Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác 1.. Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm đờng kính lắp trục khớp nối... TíNH TOáN CáC THÔNG Số ở CửA RA BáNH CÔNG TáC 1... Xây dựng biên
Trang 1Phần I tính toán cơ bản
I Tính chọn động cơ và phơng án kết cấu bánh công tác
Theo số liệu sau
Máy bơm hai cấp đối xứng loại
Lu lợng Q= 500 m3/h
Cột áp H =250 m
Số vòng quay trên máy n =2950 v/ph
Hiệu suất
% 73
1 Công suất yêu cầu trên trục bơm
N= 1000 0 , 73 475,4
250 141 , 0 8 , 9 1000
1000
.
c
t H Q g
KW
Qt=1,02.500 =510 m3/s
2 Công suất động cơ
Nđc =(1,1-1,3) N =1,1.475,4 =532 KW
Chọn đông cơ có Nđc =532 KW số vòng quay n=2950 v/ph
3 Số vòng quay đặc trng
1 250
2 141 , 0 2950 65 , 3
.
65
,
3
4 3
4 3
4 3
4 3
y H
i Q
vòng /phút
với i=2
y =1 là số cửa hút
II Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác
1 Vẽ sơ đồ bánh công tác
D 2
0
d
D 2
2 Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm ( đờng kính lắp trục khớp nối )
Trang 2dr = cm m
073 , 0 ) ( 32 , 7 1962 2 , 0
153985
2 ,
với Mx là mô men xoắn trên trục
Mx=97403 9 , 81 153985 , 03
2950
4 , 475 97403
n
N
(N.cm)
ứng suất cắt cho phép
=B.200 =9,81.200 =1962 N/cm2
3 Xác định đờng kính nơi lắp bánh công tác
d= 7,3 cm
4 Đờng kính may ơ của bánh công tác
d0= d+ (10 25 ) mm
=73 + 17 =90 mm
5 Xác định đờng kính D s
0
.
.
C
Q
s
t
= 0 , 09 2
93 , 6 14 , 3
141 , 0 4
= 0,184 ( m) Tốc độ cửa vào Cs
Cs = Kcs 2 g H i = 0,14 2 9 , 81 125=6,93 m/s
Hi là cột áp của bánh công tác
Hi =H/i =250 /2 =125 m
6 Xác định đuờng kính D 1
có ns >60
vậy D1 =(1,0 0,96 ) 0,18 =0,1470,175
ta chọn D1=0,17 (m)
7 Xác định chiều rộng mép vào b 1
có =90 nên ta có C0 =C0r (=7)
C0 là tốc độ dòng chảy trớc khi vào bánh công tác
C0 =(1,0 1,1 ) Cs =6,93 7,59 m/s
7 17 , 0 14 , 3
141 , 0
. 1 or
t
C
D
Q
C1r = K1 C0 =1,2.6,93 =8,3
8 Xác đ,ịnh giá trị vào của cánh 1
tg ,0 = 268,,32 0,32
2 , 126
1
u
C r
vậy 1,0 =170
với u1 tốc độ vòng ở cửa vào u1 =
2
.D1 W
m/s
Trang 3trong đó W= 308 , 7
30
2950 14 , 3 30
.
n
(1/s )
vậy u1 =
2
.D1 W
2
17 , 0 7 , 308
vậy 1 1,0 17 +3 =200
9 Chiều dài cánh dẫn S
chọn S= 4(mm ) =0,004 (m) đúc bằng gang
III TíNH TOáN CáC THÔNG Số ở CửA RA BáNH CÔNG TáC
1 Góc ra của cánh dẫn
0
2 18
2 Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u 2
u2= Ku2 2 g.H1 =1,1 2 9 , 81 125 54 , 47 9m/s
Trong đó K2 =
8 , 0
1 1
=1,1
là hệ số áp suất
3 Tính đờng kính tại cửa ra của bánh công tác D 2
D2=
n
u
.
.
60 2
3,14.2950 0,353( )
4 , 54
4.Tính chiều rộng bánh công tác ở cửa ra b 2
32 , 6 353 , 0 14 , 3
05 , 1 141 , 0
.
.
2 2
2
r
t
C D
K Q
với C2r =(0,8 1,1) C0 =(5,6 – 7,7 ) chọn C2r = 6,32
K2 hệ số thu hẹp ở cửa ra chọn K2 =1,05
Lây b2= 2,3 cm
5.Xác định vận tốc tơng đối
W1 = 24 , 2
20 sin
3 , 8 sin 1
1
r C
Trang 4W2 = 20 , 45
18 sin
32 , 6 sin 2
r
C
6 Xây dựng tam giác tốc độ
20°
c1r c1
u1 w1
c1r =w1.sin20=27.sin20 =9,23
theo định lý hàm số cos ta có
0 1
1
2
1
2
1
2
1 w u 2 u.w cos 20
c =272+26,232 –2.27.26,23.cos20
vậy c1 =9,27
ta lại có 2 1 1 1
1
2 1
2
1 c u 2 c.u cos
vậy cos 0 , 092
.
2 1 1
2 1
2 1
2 1
1
u c
w u c
0
1 84 , 6
Trang 5c2r u2
w2
ta có c2r =w2.sin18 =20,45.0,3 =6,31
ta có 2 cos 18 20 , 45 2 54 , 47 2 2 20 , 45 54 , 47
2 2
2 2
2 2
2
2 w u w u
c
vậy c2 =35,5
ta lại có 2 2 2 2
2
2 2
2
2 c u 2 u .c cos
47 , 54 5 , 35 2
45 , 20 47 , 54 5 , 35
2 cos
2 2
2
2 2
2 2
2 2
2 2
u c
w u c
2 9 , 96
7 Số cánh dẫn
Z =
2 sin
1 2
2
1
D
D
D
D
K
2
20 20 sin 17 , 0 352 , 0
) 352 , 0 17 , 0 (
5 , 6
Vậy chọn số cánh Z =8 cánh
8 Chiều dài đĩa bánh công tác
IV.kiểm tra kết quả tính toán
1.Kiểm nghiệm hệ số thu hẹp
1
1 1
1
sin
.
S Z
D Z
D
21 , 1 20 sin
004 , 0 8
17 , 0 14 ,
17 , 0 14 , 3
1
Vậy chọn K1 =1,2 là hợp lý
Trang 6K2 =
2
1 2
2
sin
.
S Z
D Z
D
20 sin
004 , 0 8
352 , 0 14 ,
352 , 0 14 , 3
1
1,09
Vậy ta chọn K2 =1,05 là hợp lý
2 Kiểm nghiệm tỷ số b 2 /D 2
068 , 0 1
, 1
6 , 29 00073 , 0
0073 ,
2 3 4
2
u
q K
n D
b
với nq =ns/3,65 =29,6
vậy tỷ số b2/D2 là hợp lý
3 Kiểm tra D 2 /D 1 hoặc D s /D 2
07 , 2 17
,
0
353
,
0
2
1
D
D
phù hợp với ns =108
4.Kiểm tra tỷ số W 1 /W 2
W1/W2=24,2/18,4=1,32 phù hợp với điều kiện
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 dặt gia
Phần II.
I xây dựng biên dạng cánh
1 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến
Số vòng quay đặc trng ns>60 do đó ta xây dựng biên dạng cánh dẫn cong không gian Ta chia mặt đứng thành 4 phân tố , điều kidện chia sẽ là :
0 2
4 4
.
4
1
s s
2
9 18 3 2
.
0 2 '
0
2
4
1
s s
vậy D s'' 14 , 23cm
Trang 7vậyD s'' 119cm
bảng tính toán mặt đứng Mặt
đẳng
tốc
Đờng
dòng
ri(mm) b imm ri
mm
b i
n
n
ri.
mm
b i
n b
r i. b i=
n
i
r
n. 1 .
1
-r i. b i
(mm)
ri C
Q
.
2
1-1
a-a
b-b
c-c
d-d
167,74 _ _ _
5,9175 _ _ _
992,604 _
_ _
_ _ _
0,0055 _ _ _
2-2
a-a
b-b
c-c
155,6 _ _
6,14 _ _
956,898 _
_
_ _
0,0057 _ _
Trang 8d-d _ _ _ _ _
3-3
a-a
b-b
c-c
d-d
142,2 _ _ _
6,4059 _ _ _
910,954 _
_ _
_ _ _
0,006
4-4
a-a
b-b
c-c
d-d
130,75 129,6 128,62 127,55
6,52 6,56 6,607 6,65
852,49 850,76 849,79 848,2
3402,2 850,3
2,17 0,46 0,51 2,1
0,0064
5-5 a-a
b-b
c-c
d-d
120,4 118,0 115,6 113,2
6,83 6,92 7,07 7,11
811,9 809,05 804,9 801,6
2,25 1,9 5,2
0,0068
6-6
a-a
b-b
c-c
d-d
106,6 104,4 102,2 99,81
7,14 7,15 7,24 7,32
761,7 746,4 739,4 730,6
1,9 5,1 13,9
0,0073
X©y dùng biªn d¹ng c¸nh kh«ng gian trong mÆt vÜ tuyÕn
Trang 995°
4
1
d 1 c1 1
6 5
p
1
p 1 5
4
1 1
3 3
2 2
c
a 2 2 e
n d
P
m
1
P
2 Bộ phận dẫn hớng vào của bơm hai cấp
Ch= Kch 2 g H Kch là hệ số tốc độ do ns >100 chọn Kcs =0,1
Ch= 0.1 2 9 , 81 250 7 , 0035
0035 , 7 14 , 3
141 , 0 4
.
