Đồ án chuyên ngành ii đề tài thiết kế máy bơm ly tâm h = 20 m q = 67,5 m3 h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY BƠM LY TÂM H = 20 m; Q = 67,5 m3/h Sinh viên thực hiện: Đỗ Bá Hiếu Mã số sinh viên: 20185990 Lớp: CKĐL 01-K63 Giảng viên hướng dẫn: TS NGƠ ÍCH LONG Hà Nội, 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC I Thiết kế bơm ly tâm cánh trụ cho tòa nhà cao tầng R1 khu thị Royal City (Từ bể lên bể phụ tòa nhà R1) Theo khảo sát thực tế, trung tâm thương mại Royal City, chiều cao thực tế tịa nhà R1 có chiều cao 18 m, gồm 26 hộ dân cư, trung tâm thương mại mặt đất rộng 230000 m2 Theo Tiêu chuẩn TCXD 3989-1985: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng cấp nước nước – Mạng lưới bên ngồi – Bản vẽ thi công - Cho người hộ: 200 l/người- ngày đêm - Cho trung tâm thương mại : 230000 m2, người/1 m2 - Nước dùng cho sân đường, xanh: 10% lưu lượng Ta tính tốn: + Lưu lượng nước dân cư: Q = 26.6.300 = 46,8 m3 + Lưu lượng nước trung tâm thương mại: Q = 230000.25/3 = 1916,66 m3 + Các dịch vụ khác 10%: Q = 10%.(91916,66+46,8) = 196,346 m3  Qtổng = 2158,8 (m3/ngày) = 89,95 (m3/h) Do thành phần dự trữ 15% => Q1h = 89,95.1,15 = 134,925(m3/h) Em chọn bơm song song chạy lúc để cấp nước cho bể phụ tòa nhà Vậy lưu lượng bơm cần thiết là: Q1h= 134,925/2 = 67,5 (m3/h) = 0,01875 (m3/h) Tính toán toán thiết kế máy bơm ly tâm cánh trụ Thông số kỹ thuật: Cột áp Lưu lượng H = 20 m Q = 67,5 m3/h Số vòng quay động điện: nđc = 1460 v/p Nội dung đồ án: • Thuyết minh tính tốn thiết kế + Chương 1: Tổng quan bơm ly tâm + Chương 2: Tính tốn thiết kể bánh cơng tác bơm ly tâm + Chương 3: Tính tốn thiết kế phần dẫn dịng bơm ly tâm + Chương 4: Tính tốn trục, ổ lăn • Bản vẽ + Bản vẽ lắp máy bơm + Bản vẽ thiết kế bánh công tác + Bản vẽ thiết kế buồng xoắn + Bản vẽ chế tạo trục MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỤC LỤC .3 LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁNH DẪN 1.1 Tổng quát phân loại máy cánh dẫn 1.1.1 Lịch sử phát triển bơm cánh dẫn .7 1.1.2 Định nghĩa .8 1.1.3 Nguyên lí làm việc bơm cánh dẫn 1.1.4 Phân loại 1.1.5 Các thông số làm việc bơm cánh dẫn 1.1.6 Số vòng quay đặc trưng máy cánh dẫn 1.1.7 Phạm vi sử dụng loại bơm .10 1.2 Bơm ly tâm 12 1.2.1 Cấu tạo 12 1.2.2 Nguyên lí làm việc bơm ly tâm .13 1.2.3 Phân loại bơm ly tâm 14 1.2.4 Ưu nhược điểm bơm ly tâm 14 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BÁNH CƠNG TÁC 16 2.1 Tính tốn thông số bánh công tác bơm ly tâm 16 2.1.1 Số vòng quay đặc trưng bơm: .16 2.1.2 Xác định hiệu suất công suất bơm 16 2.1.3 Tính kích thước vào bánh cơng tác .18 2.1.4 Xác định kích thước bánh cơng tác 21 2.1.5 Xác định số cánh dẫn bánh công tác .23 2.1.6 Tính chiều dày bánh công tác mép vào mép 24 2.1.7 Tính kiểm nghiệm 26 2.2 Thiết kế cánh bánh công tác .28 2.2.1 Xây dựng tiết diện kinh tuyến bánh công tác sơ 28 2.2.2 Thiết kế biên dạng cánh bánh công tác bơm ly tâm dạng cánh trụ 30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN DẪN DÒNG RA KIỂU BUỒNG XOẮN 34 3.1 Vai trò phận dẫn dòng 34 3.2 Tính tốn thiết kế buồng xoắn theo quy luật cvr = const 34 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN TRỤC, Ổ LĂN .40 4.1 Chọn vật liệu, đường kính trục 40 4.2 Chọn chiều dài đoạn trục 40 4.3 Các lực tác dụng lên trục: 40 a Trọng lượng bánh công tác G 40 b Lực hướng trục Fz 40 c Lực khớp nối Fkn 44 4.4 Tính tốn lực tác dụng lên gối đỡ .45 4.5 Xác định momen uốn tổng momen tương đương 47 4.6 Xác định đường kính