ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT MÁY NÉN KH Í PISTON TẠI PHÒNG
THÍ NGHIỆM MÁY NÉN
Đà Nẵng – 2010 NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Lời nói đầu 6
1. Mục đích ý nghĩa của đề tài. 7
1.1. Mục đích, ý nghĩa. 7
1.2. Khả năng ứng dụng. 7
2. Đặc điểm máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén. 10
2.1. Giới thiệu phòng thí nghiệm máy nén. 11
2.2. Tổng quan về máy nén khí. 11
2.2.1. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén. 11
2.2.2. Cơ sở tính toán khí nén. 12
2.2.3. Phạm vi ứng dụng của máy nén trong công nghiệp. . Error! Bookmark not
defined.

2.2.4. Nguyên lý hoạt động chung và phân loại máy nén. Error! Bookmark not
defined.

2.2.5. Các thiết bị xử lý. Error! Bookmark not defined.
2.2.6. Các thiết bị phân phối . Error! Bookmark not defined.
2.2.7. Các thiết bị trong hệ thống điều khiển bằng khí nén. Error! Bookmark not
defined.

3. Khảo sát máy nén khí piston T80 tại phòng thí nghiệm máy nén.Error! Bookmark
not defined.


defined.

4.6. Tính lực tác dụng lên piston và xylanh: Error! Bookmark not defined.
5. Cách lắp đặt, vận hành, tháo lắp và sửa chữa máy nén khí TA80.Error! Bookmark
not defined.

5.1. Cách lắp đặt. Error! Bookmark not defined.
5.1.1. Công tác chuẩn bị trước khi lắp đặt. Error! Bookmark not defined.
5.1.2. Lắp đặt thân máy. Error! Bookmark not defined.
5.1.3. Lắp đặt động cơ Error! Bookmark not defined.
5.1.4. Lắp đặt thanh truyền vào piston . Error! Bookmark not defined.
5.1.5. Lắp đặt thanh truyền vào trục khuỷu. Error! Bookmark not defined.
5.1.6. Lắp đặt ống nối trung gian và xylanh. Error! Bookmark not defined.
5.1.7. Giá trị sai số cơ cấu khi lắp đặt (mm). Error! Bookmark not defined.
5.1.8. Chú ý khi lắp đặt thiết bị thuộc máy nén khí và đường ống.Error! Bookmark
not defined.

5.2. Vận hành máy nén TA80. Error! Bookmark not defined.
5.2.1. Vận hành không tải. Error! Bookmark not defined.
5.2.2. Thổi sạch máy nén khí, máy phụ trợ và hệ thống đường ống dẫn khí.Error!
Bookmark not defined.

5.2.3.Chạy thử có tải . Error! Bookmark not defined.
5.2.4. Dừng máy nén khí. Error! Bookmark not defined.
5.2.5. Duy tu máy nén khí khi vận hành. Error! Bookmark not defined.
5.3. Tháo và lắp máy nén khí. Error! Bookmark not defined.
5.3.1. Những điều cần biết khi tháo. Error! Bookmark not defined.
5.3.2. Trình tự tháo. Error! Bookmark not defined.
5.3.3. Những chú ý khi lắp ghép. Error! Bookmark not defined.
5.4. Sửa chữa các chi tiết chủ yếu của máy nén khí.Error! Bookmark not defined.

Nước ta là một nước đang phát triển, cùng với sự phát triển nền kinh tế thị trường
đang hòa nhập với nền kinh tế thế giới, ngành công nghiệp đang thay đổi một cách nhanh
chóng và là một trong những ngành chủ đạo trong mục tiêu đưa đất nước trở thành một
nước công nghiệp hoá hiện đại hoá trong tương lai.
Công nghệ khí nén được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế
qu
ốc dân: luyện kim; hoá chất; cơ khí; xây dựng; giao thông vận tải v.v.
Để đáp ứng khí nén cho tất cả các ngành kinh tế thì ngành chế tạo máy nén khí ra
đời và phát triển rất nhanh. Do đó khảo sát máy nén khí piston TA80 tại phòng thí
nghiệm máy nén chính là đề tài mà em chọn làm đồ án tốt nghiệp đại học.
Em xin cảm ơn nhà trường cùng khoa Cơ Khí Giao Thông đã tạo điều kiện tốt
nhất trong quá trình học tập của em, em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo
của cô giáo Phạm Thị Kim Loan và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Cơ Khí Giao
Thông trong quá trình làm đồ án tốt nghiêp.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, ngoài việc vận dụng kiến thức đã học ở nhà
trường, kiến thức trong quá trình thực tập tố
t nghiệp và các tài liệu liên quan chắc chắn
trong đồ án còn nhiều thiếu sót em mong được sự góp ý và giúp đỡ thêm của quý thầy cô. Đà Nẵng, ngày… tháng….năm 2010
Sinh viên thực hiện
Hồ Mạnh Cường


trong công nghiệp hoá chất. Trong các lĩnh vực mà con người không trực tiếp điều khiển
do không an toàn thì người ta có thể bố trí bằng hệ thống điều khiển bằng khí nén để thay
thế con người. Hình 1-1 Máy gắp sản phẩm bằng khí nén

1
X
IX
VIII
VII
VI
V
IV
III
II
I

Hình 1-3 Sơ đồ ứng dụng hệ thống khí

I- Máy nén khí piston; II- Máy nén khí trục vít;III- Máy nén khí ly
tâm
IV- Máy sấy khô không khí (dạng trao đổi nhiệt);
V- Máy sấy khô không khí (dạng dùng tác nhân hấp thụ);
VI- Ứng dụng trong các ngành: kiến trúc; vệ sinh; công nghiệp; gia
công thép; gia công công trình; ép áp lực.
VII- Ứng dụng trong các ngành: thiết bị hơi; CN dân dụng; điều kiển;
VIII- Ứng dụng trong các ngành: sơn tĩnh điện; công nghiệp chính
xác; dụng cụ chính xác; điện, lắp ráp
Ứ d á
àh ô hi
ệ h hẩ ôhiệ


− Khả năng quá tải lớn của động cơ khí.
− Độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kỹ thuật.
− Tuổi thọ lớn.
− Tính đồng nhất năng lượng gi
ữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo
hiệu , kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và đảm bảo môi trường
sạch vệ sinh.
− Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn
nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận t
ốc rất
cao.
− Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí cho nên có thể trích chứa khí nén
một cách thuận lợi. Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí
nén.
− Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ
và tổn thất áp suất trên đường ống ít.
− Chi phí thấp
để thiêt lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn
trong các xí nghiệp các hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn.
− Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo.
* Nhược điểm:
− Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử.
− Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử
, chỉ điều khiển theo chương
trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.
− Hệ thống truyền động bằng khí nén có lực truyền tải trọng thấp.
− Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi bởi vì khả
năng đàn hồi của khí nén lớn cho nên không thực hiện nhưng chuyển động thẳng hoặc
quay đều.
− Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn, làm ảnh hưởng dến sức

′
(2.1)
Trong đó :
Loại khí N
2
O
2
A
r
CO
2
H
2
Thể tích % 78,08 20,95 0,93 0,03 0,01
Khối lượng% 75,51 23,01 1,286 0,04 0,001
P áp suất toàn phần (khí hỗn hợp: hơi nước và không khí )
P
kk
áp suất riêng phần (áp suất của không khí khô)
w
P
′
áp suất riêng phần (áp suất của hơi nước bão hoà)
Lượng nước bốc hơi cần thiết (
w
X
′
)để đạt được áp suất bảo hoà (
w
P

Nhiệt
độ [
o
c]
-10 0 5 10 20 30 50 70 90 100
Lượng
ẩm bảo
hoà
[g/kg]
1,62 3,82 5,47 7,7 14,88 27,55 87,52 152,7 409,1 409,
21
2.2.2.3. Phương trình trạng thái:
Chúng ta đã biết trạng thái tĩnh của chất khí được đặc trưng bởi áp suất, trọng
lượng riêng (hay khối lượng riêng) và nhiệt độ - gọi là các thông số trạng thái. Sự thay
đổi trọng lượng riêng của chất khí lý tưởng khi áp suất hay nhiệt độ thay đổi được biểu
diễn bởi phương trình trạng thái Klaperôn- Menđêleep:
RT
p
g == .
ργ
(2.3)
Trong đó:
γ
- trọng lượng riêng của chất khí ;

ρ
- khối lượng riêng;
g- gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s
2


C
C
- chỉ số đoạn nhiệt, đối với không khí k= 1,4.
C
P
- nhiệt dung đẳng áp.
C
V
- nhiệt dung đẳng tích.
Từ các phương trình trên suy ra các biểu thức sau đây cho hai mặt cắt của dòng
chảy:
1
1
2
1
1
2
1
2
1
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=

⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
k
k
kk
T
T
p

=0
Phương trình liên tục của chất khí chuyển động một chiều (theo trục x chẳng hạn)
sẽ có dạng:
0=
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
x
u
x
u
t
x
x
ρ
ρ
ρ

Từ đó ta suy ra phương trình liên tục cho dòng nguyên tố chất khí chuyển động
dừng (như trong ống), gọi là phương trình lưu lượng trọng lượng: lưu lượng trọng lượng
trong mọi mặt cắt dọc theo ống dòng không đổi:
G=
ω
γ
γ

Phương trình Bernulli cho dòng nguyên tố chất khí lý tưởng chuyển động dùng
cho hai mặt cắt có dạng:
g
vp
n
n
Z
g
vp
n
n
Z
2121
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
+⋅
−
+=+⋅
−
+
γγ
, (2.7)

2
[kg/s] (2.8) hoặc
ρ
ωεα
p
q
v
Δ⋅
⋅⋅⋅=
2
[m
3
/s] (2.9)
Trong đó :

α
: hệ số lưu lượng.

ε
: hệ số giãn nở.

ω
: Diện tích mặt cắt của khe hở .

ω
=
4

α
⋅= (2.10)
2.2.2.6. Tổn thất áp suất trong hệ thống điều khiển bằng khí nén.
Tính toán chính xác tổn thất áp suất trong hệ thống điều khiển bằng khí nén là một
vấn đề rất phức tạp. Ta chỉ xét tổn thất áp suất của hệ bao gồm:
- Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (
R
p
Δ
)
- Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (
Ε
Δ
p
)
- Tổn thất áp suất trong các loại van (
V
p
Δ
)
a. Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (
R
p
Δ
)
Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng được tính như sau :
R
pΔ
=
d

p =1.013.10
5
[N/m
2
] Áp suất trong trạng thái tiêu chuẩn.
v [m/s] : Vận tốc của dòng chảy (v =
v
q /
ω
).
d [m] : Đường kính ống dẫn.

Re
64
=
λ
:Hệ số ma sát ống, có giá trị cho ống trơn và dòng chảy tầng (Re
2320〈
)
6
1028,13
−
⋅=
n
ν
[m
2
/s] : Độ nhớt động học ở trạng thái tiêu chuẩn .
b. Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (
E

2
2
w
p
p
vv
⋅⋅=Δ
ξ
[N/m
2
] (2.13)

Trong công nghiệp các phần tử khí nén, hệ số cản
v
ξ
là đại lượng đặc trưng cho
các van. Thay vì hệ số cản
ξ
, một số nhà chế tạo dùng một đại lượng, gọi là hệ số lưu
lượng k
v
, là đại lượng được xác định bằng thực nghiệm. Hệ số lưu lượng k
v
là lưu lượng
chảy của nước chảy của nước [m
3
/h] qua van ở nhiệt độ T =278-303 [k], với áp suất ban
đầu là p
1
=6.10

] : Tổn thất áp suất qua van.
d : Tổn thất áp suất tính theo chiều dài ống tương đương .
Do tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng, trong ống dẫn có tiết diện thay đổi hoặc
trong các loại van đều phụ thuộc vào hệ số
2
2
v
p
⋅
, cho nên có thể tính tổn thất áp suất
thông qua đại lượng chiều dài ống dẫn tương đương .
d
l
d

Hình 2-2.Chiều dài tương đương
'
l

Từ đó, chiều dài ống dẫn tương đương :

dl ⋅=
′
λ
ξ
(2.15)
Như vậy tổn thất áp suất của hệ thống ống dẫn là:
2
2
v

cấp hoặc vô cấp, đồng thời được trang bị các bộ phận bảo vệ, đảm bảo dừng máy khi
không có dầu, không có nước làm nguội và khi nhiệt độ nén quá cao.
2.2.4. Nguyên lý hoạt động chung và phân loại máy nén.
Nhiệm vụ của máy nén là tăng áp suất cho một chất khí nào đó và cấp đủ lưu
lượng cho quá trình công nghệ khác; tạo ra sự tuần hoàn của lưu thể trong chu trình (máy
lạnh) hoặc duy trì áp suất chân không (cô chân không, sấy thăng hoa) cho thiết bị khác,
trong trường hợp này máy nén gọi là bơm chân không.
a. Nguyên tắc hoạt động.
-Nguyên lý thay đổi thể tích (máy nén khí kiểu piston, bánh răng, cánh gạt, trục
vít…): không khí được dẫn vào buồng chứa, tại đây bộ phận làm việc (piston trong
xylanh hoặc roto trong stato) sẽ chuyển động làm thể tích buồng làm việc giảm đi, nén
không khí trong bu
ồng chứa, áp suất buồng chứa sẽ tăng lên.
-Nguyên lý động năng (máy nén cánh dẫn kiểu: ly tâm, hướng trục): không khí
được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất được tạo ra bằng một động năng của bánh dẫn.
Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn.
b. Phân loại.
- Theo nguyên lý làm việc: Máy nén thể tích, Máy nén cánh dẫn.

- Theo loại khí: Máy nén không khí và máy nén các loại khí khác.
2.2.5. Các thiết bị xử lý.
2.2.5.1. Yêu cầu về khí nén.
Khí nén được tạo ra từ những máy nén khí chứa đựng nhiều chất bẩn, độ bẩn có
thể ở những mức độ khác nhau. Chất bẩn bao gồm bụi, độ ẩm của không khí được hút
vào, những phần tử chất cặn bã của dầu bôi trơn và truyền
động cơ khí. Hơn nữa trong
quá trình nén, nhiệt độ khí nén tăng lên, có thể gây nên quá trình oxi hoá một số phần tử
được kể trên. Khí nén bao gồm chất bẩn đó được tải đi trong những ống dẫn khí, sẽ gây
nên sự ăn mòn, gỉ trong ống và trong các phần tử của hệ thống điều khiển. Như vậy khí
Hình 2-4. Máy nén khí piston bố trí kiểu chữ v
nộn c s dng trong k thut phi x lý. Mc x lý khớ nộn tu thuc vo phng
phỏp x lý, t ú xỏc nh cht lng ca khớ nộn tng ng cho tng trng hp c th.
Khớ nộn c ti t mỏy nộn khớ gm nhng cht bn thụ: nhng ht bi, cht cn
bó t du bụi trn v truyn ng c khớ, phn ln cỏc cht b
n ny c x lý trong thit
b, gi l thit b lm lnh tm thi, sau khi khớ nộn c y ra t mỏy nộn khớ. Sau ú
khớ nộn c dn vo bỡnh lm hi nc ngng t, lng hi nc phn ln s c
ngng t õy. Giai on x lý ny gi l giai on x lý thụ. Nu nh thit b thc
hin x lý khớ nộn giai on ny t
t, hin i, thỡ khớ nộn cú th c s dng, vớ d nh
nhng dng c dung khớ nộn cm tay, hoc s dng trong cỏc thit b n gin khỏc .
Tuy nhiờn s dng khớ nộn trong h thng v mt s thit b khỏc ũi hi cht
lng ca khớ nộn cao hn. ỏnh giỏ cht lng ca khớ nộn ngi ta thng phõn ra
thnh 5 loi, trong ú cú tiờu chun v ln ca ch
t bn, ỏp sut hoỏ sng, lng du
trong khớ nộn c xỏc nh. Cỏch phõn loi ny nhm nh hng cho nhng nh mỏy,
xớ nghip chn ỳng cht lng khớ nộn tng ng vi thit b s dng.

2.2.5.2. Cỏc phng phỏp x lý khớ nộn.