Đồ án Cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73

LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu khí trên các công trình biển của Xí Nghiệp Liên Doanh “Vietsovpetro”, có rất nhiều trang thiết bị được đưa vào sửa dụng để phục vụ cho các công đoạn công nghệ khác nhau. Máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73 là một trong những trang thiết bị quan trọng đó. Chúng được dùng vận chuyển dầu với lưu lượng lớn. Ngoài ra, chúng còn được dùng để bơm gọi dòng giếng khai thác, bơm rửa giếng, bơm dầu thải. Những công việc đó càng tăng chiếm phần lớn thời gian làm việc của máy bơm trên các giàn khai thác trên biển. Chính vì vậy, các máy bơm pittông vận chuyển dầu đã tồn tại và sẽ còn được duy trì lâu dài, như một nhu cầu thiết yếu trên các giàn khoan – khai thác. Với mục đích đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị, đồng thời nâng cao khả năng làm việc của máy bơm. Sau một thời gian thực tập, tìm hiểu và nghiên cứu, được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Giáp, em đã chọn đề tài: “Cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73” Chuyên đề: “Tính toán, lựa chọn bình ổn áp” Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Văn Giáp, các thầy giáo trong bộ môn Thiết Bị Dầu Khí và Công Trình - Trường Đại Học Mỏ Địa Chất – Hà Nội, cùng các kỹ sư của xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Do thời gian trực tiếp tìm hiểu hạn chế, cũng như khả năng có hạn nên đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo góp ý của các thầy giáo. Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2009. Sinh viên thực hiện: Trịnh Ngọc Thiết CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MÁY BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở VIETSOVPETRO 1.1. Tình hình sử dụng máy bơm vận chuyển dầu ở Vietsovpetro 1.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu của bơm vận chuyển dầu khí Vị trí các mỏ mà xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đang thăm dò và khai thác đều nằm ngoài biển nên việc bố trí và lựa chọn máy bơm vận chuyển dầu đang là vấn đề bức xúc. Xí nghiệp đang thăm dò và khai thác trên hai mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng, khoảng cách giữa hai mỏ khoảng 30 km. Trên mỏ Bạch Hổ có 11 giàn cố định và 7 giàn nhẹ, mỏ Rồng có 1 giàn cố định và 1 giàn nhẹ. Tại các giàn cố định dầu được khai thác lên từ giếng khoan sau đó qua hệ thống công nghệ bao gồm: Bình tăng áp suất cao (khoảng 6.105 ÷ 12.105 N/m2) và được chuyển về bình áp suất thấp (khoảng 0,5.105 ÷ 8.105 N/m2) sau khi dầu mỏ ra khỏi bình tăng áp suất thấp được hệ thống bơm vận chuyển, thông qua hệ thống đường ống ngầm dưới biển tới tàu chứa. Phía Nam gồm giàn khoan cố định MSP-1, giàn công nghệ trung tâm số 2 và các giàn nhẹ BK 1,2,3,4,5,6,7,8 dầu từ các giàn này được vận chuyển về trạm chứa dầu là tàu Ba Vì. Phía Bắc gồm các giàn MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11, dầu từ các giàn này được chuyển tới tàu Chi Lăng. Để đảm bảo quá trình khai thác liên tục, tránh tình trạng dầu khai thác lên bị ứ đọng lại các bình chứa, làm ảnh hưởng đến công tác khai thác. Do vậy, cần phải có cách bố trí hệ thống bơm và lựa chọn bơm thỏa mãn những yêu cầu sau đây: -Bơm làm việc có lưu lượng lớn; -Cột áp cao; -Hiệu suất cao; -Làm việc ổn định lâu dài; -Dễ vận hành và sửa chữa; -Có khả năng chống xâm thực tốt. 1.1.2. Phân tích sơ đồ bố trí bơm vận chuyển dầu Trên sơ đồ bố trí các giàn khoan cố định và giàn nhẹ ở mỏ Bạch Hổ gồm hai cụm phía Bắc và phía Nam.
