Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí Lời nói đầu Môn 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 8 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên Máy và Thiết Bị Mỏ. 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 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 đức sớng và các thầy trong bộ mô 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 PGS.TS NGUYễN ĐứC SƯớNG đã giúp 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 m 3 /h Cột ấp H =1120 m 1 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí Số vòng quay trên máy n =2950 v/ph Hiệu suất %65= à 1. công suất yêu cầu trên trục bơm kW HQg N c t 7,775 3600.65,0.1000 1120.165.81,9.1000 .1000 === Q t =1,1.150 =165m 3 /h = 3600 165 m 3 /s 2.Công suất động cơ N đc =(1,1-1,3) .N =1,1.775,7 =853,27 KW Chọn đông cơ có N đc = KW số vòng quay n=2950 v/ph 3.số vòng quay đặc trng n s = 97,66 1.1120 10.04583,0.2950.65,3 . 65,3 4 3 4 3 4 3 4 3 == yH iQn t v /ph với i=10 vì bơm mời cấp y =1 là số cửa hút theo bảng 1. dạng cánh bơm 1 cấp thuộc nhóm bơm cao áp. Có 5,2 2 = S D D II .Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác 1 .vẽ sơ đồ bánh công tác 2 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí 2.Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính lắp trục khớp nối ) [ ] mmcm M d x r 3,86)(62,8 1962.2,0 04,251254 .2,0 33 ==== với M x là mô men xoắn trên trục M x =97403 . 04,25125481,9. 2950 7,775 .97403. ==B n N (N.cm) ứng suất cắt cho phép [ ] [ ] =B.200 =9,81.200 =1962 N/cm 2 3. Xác định đờng kính nơi lắp bánh công tác Dựa vào kết cấu của bơm mẫu. d =95(mm). 4. Đờng kính moay ơ của bánh công tác d 0 = (1,2ữ1,25)d =1,2d =1,2.95 =114 mm chọn d 0 =116 mm 5 . Xác định đờng kính D s . 3 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí D s = 2 0 . .4 d C Q s t + = 2 116,0 63,5.14,3 04583,0.4 + = 0,154 ( m) = 154 mm d 0 =0,116 m=116 mm: là đờng kính chỗ lắp bánh công tác: Tốc độ cửa vào C s C s = K cs i Hg 2 = 0,12 . 112.81,9.2 =5,63 m/s K cs =0,12 :Hệ số tốc độ chọn theo bảng [3] H i là cột áp của bánh công tác H i =H/i =1120/10 =112 m 6. Xác định đuờng kính D 1 có n s =66,93 Theo bơm mẫu ta có: vậy D 1 = 0,9.0,154 =0,1386m = 138,6 mm 7. Xác định chiều rộng mép vào b 1 có 1 =90 nên ta có C 0 =C 0r C 0 là tốc độ dòng chảy trớc khi vào bánh công tác . C 0 =(1,0 ữ1,1 ) .C s =1,05.5,63 =5,91 m/s b 1 = 0178,0 91,5.1386,0.14,3 04583,0 1 == or t CD Q (m) 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 b 1 lớn hơn để tránhvùng chếtở cửa vào Vớidạng cánh hẹp hớng kính, số vòng quay n s nhỏ mép vào song song với trục, ta lấy b 1 tăng thêm 10%- 20%so với tính toán: Vây b 1 =21 mm C 1r = K 1 . C 0 =1,2.5,91 =7,1 s m Chọn sơ bộ K 1 =1,2 4 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí 8. Xác định giá trị vào của cánh 1 1 =90 0 tg , 0 = 2763,0 39,21 91,5 1 0 == u C r vậy 1 ,0 =15,5 0 với u 1 tốc độ vòng ở cửa vào u 1 = 2 . 1 D m/s trong đó 7,308 30 2950.14,3 30 . === n (1/s ) vậy u 1 = 2 . 1 D = 39,21 2 1386,0.7,308 = m/s vậy =+= 0,11 15,5 + 5 =20,5 0 9. Chiều dài cánh dẫn S chọn S= 5(mm ) =0,005 (m) đúc bằng gang III. TíNH TOáN CáC THÔNG Số ở CửA RA BáNH CÔNG TáC 1. Góc ra của cánh dẫn Để đảm bảo tổn thất nhỏ , ta thuêòng lấy 2 theo n s nh sau: n s ph v 40 100 200 300 2 độ 30-36 25-30 20-22 15-20 Ta tra đợc 2 =30 o 2. tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u 2 u 2 = K u2 1 2 Hg = 0,976. 75,45112.81,9.2 = m/s 5 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí Trong đó K 2 = 1 =0,976 là hệ số áp suất , tra bảng n s đến(40) 40 . . 