trục 47 4.7 Chọn kiểm nghiệm then .48 a Chọn then 48 b Kiểm nghiệm then 49 4.8 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 50 4.9 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 51 a Vị trí lắp bánh cơng tác 52 b Kiểm nghiệm tiết diện lắp ổ lăn .53 c Kiểm nghiệm tiết diện lắp ổ lăn 54 d Kiểm nghiệm tiết diện lắp khớp nối 55 4.10 Tính chọn ổ lăn 56 a Chọn ổ lăn 56 b Kiểm nghiệm khả tải động ổ lăn .57 c Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả tải tĩnh 58 CHƯƠNG 5:KẾT LUẬN 60 Tài liệu tham khảo 62 LỜI NÓI ĐẦU Bơm ngày khơng cịn thuật ngữ xa lạ với đời sống người, từ bơm suất làm cho sống người suất lao động lên tầm cao Nếu trước đây, bơm chưa xuất người phải định cư nơi gần nguồn nước gặp nhiều khó khăn hạn hạn sau bơm xuất vấn đề giải hoàn toàn, người định cư nơi cách nguồn nước chục chí trăm số, người hoàn toàn làm chủ vấn đề phân phối nguồn nước, hệ thống thủy lợi,trạm bơm… giải vấn đề vô nan giải phân bố nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cần thiết người nhờ người phân kiểm soát vấn đề hạn hán ngập úng Về vấn đề nâng cao suất lao động, từ xuất bơm việc vấn đề giải trước nông nghiệp, hệ thống tưới tiêu nhờ có bơm mà người khơng phải vất vả gánh tưng thùng gỗ nước để tưới tiêu, nhờ xuất bơm người khống chế lưu lượng nước tưới theo ngày, theo chí theo chế độ riêng biệt khác Trong công nghiệp xuất bơm coi cách mạng, hệ thống làm mát, hệ thống cung cấp nước cho nồi hơi… khu vực người khơng thể can thiệp bơm xuất giải vấn đề Về vấn đề vận chuyển, xuất bơm đóng góp vô lớn; người trước quen với mơ hình vận chuyển: “Đường thủy, đường bộ, đường khơng” bơm suất mơ hình vận chuyển đường ống thêm vào khái niệm người Rõ rang điều khiển đặc thù vận chuyển đường ống đem lại hiệu vượt trội so với ba hình thức vận chuyển phổ thông Ưu điểm vận chuyển đường ống vận chuyển cách liên tục khơng bị ngắt qng mơ hình vận chuyển truyền thống, thay phải chở thùng dầu hay thùng xăng bạn nghĩ cần hệ thống đường ống nhà sản xuất cần ấn nút đối tác nhập hàng cần mở van; vận chuyển tôm cá từ thuyển đất liền nút bấm tôm cá theo đường ống hẳn đất liền mà quay thuyền cập bến vào bờ,rõ ràng suất hiệu lao động tang lên gấp nhiều lần Qua dẫn chứng cụ thể trên, thấy ngày sống người bơm chiếm vị trí vơ quan trọng; việc nghiên cứu để hiểu phát triển bơm điều thiết yếu, vượt lên công việc kỹ sư thủy lực sứ mệnh cho toàn nhân loại Việc kế thừa phát triển bơm sứ mệnh cao mang tính cải cách Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo viện “Máy tự động thủy khí” nói chung thầy giáo TS Ngơ Ích Long nói riêng tận tình giúp đỡ em trình nghiên cứu hoàn thành đề tài; đồ án mơn học bước đệm vô quan trọng cho đường nghiên cứu phát triển bơm cánh dẫn cụ thể bơm ly tâm thân em sau CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁNH DẪN 1.1 Tổng quát phân loại máy cánh dẫn 1.1.1 Lịch sử phát triển bơm cánh dẫn Có thể nói nước nhân tố quan trọng thứ với người sau tồn oxy khí quyển, nhịn ăn tuần thiếu nước ngày Từ thời xa xưa, điều kiện sản xuất đời sống đòi hỏi, người biết dùng công cụ thô sơ coọng quay, xe đạp nước v V… Để đưa nước lên ruộng có độ cao chênh lệch Những công cụ vận chuyển chất lỏng áp suất khí Sau người ta biết dùng pitông đơn giản ống thụt làm tre gỗ để chuyển nước áp suất dư … Các máy bơm nước thô sơ hoạt động tác động sức người sức kéo động vật lực bơm không cao, hiệu suất thấp Vào kỷ thứ nhất, thứ hai trước công nguyên, người Hy lạp sáng chế pitông gỗ Đến kỷ 15, nhà