Tính toán thiết kế cơ bản máy bơm ly tâm hai cửa hút theo máy mẫu với các thông số sau (bom 2 mieng hut cuaquoc)

Đồ án môn học máy thuỷ khí VII là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí.. Đồ án còn giúp cho sinh viên đợc hiểu dần về thiết kế và tính toán thiét

Trang 1

Lời nói đầu Ngành cơ khí chế tạo máy chiếm một vị trí quan trọng đối với sự phát

triển của nền kinh tế quốc dân Vì vậy phải đẩy mạnh việc cải tiến kỹ thuật

trong ngành chế tạo máy

Đồ án môn học máy thuỷ khí VII 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 môn thuỷ lực va máy thuỷ khí Đồ án còn giúp cho

sinh viên đợc hiểu dần về thiết kế và tính toán thiét ké một công cụ máy quan

trọng đó là máy bơm

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo nguyễn đức sớng

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 và sự chỉ bảo của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo nguyễn đức sớng, các thày,

cô giáo trong tổ bộ môn Máy và thiết bị mỏ và các bạn đã giúp đỡ em hoàn

thành đề tài này

Hà Nội, ngày 6 tháng 2 năm 2004

Sinh viên : Tạ Thị Thuỳ Linh

Phần i : Tính toán cơ bản

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

1 Công suất yêu cầu trên trục bơm:

Lu lợng định mức:

Q=360 (m3/h) =0,1 (m3/s)

Lu lợng tính toán:

Qt = 1,5.01 =0,115 (m3/s) Công suất yêu cầu trên trục bơm:

t H gQ N



 1000



Trang 2

2 Công suất động cơ:

Nđ/c=1,1.69,2=76(kw)

Chọn Nđ/c theo tiêu chuẩn: Nđ/c =75 (kW)

n=1450 (v/ph)

3 Số vòng quay đặc trng:

Trong đó: Lu lợng tính toán Qt =0,115 (m3 /s)

Số cấp bánh công tác i=1

Số cửa hút bánh công tác y=2 Vậy:ns=51(v/ph)

ns=51, kiểu máy bơm 2 miệng hút( phân đôi lu lợng)

II Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác:

1 Sơ đồ kết cấu bánh công tác và qui ớc các kích thớc

D

2

b2

1 b

2 D 1

D

2 Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính trục lắp khớp nối) Tính theo công thức

 

3 /

2 ,

0 

x r

M

d 

)

 / ( 200 250 ) 1962 2452 , 5







B



y H

i Q n

s 3/4

4 / 3



) / ( 51 2

2 46

1 115 , 0 1450 65 ,

4 / 3

ph v

Trang 3

Do máy bơm hai miệng hút nên:

dr=(130250)3

n

N =(130250)3

1450

2 ,

Lấy dr=50 (mm)

3 Xác định đờng kính nơi lắp bánh công tác:

Theo kết cấu của bơm mẫu và bản vẽ chi tiết của bơm, chọn:

d=75 mm

4 Đờng kính moay ơ BCT:

d0 =d + (10 25) , mm

d0 =90 mm

5 Xác định đờng kính Ds

d C

Q D

s

t





Cs=kcs

i

H g

i

H g

2 9 , 3

115 , 0







s

6 Xác định đờng kính D1:

Với ns < 60  D1 Ds =1,05.0,169=0,174 (m)

Vậy: D1=174( mm.)

7 Xác định chiều rộng mép vào b1:

α0=900  C0 C0r

C0= 1,1Cs=3,97

Vì bơm 2 miệng hút nên lu lợng nớc qua b1 giảm đi một nửa:

2 97 , 3 174 , 0 14 , 3

115 , 0 2

.

