Đồ án Kỹ thuật: công nghệ chế tạo máy thân bơm

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu công nghệ chế tạo máy thân bơm, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Phạm Văn Tuân
• Người hướng dẫn: Trần Quốc Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập
• Chuyên ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết Kế Quy Trình Công Nghệ Gia Công Chi Tiết Thân Bơm
• Loại tài liệu: Đồ Án
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ chế tạo máy thân bơm

Máy thân bơm là thiết bị quan trọng trong các hệ thống vận chuyển chất lỏng, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nước, dầu khí và hóa chất. Công nghệ chế tạo máy thân bơm đòi hỏi độ chính xác cao và hiểu biết sâu sắc về cơ học chất lỏng. Đồ án này tập trung vào quy trình thiết kế, tính toán và sản xuất thân bơm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhất. Việc nắm vững công nghệ này giúp nâng cao hiệu suất hoạt động và độ bền của bơm.

1.1. Định nghĩa và vai trò của thân bơm

Thân bơm là phần chính chứa các cánh quạt hoặc bánh răng, chịu áp lực cao và nhiệt độ khắc nghiệt. Vai trò của thân bơm là tạo lưu lượng và áp suất để vận chuyển chất lỏng hiệu quả. Chất lượng thân bơm ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và hiệu suất toàn bộ hệ thống.

II. Quy trình thiết kế thân bơm

Quy trình thiết kế thân bơm bao gồm các bước từ phân tích yêu cầu kỹ thuật, mô phỏng CFD đến tối ưu hóa hình dạng. Các kỹ sư cần xác định thông số như lưu lượng, áp suất, tốc độ vòng quay và chất liệu phù hợp. Sử dụng phần mềm CAD/CAM hiện đại, người thiết kế có thể tạo ra các bản vẽ chi tiết và kiểm tra các yếu tố như cân bằng động, cường độ kết cấu và hiệu suất hydraulic trước khi sản xuất.

2.1. Tính toán thủy lực và cơ khí

Tính toán thủy lực xác định hình dạng cánh quạt, độ sâu cánh và góc tư thế cánh để đạt hiệu suất cao. Tính toán cơ khí kiểm tra độ bền của vành bơm, trục và các khớp nối dưới áp lực tối đa. Sử dụng phần mềm FEA để mô phỏng ứng suất, biến dạng và tần số dao động riêng của thân bơm.

III. Công nghệ sản xuất thân bơm

Công nghệ sản xuất thân bơm hiện đại sử dụng các phương pháp như đúc cát, đúc lõi, gia công CNC và hàn. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng tùy thuộc vào vật liệu, hình dạng phức tạp và yêu cầu chất lượng bề mặt. Kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất là yếu tố quyết định để đảm bảo sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và hoạt động ổn định lâu dài.

3.1. Các phương pháp đúc và gia công

Đúc cát truyền thống phù hợp với thân bơm cỡ lớn nhưng chất lượng bề mặt không cao. Đúc lõi cho phép tạo các buồng phức tạp bên trong. Gia công CNC loại bỏ phần dư và tạo độ chính xác cao. Hàn TIG kết nối các thành phần chủ yếu đảm bảo tính liên tục và chất lượng khe hàn.

IV. Kiểm tra thử nghiệm và cải tiến

Sau khi sản xuất, thân bơm phải trải qua các bài kiểm tra kỹ thuật nghiêm ngặt như kiểm tra thị giác, chẩn đoán siêu âm, kiểm tra áp lực thủy lực và thử nghiệm hiệu suất tại tốc độ và áp suất định mức. Kết quả kiểm tra giúp phát hiện các khuyết tật như nứt, lỗ vít, biến dạng và hiệu suất thấp. Dữ liệu từ thử nghiệm được sử dụng để cải tiến thiết kế, công nghệ sản xuất và quy trình kiểm soát chất lượng.

