Thiết kế tàu hút bùn - Chương 1

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế tàu hút bùn

PHẦN 2:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM THIẾT BỊ

CHƯƠNG 1:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM BƠM HÚT BÙN

- Cụm bơm bao gồm một động cơ điện là nguồn phát động truyền chuyểnđộng cho một bơm ly tâm, ống hút, miệng hút, ống xả…

- Nhiệm vụ của cụm bơm là hút hỗn hợp bùn sau khi được lưỡi phay tạothành đem đổ đến nơi xả Có thể nói cụm bơm là cum quan trọng nhất, là “con tim”của tàu hút bùn Bơm ở đây là dạng bơm ly tâm nhận chuyển động từ động cơ điện.Toàn bộ cụm bơm được đặt trong lòng phao bằng hay thấp hơn mực nước một tí đểtránh mồi bơm khi vận hành.

- Việc tính toán tiến hành như sau:

1.1 TÍNH SƠ BỘ CỘT ÁP BƠM:

Cột áp bơm có thể tính gần đúng theo công thức:

Với: : hệ số cản thuỷ lực, ta chọn 0,015.

d: đường kính ống vận chuyển (chủ yếu là đẩy), ta chọn d 0,1m.

/81,9 ms

g  : gia tốc trọng trường.

V : vận tốc dòng hỗn hợp trong đường ống (m/s).Thế các số liệu vào (1.3) ta có:

200,015.VhhH 

 

 : trọng lượng riêng của đất, chọn đ 19.103N/m3

 : trọng lượng riêng của nước, chọn n 104N/m3

Thế vào tính được:

hh 

Thế số liệu vào (1.4) ta có:

Thế các số liệu tìm được vào (1.2) tính được:

+Hn: chiều cao từ mặt nước đến mặt xả bùn, chọn Hn 1,5m

+Hc: tổn thất áp lực bởi sức cản cục bộ trong đường ống vận chuyển, thườnglấy theo kinh nghiệm:

 Vhh



Trong đó:

Q 603/0,0173/

d 1000,1

12 mH2O

1.3 TÍNH CỘT ÁP BƠM:

Từ số liệu lưu lượng bơm Q, cột áp H ta chọn tốc độ bơm n1450vg/ph.Ta tiến hành tính toán các thông số cơ bản của bơm:

Hình 1.1

1.3.1 Vận tốc riêng:

1.3.2 Tổn thất của bơm:

a Tổn thất thủy lực:

Qav

b Tổn thất lưu lượng:

log0,0970,172 0,94

c Tổn thất cơ khí:

Chọn: m 0,9

d Tổn thất toàn bộ:

1.3.3 Công suất động cơ bơm:

 QHk

1.3.4 Momen xoắn trên trục:

1.3.6 Đường kính ngoài mayơ bánh công tác:

dhb 1,4. s 1,4.13,5220 (1.13)

1.3.7 Đường kính trong bánh công tác:

1 hut 

mmhut 80

 : đường kính ống hút.

1.3.8 Đường kính ngoài bánh công tác:

1

1.3.10 Vận tốc vòng ở cửa ra:

2

1.3.11 Bề rộng cánh:

Ta chọn: B1 B2 50mm nhằm dễ chế tạo.

1.3.12 Vận tốc tuyệt đối của lưu chất ở cửa vào:

. 1 11

V1 : thành phần pháp tuyến của vận tốc tuyệt đối

1.3.13 Góc vào của guồng động:

1.3.14 Thành phần vận tốc pháp tuyến ở cửa ra của lưu chất:

. 2 2

g: gia tốc trọng trường, g 9,81m/s2.

smVt 9,86/

1.3.16 Góc ra của guồng động:

  0

3. 3 2 2

R3  2 109010100

B 

V2t 11,5/ : vận tốc tiếp tuyến của lưu chất ở cửa ra.

smQ 0,0223/

Thế các số liệu vào (1.7) ta có:360.131,0

Từ tâm O của trục bơm vẽ một hình vuông ABCD có các cạnh bằng lượngmở a10mm.

Lấy B làm tâm quay cung 1-2 có bán kính Ra 105mm

Lấy C làm tâm quay cung 2-3 có bán kính R2 R1a10510115mm.Lấy C làm tâm quay cung 3-4 có bán kính R3 R2 a11510125mm.Lấy C làm tâm quay cung 3-4 có bán kính R4 R3a12510135mm.

