Phần I: Tính toán cơ bản Bài 1: Tính chọn động cơ và phơng án kết cấu BCT (bánh công tác) 1. Công suất yêu cầu trên trục bơm. Ta áp dụng theo công thức: c t HgQ N .1000 . = (1) (theo tài liệu hớng dẫn thiết kế môn học Máy thuỷ khí) -Trong đó ta có: QQ t )15,102,1( ữ= Thay giá trị h m Q 3 60= = s m 3600 60 vào công thức trên ta có s m Q t 2 )018,0016,0( 3600 60 )15,102,1( ữ=ữ= ta chọn: s m Q t 2 017,0= -Hiệu suất chung c đợc tra theo q n Mà ta có: yH iQn n n t q 4 3 4 3 s 3,65 = thay số vào ta có. ph v n q 49,29 130 1.017,02900 4 3 4 3 == trong đó: i=1 và y=1 vì đây là máy bơm Konson Nh vậy tra theo biểu đồ = f )( q n hình 1-23 bài giảng Máy thuỷ khí, ta trọn đợc hiệu suất chung 72,0= c Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (1) ta sẽ có. 94,6 72,0.1000 30.017,0.81,9.1000 ==N kw 2. Công suất động cơ. áp dụng theo công thức: NN dc )35,11,1( ữ= (2) thay số vào công thức trên ta có. )369,9634,7(94,6)3,11,1( ữ=ữ= dc N kw theo tài liệu ta chọn N =10kw 3. Số vòng quay đặc trng 1 ph v n yH iQn n q t s 6,10749,29.65,365,3 . 65,3 4 3 4 3 ==== (3) Vậy ph v n s 6,107= BàI 2:Tính toán các thông số ở cửa vào BCT 1.Vẽ sơ đồ kết cấuBCT và quy ớc các kích thớc. 2.Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm. áp dụng theo công thức: ][2,0 x r M d = (cm) (4) Trong đó: -Mô men xoán trên trục đợc tính theo công thức: B n N M x .97403= (N cm ) thay số vào ta có. 228781,9 2900 94,6 .97403 == x M (N cm ) -Ta chọn vật liệu thép 35 với ứng suất cắt cho phép. 2 )24531962()250200.(81,9)250200.(][ cm N B ữ=ữ=ữ= ta lấy 2 1962][ cm N = Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (4) ta có: cmd r 41,2 1962.2,0 2287 == Ta chọn giá trị mmd r 41,2= 3.Xác định đờng kính trục nơi lắp BCT. Theo kết cấu các chi tiết trên trục bơm từ đầu ra của trục có đờng kính d r đến nơi lắp BCT ta lấy kích thớc trục nơI lắp BCT là d=21mm. 4. Đờng kính moay ơ BCT 2 Ta có: )2510( 0 ữ+= dd (5) Thay số vào ta có: )4631()2510(21 0 ữ=ữ+=d (mm) ta chọn d o =31mm 5. Xác định đờng kính D s . Để xác định đờng kính D s ta dựa theo lu lợng: s m C dD Q st 3 2 o 2 s 4 )( = s D Đợc tính theo công thức: 2 4 o s t s d C Q D += (6) Trong đó: s m gHkC css 1 2= Với : m i H H 30 1 30 1 === 099,06,107.006,0006,0 3 2 3 2 === scs nk s m C s 4,230.18,9.2099,0 == Từ những giá trị vừa tìm đợc ta thay vào công thức (6) ta có: mD s 099,0031,0 4,2.14,3 017,0.4 2 =+= 6. Xác định đờng kính D 1 . Với giá trị n s lớn hơn 60 ta có: s DD )95,08,0( 1 ữ= (7) thay số vào công thức 97) ta có: mD )094,0079,0(099,0)95,08,0( 1 ữ=ữ= ta lấy D 1 =0,08m 7. Chiều rộng mép vào. Do đây là máy bơm góc nên ta chọn o 90= C o =C or Trong đó C o là tốc độ dòng chảy ngay trớc khi vào cánh và C o đợc tính theo công thức. m s m CC )64,24,2(4,2)1,11()1,11( so ữ=ữ=ữ= và ta chọn C or =2,64m -Từ lu lợng ta có: or1 1 CD Q b t = m thay số vào ta có: 3 mb 02,0 64,2.08,0.14,3 