Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU vi Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM CÁNH DẪN .1 1.1 Sự đời phát triển máy cánh dẫn 1.2 Phân loại phạm vi sử dụng 1.2.1 Phân loại theo số vòng quay đặc trưng .3 1.2.2 Theo dạng chất lỏng vận chuyển 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bơm ly tâm nước 1.3.1 Công dụng lĩnh vực sử dụng bơm cánh dẫn 1.3.2 Ứng dụng bơm ly tâm công nghiệp khai thác 1.3.2.1 Bóc đất đá khai thác lộ thiên .8 1.3.2.2 Vận chuyển than bùn, than cám, nạo vét đáy moong 1.3.2.3 Vận chuyển than kíp lê thương phẩm .10 1.3.2.4 Thoát nước khai thác 11 1.3.3 Ưu nhược điểm bơm ly tâm, vỏ xoắn hai cấp 11 1.3.3.1 Ưu điểm .11 Kích thước hình học nhỏ gọn, kết cấu hai nửa dễ dàng tháo lắp sửa chữa; 11 Làm việc ổn định hơn; 11 Giảm giá thành sản phẩm; .11 Hiệu suất cao 11 1.3.3.2 Nhược điểm .11 Công nghệ gia công phức tạp 11 Đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao 11 Cánh cấp hai bị ăn mòn nhanh .11 1.3.4 Kết cấu bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp .12 Chương .13 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM LY TÂM VỎ XOẮN, HAI CẤP 13 2.1 Thông số thiết kế bơm đồ án .13 2.2 Tính toán thủy lực bánh công tác .13 2.2.1 Tính toán thông số làm việc bánh công tác .13 2.2.1.1 Xác định số vòng quay đặc trưng bơm .14 2.2.1.2 Xác định hiệu suất công suất bơm 14 2.2.2 Tính kích thước vào bánh công tác 16 2.2.3 Xác định thông số bánh công tác 20 2.2.4 Thiết kế biên dạng kinh tuyến bánh công tác 27 2.2.4.1: Các phương pháp thiết kế bánh công tác bơm ly tâm 27 2.2.4.1: Tính toán thiết kế biên dạng kinh tuyến bánh công tác 28 i Đồ án tốt nghiệp 2.2.5 Tính toán xây dựng biên dạng cánh bánh công tác 32 2.3 Tính toán thiết kế buồng xoắn 52 2.3.1 Kết cấu công dụng cấu dẫn dòng 52 2.3.2 Các đặc điểm buồng xoắn 53 2.3.3 Đặc tính cấu dẫn dòng xoắn 53 2.3.4 Chuyển động chất lỏng buồng xoắn .56 2.3.5 Tính toán thiết kế buồng xoắn hình thang quy luật vur = const 57 2.4 Tính toán thiết kế buồng dẫn dòng vào 62 2.4.1 Kết cấu nhiệm vụ .63 2.4.2 Những ưu điểm sử dụng buồng hút nửa vỏ xoắn bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp 63 2.4.3 Phân tích khả làm việc chọn kích thước tính toán thuỷ lực buồng hút nửa vỏ xoắn 64 2.4.4 Tính toán thuỷ lực xác định kích thước phần dẫn dòng chuyển tiếp từ cấp I sang cấp II bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp .72 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC BƠM 76 3.1 Tính sơ kích thước hình học trục bơm 76 3.1.1 Chọn vật liệu 76 3.1.2 Tính sơ đường kính trục bơm 76 3.1.3 Tính chọn chiều dài trục 77 3.1.4 Các loại tải trọng tác dụng lên trục 78 3.1.4.2 Trọng lượng trục 78 3.2 Mômen xoắn dẫn động bơm 79 3.3 Tính sơ độ võng tiết diện bánh công tác: 79 3.4 Tính toán xác định tốc độ quay tới hạn trục bơm .80 3.5 Tính phản lực gối đỡ .80 3.6 Xác định moomen tương đương vị trí 81 3.7 Biểu đồ momen 83 3.8 Kiểm nghiệm trục độ bền .84 3.8.1 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 84 3.9 Chọn ổ 87 3.10 Chọn then kiểm nghiệm bền then 89 Chương 60 TÍNH CHUỖI LẮP GHÉP VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH CÔNG TÁC 60 4.1 Tính chuỗi lắp ghép 60 4.2 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bánh công tác .61 4.2.1 Nguyên công 1: Kiểm tra theo quy trình công nghệ đúc lấy dấu .61 - Vật đúc không nứt, khuyết tật, cong vênh, rổ xỉ, rổ khí .61 - Chi tiết làm trước gia công 61 - Rà mũi dò theo chân cánh bánh công tác, lấy sai số trung bình cánh, xác định tâm bánh công tác làm chuẩn thô để kẹp chặt, định vị bánh công tác