
352

0,8

23

1,6
ỉ100

140

204

ỉ60

ỉ88
M66

0,8

CU TAO CAẽNH GAT
0,8x12

CU TAO ROTO
o

I

I

R0,5x2

R3x12

4x12

ỉ 200

0,8x12

R5x12

190
196

ỉ 206

100

45x2

74x12

352

352

20 20

ệ AẽN TT NGHIP

3

194

KHAO SAẽT BM KIỉU ROTO VAè THIT K BM CAẽNH GAT TAẽC DUNG KEẽP
Nh.Vuỷ

Hoỹ vaỡ tón

Th. Kóỳ

Ng.Caớnh Toaỡn

Tồỡ sọỳ: 7

Sọỳ tồỡ :8

Hg. Dỏựn

Ts.H.V.Hoỡang

Khoa

Cồ khờ giao thọng

GVKS.P.T. Long

Lồùp

05C4A

Duyóỷt

Kyù

Ngaỡy

KT CU CAẽC
CHI TIT BM

Tyớ lóỷỷ