Hình 1.1: Sơ đồ bố trí các giàn khoan cố định và giàn nhẹ ở mỏ Bạch Hổ 1.1.2.1. Cụm phía Bắc Cụm này gồm các giàn: MSP-3, MSP-4, MSP-5, MSP-6, MSP-7, MSP-8, MSP-9, MSP-10, MSP-11, các giàn được nối với nhau qua đường ống dẫn dầu, dầu từ các giàn khai thác lên được đưa đến các trạm tiếp nhận và từ các trạm này được đưa đến các tàu chứa. Ngoài ra, còn có các đường ống dự phòng cho công tác vận chuyển nếu có sự cố. Tại cụm này có 3 điểm tiếp nhận và bơm trung chuyển dầu khai thác được đưa đến tàu chứa. - Giàn MSP-6 là điểm tiếp nhận và bơm một lượng dầu lớn được khai thác ở đây, cùng với lượng dầu khai thác được từ các giàn khai thác vận chuyển đến, đây cũng là điểm vận chuyển dầu từ phía Nam vận chuyển đến. - Giàn MSP-8 là điểm tiếp nhận lượng dầu từ các giàn MSP-4, MSP-9, MSP-11 và dầu từ phía Nam chuyển đến. - Giàn MSP-4 là điểm trung tâm của hệ thống giàn khu vực phía bắc. Nhiệm vụ là nhận lượng dầu khai thác từ các giàn 3, 5, 7, 10 và lượng dầu từ phía Nam tới, nó có nhiệm vụ phân phối dầu cho các giàn MSP-6, MSP-8. 1.1.2.2. Cụm phía Nam Cụm này gồm hai giàn cố định là MSP-1 và giàn công nghệ trung tâm số 2, cùng với các giàn nhẹ BK 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8. Các giàn nhẹ BK không trực tiếp xử lý và tách khí ra khỏi dầu mà vận chuyển về giàn trung tâm để tách lọc. - Giàn MSP-1: Dầu khai thác lên từ đây đảm bảo không còn hỗn hợp khí và dầu. Sau đó, dầu được vận chuyển đến tàu chứa nên hệ thống đường ống bị sự cố hoặc lượng dầu khai thác lên quá nhiều thì lại được hệ thống bơm trung chuyển lên phái Bắc. Tại vị trí này cũng tiếp nhận trung chuyển dầu từ giàn công nghệ trung tâm số 2, đây là điểm trung chuyển quan trọng. Nó là cửa ngõ cho việc trung chuyển dầu từ phía Nam ra phía Bắc, đảm bảo điều phối dầu từ các giàn chuyển về sao cho hiệu quả thu gom cao trong công tác vận chuyển. - Giàn công nghệ trung tâm số 2: Đây là điểm tiếp nhận quan trọng, đồng thời xử lý một lượng hỗn hợp dầu, khí từ các giàn nhẹ BK chuyển về và lượng dầu từ mỏ Rồng chuyển đến. Đây là điểm tiếp nhận và bơm một lượng dầu lớn. Do vậy, hệ thống vận hành bơm cần phải có độ chính xác cao. Ngoài ra, tại đây còn bố trí hệ thống bơm ép nước vỉa để tạo áp suất cân bằng với dầu khai thác lên. Điểm bơm này còn thực hiện điểm tách lọc hỗn hợp khí và dầu từ các giàn BK về sau đó vận chuyển tới bể chứa. Nếu tại đây không có khả năng tiếp nhận thì sẽ chuyển dầu về các trạm dầu ở phía Bắc. 1.1.3. Các loại bơm vận chuyển dầu được sử dụng ở Vietsovpetro Hiện tại, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đang khai thác trên hai mỏ chính là Bạch Hổ và Rồng, các mỏ này đều nằm ở ngoài biển, khoảng cách giữa các mỏ khoảng 30 km. Trên mỏ Bạch Hổ có khoảng 11 giàn cố định, 1 giàn công nghệ trung tâm và 8 giàn nhẹ. Trên mỏ Rồng có 1 giàn cố định và 1 giàn nhẹ. Dầu khai thác từ các giàn này được bơm đến tàu chở dầu Ba Vì và Chi Lăng bằng bơm ly tâm theo đường ống ngầm đặt dưới biển. Số lượng bơm ly tâm được bố trí trong công tác vận chuyển dầu ở XNLD Vietsovpetro gồm 8 loại chính. Bảng 1.1: thống kê số lượng các loại bơm Bơm 9MГP-73  12   Bơm HΠC 65/35 – 500  28   Bơm HK 200/70  9   Bơm HK 200/120  4   Bơm HΠC 40/400  8   Bơm R 360/150 GM – 3  5   Bơm R 250/98 GM – 1  2   Bơm “sulzer”  6   Như vậy, tổng