017,0 1 == -Tốc độ dòng chảy tăng từ C o đến C 1 . áp dụng theo công thức: o1or1 11 1 1 CkCk t t CC orr == = (8) ta chọn sơ bộ 2,115,1 1 ữ=k và ta lấy k 1 =1,2 khi đó thay vào công thức (8) ta có: s m C r 168,364,2.2,1 1 == 8. Xác đinh giá trị góc vào của cánh 1 Để xác định góc vào của cánh ta dựa theo tam giác vận tốc ở cửa vào và đợc tính theo công thức: )53( 11 oo o ữ+= (9) -Tính góc vào không va đập 10 , nghĩa là ứng với o 90 1 = Ta có: tg 1 0,1 ,1 u C o = +với : 2.302 11 1 nDD u == ( s m ) thay số vào ta có. s m u 14,12 2.30 08,0.2900.14,3 1 == Từ các giá trị vừa tính đợc ta sẽ có. tg 217,0 14,12 64,2 0,1 == o o 24,12 ,1 = Thay các giá trị vừa tìm vào công thức (9) ta có: )53(24,12)53( 00000 0,11 ữ+=ữ+= 00 24,1724,15 ữ= ta chọn: 0 1 24,17= 9. Chiều dày cánh dẫn S chọn tuỳ theo công nghệ chế tạo. Chọn S =S 1 =S 2 =3mm, với vật liệu đồng và gang đặc biệt. Bài 3:Tính toán các thông số ở cửa ra của BCT 1. Góc ra của cánh dẫn. Để đảm bảo tổn thất nhỏ ta lấy 2 theo n s . do n s =107,6 nên )2220( 00 2 ữ= và ta lấy 0 2 20= 2. Tính tốc độ vòng ở mép ra u 2 . Ta áp dụng theo công thức: 4 s m gHkuu 2 22 = (10) -Trong đó ku 2 là hệ số tốc độ và đợc tính theo công thức. 1 2 =ku theo n s ta lấy )9,06,0( ữ= (tài liệu hớng dẫn thiết kế môn học MTK) 118,1 8,0 1 2 ==ku Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (10) ta có. s m u 12,2730.81,9.2118,1 2 == 3.Tính đờng kính D 2 tại cửa ra của BCT. Ta áp dụng theo công thức: n u 2 2 60 D = m thay số vào ta có. m178,0 2900.14,3 12,27.60 D 2 == Tham khảo: m D D 64,1 10815,0 23,0 1 2 == với 05,1 2 =ku 4. Tính chiều rộng BCT ở cửa ra b 2 . Ta áp dụng theo công thức: r t r t cD kQ cD t t Q b 22 2 22 22 2 2 = = m (10) Trong đó: -với s m cc r )168,32176,2()0,17,0( 12 ữ=ữ= -chọn sơ bộ 1,105,1 2 ữ=k và lấy s m c r 5,2 2 = trong đó k 2 là hệ số thu hẹp ở cửa ra. Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (10) ta có. mmmb 12012.0 25.178,0.14,3 05,1.017,0 2 === 5. Tính giá trị tốc độ tơng đối. áp dụng theo công thức: w 1 = 1 1 sin r c thay số vào ta có. 5 W 1 = s m 69,10 24,17sin 5,2 0 = Và ta có: w 2 = s m c r 3,7 20sin 5,2 sin 0 2 2 == 6. Xây dựng các tam giác tốc độ. Từ các giá trị góc 1 , 2 ; các tốc độ 1 u , 2 u ta xây dựng các tam giác tốc độ ở cửa vào và cửa ra. Ta có: s m tg tg c uc r u 93,1 24,17 168,3 14,12 0 1 1 11 === 64,1 93,1 168,3 1 1 === u r c c tg 0 1 62,58= s m c c r 71,3 62,58sin 168,3 sin 0 1 1 1 === Và s m tg tg c uc r u 25,20 20 5,2 12,27 0 2 2 22 === 123,0 25,20 5,2 2 2 2 === u r c c tg 0 2 7= s m c c r 5,20 7sin 5,2 sin 0 2 2 2 === 7.Số cánh dẫn Z. Số cánh dẫn Z của BCT đợc xác định theo công thức: 2 sin 21 12 12 + + = DD DD kz (11) -với k=6,5 cho bánh công tác với chiều dày tơng đối lớn. thay sô vào công thức (11) ta có. 46,5 2 2024,17 sin 08,0278,0 08,0178,0 5,6 00 = + + =z cánh Lấy z=5 8. Chiều dày đĩa BCT. Dựa