đồ án môn học máy thủy khí bơm ly tam nhiều cấp khac linh mtk

Lời nói đầuMôn học máy thuỷ khí đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đàotạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bịphục vụ các ngành công nghiệp, n

Lời nói đầu

Môn học máy thuỷ khí đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đàotạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bịphục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học máy thuỷ khí kỳ 8 là một trong các đồ án có tầm quantrọng nhất đối với một sinh viên Máy và Thiết Bị Mỏ Đồ án giúp cho sinhviên hiểu những kiến thức đã học không những môn máy thuỷ khí mà cácmôn khác Đồ án còn giúp cho sinh viên hiểu dần đựơc về thiết kế và tínhtoán các bớc của môn máy thuỷ khí.Nó củng cố đợc phần lý thuyết và giúp

em hiểu sâu hơn phần lý thuyết đã học

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy PGS.TS NGUYễN đứcsớng và các thầy trong bộ mô” Máy và thiết bị mỏ” đến nay đồ án mônhọc của em đã hoàn thành Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏisai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS NGUYễN ĐứC SƯớNG đãgiúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao

Hà Nội, ngày 1/5/2012

Sinh viên: Nguyễn Khắc Lĩnh

Phần I tính toán cơ bản

I Tính chọn động cơ và phơng án kết cấu bánh công tác

Theo số liệu sau

Máy bơm nhiều cấp ( 10 cấp )

Lu lợng Q= 150 m3/h

Cột ấp H =1120 m

1120 165 81 , 9 1000

1000

.

=

=

=

η ρ

10 04583 , 0 2950 65 , 3

65

,

3

4 3

4 3

4 3 4 3

=

=

y H

i Q

2.Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính lắp trục khớp nối )

04 , 251254

2 ,

04583 , 0 4

04583 , 0

or

t

C D

Q

Trên đây là chiều rộng tính toán , trong thực tế do sự đổi hớng đột ngột của dòng chảy

ở cửa vào từ hớng trục sang hớng kính nên trong kết cấu ta lấy b1 lớn hơn để tránh”vùngchết”ở cửa vào

Vớidạng cánh hẹp hớng kính, số vòng quay ns nhỏ mép vào song song với trục,

ta lấy b1tăng thêm 10%- 20%so với tính toán:

Vây b1=21 mm

C1r = K1 C0 =1,2.5,91 =7,1 m s

8 Xác định giá trị vào của cánh β1

30

2950 14 , 3 30

2

1386 , 0 7 ,

05 , 1 165

.

.

2 2

K Q

với C2r =(0,8 ữ1,1) C0 = 1.Co =1.5,91=5,91(m/s)

K2 hệ số thu hẹp ở cửa ra chọn K2 =1,05

Do có tổn thất trao đổi ở ca ra nên giá trị b2 thực tế đợc lấy về mỗi bên 1 đến 1,5

mm so với giá trị tính toán

Nên chọn b2=12(mm)

5.Xác đ ịnh vận tốc tơng đối

5 , 20 sin

1 , 7 sin 1

91 , 5 sin 2

βr

C

(m/s)

6.Xây dựng tam giác tốc độ

w1 c1r

c1

u1

theo định lý hàm số cos ta có

0 1

1

2 1

vậy Sinα1 =

49 , 7

1 , 7

theo định lý hàm số cos ta có

0 2

2

2 2

vậy sinα2 = 0 , 243

88 , 37

19 , 12

1 2

D D

K

2

29 5 , 20 sin 1386 , 0 296 , 0

) 296 , 0 1386 , 0 (

5 , 6

=

+

− +

Với cánh dẫn tơng đối dầy k = 6,5

Vậy chọn số cánh Z =8 cánh

8 Chiều dài đĩa bánh công tác

ở giáp moay ơ thì chiều dầy m1 = 10 ữ 15 mm

Chọn m1 = 12 (mm)

Phía ngoài chọn nhỏ hơn: m2=8(mm)

IV.kiểm tra kết quả tính toán

1.Kiểm nghiệm hệ số thu hẹp

− 1

1 1

1

sin

.

β π

π

S Z

D

26 , 1 5 , 20 sin

004 , 0 8

1386 , 0 14 ,

1386 , 0 14 , 3

1 2

2

sin

.