trước gia công 61 4.2.2 Nguyên công 2: .62 Bước 1: Kẹp mâm cặp chấu vào Φ102, rà tròn bánh công tác theo tâm lấy dấu nguyên công 62 ii Đồ án tốt nghiệp Bước 2: Tiện thô tinh kích thước Φ420; Φ70 Φ190 đạt dung sai kích thước 62 Bước 3: Khỏa mặt đầu mặt B đạt kích thước 42mm .62 Và mặt A đạt kích thước 25mm so với mặt B 62 Bước 4: kiểm tra kích thước 62 4.2.3 Nguyên công 62 Bước 1: đảo đầu chi tiết, kẹp mâm cặp chấu vào Φ190, rà tròn bánh công tác theo Φ420 kẹp chặt .62 Bước : tiện thô tinh kích thước Φ102 đạt dung sai lắp ghép 62 Φ70 62 Bước : khỏa mặt đầu mặt C đạt kích thước 88 mm .62 Bước 4: kiểm tra kích thước theo vẽ 62 4.2.4 Nguyên công 4: Xọc rãnh then .63 Bước 2: xọc rãnh then theo dấu, kích thước yêu cầu vẽ kĩ thuật .63 Hình 4.4 Nguyên công 63 4.2.5 Nguyên công 5: cân tĩnh 63 4.2.6 Nguyên công : Kiểm tra .64 4.2.7 Nguyên công : Sơn chống rỉ bề mặt theo vẽ kỹ thuật 64 Danh mục hình ảnh Hình 2.4.1 Sơ đồ kết cấu tiết diện buồng hút nửa vỏ xoắn 64 Hình 2.4.3 Biểu đồ biến đổi tiết diện buồng hút nửa vỏ xoắn 65 Hình2.4.4 Sơ đồ buồng hút nửa vỏ xoắn 65 iii Đồ án tốt nghiệp Hình 2.4.5 Sơ đồ nguyên lý tính toán kích thước tiết diện phần vỏ xoắn buồng hút nửa vỏ xoắn 67 Hình 2.4.6: Biên dạng buồng nửa xoắn 72 Hình 2.4.7 mặt cắt dọc bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp 73 Hình 2.4.8 Kênh chuyển tiếp từ cấp I sang cấp II 73 Hình2.4.9 Quy luật biến đổi diện tích theo đường dòng tâm phần chuyển tiếp 74 Hình 2.4.10 Đường tâm mặt cắt buồng chuyển tiếp 75 Hình 3.1 Chiều dài đoạn trục 78 Hình 3.3: Sơ đồ đặt lực 80 83 83 Hình 3.4 Biểu đồ momen 83 Hình 4.1 : sơ đồ chuỗi lắp ghép 60 Hình 4.2 Nguyên công 62 63 Hình 4.5 Nguyên công 63 iv Danh mục bảng số Bảng 3.1, Bảng tính toán buồng nửa xoắn 69 Bảng 3.2: tính cho tiết diện cách góc 22,50 70 Bảng 3.1: Các thông số ổ lăn trục 88 v Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Máy bơm cánh dẫn nói riêng công trình trạm bơm nói chung sử dụng phổ biến kinh tế quốc dân Bơm cánh dẫn loại máy thực việc trao đổi với dòng chất lỏng, biến nhận từ động thành dòng chất lỏng Điểm bật máy bơm ứng dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, công nghiệp, nông nghiệp đời sống Việc bơm nước thải phục vụ cho khu công nghiệp thoát nươc khai thác mỏ vấn đề phức tạp Việt Nam mà khắp giới Trong thực tế, sử dụng nhiều kiểu bơm khác để phục vụ mục đích trên, nhiên việc sử dụng bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp giải pháp hợp lý đem lại hiệu tốt Được định hướng PGS-TS Bùi Quốc Thái, em nhận đề tài “Tính toán, thiết kế bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp” để làm đồ án Tốt nghiệp chuyên ngành Máy tự động thủy khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trong trình làm đồ án kinh nghiệm thực tế kiến thức thân nhiều hạn chế nên đồ án em chắn có nhiều thiếu sót Em kính mong nhận bảo thầy cô môn Máy tự động thủy khí đóng góp ý kiến bạn để em hoàn thành đồ án đặc biệt để em bổ sung hoàn chỉnh kiến thức sau Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới hướng dẫn nhiệt tình Thầy giáo PGSTS Bùi Quốc Thái bảo tận tình thầy, cô môn Máy tự động thủy khí giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Hoàng Quốc Anh vi Đồ án tốt nghiệp Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY BƠM CÁNH DẪN 1.1 Sự đời phát triển máy cánh dẫn Máy bơm cánh dẫn loại máy dùng để vận chuyển cung cấp lượng cho dòng chất lỏng Máy bơm làm nhiệm vụ biến đổi động thành thủy dòng chất lỏng Bơm phát minh sớm suốt chiều dài lịch sử văn minh nhân loại Khoảng 2000 năm trước công nguyên, người Ai Cập phát