Thiết kế tổ hợp máy hút bùn sử dụng động cơ IAMZ 238

bộ điều tốc: bộ điều tốc hơi, bộ điều tốc thuỷ lực, bộ điều tốc điện, nhưng phổ biến nhất vẫn là bộ điều tốc cơ khí ly tâm nhiều chế độ. Nó đơn giản về cấu tạo và bền chắc trong sử dụng. Bộ điều tốc ly tâm nhiều chế độ có nhiều ưu điểm: người lái máy sử dụng dễ dàng, năng suất liên hợp máy cao, động cơ làm việc kinh tế, và thời gian sử dụng máy kéo được kéo dài. Sở dĩ như vậy là do khi thay đổi tải trọng, bộ điều tốc nhiều chế độ cho phép người lái máy trong khi chạy dùng tay đòn bộ điều tốc thay đổi được tốc độ chuyển động của động cơ máy kéo. Việc tiết kiệm thời gian dừng máy kéo để gài số làm nâng cao năng suất lao động. Việc chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác đơn giản nên cho phép máy kéo có thể chịu tải hoàn toàn đặc biệt khi tải trọng thường thay đổi. Khi thành lập liên hợp máy không phải luôn đạt được tải trọng hoàn toàn cho máy kéo. Sự có mặt của bộ điều tốc mọi chế độ cho phép giữ động cơ trong trạng thái gần với tải trọng hoàn toàn. Động cơ chịu tải càng hoàn toàn công suất càng gần trị số định mức, tính kinh tế của nó càng cao. Nhược điểm chính của bộ điều tốc ly tâm đa chế độ là lực của lò xo tác dụng lên toàn bộ các cơ cấu của bộ điều tốc trong đó có tay điều khiển. Hình 3 - 12 Kết cấu bộ điều tốc động cơ IAMZ 238. 1. Trục cam Bơm cao áp. 2. Giá kẹp qủa văng. 3. 10. Tay đòn. 4. Thanh răng Bơm cao áp. 5. 7. Lò xo 6. Khớp nối với thanh kéo. 8. Tay đòn hai vai. 9. Nắp bộ điều tốc. 11. Tay đòn của bộ điều tốc. 12. Lò xo giảm chấn của vít điều chỉnh 13. Bu lông điều chỉnh. 14. Bộ phận hiệu chỉnh 15. Móc thanh trượt. 16. Lò xo. 17.Thanh trượt. 18. Khớp trượt. 19. Quả văng. 20. Bánh răng chủ động trên trục cam. 21.Bánh răng bị động trên trục điều tốc Trên đầu trục cam 1 lắp một bạc bằng chốt then, bạc này truyền chuyển động quay cho bánh răng chủ động qua một bích và miếng đệm bằng cao su chịu dầu. Bánh răng chủ động 20 luôn ăn khớp với vành răng của trục giá đỡ quả văng 19. Trục này quay trên hai ổ lăn. Trên trục ở giá đỡ lắp hai quả văng 2, khi giá đỡ quay hai quả văng văng ra và xê dịch khớp trượt 18. Trong rãnh khớp trượt 18 ở phía trục giá đỡ quả văng có lắp 27 viên bi đường kính 3mm, chúng đóng vai trò như một ổ lăn chặn hướng kính 926200 nối với con chặn của bộ phận hiệu chỉnh 14, con chặn này nối khớp với tay đòn 10 của thanh răng bơm cao áp và tay đòn 11 của bộ điều tốc. Lực ly tâm của các quả văng, truyền cho khớp trượt 18, được cân bằng với áp lực của tay đòn 11 tác dụng lên đầu con chặn. Ngoài ra còn có lực của tay đòn hai vai 8 tác dụng lên tay đòn 11 qua vít gắn trên tay đòn, đầu lò xo 7 của bộ điều tốc được nối khớp đến tay đòn hai vai 8. Đầu kia của lò xo được nối đến tay đòn 3, liên kết cứng với tay đòn điều khiển bên ngoài của bộ điều tốc. Tay đòn của thanh răng 10 luôn bị kéo về phía bơm cao áp do lò xo 5. Thân bộ phận hiệu chỉnh 14 vặn trên ren vào tay đòn 11, ở đây nó truyền lực đến con chặn của bộ phận hiệu chỉnh 14. Nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc IAMZ 238 là: + Ở chế độ không tải: tay điều khiển 22 ở vị trí tỳ lên vít giới hạn 23 ở phía bên phải. Lò xo 7 của bộ điều chỉnh chỉ có một tác động nhỏ ở vị trí này vì vậy lò xo điều chỉnh 7 di chuyển về phía ngoài ngay cả khi ở tốc độ rất thấp. Ở chế độ không tải tốc độ của động cơ rất lớn nên lực ly tâm làm quả văng văng ra hai bên, đẩy khớp trượt 18 và tay đòn kéo thanh răng 4 di chuyển về phía bên phải, đồng thời trục bản lề 17 cũng di chuyển về phía bên phải tỳ lên lò xo hỗ trợ không tải 12. Khi đó tay đòn 10 chuyển động lên kéo thanh răng về vị trí cung cấp nhiên liệu ứng với chế độ không tải của động cơ. Hình 3 – 13 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 ở chế độ không tải. 4. Thanh răng bơm cao áp . 5. Lò xo của đòn bẩy. 6. Khớp nối với thanh kéo. 10. Tay đòn kéo thanh răng. 11. Đòn dẫn của bộ điều tốc. 12. Lò xo hỗ trợ không tải. + Ở chế độ tốc độ thấp và trung bình: chỉ cần một sự thay đổi rất nhỏ của cần điều khiển cũng đủ để thay đổi vị trí của thanh răng từ vị trí khởi đầu tới vị trí đầy tải. Khi đó kim phun sẽ phun một lượng nhiên liệu vào xy lanh động cơ và làm tăng tốc động cơ lên. Tốc độ của trục cam cũng tăng lên, lực ly tâm làm quả văng văng ra tác động lên khớp trượt, đòn bẩy và làm thay đổi vị trí của thanh răng về vị trí giảm nhiên liệu cung cấp. Tốc độ của động cơ không tăng nữa và giữ ổn định nếu các điều kiện khác không đổi. Hình 3 – 14 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 ở chế độ tốc độ trung bình và thấp. + Bộ điều tốc động cơ làm việc ở tốc độ cao. Về cơ bản, nếu cần điều khiển di chuyển về phía chốt giới hạn tốc độ cực đại thì việc điều chỉnh giống như trên, chỉ khác là lúc này lực ly tâm của quả văng rất lớn nên đòn bẩy ép hoàn toàn lên lò xo của bộ điều chỉnh 7. Lúc này thanh răng ở vị trí cung cấp đầy tải và tốc độ của động cơ tăng lên làm cho quả văng tiếp rục mở ra. Ngay khi đạt được tốc độ đầy tải, lực ly tâm tác động lên lò xo ép của bộ điều tốc đẩy đòn bẩy lệch về phía bên phải. Khớp trượt, đòn bẩy kéo thanh răng di chuyển về phía chốt giới hạn. Hình 3 - 15 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 làm việc ở tốc độ cao. Khi dừng động cơ: ta thực hiện việc dịch chuyển cần điều khiển về vị trí dừng, tương ứng với phần trên của cần điều khiển xoay sang bên phải của thanh trượt. Lúc này thanh răng được dịch chuyển tới vị trí dừng động cơ, nhiên liệu không đủ cung cấp cho xy lanh để duy trì sự cháy trong động cơ nữa nên động cơ dừng lại. Sau khi kết thúc quá trình dừng động cơ thanh trượt được trả về vị trí ban đầu nhờ lò xo. Nhược điểm chính của bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 như đã nêu ở mục 3.2 là: lực của lò xo tác dụng lên toàn bộ cơ cấu của bộ điều tốc trong đó có cả tay điều khiển. 4. Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút chuyển bùn. Xác định tổn thất thuỷ lực của đường ống. 4.1. Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút chuyển bùn. + Hệ thống đường ống của Bơm hút bùn: về mặt thuỷ lực, một hệ thống đường ống tốt nhất là hệ thống dẫn chất lỏng đến các nơi tiêu thụ đúng yêu cầu về cột áp và lưu lượng, đồng thời gây tổn thất năng lượng ít nhất trong điều kiện có lợi về kỹ thuật và kinh tế. Hệ thống ta khảo sát có sơ đồ thuỷ lực đường ống như sau: Hình 4 – 1 Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút - chuyển bùn. - Đường ống hút: đối với bơm hút bùn đường ống hút cần có trọng lượng lớn để ngập sâu vào trong bùn nên thường dùng là loại ống bằng thép có sơn lớp sơn chống oxi hóa do môi trường nước lợ. Thép dùng làm ống hút của bơm hút bùn cần có khả năng chống mài mòn tốt, thường là thép hợp kim. Thường lắp sọt lưới vào đầu miệng ống hút nhằm để tránh kẹt rác và các hạt bùn có kích thước lớn bị hút vào Bơm. Để ống hút có thể uốn cong hút được bùn ở sâu dưới đáy sông trên đường ống hút người ta nối thêm một đoạn ống bằng cao su có góc ngoặt lớn nhất không quá 500. - Đường ống đẩy: cũng được làm bằng các loại ống thép hợp kim. Yêu cầu đối với hệ thống đường ống đẩy là chống mài mòn tốt, có hệ số ma sát (độ nhám) nhỏ, có khả năng uốn cong theo sự nhấp nhô của địa hình. Để nối giữa miệng ra của Bơm với ống đẩy ta dùng đoạn ống uốn cong với góc ngoặt 900. Do phải bơm bùn vào bờ với khoảng cách khá xa nên đường ống đẩy phải uốn ngoặt nhiều chỗ: Từ trên xà lan xuống mặt nước với góc ngoặt không quá 600, góc ngoặt tại chỗ tiếp xúc với mặt nước không quá 30 0, nhờ hệ thống phao ôm lấy hai bên thành ống mà ống đẩy được giữ nổi trên mặt sông, vào tiếp xúc với bờ ống đẩy uốn góc ngoặt không quá 500, góc ngoặt khi chuẩn bị chạy dài trên bờ không quá 400, để có thể phun bùn ra xa và phân bố đều khắp diện tích ao hồ ống đẩy được nâng lên cao với góc ngoặt không quá 300. 4.2. Xác định tổn thất thuỷ lực của đường ống. Theo khảo sát Bơm hút bùn ở thực tế ta có các thông số sau: lh = 5 m. Chiều dài ống hút ld = 350 m.Chiều dài ống đẩy. dh = dd = d = 220 mm = 0,22 m. Đường kính ống hút và ống đẩy. Q = 500 (m3/h) = 139 (l/s) = 0,139 (m3/s). Lưu lượng yêu cầu lớn nhất. Tổn thất thuỷ lực còn gọi là tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy thuỷ lực, được đánh giá bằng hiệu suất thuỷ lực hay còn gọi là hiệu suất cột áp ký hiệu là . Mục đích của việc tính tổn thất thuỷ lực đường ống là thiết kế hệ thống đường ống mới hoặc kiểm tra để sữa chữa, điều chỉnh hệ thống sẵn có cho phù hợp với yêu cầu. Dựa vào quá trình phân tích hệ thống đường ống trên ta thấy tính tổn thất thuỷ lực đường ống của tổ hợp máy hút bùn rơi vào giải bài toán đường ống phức tạp. Theo [4] ta có: . (4.2.1) Trong đó: : là tổng tổn thất trên đường ống hút và đường ống đẩy. : là tổng tổn thất dọc đường.  : là tổng tổn thất cục bộ. + Tổng tổn thất dọc đường trên đường ống hút và ống đẩy là: Tổn thất dọc đường là năng lượng tiêu hao xảy ra suốt dọc đường chảy để khắc phục các trở lực (thường do ma sát gây ra). (4.2.2) Trong đó: : tổn thất dọc đường trên đường ống hút. : tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy. (4.2.3) Để tính được hệ số ma sát của dòng chảy trong ống ta cần xác định trạng thái chảy của chất lỏng trong ống. Xác định hệ số Râynôn Re: (4.2.4) Trong đó: - v: là vận tốc trung bình của dòng chảy. v = (4.2.5) v = - : hệ số nhớt của chất lỏng lấy đúng bằng hệ số nhớt của nước. Theo [4] ta có: Re > Refg = 2320. Trạng thái chảy rối. Trong đó: Refg : Hệ số Râynôn phân giới. Được dùng làm tiêu chuẩn xác định trạng thái chảy. Ta thấy: 2320 = Refg < Re = 759622 < . Theo [4] ta có thể kết luận trạng thái chảy của chất lỏng trong thành ống là trạng thái chảy rối thành trơn. Xác định hệ số ma sát của chất lỏng: Theo [4] ta áp dụng công thức Kônacôp: (4.2.6) + Tổng tổn thất cục bộ trên đường ống hút và đường ống đẩy: Thông thường khi dòng chảy đổi hướng đột ngột hay vấp phải vật cản cục bộ, bị tách khỏi thành rắn và lập tức xuất hiện khu vực xoáy thì tại những nơi đó có xảy ra tổn thất cục bộ. Hình 4 - 2 Sơ đồ đường ống trong hệ thống xảy ra tổn thất cục bộ. . (4.2.7) Trong đó: - : Tổng hệ số cản của hệ thống đường ống. + : Tổng hệ số cản trên đường ống hút. + xđ: Tổng hệ số cản trên đường ống đẩy. Dựa vào phụ lục 4-6 [4] trị số x khi ống ngoặt dần với góc a được xác định bằng công thức sau: . (4.2.8) x’ là hệ số sức cản khi a = 900 với các tỷ số khác nhau. R Hình 4 - 3 Đoạn ống ngoặt góc : Góc ngoặt; R: Bán kính cong; d: Đường kính ống. Áp dụng công thức trên ta tính chọn các hệ số sức cản x’ và x theo góc ngoặt a như sau: Đối với đưòng ống hút: xh = xn + xl (4.2.9) xn = 0,3. Khi ống hút ngoặt 1 góc 500. xl = 3,7. Tổn thất qua lưới rác. Vậy ta có: xh = 0,3 + 3,7 = 4. Đối với đường ống đẩy : xđ = x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 (4.2.10) Trong đó: x1 = 1,7. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 900. [4] x2 = 0,55. Khi ống đẩy uốn cong đột với góc ngoặt 600. [4] x3 = 0,2. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 300. [4] x4 = 0,3. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 500.[4] x5 = 0,25. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 400. [4] x6 = 0,2. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 300. [4] Vậy ta có: xđ = 1,7 + 0,55 + 0,2 + 0,3 + 0,25 + 0,2 = 3,2. Từ (4.2.3) và (4.2.7) ta viết lại như sau: (4.2.11) = 4260.Q2 (m). Vậy tổn thất thuỷ lực của hệ thống đường ống là : (m). 5. Xác định năng suất hút-chuyển bùn lớn nhất có thể đạt được ở địa hình thực tế khi sử dụng động cơ IAMZ 238. Năng suất hút chuyển bùn lớn nhất của tổ hợp máy hút bùn được hiểu như là khối lượng bùn yêu cầu đươc hút lên bờ lớn nhất và đẩy đi xa nhất trong một đơn vị thời gian. Ta cần đi xác định cột áp yêu cầu, lưu lượng và công suất thuỷ lực. + Xác định cột áp yêu cầu của bơm : Hyc Cột áp yêu cầu của bơm là năng lượng để thắng tổn thất dọc đường, tổn thất cục bộ và độ chênh lệch năng lượng giữa bể hút và bể đẩy. (5.1) (m) (5.2) + Xác định công suất thuỷ lực của Bơm: Công suất thuỷ lực của bơm là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trong một đơn vị thời gian. Vậy có thể suy ra công suất thuỷ lực của bơm là bằng tích số của cột áp với lưu lượng trọng lượng của bơm. Ký hiệu là : . (5.3) Trong đó : : khối lượng riêng của hỗn hợp bùn- cát lẫn nước. Theo [10] trong tính toán ta có thể lấy giá trị của là : . Q : Lưu lượng của bơm. g : Gia tốc trọng trường.. : Cột áp yêu cầu của bơm. (m) (Kw). (5.4) Để thuận lợi cho vẽ đường đặc tính của bơm theo lưu lượng Q. Thường giá trị lưu lượng (Q) theo tính toán lấy đơn vị là (m3/s) đựợc đổi sang đơn vị (l/s). Từ công thức: (5.2) và (5.4) ta có : (m) (5.5) (Kw) (5.6) Ta thay giá trị của lưu lượng yêu cầu: Q = 0,139 (l/s) vào (5.5) và (5.6) ta được: = 83(m) (5.7) = 128 (Kw) (5.8) Vậy năng suất hút chuyển bùn của bơm ở địa hình thực tế là: Cột áp yêu cầu lớn nhất là : Hyc = 83 (m). Lưu lượng yêu cầu lớn nhất có thể đạt được là : Q = 139 (l/s) = 500 (m3/h). Công suất thuỷ lực của bơm là : Ntl = 128 (Kw). 6. Tính chọn bơm hút bùn. Bơm hút bùn được lựa chọn ưu tiên theo các tiêu chí sau: - Phù hợp với lưu lượng yêu cầu trên thực tế: Q = 139 (l/s) = 500 (m3/h). - Phù hợp với cột áp yêu cầu: H = 83 (m). - Công suất trên trục của bơm Ntb phải thoã mãn Nđc > Ntb > Ntl = 128 (kw). Trong quá trình thiết kế và chọn bơm, việc sử dụng một bơm mẫu là hết sức cần thiết bởi nếu dùng toán học để thiết kế và chọn bơm thì hoàn toàn phức tạp và khó khăn. Mỗi loại bơm sản xuất ra được chia thành nhiều nhóm, gọi là hệ thống, trong cùng một hệ thống các bơm đều có các đường đặc tính làm việc và hiệu suất như nhau. Khi thiết kế bơm để đặc trưng cho kiểu cấu tạo của phần dẫn dòng người ta thường dùng số vòng quay đặc trưng (hay còn gọi là hệ số tỷ tốc). Số vòng quay đặc trưng của bơm không phải là số vòng quay thực của bơm đó mà là số vòng quay của một máy bơm mô hình tương tự có các thông số : Do vậy việc xác định số vòng quay đặc trưng là hết sức cần thiết cho quá trình chọn bơm. Theo [5] ta có : (6.1) Trong đó :  :Số vòng quay đặc trưng của bơm mô hình. n = 2100 (vòng/phút) H : Cột áp yêu cầu của bơm. H = 83 (m) Q : Lưu lượng của bơm. Q = 139 (l/s) = 0,139 (m3/s). (vòng/phút). Dựa vào số vòng quay đặc trưng (80 < < 150) và các thông số của bơm: H, Q ta có thể lựa chọn bơm thoả mãn yêu cầu là bơm ly tâm. Theo bảng 2-1 [5]. Mặt khác: Dựa vào biểu đồ phân bố phạm vi sử dụng các loại bơm khác nhau ta thấy chọn bơm ly tâm là hợp lý [5]. Hình 6 - 1 Phạm vi sử dụng các loại bơm thông dụng. Bơm ly tâm thuộc loại bơm cánh dẫn và được dùng phổ biến nhất trong các loại bơm. Bơm làm việc theo nguyên tắc ly tâm có sự dẫn hướng của cánh dẫn để đưa chất lỏng chuyển động qua bánh công tác từ tâm ra ngoài. Trong đó bơm ly tâm có nhiều loại: + Bơm ly tâm một cấp: - Bơm ly tâm một cấp một cửa vào (Hình 6 - 2a). - Bơm ly tâm một cấp hai cửa vào (Hình 6 – 2b). + Bơm ly tâm nhiều cấp: - Bơm ly tâm nhiều cấp bố trí bánh công tác đối xứng (Hình 6 - 3a). - Bơm ly tâm nhiều cấp bố trí bánh công tác không đối xứng (Hình 6 - 3b). Hình 6 – 2 Bơm một cấp. Hình 6 – 3 Bơm nhiều cấp. Nguyên lí làm việc chung của bơm ly tâm: Bơm muốn làm việc được cần cần mồi bơm cho chất lỏng ngập bánh công tác vì ở điều kiện bình thường khối lượng riêng của nước lớn hơn nhiều so với không khí (830 lần) . Bơm làm việc theo nguyên lí ly tâm (theo tác giả Nguyễn Văn May [11]): Khi bánh công tác quay làm cho chất lỏng trong rãnh cánh quay theo, lực ly tâm làm cho chất lỏng văng ra theo hướng bán kính. Do cấu tạo của rãnh cánh của bánh công tác hướng chất lỏng thành dòng đưa chất lỏng từ tâm vào buồng xoắn nhờ đó làm giảm áp suất (hoặc tạo độ chân không) ở đầu vào bánh công tác do thiếu chất lỏng và làm tăng áp suất (hoặc tạo áp suất dư) ở đầu ra bánh công tác. Do quá trình đó diễn ra liên tục nên chất lỏng từ bể hút luôn luôn chuyển động vào bánh công tác theo ống hút và ra khỏi bánh công tác vào bể đẩy theo ống đẩy tạo thành dòng liên tục khi bơm hoạt động. Dựa vào đồ thị sử dụng các loại bơm ly tâm ta có thể chọn bơm ly tâm trục ngang một cấp hai miệng hút. [9] A – Bơm ngang một cấp một miệng hút. B – Bơm ngang nhiều cấp một miệng hút. C – Bơm ngang một cấp hai miệng hút hoặc bơm thẳng đứng. D – Bơm ngang nhiều cấp hai miệng hút. E – Bơm ngang nhiều cấp một miệng hút. Máy bơm ly tâm một cấp hai miệng hút được chế tạo gồm hai nửa nối ghép với nhau bằng các mối ghép bu lông. Đầu nối ống hút, đầu nối ống đẩy, đế máy nằm trên cùng một nửa của vỏ bơm. Điều đó cho phép có thể mở bơm ra, kiểm tra các chi tiết làm việc ở trong máy mà không cần tháo ống hút, ống đẩy. Bánh xe công tác được cố định trên trục nhờ vào then và các ống lót trên trục bơm. Các vòng đệm chống thấm được lắp trên vỏ bơm để ngăn hiện tượng chảy ngược của chất lỏng sau khi ra khỏi bánh công tác. Các vòng đệm này chế tạo bằng gang hoặc đồng, dạng hình vành khăn và có thể thay đổi được. Bánh xe công tác chế tạo kiểu hai phía dẫn nước vào có khả năng tự cân bằng lực hướng trục. Máy bơm ly tâm hai cửa vào được chế tạo với hai kiểu: kiểu trục ngang và kiểu trục đứng. Bơm trục ngang cả hai ổ trục đều là ổ bi. Theo [8] ta chọn bơm ly tâm thoả mãn cột áp yêu cầu và lưu lượng là bơm: Bơm ly tâm hai cửa hút Omega 200-520A : Bơm Omega 200-520A có các thông số sau: - Cột áp của bơm là : 84 (m) - Lưu lượng yêu cầu của bơm là : 140,5 (l/s) - Hiệu suất bơm là : h = 80 % - Công suất trên trục bơm là : N = 160 (Kw) - Số vòng quay bơm : n = 1450 (vòng/phút). Hình 6 – 3 Kết cấu bơm Omega 200-520A. . 14. Ống lót trục. 15. Ống dẫn nước đến cụm nắp bích. 17. Chèn đệm. 18. Ống lót. 20. Khớp nối trên trục bơm. 21. Lỗ bắt bu lông khớp nối. 22. Đai ốc của khớp nối. 23.Khớp nối trên trục động cơ. 24. Đai ốc khoá của khớp nối. 25. Then của khớp nối. 27. Lỗ tháo nước rò rỉ. 28. Then của bánh công tác. 29. Buồng dẫn nước bùn vào. 1A: Ống hướng dòng miệng hút 1B: Ống hướng dòng miệng đẩy. 2. Bánh công tác. 3. Bệ phớt làm kín. 4. Phớt làm kín. 5. Vòng chặn ổ bi đỡ 6, 26. Nắp chụp ổ bi đỡ. 7. Lỗ bắt bu lông. 8, 16. Ổ bi đỡ. 9. Lỗ cấp mỡ. 10, 19. Nắp ổ bi đỡ. 11. Vòng chặn nước vào ổ bi đỡ. 12. Trục bơm. 13. Đệm chống thấm - Kích thước chính được ghi trên máy bơm. Hình 6 -4. Kích thước của bơm Omega 200-520A Loại bơm Kích thước đầu nối ống (mm) Kích thước máy bơm (mm) Khối lượng (kg) Omega 200-520A D1 D2 S1 S2 a1 a2 250 250 30 30 630 660 840 Bảng 6 - 1 Kết cấu bánh công tác của bơm như sau: Hình 6 - 5 Kết cấu bánh công tác bơm Omega 200-520A. 1. Cánh dẫn bơm; 2. Vòng chịu mòn của cánh bơm. 3. Đĩa trước bánh công tác; 4. Đĩa sau bánh công tác. Trong kết cấu bánh xe công tác của bơm hai cửa vào là sự kết hợp của hai bánh xe công tác lắp trên cùng một trục và bố trí hoàn toàn đối xứng nhau qua mặt phẳng vuông góc với trục bơm. Chất lỏng khi chảy vào bánh công tác nó sẻ nhập lại thành một dòng khi vào buồng xoắn. 7. Phương pháp ghép nối động cơ với bơm. Do bơm ta chọn có số vòng quay là: 1450 vòng/phút nhỏ hơn rất nhiều so với số vòng quay của động cơ là: 2100 vòng/phút nên ta cần chọn phương án truyền động từ động cơ tới bơm sao cho động cơ vẫn có thể làm việc ở chế độ toàn tải và phát ra công suất trên trục lớn nhất. Đồng thời dẫn động bơm làm việc đảm bảo về cột áp yêu cầu và lưu lượng. Mặt khác bơm Omega 200-520A là bơm một cấp hai miệng hút có trục bơm lắp vuông góc với đường ống hút và ống đẩy. Nên để thuận lợi cho quá trình thiết kế và lắp đặt bơm với động cơ ta chọn bộ truyền Đai để dùng làm truyền động. Khi chọn bộ truyền Đai ta cần thay đổi bệ máy lắp đặt động cơ để đảm bảo sao cho bộ truyền đai truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau. Bộ truyền đai có nhiều lọai: đai dẹt, đai tròn, đai răng nhưng phổ biến nhất vẫn là bộ truyền đai thang. Ở đây ta chọn bộ truyền thiết kế cho tổ hợp máy là bộ truyền đai thang. 7.1. Trình tự thiết kế bộ truyền đai thang (theo tác giả Nguyễn Trọng Hiệp [6]): 7.1.1. Chọn loại đai: Đai hình thang được chia làm 7 loại, theo kích thước tiết diện từ nhỏ đến lớn: O, A,Б, B, Г, Д, E. Kích thước tiết diện đai và chiều dài đai đã được tiêu chuẩn hoá. Ta chọn đai loại E theo bảng 5.13 [6] công suất truyền dẫn từ động cơ là 176 (Kw) có các kích thứớc sau: Bảng 7 – 1 Loại đai a0 (mm) H (mm) a (mm) h0 (mm) F (mm2) E 42 30 50 11 1170 Hình 7 - 1 Sơ đồ tiết diện đai. 7.1.2. Đường kính bánh đai: + Đường kính bánh đai nhỏ lắp trên động cơ D1 ta chọn theo tiêu chuẩn : D1 = 320 (mm). + Tính đường kính bánh đai lớn D2 theo công thức: (7.1.1.) D2 = 454,1 (mm). Chọn theo tiêu chuẩn: D2 = 450 (mm) [6]. 7.1.3. Tính sơ bộ khoảng cách trục A: Khoảng cách trục A phải thoả mãn điều kiện: (7.1.2) . Chọ sơ bộ A = 1500 (mm) [6]. 7.1.4. Tính chiều dài dây đai: L (7.1.3) = 4208,9 (mm). Chọn theo tiêu chuẩn: L = 4250 (mm) [6]. Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây theo công thức: (7.1.4) + Tính chính xác khoảng cách trục A: (7.1.5) = A = 1519,2 (mm). Chọn: A = 1520 (mm) [6]. Về kết cấu cần bố trí bộ truyền sao cho có thể di động bánh đai theo hai phía: giảm khoảng cách trục một khoảng 0,015.L = 63,75 (mm) để mắc đai, tăng thêm khoảng cách trục 0,03.L = 127,5 (mm) để tạo lực căng. 7.1.5. Kiểm nghiệm góc ôm: Tính góc ôm theo công thức: (7.1.6) .Góc ôm thoả mãn điều kiện. 7.1.6. Xác định số dây đai cần thiết của bộ truyền: Số đai Z được tính theo điều kiện tránh xảy ra hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai. (7.1.7) Trong đó: N – Công suất của động cơ dẫn động bơm. N = 176 (Kw). F - Diện tích tiết diện đai, mm2. Tra bảng (5.11) [6] ta được: F = 1170 (mm2). . v - Vận tốc đai, (m/s). Tính toán ở trên ta có: v = 35 (m/s). - Ứng suất có ích cho phép, (N/mm2). Để định phải chọn trước trị số ứng suất căng ban đầu , nên lấy (N/mm2). Ta chọn (N/mm2). Tra bảng (5.17) [6] ta tìm được = 1,91 (N/mm2). - Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng, tra bảng (5.6) [6] ta có  = 0,9. - Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, tra bảng (5.18) [6] ta có = 0,97. - Hệ số xét đến ảnh hưưỏng của vận tốc, tả bảng (5.19) [6] ta có = 0,68. Thay các giá trị tìm được vào (7.1.7) ta có : (dây). Ta chọn : Z = 4 (dây). 7.1.7. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai : Chiều rộng bánh đai : B = (Z-1).t + 2.S (7.1.8) Trong đó : B - Chiều rộng bánh đai, (mm) Z – Số dây đai, (dây). Z = 4 (dây) S - chiều dày vành, (mm). Tra bảng (10.3) [6] ta có : S = 16 (mm). t - khoảng cách của hai rãnh đai kế nhau, (mm). Tra bảng (10.3) [6] ta có : t = 36 (mm). B = (4-1).36 + 2.16 = 140 (mm). Đường kính ngoài của bánh đai: Dn1 = D1 + 2.h0 (7.1.9) Trong đó: D1 - Đường kính bánh đai nhỏ. D1 = 320 (mm). h0 - Chiều cao của đường trung hoà. Tra bảng (10.3) [6] ta có: h0 = 12,5 (mm). Dn1 = 320 + 2.12,5 = 345 (mm). Dn2 = D2 + 2.h0. (7.1.10) Trong đó : D2 - Đường kính bánh đai lớn. D2 = 450 (mm). Dn2 = 450 + 2.12,5 = 475 (mm). Kết cấu và kích thước khác của bánh đai hình thang như hình 7 - 2 : Hình 7 - 2 Kích thước bánh đai thang. Bảng 7 – 2 Loại tiết diện E Kích thước rãnh (mm). h0 e t S j (độ) K 12,5 43 36 16 380 - 7.1.8. Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trụ: + Lực căng ban đầu đối với mỗi đai: (7.1.11) Trong đó: - Ứng suât căng ban đầu. = 1,2 (N/mm2). F - Diện tích một đai. F = 1170 (mm2). (N). + Lực tác dụng lên trục bánh đai: (7.1.12) Trong đó: S0 – Chiều cao đường trung hoà của dây đai. S = 16 (mm). Z - Số dây đai. Z = 4 (dây). - Góc ôm của dây đai trên bánh đai nhỏ. = 380 (N). Ta có kết cấu của bánh đai nhỏ như sau: Hình 7 – 3 Kết cấu bánh đai nhỏ. Để lắp ghép bánh đai nhỏ với bánh đà động cơ ta cần thiết kế mặt bích có kết cấu sao cho thõa mãn điều kiện lắp ghép. Mặt bích được thiết kế có kết cấu phụ thuộc vào kết cấu của bánh đà.Trên mặt bích ta gia công 16 lỗ M12 tương ứng với các lỗ ren có sẵn trên bánh đà dùng để lắp đĩa ép ly hợp. Bánh đà có kết cấu như hình vẽ 7 - 4. Hình 7 - 4 Kết cấu bánh đà động cơ IAMZ 238. Để lắp ghép bánh đai nhỏ với mặt bích ta gia công thêm đoạn trục bậc có đường kính f 80 mm, trên trục ta gia công thêm rãnh then với kích thước then dài 100 (mm), cao 6 (mm), rộng 10 (mm) phụ thuộc vào rãnh then trên bánh đai nhỏ. Đồng thời trên mặt bích ta gia công thêm lỗ bu lông M12 để bắt chặt bánh đai nhỏ với trục. Để có thể ghép trục với bích ta chon phương án hàn đắp và làm nguội từ từ để đảm bảo cho mối hàn được chắc chắn hơn. Sau khi gia công và lắp ghép ta có kết cấu của cụm chi tiết mặt bích - trục như hình vẽ 7 - 5. Hình 7 - 5 Kết cấu ghép nối cụm chi tiết mặt bích - trục. Để lắp bánh đai lớn vào trục bơm ta có thể chọn bánh đai lớn theo tiêu chuẩn sao cho thõa mãn các điều kiện lắp ghép. Trên bánh đai có gia công sẵn rãnh để có thể lắp then hình chữ nhật cố định với trục bơm. Bánh đai lớn có kết cấu như hình vẽ 7-6. Hình 7 - 6 Kết cấu bánh đai lớn. Sau khi thiết kế bánh đai nhỏ, bánh đai lớn và mặt bích ta tiến hành lắp ghép và có kết cấu của bộ truyền như hình vẽ 7 – 7. Hình 7 – 7 Kết cấu bộ truyền đai lắp trên trục động cơ. 1. Trục 2. Bu li 3. Dây đai 4. Mặt bích 5. Bánh đà + Ưu điểm của phương án ghép nối động cơ với bơm sử dụng bộ truyền đai so với phương án truyền động ban đầu là: Ở đây ta sử dụng bộ truyền đai cho dẫn động động cơ bơm. Nó mang những ưu điểm chung của bộ truyền đai như: - Đơn giản cho việc thiết kế chế tạo hoặc có thể mua, đặt một số chi tiết có sẵn trên thị trường. - Lắp đặt dễ dàng, giá thành rẻ. - Ngoài ra khi sử dụng bộ truyền đai cũng đảm bảo cho độ an toàn cao khi xảy ra các sự cố như: lưới rác bị tắc, kẹt đường ống, bơm quá tải thì với hệ số trượt cho phép đảm bảo không xảy ra hiện tượng gãy trục khuỷu như phương án ghép nối ban đầu. Khi sử dụng bộ truyền đai ta dễ dàng thiết kế để đảm bảo tỉ số truyền tối ưu và hợp lý cho tổ hợp động cơ và bơm. Nên luôn đảm bảo động cơ có thể làm việc với công suất lớn nhất và dẫn động máy bơm đảm bảo lưu lượng và cột áp yêu cầu. Khi thay đổi kích thước kết cấu bộ truyền ta có thể sử dụng động cơ để dẫn động các loại bơm nước có công suất khác khác nhau phù hợp với yêu cầu sử dụng trên thực tế. Nhược điểm khi sử dụng bộ truyền đai dẫn động bơm: - Khi sử dụng bộ truyền đai ta phải đi thiết kế lại kết cấu khung bệ máy so với ban đầu. Làm giảm không gian bố trí trong lòng xà lan. - Do có xảy ra sự trượt trong bộ truyền nên ở giai đoạn vận hành ban đầu và khi bơm làm việc quá tải hiệu suất của bộ truyền giảm. 7.2. Thiết kế khung bệ cho động cơ và bơm. Khung bệ bơm được thiết kế dựa trên khung bệ sẵn có của xà lan ban đầu. Bơm và động cơ được bố trí nằm gọn vào không gian phía trong của xà lan. Với chiều cao của miệng xà lan là: 1450 mm, chiều dài miệng là: 3800 mm chiều rộng 2200 mm. Đáy xà lan được làm bằng thép hợp kim với chiều dày 20 mm, trên đó người ta hàn lên 4 thanh ray hình khối chữ nhật có chiều dài 2400 mm chạy dọc theo xà lan có các kích thước là: . Khoảng cách giữa các thanh ray là: 300 mm. Để thiết kế bệ động cơ và bệ bơm hợp lý với không gian của xà lan ta có kích thước chiều dài của động cơ lớn nhất là:1600 mm. Trong quá trình vận hành tổ hợp máy thường xảy ra các sự cố nên cần phải có lối đi để thợ máy di chuyển thuận lợi với chiều rộng mỗi bên là: 30 mm. Bệ máy ban đầu được bố trí chạy dọc theo xà lan vì động cơ và bơm dẫn động đồng trục với nhau nhưng với phương án dẫn động sử dụng bộ truyền đai ta thiết kế, động cơ và bơm có trục song song với nhau, động cơ bố trí ngang với xà lan. Nên bệ máy được thiết kế lại như sau: Đế của bệ máy động cơ là hai thanh thép có dạng khối chữ nhật có kích thước là: (mm). Được hàn đắp lên các thanh ray và bố trí nằm vuông góc với chúng. Khoảng cách giữa hai thanh thép là 500 mm, phụ thuộc vào kích thước gá đặt trên động cơ. Vì động cơ IAMZ 238 có kích thước chiều cao tương đối lớn nên trên đế động cơ ta hàn lên 6 khối thép chữ nhật có các kích thước là: (mm). Khi động cơ vận hành thường xảy ra rung động mạnh nên để tăng độ cứng vững cho bệ máy ta hàn nối các thanh khối thép lại với nhau bằng các tấm thép chạy dọc và chạy ngang động cơ có kích thước là: (mm) và (mm). Trên các tấm thép này ta hàn lên 4 khối thép chữ nhật có gân tăng cứng, phía trên có bệ để tăng diện tích tiếp xúc với các thanh nối cố định từ động cơ. Các khối thép này có kích thước là: (mm).Trên đó ta gia công 4 lỗ có ren loại M12×1 để bắt chặt bằng bu lông với thanh đỡ cố định từ động cơ. Kết cấu bệ như hình vẽ 7 – 1. Hình 7 – 8 Bệ gá đặt động cơ và bơm. Bệ gá đặt bơm được thiết kế đơn giản với đế được làm từ hai thanh thép dạng khối chữ nhật có kích thước là: (mm). Được bố trí chạy dọc theo các thanh ray trên đáy xà lan và cố định lên chúng bằng phương pháp hàn đắp. Khoảng cách giữa hai thanh thép là 500 mm, trên hai thanh thép này ta hàn lên hai khối thép chữ nhật có kích thước là: (mm). Đươc bố trí vuông góc với các thanh ray để tăng độ cứng vững cho bệ máy bơm. Để tăng độ vững chắc của khung bệ máy, chịu được những rung động trong quá trình vận hành của tổ hợp ta hàn giữa bệ động cơ với bệ bơm bằng phương pháp hàn đắp. Ta sử dụng bộ truyền đai để dẫn động bơm nên để thực hiện căng đai và lắp dây đai vào buli ta cần thiết kế rãnh trên bệ bơm. Theo tính toán ở 7.1.4 cần bố trí bộ truyền sao cho có thể di động bánh đai theo hai phía: giảm khoảng cách trục một khoảng 0,015.L = 63,75 (mm) để mắc đai, tăng thêm khoảng cách trục 0,03.L = 127,5 (mm) để tạo lực căng dây đai. Trên bệ đỡ chân bơm ta tạo rãnh với kích thước rãnh 20 mm xuyên hết chiều rộng bệ bơm 200 mm. Để thực hiện việc dịch chuyển bơm trên rãnh ta thiết kế 2 khối thép có dạng hình chữ T được hàn lên đế xà lan. Trên đó ta gia công 2 lỗ có ren loại M12×1. Để thực hiện căng đai và mắc dây đai vào ta chỉ cần điều chỉnh bu lông trên khối thép để thay đổi khoảng cách trục của bộ truyền. Trên đường ống hút có đoạn ống bằng cao su mền với chiều dài 400 mm đảm bảo cho việc dịch chuyển để thực hiện căng dây đai hoặc mắc dây đai vào bu li . 7.3. Thiết kế lại hệ thống đường ống. Tính toán tổn thất thuỷ lực với đường ống thiết kế. 7.3.1. Thiết kế hệ thống đường ống. Khi sử dụng bộ truyền đai để dẫn động bơm ta phải bố trí lại đường ống cho phù hợp với bộ truyền. Vẫn giữ kích thước đường ống hút và đường ống đẩy như trên thực tế. Nhưng để tránh xảy ra hiện tượng xâm thực ta bố trí thêm vào đường ống hút các khoá bản lề phụ thuộc góc ngoặt . Với hệ số tổn thất cục bộ . Để cho phù hợp với phương án ghép nối bơm với động cơ ta bố trí thêm đoạn cút 900 trên đường ống đẩy. Với hệ số tổn thất cục bộ . 7.3.2. Tính tổn thất thuỷ lực đường ống. Theo [4] ta có: . (7.1) Trong đó: : là tổng tổn thất trên đường ống hút và đường ống đẩy. : là tổng tổn thất dọc đường.  : là tổng tổn thất cục bộ. - Tổng tổn thất dọc đường trên đường ống hút và ống đẩy là: (7.2) Trong đó: : tổn thất dọc đường trên đường ống hút. : tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy. (7.3) Để tính được hệ số ma sátcủa dòng chảy trong ống ta cần xác định trạng thái chảy của chất lỏng trong ống. Xác định hệ số Râynôn Re: (7.4) Trong đó: - v: là vận tốc trung bình của dòng chảy. v = (7.5) v = - : hệ số nhớt của chất lỏng lấy đúng bằng hệ số nhớt của nước. Theo [4] ta có: Re > Refg = 2320. Trạng thái chảy rối. Trong đó: Refg : Hệ số Râynôn phân giới. Được dùng làm tiêu chuẩn xác định trạng thái chảy. Ta thấy: 2320 = Refg < Re = 759622 < . Theo [4] ta có thể kết luận trạng thái chảy của chất lỏng trong thành ống là trạng thái chảy rối thành trơn. Xác định hệ số ma sát của chất lỏng: Theo [4] ta áp dụng công thức Kônacôp: (7.6) - Tổng tổn thất cục bộ trên đường ống hút và đường ống đẩy: Ta có sơ đồ thuỷ lực đường ống thiết kế lại như sau : Hình 7 - 9 Sơ đồ đường ống trong hệ thống xảy ra tổn thất cục bộ. . (7.7) Trong đó: - : Tổng hệ số cản của hệ thống đường ống. + : Tổng hệ số cản trên đường ống hút. + xđ: Tổng hệ số cản trên đường ống đẩy. Dựa vào phụ lục 4-6 [4] trị số x khi ống ngoặt dần với góc a. R Hình 7 - 10 Đoạn ống ngoặt góc. : Góc ngoặt; R: Bán kính cong; d: Đường kính ống. . (7.8) x’ là hệ số sức cản khi a = 900 với các tỷ số khác nhau. Áp dụng công thức trên ta tính chọn các hệ số sức cản x’ và x theo góc ngoặt như sau: Đối với đường ống hút: (7.9) xn = 0,3. Khi ống hút ngoặt 1 góc 500. xl = 3,7. Tổn thất qua lưới rác. xk = 0,7. Tổn thất qua khóa. Vậy ta có: xh = 0,3 + 3,7 + 0,7 = 4,7. Đối với đường ống đẩy : xđ = x + x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 Trong đó: x = x1 = 1,7. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 900. [4] x2 = 0,55. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 600. [4] x3 = 0,2. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 300. [4] x4 = 0,3. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 500.[4] x5 = 0,25. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 400. [4] x6 = 0,2. Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 300. [4] Vậy ta có: xđ = 2.1,7 + 0,55 + 0,2 + 0,3 + 0,25 + 0,2 = 4,9. Từ (7.3) và (7.7) ta viết lại như sau: (7.10) = 4322.Q2 (m). Vậy tổn thất thủy lực của đường ống là : (m). Cột áp yêu cầu sau khi thiết kế lại đường ống là: (7.11) Để thuận lợi cho việc vẽ các đường đặc tính ta chuyển đổi đơn vị của lưu lượng Q từ m3/s thành l/s. Công thức (7.11) được viết lại như sau: (m).Với Q(l/s) (7.13) 8. Đặc tính của tổ hợp động cơ – bơm. 8.1. Đặc tính của bơm. 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 lí thuyết được xây dựng trên cơ sở các công thức tính toán lí thuyết với các giả thuyết lí tưởng đã được cho và chỉ cần thiết khi tính thiết kế bơm mà thôi, còn khi sữ dụng người ta xây dựng và dùng các đường đặc tính thực nghiệm. Đường đặc tính thực nghiệm khác với lí thuyết là do có các tổn thất với hai loại tổn thất cơ bản là tổn thất thủy lực (ht) và tổn thất va đập (htvđ). Hình 8 – 1 Đường đặc tính lý thuyết, thực tế và chân không của bơm. Để đánh giá một bơm về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật có bốn đường đặc tính để người sử dụng lựa chọn Hình 8-2 Các đường đặc tính bơm. + (H – Q): Đường đặc tính cơ bản của máy bơm. + (N – Q): Đường đặc tính công suất của máy bơm. + (η – Q): Đường đặc tính hiệu suất của máy bơm. + (hck- Q): Đường đặc tính xâm thực của máy bơm. Ngoài các đường đặc tính trên người ta còn dùng đường đặc tính tổng hợp. Thực chất đây là các đường đặc tính cơ bản của một bơm ứng với các số vòng quay khác nhau của bơm. Nối các điểm có cùng hiệu suất ta sẽ được các đường cong hiệu suất. Để tìm điểm làm việc của bơm ta cần xây dựng các đường đặc tính lưới ht – Q và đường đặc tính cơ bản H – Q của bơm. Bơm bao giờ cũng làm việc trong một hệ thống cụ thể nào đấy. Khi bơm làm việc ổn định thì cột áp đẩy của bơm bằng cột áp cản của hệ thống. Hay nói một cách khác một chế độ làm việc của bơm trong một hệ thống có thể biểu diễn bằng giao điểm của hai đường đặc tính (của bơm và của hệ thống) trong cùng một hệ toạ độ. Giao điểm ấy gọi là điểm làm việc của hệ thống bơm. Theo công thức (7.13) ta lập bảng xác định các giá trị của đường đặc tính lưới ht – Q của bơm như sau Bảng 8 - 1 Q (l/s) ht (m) Q (l/s) ht (m) 0 1,5 90 36 10 1,9 100 44 20 3,2 110 53 30 5 120 63 40 8 130 73,5 50 12 140 85 60 17 150 97 70 22 160 110 80 29 Theo catalo [8] ta có bảng các giá trị đường đặc tính cơ bản của bơm: Bảng 8 - 2 Q (l/s) H (m) Q (l/s) H (m) 0 93,5 90 89,8 10 93,6 100 89,1 20 93,4 110 88,4 30 93,2 120 87,6 40 92,8 130 86,7 50 92,4 140 85 60 91,9 150 82,9 70 91,3 160 80,4 80 90,5 Bảng các giá trị công suất của bơm: Bảng 8 - 3 Q (l/s) N (kw) Q (l/s) N (kw) 0 80 90 134 10 85 100 141 20 90 110 147 30 94 120 151 40 100 130 154 50 108 140 160 60 115 150 163 70 120 160 165 80 127 Dựa vào catalo [8] cho ta các đường phân vùng hiệu suất từ đó ta có Bảng các giá trị hiệu suất của bơm như sau: Bảng các giá trị hiệu suất của bơm: Bảng 8 – 4 Q (l/s) 120 130 140 150 160 (%) 76 78 80 82 80 Ta vẽ đường đặc tính tổng hợp của bơm như hình vẽ 8 – 3. Hình 8 – 3 Đặc tính tổng hợp của bơm. Nhìn vào đường đặc tính tổng hợp của bơm ta thấy điểm làm việc của bơm là điểm A có cột áp yêu cầu là 85 m, lưu lượng yêu cầu là 140 l/s hay 504 m3/s. Tại điểm làm việc A công suất của bơm tương ứng là 160 kw. Hiệu suất làm việc là 80 %.Ta thấy điểm A có giá trị gần với điểm làm việc yêu cầu và điểm làm việc trước khi thiết kế lại đường ống. Vì vậy bơm ta chọn thõa mãn yêu cầu thiết kế. 8.2. Đường đặc tính tổng hợp của động cơ: Dựa vào catalo động cơ IAMZ 238 [2] ta có các giá tri của công suất N (kw), mô men M(N.m), suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/kw.h) theo số vòng quay n (v/p) như sau: Bảng 8 - 5 n (v/p) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 N (kw) 103 117 128 141 149 156 162 168 173 176 M (N.m) 800 824 850 864 875 881 883 878 871 861 850 834 ge (g/kw.h) 228 226 224 224 223 224 226 228 230 232 235 Đường đặc tính tổng hợp của động cơ được vẽ như hình 8 – 4: Hình 8 – 4 Đặc tính tổng hợp động cơ IAMZ 238. Nhìn vào đường đặc tính tổng hợp của động cơ như hình vẽ 8 – 4 ta thấy: Số vòng quay lớn nhất của động cơ là: n = 2100 (v/p). Công suất cực đại động cơ (ứng với số vòng quay lớn nhất) là: N = 176(kw). Mô men cực đại / số vòng quay: M / n = 833 / 1450 – 1600 (N.m/v/p). Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 233 (g/kw.h). 9. Hưóng dẫn vận hành tổ hợp máy hút bùn. Sau khi lắp ghép xong tổ hợp máy, các thiết bị phụ phải chạy thử máy và kiểm tra cẩn thận các chi tiết máy của tổ hợp. Quá trình chạy thử máy cũng phải tuân theo các quy trình, quy phạm kỹ thuật chặt chẽ. Nhân viên vận hành máy phải nắm vững các yêu cầu kỹ thuật, các chỉ dẫn của quy trình quy phạm về sử dụng máy và bảo đảm cho người, công trình thiết bị tránh các sự cố đáng tiếc xảy ra. 9.1. Chuẩn bị đưa tổ máy vào hoạt động. + Trước khi đưa tổ máy vào hoạt động cần kiểm tra thử, đánh giá chất lượng các thiết bị cơ khí ( bơm, động cơ, các thiết bị phụ kèm theo: van,...). Xử lý khắc phục ngay các sai sót, hư hỏng. + Kiểm tra chất lượng hệ thống truyền động bằng đai được dùng trong tổ hợp máy về độ bền dây đai, bu lông cố định bu li trên trục bơm và động cơ, gioăng trên trục bơm, hoạt động của ổ bi, bạc trượt, kể cả hệ thống bôi trơn các ổ trượt bằng cao su, hay bạc bằng vật liệu phi kim loại. + Xem các khe hở giữa bánh công tác và các chi tiết vỏ bơm cũng như dung sai phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép. + Kiểm tra chất lượng dầu mỡ bôi trơn. + Kiểm tra các thiết bị an toàn, phòng chống cháy và phụ tùng đồ nghề phục vụ lắp ráp, tu sữa máy. 92. Quá trình vận hành động cơ. Sau khi khởi động động cơ, đầu tiên xem áp lực của dầu nhờn có bình thường không, nghe máy nổ có ổn định không. Sau khi động cơ nổ phải để động cơ chạy ở tốc độ thấp, không tải trong khoảng 5 phút, sau đó tăng dần tốc độ cho đến tốc độ định mức. Khi nhiệt độ của dầu, của nước bình thường thi bắt đầu tăng dần phụ tải hay thực hiện quay tang cho hạ ống hút xuống sâu thực hiện quá trình hút bùn. Trong khi vận hành nhất thiết không được tăng phụ tải, tăng tốc đột ngột mà phải tăng dần. Tốt nhất nên giữ cho phụ tải chạy ở tốc độ và phụ tải định mức, để phát huy hết khả năng làm việc, nâng cao hiệu suất kinh tế của máy móc. Nhưng thời gian mang công suất vận hành không nên vượt quá 12 giờ. Khi vận hành phải luôn kiểm tra nhiệt độ của dầu, của nước làm lạnh. Áp lực của dầu phải ở trong phạm vi cho phép. Chú ý màu khói thải của động cơ. Tiếng động cơ chạy phải đều . Dừng máy: Trước khi dừng máy giảm dần phụ tải bằng cách quay tang để nâng ống hút lên cao khỏi bùn, giảm dần tốc độ xuống vừa đến thấp, chạy không tải mấy phút sau đó dừng máy ngắt cung cấp dầu. Trong trường hợp khẩn cấp có thể trực tiếp kéo khoá dừng máy ngắt cung cấp dầu. Nếu không thể dừng máy mà số vòng quay vẫn tiếp tuc tăng nhanh, phải dùng các biện pháp khẩn cấp để dừng máy như: dùng tay tháo ống dẫn dầu vào động cơ, bịt chặt ống dẫn hơi vào hoặc bịt kín bộ lọc không khí, gạt cần điều khiển về vị trí giảm áp. 9.3. Vận hành máy bơm ly tâm. Khởi động bơm ly tâm : khởi động bơm ly tâm chủ yếu lưu ý đến hai vấn đề là mô men khởi động và mồi nước cho bơm. Mô men khởi động với máy bơm ly tâm muốn khởi động máy mô men quay của động cơ phải lớn hơn mô men mô men khởi động trên trục máy bơm. Nếu điều kiện trên không đảm bảo thì hoặc máy bơm không thể khởi động được hoặc bơm làm việc không ổn định. Mô men khởi động tùy thuộc vào từng loại bơm như đối với bơm ly tâm ứng với chế độ đóng van (Q = 0) có trị số công suất nhỏ nhất (đường c), tức là khi khởi động nên đóng van trên ống đẩy để giảm mô men khởi động. Hình 10 – 1 Các đường đặc tính tương đối của bơm. a. bơm hướng trục; b. bướng chéo; c. bơm ly tâm. Quy trình vận hành được quy định cụ thể cho từng loại bơm nói chung cần lưu ý những vấn đề sau: 9.4. Vận hành bình thường. Quy trình vận hành trong chế độ bình thường bao gồm các công tác sau: kiểm tra thường xuyên trong vận hành, dừng máy sữa chữa nhỏ định kỳ, dừng máy sữa chữa lớn định kỳ và thanh lý thay thế bơm mới. Kiểm tra thường xuyên trong vận hành thông qua các thiết bị đo, dựa vào kinh nghiệm bản thân về quản lý và vận hành và tuân thủ quy trình vận hành để đảm bảo cho tổ hợp làm việc bình thường, ổn định với hiệu suất cao. Thường xuyên chú ý đến các chỉ số về nhiệt độ tại các ổ trục đỡ phải nằm trong phạm vi cho phép. Thường xuyên kiểm tra lượng dầu, áp suất khí nén, lượng dầu và lượng nước sạch bôi trơn làm mát. Thường xuyên kiểm tra độ chặt của các bu lông chân đế máy bơm động cơ, bu lông nối mặt bích với bánh đà, bu lông cố định buli với trục, gioăng chắn nước, . . . vv. Sữa chữa nhỏ định kỳ được quy định thông qua số giờ làm việc của tổ hợp máy (theo hướng dẫn trong sổ tay quan lý vận hành hoặc của hãng sản xuất). Định kỳ sau vài nghìn giờ làm việc cần dừng bơm để kiểm tra sữa chữa nhỏ. Lúc này cần tổng kiểm tra về cơ khí và thuỷ lực, độ mài mòn, rung động tiếng ồn cân chỉnh và thay thế nhỏ để sau đó bơm trở lại trạng thái làm việc với hiệu suất cao. Sữa chữa lớn định kỳ yêu cầu dừng máy, tháo rời chi tiết, làm công tác bảo dưỡng toàn bộ, nếu cần thì thay thế chi tiết hoặc bội phận. Thông thường sau một vài năm vận hành phải dừng máy để sữa chữa lớn. Cuối cùng khi máy đã làm việc đạt tuổi thọ thiết kế, lúc này cần tổng kiểm tra lần cuối cùng và ghi vào lý lịch máy đã hết thời gian làm việc, giá trị sử dụng đã hết. Có hai phương án giải quyết đặt ra: Hoặc thanh lý và thay mới, hoặc nếu máy còn sử dụng được thì tận dụng thêm một thời gian nào đó nữa mà không phải tính khẩu hao. Tuy nhiên, thời gian tận dụng này sẽ không quá lâu, máy sẽ hay hư hỏng và làm việc với hiệu suất thấp. 9.5. Vận hành khi có hỏng hóc sự cố. Trong vận hành tổ bơm, sự cố và hỏng hóc cũng thường xảy ra. Sự cố thường hay xảy ra nhất với các thiết bị điện, sau đó là các thiết bị về cơ khí, rồi đến các thiết bị về thuỷ lực. Hỏng hóc và sự cố nảy sinh có thể do nguyên nhân khách quan avf chủ quan. Để giảm sự cố cần tuân thủ triệt để hướng dẫn quản lý vận hành, cần đào tạo công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao. Về kỹ thuật bơm hay xảy ra các sự cố như rung động, ồn, xâm thực, rò rỉ. Khi gặp các sự cố như vậy cần tìm ra nguyên nhân chính, sau đó đề ra biện pháp khắc phục. Nếu cần thì phải mời chuyên gia trong nghành hoặc chuyên gia của hãng sản xuất bơm phối hợp khắc phục. Tuyệt đối không được sử dụng thêm khi phát hiện có sự cố. 9.6. Bảo dưỡng tổ hợp máy bơm - động cơ. + Bảo dưỡng máy bơm: nhân viên trạm bơm cần hiểu rõ quy trình vận hành và sử dụng thành thạo máy bơm. Cần theo dõi thường xuyên các hiện tượng lạ: tiếng va đập, tiếng ồn, rung động...của máy. Máy phải chạy ổn định, êm. Thường xuyên theo dõi các thông số kỹ thuật trên các thiết bị đo cột áp, lưu lượng, nhiệt độ dầu bôi trơn, điện áp, dòng điện...có sự thay đổi phải xử lý ngay. Nhiệt độ của vỏ ổ đỡ không vượt quá 700C. Lượng mỡ trong ổ bi phải vừa đủ, quá ít hay