số các bơm hiện đang vận hành vận chuyển dầu ở vùng Bạch Hổ gồm tổng cộng là 67 bơm. Ngoài ra, không kể các bơm dùng để dự phòng và một số bơm đang trong thời kỳ đại tu, sửa chữa. Sự phân bổ các loại bơm, cách đặt nối tiếp, song song, còn phụ thuộc vào vấn đề vận chuyển dầu tại từng điểm, từng vị trí, phụ thuộc vào khoảng cách của từng điểm bơm đến trạm rót dầu, phụ thuộc vào lưu lượng dầu nhiều hay ít mà ta phân bổ cho phù hợp với yêu cầu thực tế. Hiện tại sử dụng phổ biến các loại bơm dầu ở mỏ là: - Loại bơm yêu cầu cột áp lớn, lưu lượng vừa phải dùng để vận chuyển dầu cho các mỏ xa trạm rót dầu. Thường dùng phổ biến nhất là bơm HΠC 65/35-500 đây là loại bơm làm việc tốt, có nhiều ưu điểm vân chuyển dầu. - Loại bơm không yêu cầu cột áp lớn mà yêu cầu lưu lượng của bơm phải cao, dùng để vận chuyển một lượng dầu lớn tại các điểm tiếp nhận đến các trạm rót dầu cách đó không xa, thường dùng các loại bơm là 9MГP-73, HΠC 40/400,HK 200/70, HK 200/120… Qua việc bố trí các bơm vận chuyển dầu tại mỏ Bạch Hổ ta thấy số lượng máy bơm pittông 9MГP-73 chiếm tỷ lệ không cao, nhưng việc dùng nó để vận chuyển dầu với lưu lượng lớn là rất quan trọng. Nên việc nghiên cứu và tìm hiểu loại máy bơm này là rất thiết thực. 1.2. Sơ đồ công nghệ của hệ thống vận chuyển dầu
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ của hệ thống vận chuyển dầu G: Giếng khai thác 1: Bình tách 2: Buồng trộn hóa phẩm 3: Lò nung 4: Bình chứa 100 m3 5: Thiết bị tách khí 6: Van an toàn 7: Tàu chứa Dầu thô sau khi được khai thác lên từ các giếng dầu bằng phương pháp tự phun hay cơ học thì thì được đưa đến các thiết bị thu gom, thiết bị tách lọc. Tại đây, dầu thô được tách bỏ khí, nước, các tạp chất cơ học lẫn trong dầu. Các tạp chất này là yếu tố chủ yếu gây tổn thất và ăn mòn hệ thống đường ống và thiết bị. Sau đó, dầu được gia nhiệt bởi lò nung để giảm độ nhớt đảm bảo cho việc lưu chuyển được dễ dàng. Cuối cùng, dầu thô sau khi đã xử lý song được đưa đến bình chứa dung tích 100 m3 để vận chuyển dầu đến tàu chứa. Trên dây chuyền công nghệ, người ta thường bố trí hai máy bơm HΠC 65/35-500 lắp song song và một máy bơm dầu pittông 9MГP-73. 1.3. Những yêu cầu công nghệ của hệ thống vận chuyển dầu Để đảm bảo được các nhiệm vụ vận chuyển dầu thì máy bơm vận chuyển dầu cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Máy bơm làm việc phải có lưu lượng lớn. - Cột áp của máy bơm phải cao: Là cột áp chân không cho phép đảm bảo cho bơm làm việc ở điều kiện bình thường, không xảy ra hiện tượng xâm thực. - Hiệu suất cao: Là chế độ làm việc của máy bơm với hiệu suất toàn phần của máy bơm lớn nhất. - Máy bơm phải làm việc lâu dài và ổn định: Là chế độ làm việc ứng với các thông số của bơm . - Máy bơm phải vận chuyển được chất lỏng có độ nhớt cao. Bởi vì, độ nhớt cao là tính chất đặc trưng của dầu ở mỏ Bạch Hổ . - Kết cấu của máy bơm phải đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa. - Phải có khả năng chống xâm thực tốt: Là chế độ làm việc mà các thông số của máy bơm phải ổn định. 1.4. Những kết quả đã đạt được, những tồn tại cần tập trung nghiên cứu giải quyết Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao, việc ứng dụng tự động hóa vào công nghiệp dầu khí hiện nay là ngành công nghiệp mũi nhọn và mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc dân. Tuy vậy, nó cũng không dễ dàng để tiến hành khai thác, dù đã nhập các thiết bị từ nước ngoài về mà nó còn đòi hỏi một khối lượng công việc đa dạng và phức tạp. Vì vậy, việc lựa chọn - vận hành - bảo dưỡng và sửa chữa máy móc thiết bị và đặc biệt là phải nắm vững nguyên lý hoạt động của chúng cho phù hợp với các năng lượng của giàn, nhằm nâng cao năng suất, tuổi thọ của thiết bị. Trong điều kiện giàn khai thác hiện nay, để đảm bảo tốt công việc vận chuyển dầu được khai thác từ các giếng dầu lên và vận chuyển tới bể chứa, tàu chứa, tới nơi tiêu thụ là một quá trình không thể thiếu trong công việc khai thác dầu. Do vậy, máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73 là một thiết bị quan trọng để phục vụ cho công tác vận chuyển dầu khi cần vận chuyển với lưu lượng lớn. Hiện nay trên các giàn khoan, khai thác của Xí Nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro có rất nhiều máy bơm vận chuyển dầu có thể cung cấp cho công tác vận chuyển dầu. Nhưng để đáp ứng được nhu cầu vận chuyển dầu với lưu kượng lớn thông dụng nhất vẫn là máy bơm vận chuyển dầu pittông 9MГP-73. Đây là một loại bơm cho lưu lượng lớn, có áp suất không cao; rất phổ biến trong công tác vận chuyển dầu, chiếm tỷ lệ không nhiều so với số lượng bơm trong Xí Nghiệp Liên Doanh Vietsovpetro, với ưu điểm là dễ vận hành và sửa chữa, làm việc ổn định và đảm bảo tính tiết kiệm cao. CHƯƠNG II: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BƠM PITTÔNG VẬN CHUYỂN DẦU 9MГP-73 2.1. Sơ đồ cấu tạo cấu máy bơm pittông vận chuyển dầu 9MГP-73

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy bơm vận chuyển dầu 9MГP – 73 Thanh trưyền. 19. Nắp xilanh Chốt con trượt 20. Phớt làm kín nắp xilanh Tấm lót con trượt 21. Xilanh Con trượt 22. Pittông Máng lót thân máy 23. Gioăng làm kín phần thủy lực Phớt chắn dầu 24. Cần pittông Thân máy 25. Ổ bi côn N-7530 Phớt làm kín cần pittông 26. Phần trục có hai bánh lệch tâm Vành ren ép với phần răng nghiên Ống góp đường ép 27. Vành đàn hồi Nắp van một chiều 28. Ổ bi trụ Buồng chứa van một chiều 29. Vành chặn Phớt làm kín van một chiều 30. Trụ dẫn động với cặp bánh Lò xo van một chiều răng nghiêng Van một chiều 31. Vòng bi N - 3526 Đế van một chiều 32. Trục có một bánh răng lệch Gioăng làm kín đế van tâm với vành răng nghiêng Đầu ép 33. Vòng cách 34. Vòng bi N – 3524 35. Nắp trục dẫn động 36. Máng hứng dầu bôi trơn * Máy bơm pittông 9MГP-73 gồm hai phần chính sau: + Phần dẫn động; + Phần thủy lực. 2.1.1. Phần dẫn động Đây là phần dẫn động của bơm, tức nó có nhiệm vụ dẫn động và truyền công suất cho phần thủy lực làm việc. Phần dẫn động dùng để chuyển động quay của trục thành chuyển động tịnh tiến qua lại của pittông và xilanh qua cơ cấu tay quay thanh truyền. Phần chính của phần dẫn động là thân máy làm bằng gang, trên có lắp hai thanh trượt của bàn trượt, có các lỗ chứa ổ bi và cacte chứa dầu bôi trơn, hai bên cạnh có lắp hai nắp để kiểm tra tình trạng của bàn trượt và bộ phận lót kín cần pittông. Phía trên của thân máy là nắp đậy có một cửa nhỏ dùng để đổ dầu vào cacte và kiểm tra trạng thái làm việc của bánh răng nghiêng truyền động. Việc bôi trơn hệ thống bánh răng bằng phương pháp vẩy dầu khi bánh răng quay trong quá trình làm việc.
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo phần cơ khí của bơm 9MΓP-73 1. Vỏ máy 2. Ty pittông 5. Ty trung gian 6. Bộ làm kín 7. Vỏ lồng 8. Đai ốc 9. Vòng kẹp 10. Con trượt  11. Tay biên 12. Đệm kín 13. Nắp 14. Máng dẫn hướng trên 15. Tấm đệm lót 16,17. Tấm lót 18. Gioăng cao su 19. Trục chủ động 20. Nắp thăm dò  21. Nắp đậy 22. Bánh đà 23. Chỉ báo dầu 24. Ống dẫn nhiệt 25. Ổ bi 26. Máng dẫn hướng dưới 27. Giá máy 28. Trục biên   Trục chủ động và bị động được quay trên hai cặp ổ bi 7618 và 7524, việc căn chỉnh trục nhờ các miếng đệm kim loại mỏng. Trên trục cơ của máy có lắp hai ổ bi biên có dạng bi đũa trục ngắn. Đầu ra của trục chủ động có lắp một bánh đai D = 1000mm. Trên trục chủ động truyền chuyển động sang trục bị động và trục cơ (trục khuỷu). Do vậy với cơ cấu của trục bị động khi quay với sự giúp đỡ của tay biên mà tạo ra chuyển động tịnh tiến của pittông trong xilanh. Bàn trượt và đầu nhỏ của tay biên được liên kết với nhau bằng ổ bi kim và chốt. Chốt được lắp vào bàn trượt bằng mối ghép côn và có chốt hãm chống xoay, bàn trượt được chế tạo bằng gang đúc. Cần pittông liên kết với trục bàn trượt bằng ren, giữa chúng có một đĩa chắn, trục bàn trượt được vặn vào bàn trượt và được chống xoay nhờ đai ốc hãm. Phần cơ khí có cấu tạo như (hình 2.2), bao gồm: bánh đà, bộ truyền động bánh răng, hệ thống tay quay – thanh truyền và kết cấu con trượt. Vỏ máy 1 được chế tạo cùng với nắp đậy 21 và chúng được làm kín bằng gioăng cao su 18. Trên vỏ máy 1 được đặt hai máng hướng dẫn trên 14 và dưới 26 cho con trượt 10 chạy khi bơm làm việc. Khi thay thế hướng dẫn của máng dẫn trên 14 thì ta chỉ việc mở nắp 13 nằm trên vỏ máy và mở nắp bên hông của vỏ máy, mà không cần tháo nắp đậy 21. Việc kiểm tra chuyền động bánh răng và dầu bôi trơn được thưc hiện thông qua một lỗ đặc biệt được mở nhờ nắp thăm dò 20, lỗ này xả hơi ra ngoài khi bơm làm việc và đổ dầu vào bể khi dầu trong bể đã cạn hoặc thay dầu mới. Mức dộ dầu trong bể được kiểm tra thông qua chỉ số báo dầu 23 nằm ở vỏ máy. Ty trung gian 5, bộ làm kín (lò xo) 6 được chế tạo vừa với thân của nó. Một bên đặt hai vòng kẹp 9 được làm từ kim loại màu có hệ số mài mòn thấp. Mỗi vòng kẹp lại được chia làm ba phần. Phía trên của ty trung gian 5 là ba phần của vòng kẹp 9, được kéo căng bằng lò xo 6. Vòng kẹp 9 được nén chặt bằng lò xo 6 thông qua vỏ lòng và dựa vào nắp 13 nhờ vòng đệm 12. Nắp 13 lại được vặn chặt vào thân máy nhờ bulông thông qua một vòng đệm làm kín. Lò xo 6 di động được trong lỗ của vỏ lồng, vỏ lồng có hai gioăng cao su và vòng kẹp 9 có tác dụng làm kín và giữ cho bề mặt của ty trung gian 5 được an toàn. Thân máy được cấu tạo từ hai phần cách nhau bởi một tấm ngăn và tỳ lên vỏ máy 1, đồng thời được làm kín bằng gioăng 18. Gioăng này được nén chặt sau mặt bích nhờ bulông vặn vào thân máy. Thân máy có tiện rãnh A để dẫn dầu loại ra bằng các vòng kẹp 9 và gioăng 18, dầu đi theo rãnh A đổ vào bể dầu. Phía trước của con trượt 10 có đặt tấm đệm lót 15 để ngăn dầu không vướng vào khoang