minh gầu để múc nước Chiếc gầu sử dụng cần treo dài với gầu đầu cần, đầu lại đối trọng, hoạt động theo nguyên lý đòn bẩy Khoảng 200 năm trước công nguyên, nhà phát minh, nhà toán học người người Hy Lạp tên Ctesibius phát minh máy bơm nước đầu bơm dùng để hút không khí nhờ cấu piston van chiều, thùng chứa chất lỏng đặt giữa, ống đẩy đặt phía thùng chất lỏng Khi không khí hút tạo độ chân không làm cho chất lỏng thùng chứa theo đường ống hút lên phía Đây nguyên lý hoạt động bơm đại biết đến ngày Vào năm 1475, theo Reti, quân nhân, nhà sử học người Brazil, máy có đặc điểm giống bơm ly tâm đại máy bơm bùn xuất luận văn kỹ sư người Ý thời kỳ Phục tên Francesco di Giorgio Martini Đến năm 1687, nhà phát minh sinh Pháp tên Denis Papin thiết kế chế tạo bơm ly tâm thực đầu tiên, bơm có cánh thẳng sử dụng cho hệ thống thoát nước địa phương Năm 1738, lĩnh vực thủy động lực học, nhà toán học, nhà vật lý học tiếng giới Daniel Beroulli công bố nguyên lý dòng chất lỏng không nhớt, gia tăng vận tốc dòng chảy xảy theo gia tăng áp suất chất lỏng cách tương ứng sách “Hydrodynamica” Nguyên lý áp dụng nhiều loại dòng chảy thể qua phương trình Bernulli tiếng Cũng quãng thời gian này, nhà bác học Leonhard Euler (1707 – 1783) sinh Thụy Sỹ, Nga nghiên cứu đưa lý thuyết động lượng tiếng, lý thuyết ứng dụng để thiết lập nên phương trình máy thủy lực cánh dẫn Phương trình Navier – Stokes Navier thành lập năm 1822 sau Stokes hoàn thiện vào khoảng năm 1845 Phương trình Navier – Stokes phương trình vi phân chuyển động chất lỏng thực Sự đời phương trình Navier – Stokes đặt dấu mốc quan trọng cho lĩnh vực khoa học học chất lỏng Những năm sau đó, nhà vật lý học người Anh Osbone Reynolds (1842-1912) công bố công trình khoa học động lực học chất lỏng Công trình thực nghiệm Reynolds tìm tổ hợp không thứ nguyên, gọi số Reynolds (năm 1833) đánh dấu mốc quan trọng việc phân định chế độ chuyển động tầng rối Phương trình Reynolds sở để phân tích rối giải toán dòng rối, áp dụng nhiều cho thiết kế bơm cánh dẫn đại Năm 1851, nhà phát minh người Anh John Appold giới thiệu đường đặc tính bơm cánh dẫn Năm 1851 John Gwynne đệ trình sang chế bơm ly tâm Những bơm ly tâm ông sử dụng cho hệ thống cấp thoát nước lúc đó, nhiều số chúng tìm thấy ngày phân xưởng chứa bơm bảo tàng Vào cuối năm kỷ XIX, Gwynne sản xuất loại bơm với đầy đủ kích cỡ sử dụng tất ứng dụng công nghiệp, từ bơm chạy động điện loại nhỏ tới có lưu lượng lên đến hang nghìn mét khối Công ty ông bắt đầu thực nghiên cứu khoa học bơm, ví dụ bơm sứ dùng cho công nghiệp hóa chất Vào năm 1930, công ty ông sản xuất đến hàng nghìn mẫu bơm khác Trong thời gian đầu kỷ XX, nhà bác học người Nga Joukowski N E (1847-1921) sáng lập nên ngành lý thuyết cánh lý thuyết thủy khí động lực học, đóng góp quan trọng, cho phát triển lĩnh vực máy thủy khí cánh dẫn Đồ án tốt nghiệp Nhìn chung, trước kỷ XVII, dạng máy thủy khí nói chung máy bơm cánh dẫn nói chung thô sơ Bước sang kỷ XIX, loại tuabin bơm cánh xuất nhiều với kết cấu có công suất hiệu suất đáng ghi nhận Các nhà phát minh máy, thông thường kỹ sư Các máy thủy khí cánh dẫn đời nước Pháp, Nga, Đức, Anh, Mỹ…Các máy dần hoàn thiện thông qua trình sử dụng thực tế 1.2 Phân loại phạm vi sử dụng 1.2.1 Phân loại theo số vòng quay đặc trưng Dựa vào số vòng quay đặc trưng n s bánh công tác, người ta chia bơm cánh dẫn thành loại sau: Bánh công tác ly tâm: - Có số vòng quay ns nhỏ: 50-80 - Có số vòng quay ns trung bình: 80-150 - Có số vòng quay ns lớn: 150-300 Bánh công tác bơm hướng chéo (hỗn lưu) 300-600 Bánh công tác hướng trục 600-1800 Bảng 1.1: Phân