β π

π

S Z

D

034 , 1 29 sin

008 , 0 8

296 , 0 14 ,

296 , 0 14 , 3

=

−

Vậy ta chọn K2 =1,05 là hợp lý

2. Kiểm nghiệm tỷ số b2/D2

0334 , 0

b

Với nq=

65 , 3

s

65 3

9 ,

66 =

vậy tỷ số b2/D2 là hợp lý

3. Kiểm tra D2/D1 hoặc Ds/D2

14 , 2 138

27 , 20

Vậy tất cả các thông số đã chọn khi kiểm tra, tính toán lại kết quả đều phù hợp với

điều kiện mà yêu cầu đặt ra

Phần 2 :xây dựng biên dạng cánh

2.1 xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến (mặt đứng)

Vì ns =66,9 nên cánh dẫn sẽ cong một chiều đơn giản , có dạng cánh cong mặt trụ,hẹp và dài.Việc xây dng biên dạng măt đứng cánh dẫn bánh công tác đơc tiến hành nhsau :

-Dựng các kích thớc d,do, D1,Ds,D2

- lấy một đểm nào đó làm chuẩn trên D2, Kẻ đờng nghiêng một góc so vợi phơngthẳng đứng , góc này là 40

- dùng đờng nghiêng vừa kẻ làm chuẩn dựng kích thớc b2trên D2 Và b1 trên D1

- Nối sơ bộ b1vàb2 thành một hinh dạng hình thang

r = ) Lấy sơ bộ đờng trung bình của b1 và b2

Ta có giá trị bi ứng với một DInào đó là:

ri i

i t

i

C D

i i

t

t k

ri i

t

s w

Sau khi đo và tính toán ta đợc bảng sau:

1 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 2

O

d

D1 D2

2.2.xây dựng biên dạng cánh dẫn (mặt trụ) trên mặt cắt vĩ tuyến

Khi ns=60 cánh dẫn có dạng mặt trụ cong một chiều đơn giản Vì vậy ta chỉ cầnxây dng biên dạng của một đờng dòng trung bình của chiều rộng cánh dẫn là đủ.ở đáycánh dẫn vuông góc với các đĩa bánh công tác Hình chiếu của cánh dẫn trên mặt vĩtuyến chỉ là một đờng cong

Ta xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt cắt vĩ tuyến bằng phơng pháp sau:

Phơng pháp giải tính từng điểm

Phơng pháp này thờng dùng để xây dựng biên dạng cánh bơm ở đây việc xây dựngbiên dạng cánh không phải từ cung tròn mà bằng việc xác định từng điêm trên toàn bộchiều dài của cánh

Cho một phân tố nhỏ của cung tròn PT =rdφ, số gia bàn kính là P,T=drtừ tam giácvuông PP,T ta có

rdφ=

i

tg dr

β

Do vậy

i

tg r

dr d

= ∫r

r i i o

i r tg

dr

β π

ϕ

180

Tích phân này đợc giải một cánh dễ dàng nhờ việc lập một bảng biến thiên theo rvới việc chọn các Δr thích hợp

ở đây ta chia thành 10 điểm bằng nhau với các Δr là bằng nhau

Ta đợc bảng sau

Trong đó:

i i i

tg r

1

180

π ϕ

1 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 2

ợc phân bố theo hớng vào đối xứng trục (Hình Vẽ 24b HDTK )

+Thiết diện máng dẫn vào thu hẹp dần theo quy luật máng xoắn

để lu thể vào cửa hút BCT cách đều đặn, không gây va đập và khử đợc

không gian chết của dòng chảy ở gần trục quay của bơm đợc thể hiện theo việc thiết kế máng xoắn từ thiết diện V đến thiết diện I của hình vẽ (Hình

vẽ 25 HDTK).Ta có :

Quy luật biến đổi tốc độ

1 Tốc độ của dòng chảy từ mặt bích nối với ống hút của bơm đợc tính

nh sau:

gH K

Ch = ch 2 Trong đó :Kch : là hệ số tốc độ chọn theo ns

Theo [3] thì ns <100⇒ Kch = 0,11 ữ 0,12 , Chọn Kch = 0,11

⇒ Ch = 0,11 2.9,81.1120 = 16,03 ( m/s)

2 Đờng kính nơi cửa bích hút vào bơm:

3 Tốc độ cửa vào BCT :

CD =Ch(1,3ữ1,5)= 16,03(1,3ữ1,5) =(20,839ữ24,04)

Chọn CD = 22 (m/s) Cho tốc độ Ch từ mặt bích hút đến CD tốc độ cửa vào BDT thay đổi theo quy luật điều hoà (thờng là đờng thẳng)

Nh vậy ta có thể tính đợc các thiết diện III, II, I dựa vào điều kiện tốc

độ qua các tiết diện này là không đổi Cp và lu lợng của nó giảm dần khi gócquay của dòng chảy tăng lên

Vì Cp không đổi nên ta có thể chọn Cp = CD = 22 (m/s)

+Gọi diện tích của các thiết diện III, II, I lần lợt là F3,F2, F1

(mm)60,30,0603(m)

03,16.14,3

04583,

0.4

C

Q D

π

04586 ,

0 2

16

118

Theo m¸y mÉu

III Bé phËn dÉn híng trung gian:

u

r

C

C b

b k rd

dr tg

2

' 2 3

2 3

1 , 7

45 , 6 22

10 15 , 1

α

θ = θ = 2π ( 1 − sin 2 α3)

d c

mở rộng cả 2 phía

- Theo hớng kính: εhk = 9ữ11 ,ta chọn εhk=100

- Theo hớng trục: εht = 4ữ60 , ta chọn εht=50 + Xác định chiều dài phần ống khuếch tán:

1

α

ρcn = r + R o Trong đó :

3e r

Ro = 3 θC tgα = r3 = 163 (mm)

- θC là góc ở tâm của máng xoắn ốc

⇒ ρcn = (153+162) 0

7 , 5 cos 2

0,45

0,5

0,6

0,75

0,95 Vì α3 = 5,20 ⇒

.

2r3

= 95 , 0

153

2 =322 ( mm )

1

U h H g

r U r

Y TA

H

=

) 02 , 0 01 , 0 ( 65 , 0

+ Xác định chiều rộng khe hẹp δ1 :

1

δ = 0,2ữ0,3 mm , chọn δ 1= 0,2 ( mm) = 0,2.10-3,m+ Xác định chiều dài khe hẹp l1:

DY1 = 2rY1 = 2.76 = 152 mm >100 mm nên theo công thức kinh nghiệm ta có :

) 15 , 0 12 , 0 ( 15

, 0 12 ,

=

2

2 2

2 2 2

u u

058 , 0 1 81 , 9 8

75 , 45 75

, 45 2

142 , 0 81 ,

=

04583 , 0

2 1

= +

+

= + +

=

q q Q

−

b L

- Ta chọn : i = 8 (vòng lót)

+ Xác định lực ép vòng lót:

F p ( dk d ) B

4 4 ,

-Xác định lực do chênh áp phía trớc và phía sau BCT:

2 2

u H r R

p o

1

u

C H

i p

=

4 , 66 5 , 42 2

13 , 37 1

058 , 0 089 , 0 1 81 , 9 8

57 , 45 4 , 66 058 , 0 089 , 0 9810 14

,

3

2 2

2 2

F = γ

-Hệ số A = 1 với bánh công tác là hớng kính

Nên:

) ( 25 , 246 91

, 5 81

, 9

10 6 , 41 9810

1

3

N C

g

Q A

c Lực phụ hớng trục (Hình vẽ 36 HDTK)

,3(N)3124,

2

148.0.2

089,0148,0

089,0

148,0ln0,089-

0,148

0,148089

,0148,081,9.8

75,453,14.9810

-22

ln8

2

2 2

2

2 2

2 2 2

2 2

2 2

2 2 2 2

2 2 2 2 2

2 2 2

2 2

2 2

r R r

r R

r g

u

Y Y

Y Zng πγ

-Tổng lực tác dụng lên toàn bộ bánh công tác của bơm là:

, 3124 5692

.(

81 , 9 ) (

1

−

= +

−

−

= +

Q

Q K

F

dm R

0417 , 0 1 1 ,

II Tính toán thiết bộ phận cân bằng lực hớng trục của máy bơm

a Lực tác dụng Fd trên đĩa giảm tải đợc tính theo công thức:

F = ψ Π (R2 −r2 ) ∆p

để cân bằng roto thì chênh áp giữa trớc và sau đĩa phảI bằng nhau.và

khi đó Fd=∑Fzi

Từ đó ta có độ chênh áp:

) 116 , 0 1856 , 0 (

14 , 3 59 , 0

84068 )

F p

2 0

2 0 2

) 1 ( 3

) ( 3 ) )(

2 1 ( ) 1 )(

1 (

a

a a

e a

e

R r

R

r R

r R

r

−

− +

+ +

−

=

ϕ

ϕ ψ

Chọn kết cấu: (re/Ra) = 0,625; (r0/re) = 0,5 va hệ số ϕ = 0,18 thay vào

10 2 5 , 0 625 , 0 625 , 0 10 856 , 1 2

116 , 0 06 , 0

10 856 , 1 116 , 0 14 , 3 2

2 5 , 0 2

2

3

3

2 4

4

2 2 1

1 2

s m

p g R

r R

r

b

L

b r Q

a

e a e

e s

=

∆ +

+

=

γ λ

π

x

S

p p g

Q b

L

b r

0 0

2 5 , 1 2

2

Suy ra:

mm m

b Q

p p g b r L

S

x

62 062 , 0 06

, 0

10 856 , 1 3 06

, 0 ) 10 5 , 2 (

9810

8421087

81 , 9 ) 10 856 , 1 (

056 , 0 14

.

) (

.

16

4 2

3

3 4 2

2

0 2

2 3

3 0

2 0 2 0

γ π

−

=

−

) 39240 60000

( 2161759 )

056 , 0 148 , 0 ( 81 , 9 8

7 , 308 9810 9 , 80 ) 1 10 (

112

.

9810

) (

) (

8 )

1 (

2 2

2

2 0

2 2

2

g H z

H p

81 , 9 2

63 , 5 81

, 9 2

39 , 21 57 , 45 2

2

2 2

2 2

2 1

2

g

c g

Mômen ngoại lực (mômen xoắn):

Mx= 2512,54(Nm) Chiều dài trục(tính sơ bộ) :

Q1 = γ V

Trong đó:

γ gang = 7,3 KG/dm3 -V: Thể tích

296 ,

⇒ Q = 7,3.1000.0,0066 = 23 kG = 225 N Vậy với 10 BCT thì:

Q = 10.225 =2250 (N)-Trọng lợng trục bơm:

1,032 m 1169N

1169 N

M496.8 Nm

fmax là độ võng lớn nhất của trục dới tác dụng của các lực

Theo tài liệu SBVL( Trang 59 & 137) ta có:

z EJ

z ql

3 2

85 2 85

85 2

85 2 1 3 , 277 10 10 2 24

2

85 85 10 2750

= 0,00247 (cm)

=24,7.10-6 (m) =>nth =

14 , 3

30

6

10 7 , 24

81 , 9

− = 6021 (vòng/ph) n=2950 < 0,7.6021 = 4215(vòng/ph)

Vậy trục bơm làm việc ở chế độ trục cứng

Phần VI : Dựng bản vẽ lắp bơm

Và kiểm tra sơ bộ hiệu suất.

Dựng bản vẽ lắp bơm Trên cơ sở các phần tính toán thiết kế các bộphận: Bánh công tác, các bộ phận dẫn hớng, trục máy bơm và các phầnphụ, ta xâydựng bản vẽ lắp toàn bộ của máy bơm dựa trên bản vẽ máy bơmmẫu

Tính sơ bộ hiệu suất của bơm

- Hiệu suất thuỷ lực:

Đờng kính tơng đơng cửa vào:

42 , 0 1

3 / 2 3

2

93 , 66 68 , 0 1

1 68

, 0 1

820 1

1

820 1

1

2

2

= +

-Tµi liÖu tham kh¶o:

Híng dÉn thiÕt kÕ m«n häc m¸y thuû khÝ, ( Trêng §H Má - §Þa ChÊt),

do thÇy PGS.TS NguyÔn §øc Síng biªn so¹n n¨m 2009.

Bµi gi¶ng M¸y Thuû KhÝ Trêng §H Má - §Þa ChÊt, NguyÔn §øc íng, Vò Nam Ng¹n 2001.

S-Gi¸o tr×nh SBVL cña NXB Giao Th«ng VËn T¶i do Hoµng ThÞ Hång chñ biªn.