0 1





r

t

C D

Q

Ta lấy thêm: b1=0,026

100

20

=0,032 ( m)

C1r = C0r

1 1

1





t

=k1.C0 Sơ bộ: k1= 1,15- 1,2 chọn k1=1,2

C1r= 1,2.3,97= 4,32 (m/s)

8> Xác định góc vào của cánh β1

tgβ1,0 =

1 0 1

1 1

1

cos

C u

C C

u

r







Với α1=900  tgββ1.0=

1

u

C r

2 30

160 , 0 1450 14 , 3 2 30 2

1

D

tgβ1,0 = 0 , 31

130203

97 , 3

 => β1.0=17o

Trang 4

=>β1=17o+4o=21o

9> Xác định chiều dày cánh dẫn S

Theo (1) : Chọn vật liệu dùng để chế tạo cánh dẫn là thép nhẹ

S = 4 ở mép vào BCT

S = 4 ở mép ra BCT

III Tính toán các thông số ở cửa ra của BCT

1> Góc ra của cánh dẫn β2

ns= 51 (vg/ph) -Chọn β2 =31o

2> Tốc độ vòng ở mép ra của cánh u2

Theo công thức thực nghiệm:

u2 = ku2 2gH1 (m/s)

1 1



 u2= .2g.H1  1.2.9,81.46 30,04 (m/s)

3> Đờng kính tại cửa ra BCT D2

1450 14 , 3

04 , 30 60

60 2



n

u

(m)

D2 = 396 mm

4> Chiều rộng BCT ở cửa ra b2

b2=

r

t

C D

k Q

2 2

2

.

Với C2r =(0,7  1,0)C1r =(0,7  1,0)4,32 =3,024 4,32 (m/s) Chọn C2r =3,802 (m/s)

Chọn sơ bộ: k2 =1,5

2 802 , 3 396 , 0 14

,

3

05 , 1 115 , 0

b2= 0,0127( m)

5> Giá trị tốc độ tơng đối:

21 sin

32 , 4 sin 1

1





r C

(m/s)

31 sin

32 , 4

2





r C

(m/s)

6> Xây dựng các tam giác tốc độ:

_Tam giác tốc độ ở cửa vào BCT:

C1=C1r=4,32 (m/s)

Trang 5

 

α1 =900

β1=210

w1=12,1 (m/s)

_ Tam giác tốc độ ở cửa ra BCT:

c 2u

c 2r

u 2





β2=310

w2=7,4 (m/s)

7> Số cánh dẫn BCT

Z=

2 sin

1 2

1   





D D

k

2

30 21 sin 160 , 0 396 , 0

160 , 0 396 , 0

.





Vậy: Z= 8 cánh

8> Chiều dày đĩa BCT

ở phần giáp với moay ơ : m=10 mm Phía ngoài chiều dày nhỏ hơn : m= 8 mm IV.Kiểm tra kết quả tính toán

1> Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp

Trang 6

147 , 1 21 sin

4 , 0 8

174 14 ,

174 14 , 3

1

1 1

1













S z

D z

D k

S¬ bé: k1= 1,2

Sai kh¸c: δ =1,21,12,147 100%=3,5% < 5%

31 sin

4 , 0 8

6 , 39 14 , 3

8

6 , 39 14 , 3

2

2 2

2













S z

D z

D k

S¬ bé: k2 =1,05

Sai kh¸c : δ=1,051,051,049.100% = 0,09% < 5%

2> KiÓm nghiÖm tû sè b2/D2

V× b¬m 2 miÖng hót, xÐt tû sè b2//D2

03207 , 0 396

7 , 12

2

D

b

Theo c«ng thøc:

Theo b¶ngβ sau ta cã:

03 , 0

000207 ,

0

% 100 03

, 0

03 , 0 030207 ,

0





3>.KiÓm tra tû sè

1

2

D

hoÆc

2

D

D s

1

2

D

174

396



Theo b¶ng:

1

2

D

=3

Ta thÊy kÕt qu¶ tÝnh to¸n qu¸ nhá, thÝch hîp víi b¬m 2 miÖng hót

Trang 7

4> Kiểm tra tỷ số

2

1

w w

2

1

w

w =

745 , 1 3

,

7

74

,

12



Theo bảng :

2

1

w

=1,75

Sai khác: δ =1,751,751,745.100% = 0,5% <5%

Vậy các kết quả thoả mãn yêu cầu thiết kế

Phần ii Xây dựng biên dạng cánh 2.1.Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến (mặt đứng)khi cánh có dạng mặt trụ

Với số vòng quay đặc trng ns =51 60 cánh dẫn sẽ cong một chiều đơn giản

Có dạng cánh cong mặt trụ, hẹp và dài việc xây dụng biên dạng mặt đứng cánh dẫn bánh công tác đợc tiến hành nh sau:

Ta có các thông số:d=75 (mm); do=90(mm);

D1=174 (mm) ; Ds=169 (mm)

Trang 8

D2=396(mm)

-Dựng các kích thớc d,do,D1,Ds,D2

-lấy một điểm bất kỳ làm chuẩn trên D2 kẻ đờng nghiêng một góc so với phơng

thẳng đứng Góc này lấy 4o

-Dùng đờng nghiêng vừa kẻ làm chuẩn dựng kích thớc b2trên D2 và b1 trên D1

-Nối sơ bộ b2và b1 thành dạng hình thang

Muốn vẽ chính xác, ta tìm các trị số b1thay đổi từ cửa vào đến cửa ra

(từ vị trí r1 =

2

1

D

đến vị trí r2 =

2

D

):

bi =

ir i

i t

C D

k Q

.

ở đây:

ki =

i i

i

t



 ; ti =

z



; σi =

i i S



sin ; sinβi =

i

i i

ir t

S W

C



-Các giá trị Ci:Wi:Si tìm trên hình8 ứng với Di Chia đờng trug bình 1-2 thành

nhiều khoảng các điểm chia cách tâm bán công tác là ri=

2

Di

,các khoảng chia không nhất thiết phải bằng nhau mà tuỳ theo mức độ cần vẽ chính xác Tìm các

giá trị cần thiết từ hình 8 ứng với các điểm chia vừa thực hiện,ta tính đợc các

bi.Trị số củ các bi thực teescungx đợc lấy tăng phù hợp với việc lấy tăng b1 và b2

ở trên

- Dựng các đờng tròn đờng kính bi tơng ứng với các vị trí của Di Vẽ hai đờng

đờng bao với các đờng tròn bi đó , ta đợc biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh

tuyến Chú ý rằng tâm các đờng tròn bi không nhất thiết nằm trên đờng 1-2 mà

có thể xê dịch chúng để bảo đảm sự điều hoà của dòng chảy ( biên dạng trơn

liên tục )mà vẫn giữ đợc luật thay đổi của bi Các kết quả thờng đợc ghi vào

một bảng thống kê (bảng2)

(Bảng 2)

0.1962 0.005 4.2682 12.721 0.0770085 0.40045183 1.19351197 0.0124859 0.2184 0.005 4.2164 12.152 0.085722 0.40529978 1.16810617 0.01233655

0.24 0.005 4.1646 11.583 0.0942 0.41262272 1.14762736 0.01211761

0.262 0.005 4.1128 11.014 0.102835 0.42203723 1.13020766 0.0118473

0.285 0.005 4.061 10.445 0.1118625 0.4334962 1.11496375 0.01153413

0.307 0.005 4.0092 9.876 0.1204975 0.44744846 1.10221516 0.01117447

0.329 0.005 3.9574 9.289 0.1291325 0.46475071 1.09088526 0.01075846

0.351 0.005 3.9056 8.738 0.1377675 0.4832603 1.08119841 0.01034639

Trang 9

0.374 0.005 3.8538 8.169 0.146795 0.50582019 1.07220021 0.00988494

Trang 10

2.2 Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến (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 cần xây dựng biên dạng của một đờng dòng trung bình của chiều rộng cánh dẫn

là đủ

-ở đây ta dùng phơng pháp giải tích tính từng điểm

Những điểm riêng đợc mô tả trên toạ đọ cực ,nghĩa là ở một bán kính nào đó thì

ta tính đợc góc  tơng ứng

i tg

dr



.