loại bánh công tác theo Bánh công tác ly tâm Bánh công tác Bánh công tác nhỏ trung bình lớn = 40÷80 = 80÷150 = 150÷300 = 300÷600 = 600÷1200 = 2,5÷2,0 = 2,0÷1,8 = 1,8÷1,4 = 1,2÷1,0 = 1,0 hướng chéo hướng trục 1.2.2 Theo dạng chất lỏng vận chuyển Theo dạng chất lỏng vận chuyển, bơm cánh dẫn có loại sau: - Bơm vận chuyển nước - Bơm vận chuyển hỗn hợp nước với chất bột chất rắn - Bơm vận chuyển dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ - Bơm vận chuyển dung dịch hóa chất, kim loại lỏng 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bơm ly tâm nước 1.3.1 Công dụng lĩnh vực sử dụng bơm cánh dẫn Bơm cánh dẫn có ứng dụng rộng rãi kinh tế quốc dân, công nghiệp, nông nghiệp đời sống Bơm có nhiều loại khác nhau, chúng dùng để vận chuyển loại chất lỏng chất lỏng đặc, chất lỏng có độ nhớt lớn, chất lỏng nóng, chất lỏng dễ bay hơi…kể hỗn hợp nước với chất rắn Trong loại bơm bơm ly tâm dùng phổ biến Trong công nghiệp, bơm ly tâm dùng để cấp nước cho nhu cầu kỹ thuật nhà máy cấp nước cho nồi nhà máy nhiệt điện, cấp nước cho hệ thống làm mát cho nhu cầu vệ sinh công nghiệp Bơm ly tâm sử dụng công nghiệp khai thác mỏ xây dựng để hút nước từ giếng sâu, hút hỗn hợp nước với đất vận chuyển hỗn hợp nước với chất rắn nghiền nhỏ Trong công nghiệp dẩu mỏ, bơm ly tâm dùng nhiều để hút dầu từ giếng vận chuyển sản phẩm dầu mỏ Ngày việc vận chuyển dầu mỏ theo đường ống sử dụng phổ biến với khoảng cách xa tới hàng nghìn kilômét Thực tế tính toán sử dụng cho thấy rằng, việc vận chuyển theo đường ống kinh tế nhiều so với phương tiện vận chuyển khác Do hiệu kinh tế cao việc vận chuyển chất lỏng theo đường ống, người ta nghiên cứu sử Đồ án tốt nghiệp 3.7 Biểu đồ momen 850 240 425 YB XA YA A Fkn B C XB G Mu(Fy ) N.mm 148835 Mu(FX ) N.mm 270975,75 541951,5 592758,62 Hình T N.mm 3.4 Biểu đồ momen 83 Đồ án tốt nghiệp 3.8 Kiểm nghiệm trục độ bền 3.8.1 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh • Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột (khi mở máy) cần kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh • Theo công thức 10.27Tr200[1] ta có Trong đó: Vậy trục thỏa mãn độ bền 3.8.2 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Với thép 45 có: σ b = 600 MPa , σ − = 0,436.σ b = 0,436.600 = 261,6 MPa τ − = 0,58.σ − = 0,58.261,6 = 151,8MPa theo bảng 10.7[4] ta có: ψ σ = 0,05 , ψ τ = Ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng ta có : 84 Đồ án tốt nghiệp σ aj = σ max j = Nên: Mj Wj π d 3j bt1 ( d j − t1 ) − ; với W j = (trục có rãnh then) 32 2.d j σ aj = σ max j = σmj =0 Mj Wj Mj = π d 3j 32 − b.t1 ( d j − t1 ) 2.d j Trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động ta có : τ mj = τ aj = nên τ max j τ mj = τ aj = = Tj 2.Woj τ max j = với W0 j = Tj 2.Woj = π d 3j 16 − bt1 ( d j − t1 ) 2.d j Tj  π d 3j bt1 ( d j − t1 )   2. −  16  d j   • Tại tiết diện lắp bánh công tác Theo công thức bảng 10.6[4] tra thông số then bảng 9.1a[4]với trục có rãnh then ta có: Mô men cản uốn: bt (d BCT − t )2 3,14.703 20.7,5.(70 − 7,5)2 Πd BCT = wC = − − = 29471,61 32 2.d BCT 32 2.70 ⇒σ a2 = 237346,96 = 8,05(MPa) 29471,61 Mô men cản xoắn: bt (d BCT − t )2 3,14.703 20.7,5.