4
h
t
C
Q
Dh là đờng kính nơi cửa bích hút của bơm
Tiết diện IV có diện tích là
F4 = kp.3
n
2950
141 0
2 =0,072 (m2) Trong đó kp =2
Tiết diện III có diện tích là F3 =3/4.F4 =3/4.0,072 =0,054 m2
Tiết diện II F2 =2/4.F4= 2/4.0,072 =0,036 m2
Tiết diện I F1 =1/4.0,072=0,018 m2
Khoảng cách AF=2.Ds= 2.0,18=0,36
Trang 10VII
VI
V
0
III
V IV
II IV
III
I
II
I
00 =3/4.Ds =3/4.0,18 =0,135
C0= Ds =0,18
D0 =7/6.Ds =7/6.0,18 =0,21
EC= 5/4.Ds =5/4.0,18 =0,225
HO =6/4.Ds = 6/4.0,18 =0,27
II Bộ phận dẫn hớng ra kiểu xoắn ốc
Đặt r2 là bán kính ngoaì cùng của bánh xe công tác
r3 là bán kính đờng tròn cở sở của đuờng xoắn ốc
b2 là chiều rộng cửa ra bánh công tác
b3 là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với bánh ra
b3 =b2 +(0,020,05).D2
b3 =0,023 +0,04.0,353 =0,037 (m)
r3 =r2 + 0 , 18 ( )
30
176 , 0 176 , 0 30
r
Hằng số máng xoắn
Trang 11Kd = cu r =c3u.r2 = 8 , 82
7 , 308
7 , 277 81 , 9
w
H
g LT
HLT =
TL
H
vậy HLT = 277 , 7 ( )
9 , 0
250
m
Trong đó TL 0 , 01 0 , 84
Cmx =kmx 2 g.H 0 , 37 2 9 , 81 250 25 , 9
F8 = 0 , 0053
mx
c
Q
m2
F1= 0 , 0053 0 , 00067
360
45
0
0
m2
F2 = 0 , 0053 0 , 0013
360
90
0
0
m2
F3 = 0 , 0053 0 , 002
360
135
0
0
m2
F4 = 0 , 0053 0 , 0027
360
180
0
0
m2
Trang 12F5 = 0 , 0053 0 , 0033
360
225
0
0
m2
F6 = 0 , 0053 0 , 004
360
270
0
0
m2
F7 = 0 , 0053 0 , 0047
360
315
0
0
m2
F9 =0,0053 m2
hi =
i
i i
tg
F tg b
b
2
2 4 3
3
5 , 22 2
0053 , 0 5 , 22 4 037 , 0 037 ,
tg tg
h8 =kp.D2/2 –D3/2
trong đó D3 =kH D2 =1,15.0,353 =0,405 chọn kH =1,15 ,kp =2
vậy h8 =2 0 , 15
2
405 , 0 2
353 , 0
III bộ phận dẫn hớng trung gian
r =r3.e tg 3
r3 là bán kính đờng tròn đIúm bắt đầu vào cánh dẫn hớng
r3 =1,05.r2 =1,05.0,176 =0,1848
tg3 =k3
3
2
b
b
u
r
c
c
2
2 '
chọn k3 =1,12
b3 =b2 +(12 )mm =23+ 0,02 =23,02 cm
tg3 =1,1200,,024023.346,009,79 0,185
vậy3 =10,5o
số cánh đĩa dẫn Zd =Z+2 =8+2= 10 cánh
Trang 13b3=0,02302(m) lầy ao =b3 =0,023 (m)
Độ tcong của của trục khuếch tấn tăng lên sẽ làm giảm đờng kính ngoài của bộ phận dẫn hớng trung gian nhng khi đó sẽ hạ thấp hiệu suất thuỷ lực của nó do đó chiều dài phần ống khuếch tán đợc lấy nh sau
l = (34).ao =3,5.0,023 =0,080(m )
Bán kính một cung
3 0
3
cos 2
1 ).