80 80 100 100 200 150350 11,2 11,1 0,91,0 0,80,9 0,60,7 Ta tra đợc =1,05 3. Tính đờng kính tại cửa ra của bánh công tác D 2 D 2 = = n u . .60 2 )(296,0 2950.14,3 75,45.60 m= 4.Tính chiều rộng bánh công tác ở cửa ra b 2 b 2 = 0102,0 07,5.296,0.3600.14,3 05,1.165 . 22 2. == r t CD KQ (m ) với C 2r =(0,8 ữ1,1) .C 0 = 1.C o =1.5,91=5,91(m/s) K 2 hệ số thu hẹp ở cửa ra chọn K 2 =1,05 Do có tổn thất trao đổi ở ca ra nên giá trị b 2 thực tế đợc lấy về mỗi bên 1 đến 1,5 mm so với giá trị tính toán Nên chọn b 2 =12(mm) 5.Xác đ ịnh vận tốc tơng đối W 1 = 27,20 5,20sin 1,7 sin 1 1 == r C (m/s) W 2 = 19,12 29sin 91,5 sin 2 2 == r C (m/s) 6 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí 6.Xây dựng tam giác tốc độ w1 c1r c1 u1 theo định lý hàm số cos ta có 0 11 2 1 2 1 2 1 5,20cos 2 wuuwc += =20,27 2 + 21,39 2 2.21,39.20,27.cos20,5 vậy c 1 =7,49 (m/s) ta lại có 38,21,749,7 222 1 2 11 === ru CCC m/s vậy Sin = 1 49,7 1,7 1 1 = C C r =0,945 0 1 32,71= c2 w2 c2r u2 theo định lý hàm số cos ta có 0 22 2 2 2 2 2 2 29cos 2 wuuwc += =12,19 2 + 45,75 2 2.12,19.45,75.cos29 vậy c 2 =37,88 (m/s) ta lại có 13,3731,928,38 222 2 2 22 === ru CCC m/s 7 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí vậy sin = 2 243,0 88,37 19,12 2 2 == C C r 0 2 08,14= 47. Số cánh dẫn Z = 2 sin. )(. 21 12 21 + + DD DDK = 5,7 2 295,20 sin. 1386,0296,0 )296,01386,0.(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 m 1 = 10 ữ 15 mm Chọn m 1 = 12 (mm) Phía ngoài chọn nhỏ hơn: m 2 =8(mm) IV.kiểm tra kết quả tính toán 1.Kiểm nghiệm hệ số thu hẹp K 1 = = 1 11 1 sin . . S Z D Z D 26,1 5,20sin 004,0 8 1386,0.14,3 8 1386,0.14,3 = Vậy chọn K 1 =1,2 là hợp lý K 2 = = 2 12 2 sin . . S Z D Z D 034,1 29sin 008,0 8 296,0.14,3 8 296,0.14,3 = Vậy ta chọn K 2 =1,05 là hợp lý 2. Kiểm nghiệm tỷ số b 2 /D 2 8 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí 0334,0 .00073,0 2 3 4 2 2 == u q k n D b Với n q = 65,3 s n = 27,18 65.3 9,66 = vậy tỷ số b 2 /D 2 là hợp lý 3. Kiểm tra D 2 /D 1 hoặc D s /D 2 14,2 138 296 1 2 == D D phù hợp với n s =66,9 4.Kiểm tra tỷ số W 1 /W 2 phù hợp với điều kiện 66,1 19,12 27,20 2 1 == W W phù hợp với n s =66,9 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 n s =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 nh sau : -Dựng các kích thớc d,d o , D 1 ,D s ,D 2 . - lấy một đểm nào đó làm chuẩn trên D 2 , Kẻ đờng nghiêng một góc so vợi phơng thẳng đứng , góc này là 4 0 - dùng đờng nghiêng vừa kẻ làm chuẩn dựng kích thớc b 2 trên D 2 Và b 1 trên D 1 . - Nối sơ bộ b 1 vàb 2 thành một hinh dạng hình thang 9 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 - - Bản thuyết minh máy thuỷ khí Muốn vẽ chính xác ,ta phải tìm các trị số b i thay đổi t cửa vào đến cửa ra( từ vị trí 2 1 1 D r = đến vị trí 2 2 2 D r = ). Lấy sơ bộ đờng trung bình của b 1 và b 2 Ta có giá trị b i ứng với một D I nào đó là: rii it i CD kQ b . = ở đây ii i i t t k = ; z D t i i = ; i i i S sin = ; với sin i i i ri i t s w C += . )(0158,0 10 138,0296,0 10 12 m DD D = = = D 1 =0,138(m) )(154,0 1'1 mDDD =+= )(170,02 1'2 mDDD =+= )(185,03 1'3 mDDD =+= )(201,04 1'4 mDDD =+= )(217,05 1'5 mDDD =+= )(232,06 1'6 mDDD =+= )(249,07 1'7 mDDD =+= 10 [...]... 