theo công nghệ đúc giáp moay ơ mmm )1510( ữ= Bài 4:Kiểm tra kết quả tính toán 1. Kiểm nghiệp các hệ số thu hẹp. Kiểm nghiệm theo công thức: 6 1 11 1 1 sin s z D z D k = thay số vào ta có. 248,1 24,17sin 003,0 5 08,0.14,3 5 08,0.14,3 0 1 = =k Sai số nhỏ trong phạm vi cho phép - Để kiểm nghiệm giá trị k 2 ta kiểm nghiệm theo công thức: 2 21 2 2 sin s z D z D k = thay số vào ta có. 08,1 20sin 003,0 5 178,0.14,3 5 178,0.14,3 0 2 = =k Sai số trong phạm vi cho phép. 2. Kiểm nghiệm tỷ số 2 2 D b Ta kiểm nghiệp theo công thức: 2 3 4 2 2 .0073,0 u q k n D b = thay số vào công thức ta có. 067,0 178,0 012,0 2 2 == D b 059,0 118,1 ) 65,3 6,107 (0073,0 0073,0 3 4 2 3 4 == u q k n Sai số trong phạm vi cho phép 3. Kiểm tra tỷ số 1 2 D D hoặc 2 D D s 225,2 08,0 178,0 1 2 == D D 7 vµ 05,0 178,0 009,0 2 == D D s 49,0 118,1 ) 65,3 6,107 .(0576,0 0576,0 3 2 3 2 2 == u q k n Sai ¸ trong ph¹m vi cho phÐp. 4. KiÓm nghiÖm tû sè 2 1 w w 46,1 3,7 69,10 2 1 == w w Theo [2] 36,1 2 1 = w w Sai sè trong ph¹m vi cho phÐp. 8 Phần II: xây dựng biên dạng cánh BàI 1.:Xây dựng biên dạng cánh trên mặt kinh tuyến. Dựa vào (hình8) với các điểm chia ta tìm đợc các giá trị sau: Sau khi tính toán ta có bảng thống kê số liệu sau: Bảng thống kê số liệu Đ/c i D i S ir C i w i t i sin i k i b m m m/s m/s m - - m mm 1 0,008 0,003 3,168 10,69 0,05024 0,35606 1,20148 0,02566 25,66 2 0,0908 0,003 3,0937 10,313 0,05702 0,35259 1,17539 0,02265 22,65 3 0,1017 0,003 3,0195 9,936 0,06386 0,35087 1,15458 0,02035 20,35 4 0,1126 0,003 2,9453 9,56 0,07071 0,35051 1,13769 0,01857 18,57 5 0,1235 0,003 2,8711 9,183 0,07755 0,35133 1,12371 0,01715 17,15 6 0,1344 0,003 2,7968 8,806 0,08440 0,35314 1,11191 0,01601 16,01 7 0,1453 0,003 2,7226 8,43 0,09124 0,35584 1,10179 0,01507 15,07 8 0,1562 0,003 2,6484 8,053 0,09809 0,35945 1,09299 0,01430 14,30 9 0,1671 0,003 2,5742 7,676 0,10493 0,36394 1,08525 0,01365 13,65 10 0,178 0,003 2,5 7,3 0,11178 0,36930 1,07836 0,01311 13,11 Bai 2: Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt cắt vĩ tuyến. Ta có: Các giá trị thay đổi từ cửa vào đến cửa ra của bánh công tác. Dựa theo biểu đồ biến thiên (Hình 8), ta có bảng tổng kết sau: Bảng thống kê số liệu Đ/ c i r ir c i w i sin i i tg itgr B i i 1 = 2 1+ + = ii i i BB r f i r r i f 1 = i r r r i i f 1 180 m m/s m/s O 1 0,04 3,168 10,69 0,35606 20,8584 0,38103 65,61163 0,33774 0,33774 19,36089 2 0,0454 3,0937 10,313 0,35259 20,64584 0,37678 58,45966 0,29969 0,63743 36,54057 3 0,0508 3,0195 9,936 0,35087 20,54053 0,37469 52,53686 0,27221 0,90964 52,14496 4 0,0563 2,9453 9,56 0,35051 20,51851 0,37425 47,46022 0,24677 1,15641 66,29101 5 0,0617 2,8711 9,183 0,35133 20,56868 0,37525 43,19108 0,22489 1,3813 79,18280 6 0,0672 2,7968 8,806 0,35314 20,67949 0,37745 39,42496 0,20580 1,5871 90,98025 7 0,0726 2,7226 8,43 0,35584 20,84493 0,38076 36,17529 0,18896 1,77606 