của thân khi đi qua rãnh A và khi con trượt di động. Bộ làm kín ty trung gian không cần điều chỉnh và kéo xiết trong quá trình sử dụng. Công việc của bộ làm kín ty trung gian như sau: dầu bôi trơn bề mặt của nó, khi con trượt chuyển động về phía hộp thủy lực, dầu sẽ theo ty dưới dạng kết tủa (lắng) đi đến vành cạo bằng lưới sắt và chảy theo các rãnh vào khoang của thân máy. Từ đây dầu lại theo rãnh A quay về hộp dầu. 2.1.1.1. Bánh đà Bánh đà được làm bằng gang và có cấu tạo khá đơn giản. Nó được nắp sau động cơ để nhận chuyển động quay từ nó và truyền tới cho bộ truyền động bánh răng. 2.1.1.2. Bộ truyền động bánh răng Hệ thống truyền động bánh răng của bơm có nhiệm vụ để truyền chuyển động quay từ bánh đà cho tay biên nhằm đảm bảo bơm có thể thực hiện quá trình hút và đẩy dầu tới tàu hoặc bể chứa. Sự chuyển động quay của bánh răng được lấy từ bánh đà thông qua trục chủ động 16 lắp trên nó, và nó sẽ truyền chuyển động quay này cho tay biên thông qua trục biên 10. Để trục chủ động 16 quay đều, không bị lệch tâm thì người ta thường cho nó chuyển động thông qua hai cơ cấu ổ bi lăn. Hai cơ cấu ổ bi này gồm có ổ bi đũa của trục chủ động 18, ổ bi của trục chủ động 19, cốc của bi chủ động 14, và các gioăng làm kín 13. Để giảm ma sát chuyển động giữa các ổ bi và trục chủ động 16 thì người ta phải bôi trơn nó qua nắp đậy 17 nhờ dầu bôi trơn chảy từ hộp dầu qua rãnh A.
Hình 2.3: Sơ đồ truyền động bánh răng. 1. Vành bánh răng 2. Tay biên 3. Ổ bi của bánh cam 4. Bánh cam 5. Vòng gioăng làm kín 6. Cốc của ổ bi 7. Ổ bi côn trục biên 8. Tấm đệm 9. Vòng đệm để điều chỉnh ổ bi 10. Trục biên  11. Gioăng làm kín 12. Nắp ổ bi 13. Gioăng làm kín 14. Cốc của ổ bi trục chủ động 15. Gioăng làm kín 16. Trục chủ động 17. Nắp đậy 18. Ổ bi đũa của trục chủ động 19. Ổ bi của trục chủ động 20. Gioăng chắn   Qua hệ thống bánh răng, chuyển động quay của trục chủ động 16 sẽ được chuyển tới tay biên nhờ trục biên 10. Trục này được lắp cố định trên bánh răng nhờ hệ thống các ổ bi côn trục biên 7, cốc của ổ bi 6, tấm đệm 8 và các gioăng làm kín 5, 11. Các ổ bi này có thể được điều chỉnh để cho hợp lý nhờ vòng đệm điều chỉnh ổ bi 9. Để sự ăn khớp cố định trục được chuẩn thì nó cũng được bôi trơn qua nắp ổ bi 12. Trục chủ động được đặt trên hai bi đũa 2, ổ bi quay trong cốc 1 và được đậy bằng nắp 4, nắp này được làm kín bằng gioăng cao su 3. Một đầu của trục được lắp vào ổ bi nhưng có để một khe hở A để ổ có thể co giãn do nhiệt trong quá trình làm việc. Bánh răng nghiêng trên trục được chế tạo liền một khối với trục, việc chế tạo này sẽ tạo độ cứng vững, đảm bảo độ ăn khớp với bánh răng của trục biên và thuận lợi cho việc lắp ráp. Đồng thời, hai đầu trục có tiện ren để lắp bánh đà và nhận chuyển động từ bánh dà của động cơ qua bộ truyền đai, vì vậy mà ta có thể bố trí cơ cấu dẫn động cho trục ở bên phải hoặc bên trái của bơm. Trên một đầu của trục chủ động (bên phải hoặc bên trái) có lắp bánh đà, có moay ơ được siết chặt bằng hai bulông và được lắp nóng ở nhiệt độ 1200 ÷ 1500.