(70 − 7,5)2 = w = − − = 63128,48 oC 16 2.d BCT 16 2.70 π d BCT Khi trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: τ mj = τ aj = τ max j = τj 2w 0j 85 Đồ án tốt nghiệp τ mC =τ τ 592758, 62 = max2 = = 4,69(MPa) aC 2.w oC 2.63128,48 • Tại tiết diện lắp ổ bi: Mô men cản uốn tiết diện lắp ổ bi : π d 3,14.503 w = = = 12265,63 32 32 ⇒ σa = M3 W3 429043, 26 = 34,98 12265, 63 = Mô men cản xoắn: w j = π d 23 3,14.503 = = 24531,25 16 16 Khi trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: τ mj = τ aj = τ max j = T 2w j = 0j 592758, 62 = 12, 08 2.24531, 25 Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục Dựa vào biểu đồ mômen uốn mômen xoắn trục ta thấy tiết diện nguy hiểm tiết diện lắp bánh tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hế số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: s = s σ s τ / s 2σ + s 2τ ≥ [ s] Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5 sσ , sτ - hệ số an toàn xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp ứng suất tiếp, tính theo công thức sau: σ-1, τ-1: giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kì đối xứng σa, τavà σm, τm biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diên xét Chọn sơ kiểu lắp Kσ = 2,52 εσ H7 10 −11 [ 4] ta có theo bảng B k6 198 Kτ = 2, 03 ετ Ứng suất uốn biên : σa = M Wu 86 Đồ án tốt nghiệp Ứng suất xoắn biên τ a = Mo 2.Wx Hệ số an toàn tính riêng ứng suất uốn : sσ = Hệ số an toàn tính riêng ứng suất xoắn σ −1 Kσ σ a + ψ σ σ m ; β ε σ τσ = τ −1 Kτ τ + ψ τ τ m β ε τ a Trong β = - hệ số bề mặt ψ σ = 0, 05 10 − [ 4] với σ b = 600 ( MPa ) tra bảng B  ψ = 197  τ Hệ số an toàn tổng s = s σ s τ / s 2σ + s 2τ ≥ [s] σ 261,6 −1 sσ = = = 12,89 Tại tiết diện lắp bánh công tác: K σ +ψ σ σ mj 2,52.8,05 + 0,05.0 σ dj aj τ 151,8 −1 sτ = = = 15,79 K τ +ψ τ τ mj 2,03.4,69 + 0.4,69 τ dj aj ⇒ s = 11 sσ j sτ j 12,89.15,79 = = 9,98 ≥ [s] sσ2 j + sτ2 j 12,892 + 15,792 ⇒ thỏa mãn điều kiện Tai tiết diện ổ lăn : σ 261,6 −1 sσ = = = 2,97 K σ + ψ σ σ mj 2,52.34,98 + 0,05.0 σ dj aj τ 151,6 −1 sτ = = = 6,18 K τ +ψ τ τ mj 2,03.12,08 + 0.12,08 τ dj aj ⇒ s11 = sσ j sτ j 2,97.6,18 = = 2,68 ≥ [s] 2 2 sσ j + sτ j 2,97 + 6,18 ⇒ thỏa mãn điều kiện 3.9 Chọn ổ 87 Đồ án tốt nghiệp F = X + Y = 637, 392 + 350, 22 = 672,37( N ) rA A A F = X + Y = 2895, 722 + 350, 202 = 2916, 24( N ) rB B B Fat = ⇒ Ta chọn ổ đở dãy cỡ trung: Tra theo bảng P2.11[1] có thông số ổ lăn: Ký d D B rbi T r C C0 hiệu ổ 311 mm 50 mm 110 mm 27 mm 19,05 mm 27 mm kN kN 36,3 48,5 Bảng 3.1: Các thông số ổ lăn trục •Kiểm nghiệm ổ theo khả tải động: C = Qm L d Với ổ bi đỡ chặn: Q=(XVFr+YFa)kt,kđ -V –hệ số kể đến vòng quay;với vòng quay có V=1 -kt –hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ,có kt=1 nhiệt độ θ=1050 -kđ-hệ số kể đến đặc tính tải trọng,tra bảng 11.3[1] ta có kđ=1,1 -X-hệ số tải trọng hướng tâm: X=1 -Y-hệ số tải trọng dọc trục: Y=0 Q0= 1,1 FrB =1,1.2880,24=3168,26(N) C =Q mL d Với m bậc đường cong mỏi;ổ bi có m=3 L:tuổi thọ (triệu vòng quay); L = 60n.L 10−6 = 60.1450.20000.10−6 = 1740 (triệu vòng) h ⇒ C = Q m L = 3168,26.3 1740 = 38106,97 = 38,1(k N ) < C = 48,5(k N ) ⇒ Thỏ d a mãn •Kiểm nghiệm ổ theo khả tải tĩnh: 88 Đồ án tốt nghiệp Qt ≤ C Với C0-khả tải tĩnh ổ;C0=42,6kN Qt-tải trọng tĩnh quy ước; Qt=X1FrB=0,6.2880,24=1,724(kN) Tra bảng 11.6[1] ta có: ⇒ Qt< C0=42,6 kN ⇒ thỏa mãn 3.10 Chọn then kiểm nghiệm bền then Tại tiết diện lắp bánh công tác : - Chọn then - Vật liệu : Thép 45 - Từ dbct = 70 mm => b = 20mm ; h = 10mm ; t1 = 6mm ; t2 = 4,3 mm - Chiều dài then : lt2 = 0,85lmbct = 0,9.120 = 102 mm Lấy lt2 = 100 mm Kiểm nghiệm độ bền then Từ công thức (9.1) (9.2) [TL4] ta có điều kiện bền dập bền cắt : σd = τc = ≤ [σd] ≤ [τc] Trong đó: [σd] : Ứng suất dập cho phép then, tra bảng 9.5 [TL4] với moayơ cố định, vật liệu thép, tải trọng va đập vừa =>[σd] = 50MPa [τc] : Ứng suất cắt cho phép, với then thép 45, chịu tải trọng va đập vừa =>[τc] = 20MPa Mômen xoắn tiết diện lắp then tính mô men xoắn dẫn động bơm từ động T = 73889,6 Nmm Ta có: 89 Đồ án tốt nghiệp σd = τc = = = = 25,1 MPa < [σd] = 8,97 MPa < [τc] Điều kiện bền dập bền cắt tiết diện lắp then thỏa mãn 90 Đồ án tốt nghiệp Chương TÍNH CHUỖI LẮP GHÉP VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH CÔNG TÁC 4.1 Tính chuỗi lắp ghép B6 B7 B8 B5 B4 B? B3 B10 B2 B1 B9 B11 Hình 4.1 : sơ đồ chuỗi lắp ghép Trong : B1: khe hở mối ghép ổ với trục Φ50 H6 ; {Smax=0,017, Smin=0} k6 B2: Độ lệch tâm ca ca ổ bi ; B2=0,02 mm B3: Khe hở mối ghép ổ bi với cụm ổ Φ110 H7 ; {Smax=0,057, Smin=0} h6 B4: Độ lệch tâm ổ bi với cụm ổ ; B4=0,02 mm B5: Khe hở mối ghép cụm ổ với buồng xoắn Φ 208 H7 {Smax=0,090, Smin=0,015} g6 B6: Độ lệch tâm Φ 208 Φ 230 ; B6=0,02 B7: Khe hở mối ghép Φ 230 H / g {Smax=0,090, Smin=0,015} B8: Độ lệch tâm Φ 230 Φ 200 ; B8=0,02 B ∑ : Khe hở khâu khép kín B9 : Độ lệch tâm Φ 200 Φ 70 ; B9=0,02 B10 : Khe hở mối ghép bách công tác trục Φ 70 H7 ; {Smax=0,059, Smin=0,01} h6 B11 : Độ lệch tâm Φ70 Φ110 ; B11=0,02 60 Đồ án tốt nghiệp Ta có B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8 khâu tăng ; B9, B10, B11 khâu giảm Áp dụng công thức ta có : Khe hở lớn khâu khép kín S max Σ = Σ k tang S max − Σ k giam S S max Σ = 0, 02.4 + 0, 017 + 0, 057 + 0, 09.2 − 0, 01 − 0, 02.2 = 0, 284 Khe hở nhỏ khâu khép kín là: S Σ = Σ k tang Smin − Σ k giam Smax S Σ = 0, 02.4 + 0.015.2 − 0, 059 − 0, 02 − 0, 02 = 0, 011 Khe hở lớn khâu khép kín nằm khoảng (0,15÷0,3) chuỗi lắp ghép đảm bảo yêu cầu làm việc bơm 4.2 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo bánh công tác 4.2.1 Nguyên công 1: Kiểm tra theo quy trình công nghệ đúc lấy dấu - Vật đúc không nứt, khuyết tật, cong vênh, rổ xỉ, rổ khí - Chi tiết làm trước gia công - Rà mũi dò theo chân cánh bánh công tác, lấy sai số trung bình cánh, xác định tâm bánh công tác làm chuẩn thô để kẹp chặt, định vị bánh công tác trước gia công 61 Đồ án tốt nghiệp 4.2.2 Nguyên công 2: Bước 1: Kẹp mâm cặp chấu vào Φ102, rà tròn bánh công tác theo tâm lấy dấu nguyên công Bước 2: Tiện thô tinh kích thước Φ420; Φ70 Φ190 đạt dung sai kích thước Bước 3: Khỏa mặt đầu mặt B đạt kích thước 42mm Và mặt A đạt kích thước 25mm so với mặt B Bước 4: kiểm tra kích thước Hình 4.2 Nguyên công 4.2.3 Nguyên công Bước 1: đảo đầu chi tiết, kẹp mâm cặp chấu vào Φ190, rà tròn bánh công tác theo Φ420 kẹp chặt Bước : tiện thô tinh kích thước Φ102 đạt dung sai lắp ghép Φ70 Bước : khỏa mặt đầu mặt C đạt kích thước 88 mm Bước 4: kiểm tra kích thước theo Hình 4.3 Nguyên công vẽ 62 Đồ án tốt nghiệp 4.2.4 Nguyên công 4: Xọc rãnh then Bước 1: gá máy xọc, kiểm tra phôi chắn đảm bảo không bị xê dịch trình xọc Bước 2: xọc rãnh then theo dấu, kích thước Hình 4.4 Nguyên công yêu cầu vẽ kĩ thuật 4.2.5 Nguyên công 5: cân tĩnh Đối với bánh công tác bơm, chiều dài bánh công tác thường nhỏ so với bán kính bánh công tác nên coi vật quay mỏng – khối lượng chủ yếu tập trung mặt phẳng nên cần tiến hành cân tĩnh bánh công tác Do vậy, ta cân tĩnh bánh công tác hai đỡ Hình 4.5 Nguyên công 63 Đồ án tốt nghiệp Trình tự cân : - Chia bánh công tác mặt cắt xuyên tâm tương ứng với góc 0°, 30°… - Lắp bánh công tác vào trục đưa lên giá cân - Xoay bánh công tác cho mặt cắt song song với mặt phẳng nằm ngang, chi tiết đứng yên vị trí cân Nếu chi tiết không đứng yên vị trí cân bằng, ta cân lại sau : Dùng nam châm chất dẻo gắn vào phần nhẹ bán kính r trọng lượng Pđ đến chi tiết đứng yên mặt phẳng cân Xác định (r) lượng cân tĩnh Pđ (r) Nếu Pđ.r = D ≤ [D] cân Nếu Pđ.r = D > [D] phải cân lại - Sau đó, ta phải cắt bớt khối lượng phần nặng vị trí đối diện (đối xứng qua tâm) trọng lượng Pđ cách khoan, hàn đắp thêm trọng lượng P đ vị trí (r) Đây phương pháp thông dụng, độ xác dụng cụ đạt (0,95÷0,2) Ncm Để tăng độ xác ta sử dụng đĩa tỳ thay cho dao 4.2.6 Nguyên công : Kiểm tra Bánh công tác sau cân kiểm tra kích thước, hình dạng hình học, độ xác tương quan bề mặt, độ nhám bề mặt… Dùng thước cặp, đồng hồ so… để kiểm tra - Kiểm tra kích thước dùng thước cặp - Sai số vị trí tương quan dùng đồ gá có lắp đồng hồ so để kiểm tra 4.2.7 Nguyên công : Sơn chống rỉ bề mặt theo vẽ kỹ thuật 64 Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Sau thời gian tìm tòi làm việc đến nay, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính toán thiết kế bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp”, hoàn thành thuyết minh tính toán thiết kế,và bảy vẽ Trong trình làm, em gặp nhiều khó khăn từ khó khăn mà em rút nhiều điều cho thân cách giải vấn đề khó hay phương pháp, đường lối làm việc, tính toán hay thiết kế đồ án tốt nghiệp Trong đồ án này, em tính toán thiết kế bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp, bánh công tác bơm cánh trụ thiết kế phương pháp điểm, phần buồng xoắn thiết kế theo dạng buồng xoắn hình thang theo quy luật C vr = const Từ em tìm hiểu thêm phương pháp thiết kế bơm ly tâm hai cấp, cách chọn thông số hay điều chỉnh thông số để đáp ứng yêu cầu Em hiểu thêm kết cấu loại bơm vỏ xoắn hai cấp tiến hành xây dựng kết cấu bơm ly tâm trục ngang đồ án Qua việc làm đồ án em tim hiểu sâu hơn, cách vận hành hay hoạt động loại bơm thấy khả ứng dụng bơm ly tâm lớn Đồ án chia làm bốn chương, chương bốn chương nói công nghệ chế tạo chương cần nhiều đến kinh nghiệm thực tế, mà kinh nghiệp thực tế lại thứ em thiếu nhiều gặp nhiều khó khăn Nhưng qua thời gian tìm hiểu giúp đỡ thầy em hoàn thành, qua em biết thêm nhiều vấn đề công nghệ chế tạo sản phẩm khí, phương pháp chế tạo khả gia công hay yêu cầu gia công chi tiết Đồ án tốt nghiệp đồ án cuối cùng, để kết thúc trình học em nhà trường, qua việc làm đồ án này, em tích lũy cho nhiều điều mà trình học em không tích lũy hay bỏ qua Sau trường làm, em có thêm nhiều điều mới, kiến thức đồ án tốt nghiệp hành trang bước đầu cho em bước tiếp Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính toán thiết kế bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp” em chắn nhiều thiếu sót song đảm bảo chất lượng đồ án tốt nghiệp sinh viên ngành máy tự động thủy khí 65 Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Hoàng Thị Bích Ngọc, Máy thủy khí cánh dẫn Bơm ly tâm bơm hướng trục Lý thuyết – Tính toán – Thiết kế, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2012 Lê Danh Liên, Bơm, Quạt cánh dẫn, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2012 Lômakin, Bơm ly tâm bơm hướng trục, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1971 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí tập 1,2, NXB Giáo dục, 2000 Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2006 66 [...]... kế bơm của đồ án Các thông số kỹ thuật của tổ máy bơm nước thải bao gồm: Cột nước bơm: H = 120mH2O Lưu lượng: Q = 200 m3/h = 0,0056 m3/s Số vòng quay: n = 1450 v/ph 2.2 Tính toán thủy lực bánh công tác Bánh công tác là chi tiết quan trọng nhất của bơm ly tâm Các cánh dẫn của bánh công tác trực tiếp làm nhiệm vụ trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy Bánh công tác của bơm ly tâm. .. 2.2.4 Thiết kế biên dạng kinh tuyến bánh công tác 2.2.4.1: Các phương pháp thiết kế bánh công tác bơm ly tâm Bánh công tác là chi tiết quan trọng nhất của bơm ly tâm Các cánh dẫn của bánh công tác trực tiếp làm nhiệm vụ trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy Để thiết kế một bánh công tác của bơm ly tâm người thiết kế thường chia bánh công tác thành hai mặt cắt là cặt cắt thẳng đứng... điểm của bơm ly tâm, vỏ xoắn hai cấp 1.3.3.1 Ưu điểm • Kích thước hình học nhỏ gọn, kết cấu hai nửa dễ dàng tháo lắp sửa chữa; • Làm việc ổn định hơn; • Giảm giá thành sản phẩm; • Hiệu suất cao 1.3.3.2 Nhược điểm • Công nghệ gia công phức tạp • Đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao • Cánh cấp hai bị ăn mòn nhanh hơn 11 1.3.4 Kết cấu của bơm ly tâm vỏ xoắn hai cấp Hình 1.10 Kết cấu bơm ly tâm vỏ xoắn, hai cấp... lý thuyết Trong đồ án này, với mục đích nghiên cứu và tham khảo, em đã lựa chọn phương pháp tính toán theo lý thuyết để thiết kế bánh công tác của tổ máy bơm chìm nước thải 2.2.1 Tính toán các thông số làm việc của bánh công tác Cánh công tác của bơm ly tâm có hai dạng chính: dạng cánh trụ tương ứng số vòng quay đặc trưng ns thấp (ns = 60 ÷ 100 v/ph) và dạng cánh cong không gian (cong hai chiều) tương... Bánh công tác quay trái 4 - Thân ổ lăn 15 - Vành mòn 5 - Nửa khớp nối bên bơm 16 - ống chặn trục 6 - Bích ép túp 17 - Đai ốc hãm 7 - Đường nước làm kín và mát túp 18 - Trục bơm 8 - Vòng chia nước 19 - Nắp ổ lăn 9 - Nút quan sát 20 - Khoang làm mát 10 - Bánh công tác quay phải 21 - Then 11 - Vành phân cánh 22 - Then bánh công tác 12 Đồ án tốt nghiệp Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM LY TÂM VỎ XOẮN, HAI. .. thích hợp cho việc tính toán, thiết kế và sử dụng bơm 1.3.2 Ứng dụng bơm ly tâm trong công nghiệp khai thác Với sự phát triển của ngành khai thác mỏ, đòi hỏi tăng công suất các trạm bơm mỏ Đặc biệt các mỏ khai thác ở tầng sâu đòi hỏi các loại bơm có cột áp lớn Để đáp ứng nhu cầu khai thác mỏ: Bơm mỏ được nghiên cứu theo các hướng nâng cao hiệu suất bơm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế, hoàn thiện kết cấu đơn... chính của bánh công tác Các kích thước vào chính của bánh công tác (hình 2.1) đó là đường kính vào D0, đường kính mép vào cánh D1, chiều rộng cánh b1 và góc đặt cánh β1 ở lối vào Các kích thước vào chính của bánh công tác được xác định sao cho tổn thất thủy lực của dòng chảy ở cửa vào là nhỏ nhất và chất lượng xâm thực tốt nhất 16 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.1 Tiết diện kinh tuyến bánh công tác có cánh dẫn.. .Đồ án tốt nghiệp dụng các đường ống để vận chuyển các nguyên vật liệu hạt rời và các hang hóa khác Trong công nghiệp hóa chất, bơm ly tâm cũng được ứng dụng rộng rãi để vận chuyển các dung dịch hóa chất như axit, kiềm, muối…Trong công nghiệp và đời sống, bơm ly tâm được dùng để tưới, tiêu, cung cấp nước cho thành phố, cho các nhu cầu của đời sống Bơm hướng trục có lưu lượng... vụn khi đi qua bơm Do quá nhiều ưu điểm như vậy nên các loại máy bơm này còn sử dụng để vận chuyển thực phẩm như cá, khoai tây, cà rốt, v.v… Trên hình 1.7 là sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm xoáy tự do loại CBH do Mỹ, Thuỵ Điển và Cộng Hoà Liên Bang Đức chế tạo Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm xoáy tự do loại CBH 10 Đồ án tốt nghiệp 1.3.2.4 Thoát nước trong khai thác Trong khai thác than dù... 0,09 2 ) 18 Đồ án tốt nghiệp Đường kính bố trí mép vào của bánh công tác bơm : Với bánh công tác có ns thấp (ns < 100) với chất lượng xâm thực trung bình, cánh dẫn có dạng trụ, đường kính bố trí mép vào bánh công tác của bơm có giá trị bằng: D1 = (0,9 ÷ 1)D0 = D1 = (0,9 ÷ 1).180 = (162÷ 180) mm - Chọn D1 = 180 mm - Vận tốc kinh tuyến trung bình lối vào bánh công tác được xác định : Với bơm ns thấp