(
on r R
Ro =r3.e tg 3
c là góc ở tâm của máng xoắn ốc
c =2..(1 sin2 3)210..(1 sin10,5)0,607
d
Z
Ro =0,1848.e.tg10,5=0,2206 (m)
1991 , 0 5 , 10 cos 2
1 ).
252 , 0 1848
,
0
on
IV bộ phận lót kín
1 Lót kín bánh xe công tác.
q1= f y 2 g.h y
ry1= 0 , 004 0 , 096
s
D
(m )
1
là chiều rộng khe hẹp
000192 ,
0 096 , 0 002 , 0
002
,
hy=0,6.H1=0,6.125=75
Diện tích tiết diện khe hẹp
Fy =2. r y1 1 2 3 , 14 0 , 096 0 , 000192 0 , 000115(m2)
q1= f y 2 g.h y =0,55.0,000115 2 9 , 81 75 0 , 0024
do Dy1=2.ry1>100 mm theo kinh nghiệm l1/D1 =0,120,15khi đó 0 , 5 0 , 6
Trang 14lợng chất lỏng chảy qua khe hở phía sau bánh công tác là
q2= 2 r y2 2 2 g.h y2
với
2 2
2 2 2 2
8
2
.
r
r g
u u
H
g
y
Hll = 148 , 8
84 ,
0
125
1
tl
H
2 2
2 2 2
2
8
2
.
r
r g
u u
H
g
176 , 0
049 , 0 1 81 , 9 8
47 , 54 47
, 54 2
8 , 148 81 ,
trong đó ry2= 0 , 004 0 , 049
2
09 , 0 2
0 s
d
m
r2=D2/2 =0,353/2 =0,176 m
2 Lót kín trục bơm
Chọn vòng phớt lót kín trục bơm
B=0,25.d =0,25.73 =18,25 mm
Chọn b=17 mm
Chiều dài phần lót kín đợc chọn
L=2.d =2.17 =34 mm
Lực ép vòng lót F=1,4 P
4
.(dk – d2).B
V lực tác dụng trong máy bơm và tính toán trục bơm
Trang 151 Lực tác dụng
FZng =
2
2 0 2 2
2 2
0
2
2 1 8
.
.
r
r R g
u H r
p y
Hp =H
2
2 2
1
u
c u
Trong đó c2u =u2- c2r .cotg2=54,47 – 6,32.cotg20 =37,10 m/s
Hp =250 164 , 8m / s
47 , 54 2
1 , 37
Ry = 0 , 004 0 , 081
2
17 , 0
D s
mm
r0 =d0/2 +s =0,09/2+0,004 =0,049 m
017 , 0 2
049 , 0 086 , 0 1 81 , 9 8
47 , 54 8 , 164 049 , 0 086 , 0 81 , 9 1000 14 ,
=19621,9N
2 Lực tác dụng bên trong bánh công tác
81 , 9
81 , 9 14 , 0 1000 1
g
Q
Chọn A=1 bánh hớng kính
3 Lực phụ hớng trục
Trang 16
2 ln
.
8
.
2
2 2 2 2
2 2 2 2 2
2 2 2 2
2 2
2 2
r
R r R
r R r
r R
r g
u
y y
N
3 , 13744 2
176 , 0 2
086 , 0 176 , 0 086 , 0
176 , 0 ln 086 , 0 176 , 0
176 , 0 ).
086 , 0 176
,
0
.(
81
,
9
.
8
47
,
54
2
2 2
2
2 2
2
2 2
2 2
nh vËy tæng lùc t¸c dông lªn b¸nh c«ng t¸c b¬m lµ
F =FZng + F*
Zng + FZtr =19621,9+ 979,,9 +13744,3 =34345,8 N
3 Lùc híng kÝnh
FR = 1000 250 9 , 81 0 , 053 0 , 023 113 , 7
14 , 0
138 , 0 1 4 , 0
1
Q
Q K
t
VI kiÓm tra s¬ bé hiÖu suÊt
2 HiÖu suÊt lu lîng
3
2 68
,
0
1
ll
n
=1+ 0,68.108-2/3 =1,029 vËy hiÖu suÊt lu luîng lµ 0,97 phï hîp
3 HiÖu suÊt c¬ khÝ
2
2 108
820 1
820
1
1
s
vËy hiÖu suÊt c¬ khÝ lµ 0,93 phï hîp