ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY THỦY KHÍ thanh

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

Lời nói đầuMôn học máy thuỷ khí đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về thiết kế và chế tạo các loại máy, các thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải

Đồ án môn học máy thuỷ khí kỳ 7 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất

đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn máy thuỷ khí mà các môn khác Đồ án còn giúp cho sinh viên hiểu dần đựơc về thiết kế và tính toán các bớc của môn máy thuỷ khí.Nó củng cố đợc phần lý thuyết, nó giúp em hiểu sâu hơn phần lý thuyết đã học.

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của TS NGUYễNđức sớng và các thầy trong bộ môn” Máy và thiết bị mỏ” đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn Thầy NGUYễN ĐứC SƯớNG đã giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao.

,0.1000

182.283,0.81,9.1000

1000

=

=

=Ν

c

t H Q g

65,3

4 3

4 3

4 3 4 3

=

=

y H

i Q

7,391698

2,

=

τ víi Mx lµ m« men xo¾n trªn trôc

1450

4,594.97403

Ds= 2

0

.4

d C

283,0

283,0

t

C D

3,6

ω m/s

trong đó ω = 151,77

30

1450.14,330

vậy u1 =

2.D1

2

255,0.77,

2 2

k Q

245,7

2 1

2 1

22,2035,1926,7

.2

2 2

2 1

1

2 1

2 1

2 1

u c

w u c

α

0

1 =86,3

α

ta có c2r =w2.sin250 =14,2.0,423 =6,0066(m/s)

ta có 2. 2. 2cos250 14,22 43,942 2.14,2.43,94.0,906

2 2

2 2

2,1494,4365,31

.2cos

2 2

2 2

2

2 2

2 2

2 2

u c

w u c

1 2

D D K

2

2521sin.255,0579,0

)579,0255,0.(

5,

=

+

−+Vậy chọn số cánh Z = 7 cánh

8 Chiều dày đĩa bánh công tác

Lấy m =12mm và nhỏ dần ra phía ngoài.

IV.kiểm tra kết quả tính toán

1.Kiểm nghiệm hệ số thu hẹp

K1 = =

−

1

1 1 1

sin

βπ

π

S Z

D

14,11,0

114,021sin

005,07

255,0.14,

255,0.14,3

0

=

=

− Vậy chọn K1 =1,15 là hợp lý

K2 = =

−

2

1 2 2

sin

βπ

π

S Z

D

05,1247,0

26,025sin

005,07

579,0.14,

579,0.14,3

0

=

=

− Vậy ta chọn K2 =1,1 là hợp lý

579,01

22,20

Phần II : xây dựng biên dạng cánh

I Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến

Số vòng quay đặc trng ns>80 do đó ta xây dựng biên dạng cánh dẫn cong không gian.Với các bớc đợc tiến hành nh sau:

ri i

i t i

C D

k Q b

π

=

i i

i i

t

t k

ri i

t

S w

C

+

=β

Muốn vẽ chính xác ,ta phải tìm các trị số bi thay đổi từ cửa vào đến cửa ra(từ vị trí r1=D1/2 đến

vị trí r2=D2/2).Lấy sơ bộ đờng trung bình của b1-b2 là đờng 1-2.Ta có giá trị bi ứng với một Dinào đó:

ở đây

3

1

s s

3

1

s s

0 2 2

=+

−

=+

0

2

44

3

1

d D d

Kẻ sơ bộ những đờng bb,cc theo dạng đờng cong mặt đứng

Ta lấy góc ôm ngoài ϕmvà góc ôm trong ϕntheo ns nh sau:

n s ϕn ϕm 95,6 106,60 104,40

Nối sơ bộ các điểm chia ở cửa vaò và cửa ra bằng những đờng cong bao mặt đứng ta đợc hình

2-2 b-b 0.25825 0.01043 0.00269 0.00810 0.00270 0.00001 5.50727 c-c 0.25785 0.01047 0.00270 0.00810 0.00270 0.00000 5.50727 d-d 0.25785 0.01049 0.00270 0.00810 0.00270 -0.00001 5.50727 a-a

b-b 0.23343 0.01121 0.00262 0.00785 0.00262 0.00000 5.67928 3-3 c-c 0.23313 0.01122 0.00262 0.00800 0.00267 0.00005 5.57325 d-d 0.23283 0.01125 0.00262 0.00800 0.00267 0.00005 5.57325 a-a

β

rd

dl Rd

dl Rd

l i

tg r

dl

βπ

5-5 b-b 0.20316 0.01246 0.00253 0.00762 0.00254 0.00001 5.85093 c-c 0.20300 0.01253 0.00254 0.00794 0.00265 0.00010 5.56297 d-d 0.20274 0.01255 0.00254 0.00794 0.00265 0.00010 5.56297 a-a