Hình 2.4: Cấu tạo của trục chủ động. Cốc bi Bi đũa  Gioăng làm kín Nắp đậy   Trục biên hình được chế tạo bằng công nghệ hàn đúc và được lắp với bánh răng nghiêng của bộ truyền động bánh răng, nửa trên của bánh răng được giữ chặt với trục bằng then, nữa dưới được giữ chặt với trục bằng phương pháp lắp ghép có độ dôi. Trục biên được đặt trên hai bánh cam lệch tâm 2, hai bánh cam này được đặt lệch nhau một góc tương đối là 900 và có khoảng lệch tâm là 200mm. Trên mỗi bánh cam là một ổ bi 6 được tiến hành bằng cách tự bôi trơn, khi bánh răng làm việc thì dầu sẽ bắn vào và tự bôi trơn cho ổ. Trên trục có ép vành bánh răng 1 có môđun m = 12, trục biên được đặt trên hai ổ bi côn 9. Ổ bi quay trong cốc 8 và nắp 4 được làm kín nhờ gioăng 3. Việc điều chỉnh các ổ bi 6 được tiến hành nhờ tấm đệm 10. Dầu bôi trơn ổ bi được đưa vào thông qua rãnh A. Trên trục biên có bố trí hai tay quay biên 5 để nối với con trượt. Hai đầu to của hai tay biên được đặt lên hai ổ bi đũa của bánh cam 2 trên trục biên, hai đầu nhỏ nối với con trượt nhờ chốt 1. Chốt này được kẹp chặt vào con trượt 6 nhờ tấm lót 3 và bulông 4. 2.1.1.3. Hệ thống tay quay – thanh truyền Tay quay (trục khuỷu) là một bánh lệch tâm được chế tạo liền với bánh của trục biên. Trên bánh lệch tâm có lắp vòng bi tay biên, hai bánh lệch tâm nằm hai bên của bánh răng và được đặt lệch nhau 900. Bánh lệch tâm này được lắp chặt trên trục bằng then và lắp ghép có độ dôi. Thanh truyền (tay biên) là một bộ phận liên kết giữa tay quay và con trượt. Trên máy bơm 9MΓP-73 có lắp hai tay biên hoạt động theo hành trình kép. Thanh truyền được chế tạo bằng vật liệu kim loại cứng. Cấu tạo của thanh truyền: Đầu nhỏ của tay biên có lỗ để lắp với con trượt và có lỗ để bôi trơn, đầu to của thanh truyền có lỗ để gắn lên bánh lệch tâm. Trên mặt đầu to của thanh truyền có bulông bắt chặt với nắp để giữ ổ bi. Nhiệm vụ của hệ thống tay quay – thanh truyền là nhận chuyển động quay từ trục biên để biến thành chuyển động tịnh tiến qua lại của con trượt, cần pittông cũng như pittông. Vì vậy, trong quá trình làm việc thì lực tác dụng lên hệ thống là rất phức tạp. Để đảm bảo độ ổn định và khả năng làm việc của hệ thống cũng như toàn bộ máy bơm thì ta phải xác định và tính toán các lực này, để từ đó ta có thể kiểm toán độ bền cũng như độ ổn định của cần pittông, tay quay, thanh truyền, cặp truyền động bánh răng và dây đai, và đặc biệt ta sẽ chọn được bơm phù hợp. Xét sơ đồ chuyển động như hình vẽ: Giả sử tay quay theo chiều ω Ta gọi : r: chiều dài tay quay. l1: chiều dài thanh truyền. r1: bán kính của bánh răng 1. R: bán kính của bánh răng 3. R1: bán kính của bánh đà 2.