4.1. Phương pháp kiểm tra và tiêu chuẩn chất lượng

Kiểm tra không phá hủy như siêu âm, X-quang xác định các khuyết tật bên trong. Kiểm tra áp lực thủy tĩnh tại 1,5 lần áp suất làm việc đảm bảo an toàn. Thử nghiệm hiệu suất đo lưu lượng, áp suất, công suất và vòng quay để so sánh với yêu cầu kỹ thuật. Tiêu chuẩn ISO, API và IEC được áp dụng để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 1 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG LÔØI NOÙI ÑAÀU Ñoái vôùi sinh vieân ngaønh cô khí cheá taïo maùy thì moân hoïc Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy laø moân hoïc chuyeân ngaønh ñaët bieät quan troïng maø ñoøi hoûi sinh vieân caàn phaûi naém vöõng nhöõng kieán thöùc coát loûi cuûa moân hoïc. Moät yeâu caàu ñeà ra cuûa moân hoïc laø sau khi hoaøn thaønh moân hoïc naøy sinh vieân phaûi vaän duïng ñöôïc caùc kieán thöùc ñaõ hoïc vaøo giaûi nhöõng vaán ñeà coù lieân quan maät thieát ñeán thöïc teá saûn xuaát,thieát keá ñöôïc quy trình coâng ngheä cheá taïo nhöõng saûn phaåm cuï theå phuø hôïp vôùi ñieàu kieän coâng ngheä hieän taïi cuûa nöôùc ta vôùi thôøi gian vaø phöông phaùp gia coâng toái öu, ñaûm baûo ñöôïc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa chi tieát vaø tính kinh teá trong saûn xuaát. Muoán vaäy, phaûi thieát keá ñöôïc moät quy trình coâng ngheä gia coâng hôïp lyù nhaát.  Ñoái vôùi sinh vieân ngaønh cô khí cheá taïo maùy, song song vôùi vieäc hoïc moân coâng ngheä cheá taïo maùy, sinh vieân seõ keát hôïp vôùi vieäc thieát keá ñoà aùn coâng ngheä cheá taïo maùy.

Ñaây laø moät daïng baøi taäp lôùn maø thoâng qua ñoù ngöôøi hoïc coù theå giaûi quyeát ñöôïc caùc yeâu caàu cuûa moân hoïc ñeà ra.Trong quaù trình laøm ñoà aùn ñoøi hoûi sinh vieân phaûi vaän duïng nhöõng kieán thöùc mình ñaõ hoïc tröôùc ñoù khoâng chæ moân hoïc coâng ngheä cheá taïo maùy, maø coøn coù nhieàu moân hoïc khaùc nhö: Cô Lyù Thuyeát, Söùc Beàn Vaät Lieäu, Veõ Kyõ Thuaät, Dung Sai Laép Gheùp, Cô Sôû Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy, Vaät Lieäu Hoïc… Ñoàng thôùi sinh vieân phaûi linh hoaït trong vieäc vaän duïng nhöõng kieán thöùc naøy cho phuø hôïp vôùi yeâu caàu thöïc teá. Ñoà aùn coâng ngheä cheá taïo maùy coøn laø böôùc chuaån bò quan troïng ñeå sinh vieân thöïc hieän ñoà aùn toát nghieäp sau naøy.  Tuy nhieân, do ñaây laø laàn ñaàu thöïc hieän ñoà aùn Thieát Keá Qui Trình Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy, do trình ñoä naêng löïc baûn thaân coøn haïn cheá, haïn cheá veà thôøi gian neân trong quaù trình thieát ñoà aùn chaéc chaén khoâng theå traùnh khoûi nhöõng sai soùt trong quaù trình tính toaùn cuõng nhö choïn caùc soá lieäu, raát mong ñöôïc goùp yù cuûa thaày coâ ñeå ñoà aùn moân hoïc ñöôïc hoaøn chænh hôn. SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 2 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Tp HCM, Ngaøy15 thaùng 1 naêm 2011 Sinh Vieân Thöïc Hieän PHẠM VĂN TUÂN BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOAØ XAÕ HOÄI CHUÕ NGHÓA VIEÄT NAM Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoäc Laäp- Töï Do-Haïnh Phuùc -------------------- -------------------- KHOA CÔ KHÍ MAÙY- BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY NHIEÄM VUÏ ÑOÀ AÙN COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO MAÙY Hoï vaø teân: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ngaønh: Cô Khí Cheá Taïo Maùy Nieân khoaù: 2007 - 2011 Teân ñeà taøi: thieát keá quy trình coâng ngheä gia coâng chi tieát: Thaân Bôm.

I- Soá lieäu cho tröôùc: Saûn löôïng : 80000 chieác/năm Ñieàu kieän thieát bò: töï choïn. II- Noäi dung thieát keá: 1- Nghieân cöùu chi tieát gia coâng: Chöùc naêng laøm vieäc, tính coâng ngheä cuûa keát caáu… 2- Xaùc ñònh daïng saûn xuaát. 3- Choïn phoâi vaø phöông phaùp taïo phoâi, tra löôïng dö gia coâng cho caùc beà maët gia coâng. 4- Laäp tieán trình coâng ngheä: Thöù töï gia coâng, gaù ñaët, so saùnh caùc phöông aùn, choïn phöông aùn hôïp lyù.

5- Thieát keá nguyeân coâng: - Veõ sô ñoà gaù ñaët coù kyù hieäu ñònh vò, keïp chaët, duïng cuï caét ôû vò trí cuoái cuøng, chæ roõ phöông chieàu cuûa caùc chuyeån ñoäng. Ghi kích thöôùc, ñoä boùng, dung sai cuûa caùc nguyeân coâng ñang thöïc hieän. - Choïn maùy, keát caáu dao. - Trình baøy caùc böôùc: Choïn dao (loaïi dao vaø vaät lieäu laøm dao), tra caùc cheá ñoä caét: n, s, t; tra löôïng dö cho caùc böôùc vaø tính thôøi gian gia coâng cô baûn cho töøng böôùc coâng ngheä.

- Tính löôïng dö gia coâng cho nguyeân coâng gia coâng loã 62+0,03. - Tính cheá ñoä caét cho nguyeân coâng thieát keá ñoà gaù gia coâng loã 62+0,03. 6- Thieát keá ñoà gaù: - Veõ sô ñoà nguyeân lyù cho ñoà gaù. Choïn keát caáu ñoà gaù vaø trình baøy nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoà gaù.

- Tính löïc keïp caàn thieát, löïc keïp cuûa cô caáu keïp. - Tính sai soá chuaån vaø so saùnh vôùi dung sai cuûa nguyeân coâng ñang thöïc hieän treân ñoà gaù. - Tính söùc beàn cho caùc chi tieát chòu löïc. III- Caùc baûn veõ: SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 3 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG - Baûn veõ chi tieát:…………………………………………………………………………………………………………….

- Baûn veõ chi tieát loàng phoâi:………………………………………………………………………………………. - Taäp baûn veõ sô ñoà nguyeân coâng:…………………………………………………………………………. - Baûn veõ thieát keá ñoà gaù: (veõ baèng buùt chì)………………………………………………………. (caùc baûn veõ A3 ñoùng thaønh moät taäp theo quy ñònh cuûa boä moân) IV- Ngaøy giao nhieäm vuï:… 4/10/2010………………………………………………………………………………………………………… … V- Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï:……… 16/1/2011……………………………………………………………………………………………… VI- Giaùo vieân höôùng daãn: TRAÀN QUOÁC HUØNG.

Chuû nhieäm boä moân Giaùo vieân höôùng daãn Kyù teân Kyù teân SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 4 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN. Giaùo Vieân Höôùng Daãn TRAÀN QUOÁC HUØNG SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 5 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN. Giaùo Vieân Phaûn Bieän SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 6 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Chöông 1 PHAÂN TÍCH CHI TIEÁT GIA COÂNG 1. Coâng duïng cuûa chi tieát : Trong heä thoáng thuûy löïc, bôm baùnh raêng ñöôïc duøng phoå bieán nhaát trong caùc bôm baùnh raêng vì coù nhieàu öu ñieåm : Keát caáu ñôn giaûn, deã cheá taïo, chaéc chaén, laøm vieäc tin caäy, tuoåi beàn cao, kích thöôùc nhoû goïn, coù khaû naêng chòu quaù taûi trong moät thôøi gian ngaén… Caùc öu ñieåm naøy caàn thieát ñoái vôùi moät bôm duøng trong heä thoáng thuûy löïc.

Thaân bôm laø boä phaän chính cuûa bôm baùnh raêng chöùa caùc baùnh raêng laøm nhieäm vuï bôm neùn aùp suaát sau khi ra khoûi bôm. Treân ñoù laép caùc maët bích ñeå ñònh vò caùc baùnh raêng vaø laøm kín cho thaân bôm. Treân thaân bôm coù hai cöûa vaøo vaø cöûa ra ñeå huùt löu chaát vaøo vaø ñaåy löu chaát coù aùp löïc ra khoûi bôm. Treân hai cöûa naøy coù laøm ren ñeå laép vôùi nguoàn vaø phuï taûi.

Ñieàu kieän laøm vieäc Thaân bôm laø phaàn tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi löu chaát , ñoøi hoûi caùc yeâu caàu sau: Laøm vieäc vôùi aùp suaát cao. Laøm vieäc trong moâi tröôøng coù nhieät ñoä cao. Chòu maøi moøn löu chaát vaø maøi moøn ma saùt. Caùc yeâu caàu kyõ thuaät : Vaät lieäu: GX15-32.

Phoâi sau ñuùc ñöôïc uû hoaëc thöôøng hoùa. Do yeâu caàu laøm vieäc vôùi aùp löïc neân yeâu caàu phoâi ñuùc khoâng coù roã khí, roã xæ, khoâng coù hieän töôïng bieán cöùng. SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 7 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Dung sai ñoä ñoàng taâm cuûa loã baäc 62 so vôùi maët ñaùy A khoâng quaù 0,02mm. Ñoä nhaùm beà maët: +Hai loã 62 laép hai baùnh raêng aên khôùp laø phaàn laøm vieäc chính yeâu caàu ñoä nhaùm beà maët cao Ra=1,6m.

+ Hai loã 20 laép goái ñôõ truïc yeâu caàu ñoä nhaùm beà maët cao Ra=1,25m. + Hai maët ñaàu laép vôùi naép, maët bích coù ñoä nhaùm beà maët Ra=2,5m. Vaät lieäu chi tieát: - Chi tieát laø gang xaùm,kyù hieäu GX 15-32, tra baûng 2.53 trang 175 saùch Soå Tay Thieát Keá Cô Khí ta coù caùc thoâng soá sau :  Giôùi haïn beàn keùo 15 kg/mm2.  Giôùi haïn beàn uoán 32 kg/mm2.

 Ñoä cöùng 163-229 HB, choïn HB = 190 Tính chaát hoùa-lyù ñuû ñaùp öùng chöùc naêng phuïc vuï vaø coâng ngheä cheá taïo. SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 8 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Chöông 2 XAÙC ÑÒNH DAÏNG SAÛN XUAÁT 2. Saûn löôïng chi tieát caàn cheá taïo: Saûn löôïng chi tieát caàn cheá taïo trong moät naêm: α+β N =N 0 .(1+ ) 100 (chieác/naêm) Trong ñoù: N : Soá chi tieát saûn xuaát ñöôïc trong 1 naêm. N0 : Soá saûn phaåm (soá maùy) ñöôïc saûn xuaát trong 1 naêm.

Theo ñeà baøi N1= 80000(chieác/naêm). m =1: Soá löôïng chi tieát nhö nhau trong moät saûn phaåm cheá taïo  = (3-6)%. : Soá phaàn traêm chi tieát pheá phaåm. =(5-7)% : Soá chi tieát cheá taïo theâm ñeå döï tröõ.

Khoái löôïng chi tieát: Khoái löôïng chi tieát: Q=V. Trong ñoù: SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 9 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Theå tích chi tieát: V=0. Troïng löôïng rieâng cuûa gang xaùm:   7 kg/dm3. Daïng saûn xuaát vaø ñaëc tröng cuûa noù Döïa theo saûn löôïng chi tieát ñaõ cho vaø khoái löôïng chi tieát , tra baûng 2, [1] ta xaùc ñònh gaàn ñuùng daïng saûn xuaát laø haøng loạt lớn. Ñaëc tröng daïng saûn xuaát naøy laø coù saûn löôïng lôùn, oån ñònh , trình ñoä chuyeân moân hoùa saûn xuaát cao, trang thieát bò, duïng cuï coâng ngheä thöôøng laø chuyeân duøng, quaù trình coâng ngheä ñöôïc tính toaùn chính xaùc vaø ñöôïc ghi thaønh caùc taøi lieäu coâng ngheä coù noäi dung cuï theå vaø tyû mæ.

Trình ñoä thôï ñöùng maùy khoâng caàn cao, nhöng phaûi coù thôï ñieàu chænh maùy gioûi. Daïng saûn xuaát haøngŽloạt lớn cho pheùp aùp duïng caùc phöông phaùp coâng ngheä tieân tieán, coù ñieàu kieän cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa saûn xuaát, taïo ñieàu kieän toå chöùc caùc ñöôøng daây gia coâng chuyeân moân hoùa. Caùc maùy ôû daïng saûn xuaát naøy thöôøng boá trí theo thöù töï nguyeân coâng cuûa quaù trình coâng ngheä. SVTH: PHẠM VĂN TUÂN MSSV: 07503118 Ñoà AÙn Coâng Ngheä Cheá Taïo Maùy Trang 10 GVHD: TRAÀN QUOÁC HUØNG Chöông 3 CHOÏN PHOÂI VAØ PHÖÔNG PHAÙP TAÏO PHOÂI 3.

Choïn phoâi  Vieäc choïn phoâi ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo vaät lieäu, hình daùng, kích thöôùc vaø daïng saûn xuaát cuûa chi tieát.  Chi tieát ñöôïc yeâu caàu cheá taïo baèng gang xaùm laø vaät lieäu cöùng, gioøn, deã gaõy vôõ neân khoâng thích hôïp vôùi vieäc cheá taïo khaùc nhö reøn, daäp. Do ñoù ta choïn phoâi laø daïng phoâi ñuùc. * Ñaëc ñieåm phoâi ñuùc: - Phoâi ñuùc coù cô tính khoâng cao baèng phoâi reøn daäp, nhöng vieäc cheá taïo khuoân ñuùc cho nhöõng chi tieát khaù phöùc taïp vaãn deã daøng, thieát bò laïi khaù ñôn giaûn.

Ñoàng thôøi chi tieát raát phuø hôïp vôùi nhöõng chi tieát coù vaät lieäu laø gang vì coù nhöõng ñaëc ñieåm nhö sau: + Löôïng dö phaân boá ñeàu. + Tieát kieäm ñöôïc vaät lieäu. + Giaù thaønh reû, ñöôïc duøng phoå bieán. + Ñoä ñoàng ñeàu cuûa phoâi cao, do ñoù vieäc ñieàu chænh maùy khi gia coâng giaûm.

+ Tuy nhieân phoâi ñuùc khoù phaùt hieän khuyeát taät beân trong (chæ phaùt hieän luùc gia coâng) neân laøm giaûm naêng suaát vaø hieäu quaû.