101,81235 8 0,0781 2,6484 8,053 0,35945 21,06642 0,38519 33,24099 0,17392 1,94998 111,78229 9 0,0835 2,5742 7,676 0,36394 21,34236 0,39073 30,65044 0,16040 2,11038 120,97719 10 0,089 2,5 7,3 0,36930 21,67245 0,39739 28,27437 0,15393 2,26431 129,80121 9 BàI 3: bánh công tác có cánh cong không gian - Xây dựng mặt đứng (mặt kinh tuyến). + Góc ôm ngoài m và góc ôm trong n . Các góc đó đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau: Góc ôm ngoài: 2 2 2 2 u c K D b K u o m m = thay só vào ta có: 56,16 62,0.26,0 178,0 012,0 18,0 == m Góc ôm trong: 2 2 0 2 2 u c K D b K u n n = thay số vào ta có: 40,18 62.0.26,0. 178,0 012,0 2,0 == n trong đó: 62,0 26,0 18,0 2 2 0 = = = u c K K u m (tra theo [3] tài liệu hớng dẫn thiết kế môn học MTK) - Dựa theo bề rộng của bánh công tác ta chia thành 4 phân tố dòng. Khi đó điều kiện chia sẽ là. áp dụng theo công thức: )( 4 )( 44 1 2 0 22 0 2 dDdD ss = )( 4 1 2 0 22' dDDD sss = thay số vào ta có: )(46,79)(07946,0)031,009,0( 4 1 09,0 222 ' mmmD s === tơng tự ta có: 10 [...]... dụng trong máy bơm và tính toán trục bơm BàI 4: Các lực tác dụng I Lực hớng trục Gồm 3 thành phần lực hớng trục 1 Lực do chênh áp phía trớc và phía sau bánh công tác Coi phía trớc và phía sau bánh công tác trên khoảng R y đến r2 là nh nhau Khoảng từ r0 đến R y phía trớc bánh công tác có áp suất p1 rất nhỏ, phía sau lại lớn Do đó suất hiện một lực hớng trục hớng từ sau ra phía trớc và đợc tính 2 Fzng... trục z Tổng lực tác dụng lên bánh công tác của bơm F = Fzng + F * zng + Fztr F = 108,7 + 23,65 + 3,621 = 135,971( N ) II Lực hớng kính 21 Lực này suất hiện do sự thay đổi lu lợng của máy bơm và do cấu tạo của máng xoắn ốc dẫn hớng ra và đợc tính theo công thức sau: FR = K R (1 Q ' )HD2 b2 Qdm K R = 0,4 tra theo giản đồ trong tài liệu hớng dẫn thiết kế đồ án trong đó: môn học MTK Qdm = Qtt = 0,017 m3... r2 là bán kính ngoài cùng của bánh xe công tác - r3 là bán kính đờng tròn cơ sở của đờng xoắn ốc - b2 là chiều rộng của BCT - b3 là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với bán kính r3 Và đợc tính nh sau: b3 = b2 + (0,02 ữ 0,05) D2 chọn b3 = b2 + 0,05D2 = 0,012 + 0,05.0,178 = 0,0209(m) r 0,178 0,178 r3 = r2 + 2 = + = 0,092(m) 30 2 30.2 13 - Tính máng xoắn theo định luật tia dòng với + Hằng số máng xoắn:... phận lót kín BàI 4:Lót kín bánh xe công tác -Lợng chất lỏng rò qua khe hở lót kín phía trớc bánh công tác 1 sẽ là: q1 = àf y 2 gh y 1 +Trong đó: f y = 2ry 1 D ry1 = s + m với chọn m = 13(mm) = 0,013m 2 0,099 ry1 = + 0,013 = 0,0625(m) 2 từ đó xuy ra: f y = 2.3,14.0,0625 = 0,3925(m) + h y là áp suất khe hẹp và lấy h y = 0,6 H 1 do n s = 107,6 v ph ở đây là máy bơm Koson một cấp nên H 1 = H = 30(m) 17... 