quá nhiều đều không tốt. Tiêu chuẩn thay dầu bôi trơn đối với ổ bi khoảng 1500 – 2000 giờ làm việc. Lần đầu thử bơm nên thay dầu sau khoảng 400 giờ. Do dùng nước để bôi trơn các ổ cao su nên phải lọc sạch các vật lạ. Tiêu chuẩn cho phép tồn tại các cặn lạ trong nước bôi trơn là không quá 50 mg/l. + Bảo dưỡng động cơ: trong quá trình làm việc do chấn động, mài mòn, liên kết giữa các chi tiết bị phá huỷ dần dẫn tới hiệu suất làm việc động cơ giảm xuống, lượng hao dầu tăng lên, công tác không nhậy, khởi động khó khăn vận hành trục trặc nếu tiếp tục làm việc có ngày xảy ra sự cố nguy hiểm, nên chấp hành nghiêm chỉnh quy trình bảo dưỡng máy. Chế độ bảo dưỡng từng loại động cơ đều được chỉ dẫn trên tài liệu kèm theo từng loại động cơ đó. Nhưng trong khi bảo dưỡng động cơ vẫn có những điểm cần chú ý sau: Trên nguyên tắc “ phòng bệnh là chính” người bảo dưỡng máy phải chấp hành các quy trình bảo dưỡng tuần tự theo các bước lau chùi bảo dưỡng, cho dầu, thêm mỡ, không để thiếu hoặc quên. Thời gian bảo dưỡng máy định kỳ chỉ được rút ngắn không được kéo dài. Thông thường máy chạy 8-12 giờ phải bảo dưỡng ca máy. Khi thời gian tổng cộng từ 50 – 100 giờ phải bảo dưỡng nhỏ - bảo dưỡng cấp một. Khi thời gian đạt 300 – 500 giờ phải bảo dưỡng vừa - bảo dưỡng cấp hai. Khi đạt 1000 – 1500 giờ phải bảo dưỡng lớn - bảo dưỡng cấp ba. Kế hoạch bảo dưỡng máy móc. Căn cứ vào thời gian trên lập kế hoạch bảo dưỡng, tu sữa máy móc không nên giữ quan điểm máy hỏng mới sữa, đó là quan điểm không đúng kỹ thuật. Lúc nào cũng phải đảm bảo máy móc sạch sẽ, điều chỉnh bình thường dầu mỡ trơn tru. 9.7. Những hư hỏng thường gặp và biện pháp xử lý. Đối với bơm là loại máy đơn giản, nhiều loại, kích cỡ phong phú. Nhưng máy bơm có liên quan đến phần cơ, phần điện, phần thuỷ lực nên có những đặc thù riêng. Nếu hiểu các đặc thù, nguyên lý, nguyên tắc hoạt động của bơm có thể xử lý nhanh chóng và dễ dàng các sự cố hư hỏng của máy. Đối với động cơ loại Diesel có những đặc trưng riêng có nhiều hệ thống liên quan đến phần cơ, điện và rất phức tạp. Nên trong quá trình vận hành xảy ra rất nhiều sự cố. Sau đây là những nguyên nhân chính gây ra hư hỏng và biện pháp khắc phục đối với tổ hợp máy hút bùn. Hiện tượng sự cố Nguyên nhân Biện pháp xử lý + Nước không lên khi khởi động máy. 1.Mồi bơm nước chưa đủ 2.Hướng quay của bánh công tác chưa đúng. 3.Tắc sọt rác. 4.Số vòng quay quá thấp so với định mức. 1.Tiếp tục mồi đầy bơm. 2.Đổi hướng quay của bánh công tác. 3. Làm sạch rác xung quanh rọt rác. 4. Kiểm tra số vòng quay điều chỉnh đặc tính ống hoặc tăng số vòng quay nguồn động lực. + Ổ bi quá nóng 1. Lượng dầu bôi trơn không đủ, rỉ dầu quá nhiều, hoặc vòng xả dầu không hoạt động, chất lượng dầu kém. 2. Ổ bị mài mòn hoặc lắp không tốt. 3. Lực dọc trục và ma sát lớn. 1. kiểm tra mức dầu, cho thêm dầu, tu sữa và điều chỉnh làm sạch ống lọc dầu 2. Thay ổ bi mới hoặc sữa chữa điều chỉnh 3. Kiểm tra đĩa cân bằng và diều chỉnh. + Bơm bị rung động mạnh. 1. Mối ghép nối bơm và động cơ vào bệ bị lỏng. 2. Ốc hãm bánh công tác vào trục bơm bị hỏng. 3. Hỏng ổ bi. 1. Kiểm tra và siết chặt bu lông mối nối. 2. Siết chặt và điều chỉnh lại ốc hãm. 3. Thay ổ bi mới. + Động cơ làm việc phát ra tiếng gõ hoặc âm thanh lạ 1. Nhiên liệu kém chất lượng. 2. Áp suất ở kim phun quá thấp. 3. Khe hở giữa pittông và xi lanh quá lớn. 4. Thiếu dầu bôi trơn. 1. Thay nhiên liệu. 2. Đặt kim phun lại đúng theo đúng các thông số kỹ thuật. 3. Điều chỉnh lại khe hở hoặc thay mới. 4. Kiểm tra kỹ hệ thống bôi trơn và bổ sung dầu. + Động cơ dừng đột ngột. 1. Bơm nhiên liệu bị hỏng. 2. Thiết bị bảo vệ tự động làm việc. 3. Thiếu nhiên liệu. 1. Sữa chữa bơm hoặc thay thế bơm mới. 2. Tìm nguyên nhân sự cố. 3. Thêm nhiên liệu vào. 10. Kết luận: Sau thời gian hơn ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế tổ hợp máy hút bùn sử dụng động cơ IAMZ 238” em đã cơ bản hoàn thành với sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, cùng các thầy cô trong khoa cơ khí giao thông. Trong đề tài em đi sâu nghiên cứu và tính toán các loại tốn thất thuỷ lực để từ đó chọn được bơm hút bùn phù hợp với yêu cầu sử dụng trên thực tế. Cũng qua khảo sát tổ hợp máy hút bùn ban đầu em đã đi thiết kế phương án truyền động mới cho động cơ và bơm phát huy được hết khả năng làm việc của tổ hợp như em đã trình bày trong đề tài. Nếu thời gian cho phép, em sẽ có hướng xây dựng đề tài sao cho khi sử dụng động cơ IAMZ 238 chỉ cần thay đổi các kích thước của bộ truyền thiết kế sẽ được ứng dụng dẫn động với nhiều loại bơm có công suất khác nhau, hoặc các loại dẫn động khác phù hợp với yêu cầu sử dụng thực tế. Qua đề tài này bổ sung cho em nhiều kiến thức tổng hợp về thủy lực, tính chọn bơm, tính toán các bộ truyền chi tiết máy, khả năng đọc bản vẽ và các quy ước về bản vẽ kỹ thuật đồng thời nâng cao kỹ năng thực hành các phần mềm tin học. Sau khi hoàn thành đồ án, có lẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy, cô để em hoàn thiện hơn về kiến thức cũng như đề tài. Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. “Catalo động cơ IAMZ 238 ”. [2]. Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý động cơ đốt trong”. Hà nội: NXB Giáo dục; 1999. [3]. Nguyễn Văn Yến. “Chi tiết máy ”. Hà nội: NXB khoa học kỹ thuật; 1999. [4]. Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, và Nguyễn Thạc Tân. “Thuỷ lực và máy thuỷ lực Tập 1”. Hà nội: NXB đại học trung học và chuyên nghiệp; 1979. [5]. Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí, Nguyễn Phước Hoàng, và Phạm Đức Nhuận. “Thuỷ lực và máy thuỷ lực Tập 2”. Hà nội: NXB đại học trung học chuyên nghiệp; 1972. [6]. Nguyễn Trọng Hiệp, và Nguyễn Văn Lẫm. “Thiết kế chi tiết máy”. Hà nội: NXB Giáo dục; 1998. [7]. Đinh Văn Khôi. “Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel trên máy kéo”. Hà nội: NXB công nhân kỹ thuật; 1983. [8]. Lê Dung. “Sổ tay máy bơm”. Hà nội: NXB xây dựng; 2001. [9]. Nguyễn Văn Bảy. “Máy bơm và trạm bơm trong nông nghiệp”. Hà nội: NXB nông nghiệp; 1999. [10]. Nguyễn Văn Cung, Võ Phán, Lưu Công Đào, Quản Ngọc An, và Đỗ Tất Túc. “Giáo trình động lực học sông ngòi”. Hà nội: NXB nông nghiệp; 1981. [11]. Nguyễn Văn May. “Bơm quạt máy nén”. Hà nội: NXB khoa học và kỹ thuật; 2001.