Hình 2.5: Cơ cấu truyền động của bơm pittông 1,3. Cặp bánh răng 2. Bánh đà Giả sử lực tác dụng lên thanh truyền là P1; P2 sẽ phân tích thành hai thành phần: P và Pt.
α = 0 ( π α = π ( 2π a. Quay theo chiều ω
α = 0 ( π α = π ( 2π b. Quay ngược chiều ω. Hình 2.6: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên cơ cấu truyền động - Lực P tác dụng lên cần pittông: phụ thuộc và giá trị của góc quay α mà lực tác dụng lên cần pittông (P) có thể là PK hoặc Pn. - Lực Pt tác dụng lên con trượt: Hướng của lực Pt phụ thuộc và chiều quay ω của tay quay. Lực tác dụng lên pittông bao gồm: - Áp lực của chất lỏng lên mặt trước và mặt sau của pittông. - Ma sát của pittông với xilanh. - Ma sát của cần pittông với vòng chắn. Trong quá trình làm việc, nếu để Pt hướng xuống dưới, mà dưới con trượt có một khoảng nhỏ để chứa cặn bẩn, thì con trượt sẽ bị mài mòn bởi cặn bẩn.Vì vậy, ta phải chú ý để chiều quay ω luôn theo chiều quay của kim đồng hồ để lực Pt luôn hướng lên trên, tránh sự mòn hỏng của con trượt trong quá trình làm việc. Lực tác dụng lên cần pittông được tính như sau : Khi kéo (Pk) : PK = π (pđ.
+ D.l1.f1 + K.d.l2.f2) (2.1) pđ: áp suất của chất lỏng ở khoang đẩy. D, d: đường kính của pittong và cần pittông. l1, l2: chiều dài của pittông và vòng chắn. K: hệ số kể đến ảnh hưởng của áp suất lên vòng chắn, K= 0,15. f1: hệ số ma sát của pittông với vòng chắn, f1 = 0,08 ÷ 0,2. f2: hệ số ma sát của cần pittông, f2 = 0,05 ÷ 0,2. Khí nén (Pn): Pn = π (pđ.
+ D.l1.f1 + K.d.l2.f2) (2.2) Lực tác dụng lên thanh truyền (P1) được tính như sau: P1 =
(2.3) Ta thấy rằng: tg
max =
<
nªn
max = 11o20’ Do đó: P1 =
= 1,02 P (2.4) Lực tác dụng lên con trượt (PT): PT = P1.sinβ = P1.tgβ (2.5) Tại điểm nối giữa tay quay với thanh truyền, P1 cũng phân tích thành 2 thành phần: - Lực T có hướng tiếp tuyến với đường tròn bán kính r tạo bởi tay quay trong quá trình làm việc. - Lực N có hướng dọc theo tay quay (hướng tâm). T = P1.sin (β + () (2.6) N = P1.cos (β + () (2.7) (0 ≤ β ≤ 11o20’) (0 ≤ ( ≤ 360o) Máy bơm 9MΓP-73 có 2 xilanh tác dụng kép với tay quay đặt lệch nhau một góc 900, khi đó lực T cũng được phân tích thành hai thành phần: T1 = P1.sin ( (2.8) T1 = P1.cos (90o + () (2.9) Tmax = T
= 2P1.sin 45o =
P1 (2.10)
Hình 2.7: Sơ đồ phân tích lực Từ giá trị Tmax, ta xác định được: - Lực tác dụng lên cặp bánh răng 1 – 3: P2 = Tmax.
(2.11) - Lực tác dụng lên dây đai: P3 = P2.
(2.12) 2.1.1.4. Kết cấu con trượt Con trượt được di chuyển nhờ sự quay của tay quay truyền qua thanh truyền. Sự di chuyển của nó trên máng trượt sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa xilanh-pittông và cần pittông, dẫn tới pittông cũng sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại trong quá trình hút và đẩy dung dịch tạo nên một chu kỳ kín.