từ phơng trình vi phân này ta đợc góc  o và ta có phơng trình giảI tích cho biên dạng cánh dẫn là:

io=180 tg dri

Tích phân nay đợc giảI dễ dàng nhờ việc lập bảng biến thiên theo r vói việc chọn r thích hợp

Nhờ đó ta có bảng 3

Trang 11

PHẦN III:

CÁC BỘ PHẬN DẪN hớng

I Bộ phận dẫn hớng vào:

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

Ch=Kch 2gH

Theo | 1|, với ns< 100:

Hệ số tốc độ Kch=0,110,12

Chọn kch=0,115

Vậy: Ch=0,115 2 9 81 46 =3,45( m/s)

2 Đờng kính nơi cửa bích hút vào bơm Dh:

Dh=

h

t

C

Q



4

=

45 , 3 2 14 , 3 115 , 0

Tốc độ cửa vào BCT Cd:

CD= (1,3 – 1,5)Ch

= (1,3 – 1,5).3,45= 4,485  5,175 ( m/s)

Lấy: CD= 5 ( m/s)

3 Xác định diện tích các tiết diện ở cửa vào BCT

3.1 Diện tích tiết diện IV (F4)

Coi vận tốc dòng chảy ở cửa vào BCT là không đổi (C=CD)

F4=

D

t C

Q

.

115 , 0

=0,00575 (m2) =57,5 (cm2) 3.2> Diện tích của tiết diện III (F3)

4

3

4

3

= 43,12 (cm2) 3.3> Diện tích của tiết diện II (F2)

4

2

4 2

= 28,87 (cm2)

Trang 12

3.4> Diện tích của tiết diện I (F1)

4

1

4

1

=14,37 (cm2) 3.5> Diện tích của các tiết diện V, VI, VII

Coi tốc độ dòng chảy ở cửa vào BCT biến đổi theo qui luật đờng thẳng

Do đó xác định các giá trị vận tốc ở cửa vào nh sau:

ở tiết diện F5 : Ch5 = 4,15 ( m/s)

F5=

5

.

t C

Q

=02,.1154,2 =0,01369 m2=136,9 cm2

F6=

6

.

t C

Q

=20.,3115,75 =0,01533m2=153,3cm2

F7=

7

t C

Q

=03,115,45 =0,03333 m2=333,3 cm2 4> Xác định các khoảng cách ở cửa vào :

AE=2DS=2.16,9=33,8 (cm)

OO =

4

3

.DS=

4

3

.16,9=12,675 (cm)

BO =

6

5

.DS=

6

5

.16,9=14,08(cm) CO=DS=16,9 (cm)

DO =

6

7

.DS=

6

7

.16,9=19,72(cm)

EO =

4

5

.DS=

4

5

.16,9=21,125 (cm)

HO=

4

6

.DS=

4

6

.16,9=25,35(cm) 5> Thiết kế hình dáng hình học các tiết diện hình thang ở cửa vào

Ta coi hình dáng ở các tiết diện vào của BCT có dạng là những hình thang cân đã biết (Fi), có đáy lớn là ai cha biết và đáy nhỏ b=b1= 3,2 (cm) , có các chiều cao hi dựa vào (H1) Sau khi tính dợc cac tiết diện hình thang này ta thiết

kế lại sao cho có hình dáng hình học phù hợp

5.1> ở tiết diện I (F1)

F1= 14,37 (cm2);

h1 = OB – DS/2 =14,08 – 16,9/2 =5,63 (cm)

1

.

2

b h

F

63 , 5

37 , 14 2

5.2> ở tiết diện II (F2)

F2= 28,87(cm2);

h2 = OC – DS/2 = 16,9 – 16,9/2 =8,45 (cm)

2

.