6-6 b-b 0.18748 0.01320 0.00247 0.00742 0.00247 0.00000 6.00486 c-c 0.18667 0.01336 0.00249 0.00782 0.00261 0.00011 5.62296 d-d 0.18586 0.01322 0.00246 0.00782 0.00261 0.00015 5.62296 a-a

7-7 b-b 0.17257 0.01409 0.00243 0.00729 0.00243 0.00000 6.11546 c-c 0.17170 0.01434 0.00246 0.00768 0.00256 0.00010 5.69622 d-d 0.17083 0.01402 0.00240 0.00768 0.00256 0.00016 5.69622 a-a

b-b 0.15421 0.01584 0.00244 0.00717 0.00239 -0.00005 6.21409 8-8 c-c 0.15201 0.01581 0.00240 0.00765 0.00255 0.00015 5.71960 d-d 0.14983 0.01554 0.00233 0.00765 0.00255 0.00022 5.71960 a-a

b-b 0.14009 0.01802 0.00252 0.00769 0.00256 0.00004 5.79792 9-9 c-c 0.13310 0.01750 0.00233 0.00769 0.00256 0.00023 5.79792 d-d 0.12608 0.01822 0.00230 0.00715 0.00238 0.00009 6.23482

ii Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến

Chia d1d2 thành những phần nhỏ dl tơng ứng với dr và coi các dl tiếp xúc với bề mặtnón.Gọi R là bán kính đờng sinh mặt nón tiếp xúc với đoạn dl của cánh dẫn ,đoạn này có độdài thực là PP1 ứng với góc dy bao nó.Trên mặt vĩ tuyến ứng với R và dl có r và dr Do gócnghiêng của đờng dòng so với mặt đứng là nhỏ nên ta có thể viết: Rdy=rdf

Mà trong tam giác PTP1 có tgb=

đồng thời lại có dR dl nên: Do đó và cuối

cùng ta nhận đợc

với l là chiều dài đờng dòng đang dựng,theo phơng pháp lập bảng ta sẽ xây dựng đợc biêndạng của đờng d1d2 trên mặt vĩ tuyến là đờng cong d1’d2’.Thực hiện trên từng đờng dòng ,cuốicùng ta đợc hình vẽ cho toàn bộ cánh Các điểm m’ và n’ đợc xác định nhờ các góc fm vàfntính theo các công thức trên

s m

C C C

D D

4,1

82,54,1)

5,11

16,44,

Dh= 0,348( )

97,2.14,3

283,0.4

.4

m C

Q

h

Dh là đờng kính nơi cửa bích hút của bơm

Tiết diện IV có diện tích là F4 = kp.3

n

1450

283,0

2 =0,116 (m2) Trong đó kp =2

Tiết diện III có diện tích là F3 =3/4.F4 =3/4 0,116 =0,087m2

Tiết diện II F2 =2/4.F4= 2/4 0,116 =0,058m2

Tiết diện I F1 =1/4 0,116 =0,029 m2

Khoảng cách AF=2.Ds= 2.0,276=0,552m

V VII

VI

V IV III

Nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng ra là nhận lu thể đi ra từ bánh công tác sau đó dẫn ra ống

đẩy Để bảo đảm giữ đợc quy luật chuyển động của dòng chảy và ít tổn thất va đập , bộ phận dẫn hớng ra thờng có dạng xoắn ốc mở rộng dần

1450.14,3.260

.2

s rad

= πω

r

=+

=Việc tính máng xoắn đợc thực hiện theo định luật về dòng tiavới hằng số máng xoắn

Kd = cu r =c3u.r2 = 12,9

77,151

56,199.81,9

=

=

ωLT

H g

m/s

182

m

=

Trong đó ηTL = η −0,01= 0,85−0,01=0,912

Ta phải thiết kế biên dạng đờng xoắn ốc từ tiết diện 0 đến tiết diện 8.Tính theo điều kiện tốc

độ dòng chảy trong máng xoắn không đổi từ tiết diện 1 đến tiết diện 8 là:

Cmx =kmx 2.g.H =0,37 2.9,81.182 =22,11(m/s)

Diện tích tiết diện thứ 8 của máng xoắn là: F8 = 0,0128

11,22

283,

F tg b

b

ξ

ξ

.2

.2.4

b

1

1

1 3

3

.2

.2.4

ξ

ξ++

m tg

tg

027,05

.2

0016,0.5.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

0503,05

,7.2

0032,0.5,7.4057,0057,

=+

+

−

h3 =

3

3 3 3

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

0693,010

.2

0048,0.10.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

0845,05

,12.2

0064,0.5,12.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

0967,015

.2

008,0.15.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

1061,05

,17.2

0096,0.5,17.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

1138,020

.2

0112,0.20.4057,0057,

=+

3

.2

.2.4

ξ

ξ

tg

F tg b

m tg

tg

12,05

,22.2

0128,0.5,22.4057,0057,

=+

vËy h8 =1,75 0,198m

2

617,02

579,0

q1=µ.f y 2.g.h y

Víi µ lµ hÖ sè lîng khe hÑp, gi¸ trÞ cña nã tuú thuéc vµo lo¹i lãt kÝn,

fy=2pry1d1 lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn khe hÑp

ry1= 0,0025 0,1405

2

276,0

=

2 2

2 2 2 2

.8

2

r

r g

u u

H g

( ) ( ) 0,2895 23,71( / )

0625,01.81,9.8

94,4394

,43.2

78,99.81,

2 2

HlT =H m

tl

78,99912,0

91

η

278,0

2 1

=+

+

=++

=

q q Q

mm Ta chọn chiều dày b theo đờng kính trục d cần đợc lót kín nh sau:

Phần v:

lực tác dụng trong máy bơm và tính toán trục bơm

i Lực hớng trục

1.Lực do chênh áp phía trớc và phía sau bánh công tác.

Khi vành mòn phía trớc bánh công tác cha bị mòn hỏng, có thể coi phía trớc và phía sau bánhcông tác trên khoảng từ Ry đến r2 là nh nhau ở khoảng tử r0 đến Ry phía trớc bánh công tác có

áp suất p1 rất nhỏ ,trong khi ở phía sau bánh công tác trên khoảng đó lại có áp suất rất lớn, kếtquả là xuất hiện một lực hớng trục hớng từ sau ra phía trớc bánh công tác và có độ lớn:

2 2

0 2

.21 8

r

r R g

u H r

γπ

075,31



 −Dấu (-) trong công thức của Fzng biểu thị lực này có chiều ngợc trục z của bánh công tác

2

276,0

06,0143,01.81,9.8

94,4364,117.06,0143,081,9.1000

Do kết cấu bánh công tác, dòng chảy phía cửa vào bánh công tác sẽ thay đổi cả về hớng và

độ lớn của tốc độ, nghĩa là thay đổi về động lợng Do đó gây ra một lực hớng trục tác động lên bánh công tác và hớng từ phía trớc ra phía sau với độ lớn:

g

Q

4,17513

,6.81,9

81,9.278,0.1000.1

γ

Chọn A=1 bánh hớng kính

3 Lực phụ hớng trục

Khi vành lót kín phía trớc cha bị mòn ,áp suất phía trớc bánh công tác trên khoảng từ Ry để

r2 sẽ nhỏ hơn áp suất ở phần đĩa sau Kết quả là xuất hiện một phụ lực hớng trục tác dụng lênbánh công tác và hớng từ sau ra trớc với độ lớn:

.8

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 y

143,02895,0143,0

2895,0ln.143,02895,0

2895,0)

143,02895,0.(

81,9.8

94,43.81,9

2

2 2

2

2 2

2 2

=- 2535,86 N

Nh vậy tổng lực tác dụng lên bánh công tác bơm là

1

KR là hệ số lực hớng kính, phụ thuộc vào ns ,tra giản đồ có KR = 0,4

Q = 0,278 m3/s là lu lợng hiện thời đang làm việc của bơm

b2’= b2+m = 43mm là chiều rộng bánh công tác ở cửa ra kể cả chiều dày đĩa bánh công tác.Q<Qt nên góc của lực hớng kính lập với trục x một góc khoảng 1000

Các biện pháp khắc phục lực hớng kính đợc thực hiện bằng kết cấu máng xoắn ốc kép hoặcsắp xếp vị trí máng dẫn hớng ra cho hợp lý để khử lực

Iii tính toán trục bơm

Tính toán trục bơm dựa trên các lực bao gồm:

71,503.81,9.875,7.4,12

05,12

2,105,0.2

2,12

79,514

2.2

2 2

2 2

2 0 0

2 2

−

BCT R

Y = + 2 =127+503,71=630,71

+Đờng kính trục nơi lắp bánh công tác:

mm N M

3,396343

1,

J E

pl

105.05,010.1,2.48

1300.71,630

3 3

Trong đó E= 2,1.105N/mm2(vì trục làm thép 45)

Mô men quán tính chính trung tâm: J =0,05.d4(d là đờng kính trục)

62950000226

,0

81,914,3

=

n=2950 <nth⇒trục bơm làm việc ở chế độ trục cứng.

phầnVI: kiểm tra sơ bộ hiệu suất

42,01

)172,0(lg

42,0

D

η

( )mm d

8201

s

vËy hiÖu suÊt c¬ khÝ lµ 0,93 phï hîp

3 HiÖu suÊt thuû lùc

TµI liÖu tham kh¶o 1- NguyÔn §øc Síng, Vò Nam Ng¹n: Gi¸o tr×nh M¸y Thuû KhÝ.

2- NguyÔn §øc Síng, TrÇn V¨n TriÒu, Lª Kinh Thanh: Híng dÉn thiÕt kÕ m«n häc M¸y Thuû KhÝ.

3-NguyÔn Träng HiÖp, NguyÔn V¨n LÉm: ThiÕt kÕ chi tiÕt m¸y.