1.5 THIẾT KẾ DẠNG CÁNH CỦA BÁNH CÔNG TÁC (GUỒNG ĐỘNG):

- Với góc ra 0222

 , dạng cánh của bánh công tác là dạng cong lui Với cácsố liệu đã biết 1,2, đường kính ngoài D2, đường kính trong D1, ta tiến hànhdựng biên dạng cánh như sau: (hình 1.4)

Hình 1.4

- Lấy O làm tâm (O chính là tâm trục bơm) vẽ 2 vòng tròn đường kính D1, D2

Từ một điểm A bất kỳ trên đường tròn D2, kẽ thường thẳng Ax tạo với AO mộtgóc 2 Từ O kẽ Oy tạo với AO một góc 12, đường Oy cắt đường tròn D1 tạiB Nối A và B cắt đường tròn D1 tại C Kẽ đường trung trực DE của đoạn AC cắtAx tại E Lấy E làm tâm quay một cung tròn AC đi qua hai điểm A và C Cung trònnày chính là biên dạng của một cánh cong.

1.6 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHO BƠM:

Từ tính toán bơm, ta có số liệu yêu cầu về động cơ điện:- Công suất: N 6,2kW

- Tốc độ: n1450vg/ph

Tra bảng 2p[02] ta chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha có roto đoảnmạch ký hiệu: A02-51-4 với các thông số kỹ thuật sau:

- Công suất: N 7,5kW

- Tốc độ: n1450vg/ ph

- 1,4

; max2

; min0,8

- Đường kính trục động cơ: d 38mm

1.7 CHỌN KHỚP NỐI:

Từ các số liệu yêu cầu:

- Momen xoắn: Mx 42,8Nm

- Đường kính trục động cơ: d 38mm

- Đường kính trục khớp nối: d 25mm

Tra bảng (9-11)[02] ta chọn loại khớp nối trục vòng đàn hồi nhằm mục đíchgiảm va đập khi mở máy do thời gian động cơ tăng tốc từ 0 nđm rất mau chỉkhoảng vài giây.

Các kích thước cơ bản của khớp nối:- Momen xoắn chịu được: M 240Nm

- Đường kính lỗ trong: d1 38mm; d2 25mm

- Đường kính ngoài: D140mm

- Số chốt: z 6

- Đường kính chốt: dc 14mm

- Tốc độ giới hạn: nmax 4000vg/ph.

1.8 KIỂM TRA THEN VÀ PHẦN LẮP BÁNH CÔNG TÁC:1.8.1 Định kết cấu và kích thước trục:

Hình 1.5

1.8.2 Lựa chọn then và kiểm tra then:

a Với đường kính trục nơi lắp then là 25, tra bảng (23)[02], ta chọnthen bằng với kích thước như sau:

+ l = 50mm+ b = 10mm+ h = 8mm

b Kiểm tra sức bền dập của then theo công thức:

d 2

Trong đó:

NmmMx 42800

mmd 25

mml 50

16 NmmdNmm

d 

c Kiểm tra sức bền của trục tại tiết diện có ren để lắp bánh công tác:

- Theo phần “ma sát trên khớp ren vít” trang 105[03], với momen xoắn Mx

thì lực dọc trục Q sinh ra trên trục tính theo công thức sau: '

 

Trong đó: Mx 42800Nmm: momen xoắn

d 23mm: đường kính trung bình của phần ren  : góc nghiêng phần xoắn vít:

 : được tính như sau:

f : hệ số ma sát trượt giữa hai mặt vít (đai ốc và bulông)

 với ren hệ mét 3001,155

Thế vào ta có tg' 0,231'130

Thế tất cả các số liệu vào công thức (1.25) ta được:

NQ 14308,5

Với lực Q trên ta tiến hành kiểm tra trục tại tiết diện có gia công ren theocông thức:

mmd 23

44 Nmm  Nmm

 (ứng suất cho phép của vật liệu thép 35)

Tại các tiết diện khác của trục ta khỏi cần tính toán kiểm tra lại do chúng đãquá bền (kích thước yêu cầu của trục bơm theo tính toán ở bảng 2 là 20,4 còn ởtrục kích thước nhỏ nhất đã là 25 nên bảo đảm bền).