2

b h

F

 = 2.828,45,87 3,2=3,63(cm)

Trang 13

5.3> ở tiết diện III (F3)

F3 = 43,12 (cm2);

h3 = OD – DS/2 = 19,72 – 16,9/2 =11,27 (cm)

a3 = 1

3 3

2

b h

F

 = 211.43,27,12  3,2= 4,45 (cm) 5.4> ở tiết diện IV (F4)

F4 = 57,5(cm2);

h4 = OE – DS/2 = 21,125 – 16,9/2 =12,675(cm)

a4 = 1

4 4

2

b h

F

 = 122.57,675,5  3,2= 5,87 (cm)

5.5> ở tiết diện V (F5)

F5= 136,9 (cm2);

h5 = OH – DS/2 = 25,35 – 16,9/2 =16,9 (cm)

a5 = 1

5 5

2

b h

F

 = 2.16136,9,9  3,2= 13,0 (cm) II.Bộ phận dẫn hớng ra

Dựa vào nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng ra và căn cứ vào bản vẽ chi tiết, yêu cầu kỹ thuật của bơm, ta chọn phơng pháp thiết kế bộ phận dẫn hớng ra của bơm có kiểu xoắn ốc mở rộng dần, tiết diện máng xoắn hình thang

1> Chiều rộng máng xoắn ứng với bán kính ra BCT :

Theo 1 : b3 = b2 + (0,02  0,05)D2

b3 = 1,3 + (0,02  0,05)39,6 = 2,42  3,68(cm) Lấy: b3= 3,6 (cm)

2> Bán kính đờng tròn cơ sở của đờng xoắn ốc :

Theo 1 : r3=r2 +

30

2

r

=

60 2

2

2 D D

60

6 , 39 2

6 , 39

3> Tốc độ dòng chảy trong máng xoắn Cmx

Với điều kiện tốc độ dòng chảy trong máng xoắn không thay đổi từ tiết diện 1 đến tiết diện 8 , ta chia máng xoắn thành 8 điểm

Cmx = Kmx 2gH

Theo giản đồ H29 (1): Kmx= 0,47

Cmx = 0,47 2.9,81.46 = 14,112 (m/s)

4> Diện tích các tiết diện trong máng xoắn:

4.1> Diện tích tiết diện 8 của máng xoắn:

F8=

mx

C

Q

= 140,115,112 =0,00815 (m2) =81,5 (cm2) 4.2> Diện tích các tiết diện còn lại từ điểm 1 đến 7 :

Chia máng xoắn làm 8 phần, mỗi phần có các góc φi =450

Fi=

360

i

 F8 (cm2)

Trang 14

φi+1 = φi + 450 4.2.1> Diện tích tiết diện ở điểm 1 :

F1 =

360

45 81,5 = 10,187 (cm2) 4.2.2> Diện tích tiết diện ở điểm 2 :

F2 =

360

F3 =

360

135 81,5 = 30,562(cm2) 4.2.4> Diện tích tiết diện ở điểm 4 :

F4 =

360

F5 =

360

225.81,5 = 50,94 (cm2) 4.2.6> Diện tích tiết diện ở điểm 6 :

F6 =

360

270.81,5 = 61,125 (cm2) 4.2.7> Diện tích tiết diện ở điểm 7 :

F7 =

360

315.81,5 = 71,312 (cm2) 5> Chiều cao hình thang có tiết diện máng xoắn:

hi =

) 2 / ( 2

).