0,00032 0,0001334 0,000333 0,000013 c-c d-d e-e a-a b-b e-e a-a 6-6 e-e Phần III: Các bộ phận dẫn hớng Bài 1:Bộ phận dẫn hớng vào Do đây là máy bơm Konson nên bộ phận dẫn hớng có kết cấu đơn giản vì phơng của dòng chảy song song với trục bơm và vuông góc với đĩa bánh công tác.Nên ta thiết kế ống dẫn dòng chảy hình nón thu hẹp + Góc côn của ống dẫn hớng vào chọn =10 0 ữ 12 0 + Tốc độ gần cửa vào BCT,... Lực tác dụng bên trong của bánh công tác Do kết cấu của bánh công tác nên dòng chảy phía cửa vào của bánh công tác sẽ phải thay đổi cả hớng và độ lớn của tốc độ nghĩa là thay đổi đọng lợng Khi đố chúng sẽ sinh ra một lực hớng trục tác động lên bánh công tác hớng từ phía trớc ra phiá sau của bánh công tác và độ lớn của nó đợc xách định nh sau Fztr = A AQ C0 g Do đây là bánh công ác hỗn lu nên A < 1... diện 0 đến tiết diện 8 +Phân tố lu lợng qua tiết diện máng xoắn d QR , = d f cu = bd r K d r lu lợng qua tiết diện R bd QR , = K d r r r lu lợng cho ra từ bánh công tác ứng với góc QR , = Qtt 360 Cân bằng hai phơng trình trên ta có: 360 K d = Qtt R b rd r r Dựa vào bản vẽ của máy bơm Konson ta xác định đợc tiết diện máng xoắn có dạng hình tròn bán kính Giải tích phân trên ta đợc: i + 2r3 i A A... Ds = Ds '' 2 1 '' 2 2 ( Ds d 0 ) 4 1 ''' Ds = 0,07053 2 (0,07053 2 0,0312 ) = 0,063016(m) = 63,016(mm) 4 - Dựa theo bề rộng của bánh công tác ta chia làm 4 đờng dòng và chia làm 6 mặt đẳng tốc: Khi đó ta sẽ có bảng tính chính xác vị trí các đờng dòng: Bảng tính toán chia mặt đứng Mặt Đờng đ dòng ẳ n g ri bi ri bi n r b i i 1 t ố c a-a (ri bi ) tb = (ri bi ) = C ri = 1 n Q ri bi 1 n0 n n 1 ri... (0.01 ữ 0,05)108,7 Fztr = 0,03.108,7 = 3,261( N ) 3 Lực phụ hớng trục Khi vành lót phía trớc bánh công tác bị mòn, áp suất phía trớc đĩa bánh công tác trên khoảng R y đến r2 nhỏ hơn áp suất phía sau Khi đó suất hiện một phụ lực hớng trục tác dụng lên bánh công tác và hớng từ phía sau ra phía trớc và độ lớn đợc tính nh sau: 2 F * zng 2 2 2 2 r2 + R y u r r 2 2 = 2 ( r2 R y )( 2 2 2 ln 2 2 + 2) 2 8g... 360 ' 7 = 0,0156 + 0,002 = 0,0176(m) 7 = 0,025.0,092 +Tại vị trí 8 = 370 0 370 = 0,00236( m) 360 ' 8 = 0,016 + 0,00236 = 0,019(m) 8 = 0,025.0,092 Khi đó: Khoảng cách từ tâm 0 của bơm đến tâm tiết diện máng xoắn và đợc tính theo công thức: a = r3 + i ' +Tại vị trí 1 = 55 0 a = r3 + 1 = 0,092 + 0,00649 = 0,0985(m) ' +Tại vị trí 2 = 100 0 a = r3 + 2 = 0,092 + 0,009 = 0,101(m) ' +Tại vị trí . máy bơm và tính toán trục bơm BàI 4: Các lực tác dụng I. Lực hớng trục. Gồm 3 thành phần lực hớng trục. 1. Lực do chênh áp phía trớc và phía sau bánh công tác. Coi phía trớc và phía sau bánh. r 2 là bán kính ngoài cùng của bánh xe công tác. - r 3 là bán kính đờng tròn cơ sở của đờng xoắn ốc. - b 2 là chiều rộng của BCT - b 3 là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với bán kính. ph v n q 49,29 130 1.017,02900 4 3 4 3 == trong đó: i=1 và y=1 vì đây là máy bơm Konson Nh vậy tra theo biểu đồ = f )( q n hình 1-23 bài giảng Máy thuỷ khí, ta trọn đợc hiệu suất chung 72,0= c Thay các