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 bộ phận: Bánh công tác, các bộ phận dẫn hớng, trục máy bơm và các phần phụ, ta xâydựng bản vẽ lắp toàn bộ của máy bơm dựa trên bản vẽ máy bơm mẫu Tính sơ bộ hiệu suất của bơm - Hiệu suất thuỷ lực: Đờng kính tơng... 0,172) 2 ) 28 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí 2 1 1 = 1 + 0,68nS 3 ll = ll 1 + 0,68.66,932 / 3 = 0,96 1 820 = 1+ 2 CK nS CK = - Hiệu suất cơ khí: 1 = 0,845 820 1+ 66,932 -Tài liệu tham khảo: Hớng dẫn thiết kế môn học máy thuỷ khí, ( Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất), do thầy PGS.TS Nguyễn Đức Sớng biên soạn năm 2009 Bài giảng Máy Thuỷ Khí Trờng ĐH Mỏ - Địa Chất, Nguyễn Đức Sớng, Vũ Nam... kế là bơm nhiều cấp 1 cửa hút có các BCT đặt cùng chiều nên ở đó dòng chảy vào theo hớng vuông góc với trục bơm sau đó đợc 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... Phơng pháp này thờng dùng để xây dựng biên dạng cánh bơm ở đây việc xây dựng biên dạng cánh không phải từ cung tròn mà bằng việc xác định từng điêm trên toàn bộ chiều dài của cánh Cho một phân tố nhỏ của cung tròn PT =rd, số gia bàn kính là P , T=drtừ tam giác vuông PP , T ta có dr rd= tg i 14 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 Do vậy d = -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí dr r.tg i Từ phơng trình vi phân trên ta nhận... Ds D O d 2.2.xây dựng biên dạng cánh dẫn (mặt trụ) trên mặt cắt vĩ tuyến Khi n s =60 cánh dẫn có dạng mặt trụ cong một chiều đơn giản Vì vậy ta chỉ cần xây dng biên dạng của một đờng dòng trung bình của chiều rộng cánh dẫn là đủ.ở đáy cánh dẫn vuông góc với các đĩa bánh công tác Hình chiếu của cánh dẫn trên mặt vĩ tuyến chỉ là một đờng cong Ta xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt cắt vĩ tuyến bằng...Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí D8' = D1 + 8D = 0,264( m) D9 ' = D1 + 9D = 0,280(m) D2=0,296(m) Dựa vào W1, W2, C1r, C2r vẽ đồ thị quy luật biến đổi các thông số: d0 11 d1 dS d0 dS d1 di di d2 bi Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí Sau khi đo và tính toán ta đợc bảng sau: Thông số Wi W1 W1 W2 W3 W4 W5, W6 W7 W8 W9 W2 Thông số... (mm)= 0,1203 (m) B = 9.81 là hệ số quy đổi p = 102 (at) F 1,4.102 ( ) 3,14 0,1023 2 0,0963 2 9,81 = 5,17( N ) 4 Phần V : Lực tác dụng trong bơm và tính toán trục bơm I Các lực tác dụng 1 Lực hớng trục: 22 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí -Xác định lực do chênh áp phía trớc và phía sau BCT: FZng - 2 2 u2 RY ro2 1 = R r H p 8g 2r2 ( 2 Y 2 o ) Trong đó: C H p =... 10+ 2.8 = 26 (mm) = 0,026 (m) 0,0417 FR = 0,1.1 .9810.1120.0,296.0,026 = 763( N ) 0,0458 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: 2 Fd = .( Ra r02 )p 24 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí 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... Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí C8r 6,15 C9r 6,03 5,91 C2r Ta có: Trên thục tế, trị số của bi dợc lấy tăng 10% để phù hợp với việc lấy tăng b1& b2 ở trên Sau khi tính đợc các giá trị bi ở các điểm chia vẽ 2 đờng bao với các đờng tròn đờng kính bi nh vậy ta xây dựng đợc biên dạng cánh mặt trụ 13 Nguyễn KHắC LĩNH -k53 -- Bản thuyết minh máy thuỷ khí 2 9' 8' 7' 6' 5' 4' D2 3' 2' 1' 1... minh máy thuỷ khí 2 (1 sin 2 3 ) Zd Z d = Z + 2 = 10 (cánh) = Vậy 2.3,14 (1 sin 2 5,2 0 ) = 0,623 0 10 r = r3etg 3 =153.e0,622 0,091 = 162 (mm) + Xác định chiều cao của thiết diện vào a0 của ống khuếchtán a0 = b3 = 22 (mm) + Góc mở của ống côn mở rộng cả 2 phía - Theo hớng kính: hk = 9 ữ11 ,ta chọn hk =100 - Theo hớng trục: ht = 4 ữ60 , ta chọn ht =50 + Xác định chiều dài phần ống khuếch tán: . Đồ án môn học máy thuỷ khí kỳ 8 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên Máy và Thiết Bị Mỏ. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học không những môn máy. /ph với i=10 vì bơm mời cấp y =1 là số cửa hút theo bảng 1. dạng cánh bơm 1 cấp thuộc nhóm bơm cao áp. Có 5,2 2 = S D D II .Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác 1 .vẽ sơ đồ bánh công tác 2 Nguyễn. 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 và giúp em