2 / ( 4 2 3 3

i

i i

tg

F tg

b b







Trong đó :

Góc mở tiết diện ξi = 10

ξi+1 = ξi +50 (i = 1  8) 5.1> Chiều cao hình thang tiết diện máng xoắn ở vị trí 1:

5 2

187 , 10 5 4 6 , 3 6 , 3

tg



5.2> Chiều cao hình thang tiết diện máng xoắn ở vị trí 2:

5 , 7 2

375 , 20 5 , 7 4 6 , 3 6 , 3

tg



10 2

562 , 30 10 4 6 , 3 6 , 3

tg



5 , 12 2

75 , 40 5 , 12 4 6 , 3 6 , 3

tg



Trang 15

15 2

94 , 50 15 4 6 , 3 6 , 3

tg



5 , 17 2

125 , 61 5 , 17 4 6 , 3 6 , 3

tg



20 2

312 , 71 20 4 6 , 3 6 , 3

tg



5 , 22 2

5 , 81 5 , 22 4 6 , 3 6 , 3

tg



6> Kiểm nghiệm chiều cao h8 theo công thức kinh nghiệm:

k8KN =KP 2 2

3

2 D D



Với : D3=KH.D2

Tra theo giản đồ H29 (1) : KP= 1,5

KH=1,0 => k8KN =(KP- KH).D2/2

=(1,5 – 1,0).39,8/2= 9,9

Sai số kiểm nghiệm :

εKN = 100

33 , 10

9 , 9 33 ,

% = 4,1%

Sai số nhỏ => giá trị h8 đạt yêu cầu

Phần iv bộ phận lót kín

I Lót kín bánh xe công tác

1> áp suất khe hẹp hY

Theo (1):hY=0,6.46=27,6 (m)

2> Xác định thông số rY1

Theo (1) : h=HTA

-





































2 1 2

1 2

2

r r

r g

y

2

2 2 ) (

8

.

U h H g

r U

y

Trang 16

Trong đó HTALT=

lt

H



1

=

) 02 , 0 01 , 0 (

1





H

= 0,75 (460,01 0,02)



HTA=54 (m)

U2 = 30,04 (m/s)

r2 = 19,8.10-2 (m)

2

04 , 30 ) 6 , 27 54 ( 81 , 9 8

10 8 , 19 04 , 30





= 0,109 (m) = 10,9 (cm)

3> Chiều rộng khe hẹp δ1:

δ1= 0,2 (mm)

4> Đờng kính DY1

DY1=2 ry1=2.10,9 = 21,8 (cm)

5> Chiều dài khe hẹp l1

Với DY1= 21,8= (cm)= 218(mm) > 100 (mm)

Lấy

1

Y

D

l

=0,12 0,15 => l1 = (0,12  0,15).DY1

= (0,12  0,15).21,8 =2,616  3,27 (cm)

Lấy: l1= 2,8 (cm)

Khi đó, hệ số lu lợng khe hẹp :

μ= 0,55

6> Diện tích tiết diện khe hẹp fY

fY = 2П.ry1δ1= 2.3,14.10,9.0,02 = 1,36 ( cm2)

fY = 1,36.10-4 (m2)

7> Lợng chất lỏng rò qua khe hở lót kín phía trớc BCT:

q1 =μ fY 2gh y

= 0,55.1,36.10-4 2 9 , 81 27 , 6=0,0017 (m3/s)

Với bơm 2 miệng hút mà ta đang xét thì lu lợng này tăng gấp đôi,

= /

1

q = 2q1 = 0,0034 (m3/s)

8> Kiểm tra hiệu suất lu lợng

1

2 q

Q

ll





 100%=0,1150,1150,0034

II Lót kín trục bơm

Để chống rò nớc từ bơm ra và chống khí lọt vào buồng hút, buồng đẩy, ta dùng các vòng phớt ( đợc làm từ các sợi amiăng, bố trí ở phía cửa hút ) để lót kín trục

1> Chiều dày vòng phớt b :

b = 0,25.d = 0,25.7,5 = 1,875 (cm) =18,75 (mm)

Theo tiêu chuẩn:

b= 20 (mm)

2> Chiều dài phần lót kín :

L = (i + 0,5).b = d = 75(mm)

3> Số vòng lót kín i

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	541,5 KB