bác học người Ý D Franxi đưa khái niệm bơm li tâm Sang kỷ 16 xuất loại máy bơm rô to Cho đến kỷ 17, nhà vật lý người Pháp áp dụng nghiên cứu D Franxi chế tạo máy bơm nước li tâm Tuy nhiên chưa có động có vịng quay lớn để kéo máy bơm, nên lực bơm nhỏ, loại bơm li tâm chưa phát triễn, lúc bơm rôto chiếm ưu loại bơm Đến kỷ 18, hai viện sỹ Nga Euler đề xuất vấn đề lý luận có liên quan đến máy thủy lực Zucôpsky đề xuất lý luận học chất lỏng, kể từ việc nghiên cứu chế tạo máy bơm có sở vững Thời kỳ máy nước đời tăng thêm khả kéo máy bơm Đầu kỷ 20, động có số có vịng quay nhanh đời máy bơm li tâm phổ biến rộng rãi có hiệu suất cao, lực bơm lớn Trải qua nhiều giai đoạn cải tiến kỹ thuật phát triển công nghệ nhà sản xuất Ngày loại máy bơm nước trở nên đại, có khả bơm hàng vạn m3 chất lỏng cơng suất động tiêu thụ tới hàng nghìn kW Ở Nga chế tạo máy bơm có lưu lượng Q = 40 m3/s, công suất động N = 14.300 kW có dự án chế tạo động điện kéo máy bơm với công suất N = 200.000 kW 1.1.2 Định nghĩa Bơm loại máy dủng để vận chuyển cung cấp lượng cho dòng chất lỏng Bơm làm nhiệm vụ biến đổi động thành năng, động nhiệt dòng chất lỏng Bơm vận chuyển chất lỏng thể lỏng 1.1.3 Nguyên lí làm việc bơm cánh dẫn Khi bánh công tác quay truyền cho lịng chất lỏng Trong bánh cơng tác bơm cánh dẫn, động dòng chất lỏng thay đổi lớn Ở phận dẫn dòng ra, phần động biến thành áp để hạn chế tổn thất dòng chất lỏng vận chuyển đường ống Nguyên lí làm việc bơm cánh dẫn dựa tương hỗ bánh công tác với dòng chất lỏng; cụ Khi làm việc ổn định bánh cơng tác chúng có vận tốc quay khơng đổi, dịng chất lỏng máng dẫn bánh cơng tác buồng lưu thong có chuyển động ổn định Vì vận tốc quay bánh cơng tác tang lên lớn 1.1.4 Phân loại  Phân loại theo hình dạng BXCT: bơm li tâm, bơm hướng trục, bơm hướng chéo  Phân loại theo việc đặt trục: bơm trục ngang, bơm trục đứng, bơm trục xiên  Phân loại theo số lượng BXCT trục: bơm cấp, bơm đa cấp  Phân loại theo cột nước: Bơm cột nước thấp (H < 20 m), bơm cột nước trung bình (H = 20 60 m), bơm cột nước cao (H > 60 m )  Phân theo loại chất lỏng cần bơm cơng dụng: bơm nước có hàm lương hạt rắn nhỏ hỗn hợp chất xâm thực hóa học ít, nhiệt độ nhỏ 1000C; bơm chất lỏng chứa nhiều bùn cát đất hạt cứng; bơm nước bẩn; bơm chất lỏng hóa học; bơm giếng khoan 1.1.5 Các thông số làm việc bơm cánh dẫn  Lưu lượng Lưu lượng máy bơm thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp vào ống đơn vị thời gian Lưu lượng ký hiệu Q thường đo m3/s; l/s, m3/h Q = G/y = v.G Trong đó: Q lưu lượng (m3/h, m3/s…) G lưu lượng trọng lượng (kG/s, kG/ph) y trọng lượng riêng chất lỏng v = 1/y thể tích riêng chất lỏng Lưu lượng bơm phụ thuộc vào kích thước hình học, vào vận tốc chuyển động phận làm việc vào tính chất thủy lực hệ thống  Cột áp Cột áp lượng tăng lượng riêng chất lỏng từ miệng hút đến miệng đẩy bơm thường tính mét cột chất lỏng (đôi tinh mét cột nước) ký hiệu H  Công suất hiệu suất bơm Công suất máy nhân động gọi công suất tiêu thụ hay công suất trục Cịn cơng suất mà dịng chất lỏng vận chuyển qua máy gọi công suất hữu ích N N = G.H = γ.Q.H 1.1.6 Số vòng quay đặc trưng máy cánh dẫn Số vòng quay đặc trưng số vịng quay bánh cơng tác bơm mẫu đồng dạng hình học với bơm thực, chế độ làm việc tương tự hiệu suất thủy lực hiệu suất thể tích bơm thực, đồng thời tạo cột áp HM = 1m có cơng suất hữu ích NhiM =1 mã lực vận chuyển chất lỏng có trọng lượng riêng 𝛾𝑀 = 1000𝑘𝐺/𝑚3 Kí hiệu số vịng quay quy dẫn ns Cơng thức số vòng quay quy dẫn: