Đang tải... (xem toàn văn)
Máy thủy lực là danh từ dùng để chỉ các máy làm việc bằng cách trao đổi năng lƣợng với chất lỏng theo các nguyên lý thủy lực học nói riêng và cơ học chất lỏng nói chung. Máy thủy lực thể tích: trao đổi năng lƣợng với chất lỏng theo nguyên lý nén chất lỏng trong một thể tích kín dƣới áp suất thủy tĩnh. Máy thủy lực cánh dẫn: dùng cánh dẫn trao đổi năng lƣợng với dòng chất lỏng.
BỘ MƠN MÁY VÀ TỰ ĐỘNG THỦY KHÍ VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TÀI LIỆU Giáo trình: Thủy lực máy thủy lực tập II- Đinh Ngọc Ái – Đặng Huy Chí – Nguyễn Phƣớc Hoàng- Phạm Đức Nhuận- 1972 Tham khảo: Bài tập thủy lực máy thủy lực – Ngô Vi Châu – Nguyễn Phƣớc Hoàng – Võ Sĩ Huỳnh – Lê Danh Liên – 1976 Bơm ly tâm bơm hƣớng trục – Lômakin Tuabin nƣớc – Võ Sỹ Huỳnh – Nguyễn Thị Xuân Thu Basic Principles and Components of Fluid Technology – Volume – H Exner – R Freitag – Dr.-Ing.H Geis Truyền động thủy lực thể tích- Lê Danh Liên – Ngô Sĩ Lộc Khái niệm: Máy thủy lực danh từ dùng để máy làm việc cách trao đổi lƣợng với chất lỏng theo nguyên lý thủy lực học nói riêng học chất lỏng nói chung MÁY THỦY LỰC THƠ SƠ 1640 Ơttơ Henrich: Bơm pittơng Nhà bác học Nga Lơmơnơxốp (17111765): Dùng lí thuyết học chất lỏng cải tạo guồng nƣớc nâng cao hiệu suất, công suất dùng công nghiệp Nhà bác học Ơle(1707-1783): Lí thuyết tuabin nƣớc nói riêng máy thủy lực cánh dẫn nói chung 1751-1754 1831 Phc nây rơn (Pháp): Chế tạo tuabin nƣớc Xablucốp (Nga): Sáng chế bơm li tâm Giucốpski (1847-1921), Trapplƣghin (1869-1942), Pơrốtskua Sáng tạo lí thuyết dịng chảy bao cánh dẫn, hồn chỉnh lí thuyết máy thủy lực MÁY THỦY LỰC NGÀY NAY PHÂN LOẠI THEO TÍNH CHẤT TRAO ĐỔI NĂNG LƢỢNG: Động thủy lực: Thu lƣợng dòng chất lỏng biến đổi thành Bơm thủy lực: Truyền lƣợng cho dòng chất lỏng THEO NGUYÊN LÝ TÁC DỤNG CỦA MÁY THỦY LỰC VỚI DÒNG CHẤT LỎNG: Máy thủy lực thể tích: trao đổi lƣợng với chất lỏng theo nguyên lý nén chất lỏng thể tích kín dƣới áp suất thủy tĩnh Máy thủy lực cánh dẫn: dùng cánh dẫn trao đổi lƣợng với dòng chất lỏng TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC: tổ hợp cấu thủy lực (kể máy thủy lực) để truyền từ phận dẫn động đến phận công tác, có biến đổi vận tốc, lực, mômen biến đổi dạng hay quy luật chuyển động: Truyền động thủy động Truyền động thủy tĩnh ( Truyền động thủy lực thể tích) MÁY THỦY LỰC CÁNH DẪN Bơm ly tâm- Bơm hỗn lƣu - Bơm hƣớng trục - Tuabin phản lực - TRUYỀN ĐỘNG THỦY ĐỘNG KHỚP NỐI THỦY LỰC BƠM VÀ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC THỂ TÍCH ĐỘNG CƠ CÁNH DẪN (TUABIN THỦY LỰC) BƠM QUẠT CÁNH DẪN MÁY THỦY LỰC KHÁC MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH BIẾN TỐC THỦY LỰC BƠM PHUN TIA Tuabin xung lực - Bơm động pittông Bơm động pittông rôto BƠM NƢỚC VA Bơm động rơto TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THỂ TÍCH TĐTLTT chuyển động tịnh tiến TĐTLTT chuyển động quay TĐTLTT chuyển động tùy động Thông số làm việc thông số kĩ thuật biểu thị khả đặc tính làm việc máy thủy lực Bốn thông số làm việc máy thủy lực: Cột áp Lƣu lƣợng Công suất Hiệu suất Cột áp Đặc trƣng khả trao đổi lƣợng máy thủy lực với dòng chất lỏng thể mức chênh lệch lƣợng đơn vị dòng chất lỏng hai mặt cắt trƣớc sau máy thủy lực Cột áp MTL lƣợng đơn vị dòng chảy trao đổi đƣợc với MTL Trong đó: H: Cột áp MTL eB: Năng lƣợng mặt cắt lối MTL eA: Năng lƣợng mặt cắt lối vào MTL p: Áp suất dòng chảy v: Vận tốc dòng chảy α: Hệ số điều chỉnh động Z: độ cao Ht: Cột áp tĩnh MTL Hđ: Cột áp động MTL H eB e A ( Z B Z A ) H Ht Hđ H t (Z B Z A ) Hđ pB p A B vB2 Av A2 2g pB p A B vB2 Av A2 2g 3.4.2 Các thông số tính Phƣơng trình bản: N=Mω α2=90o ứng với chế độ tối ƣu mômen, công suất: N=ρQ1c1u1cosα1 Cột áp chế độ tối ƣu: Số vòng quay đặc trƣng: Chiều cao hút tuabin: Trong : [ Zh ] – chiều cao hút cho phép ( tính mét) độ cao nơi đặt tuabin so với mặt nƣớc biển ( tính mét) - σ hệ số xâm thực tuabin, đƣợc xác định thực nghiệm - ns 100 200 300 400 500 600 650 σ 0,06 0,14 0,40 0,75 1,2 1,6 1,9 3.4.3 Đƣờng đặc tính a, Đƣờng đặc tính làm việc: Đƣờng đặc tính làm việc tuabin biểu thị quan hệ: N,η = f(Q); Q,η = f(N); Q,N,η = f(a), (a – độ mở cánh dẫn hƣớng, với n = const; H = const b, Đƣờng đặc tính tổng hợp: Đƣờng đặc tính tổng hợp tuabin biểu thi quan hệ số vòng quay (n) lƣu lƣợng (Q) theo đƣờng cong hiệu suất (η=const), hệ số xâm thực (σ=const) độ mở cánh dẫn hƣớng(a=const) Đƣờng đặc tính tổng hợp tuabin mơ hình kiểu tâm trục 3.4.4 Kết cấu bố trí tuabin phản lực Bố trí trục thẳng đứng Tuabin phản lực phần lớn thƣờng bố trí trục thẳng đứng Ƣu điểm: Tháo lắp dễ dàng, thuận tiện cho việc tu sửa thƣờng kỳ Đơn giản đƣợc nhiều chế tạo khí Mặt nhà máy đƣợc thu gọn Bố trí trục ngang Ƣu điểm : - Khả lƣu thông lớn - Khối lƣợng xây dựng công trình đƣợc giảm Nhƣợc điểm: - Làm kín phức tạp - Bộ phận dẫn hƣớng đặt nghiêng đòi hỏi chế tạo lắp ghép xác cao - Tháo lắp sửa chữa khó khăn 3.5 Tuabin xung lực Khái niệm: Tuabin xung lực, loại tuabin làm việc với At = 0, nhƣ bánh công tác tuabin nhận lƣợng dòng chảy dƣới dạng động Ađ Tác dụng xung lực dòng tia cánh dẫn làm cho bánh công tác quay Tuabin xung lực cịn có tên gọi tuabin dịng tia tự 3.5.1 Kết cấu phân loại tuabin xung lực Kết cấu tuabin xung lực gồm có hai phận chính: Bánh cơng tác Mũi phun Mũi phun có hai tác dụng: biến dịng chảy thành động cánh tạo nên dòng tia có vận tốc lớn hƣớng dịng tia đập vào cánh dẫn bánh công tác Theo kết cấu phạm vi sử dụng, tuabin xung đƣợc chia thành loại : - Tuabin xung kích hai lần - Tuabin tia nghiêng - Tuabin gáo Tua-bin xung kích hai lần – Tuabin Banki Kết cấu bản: Trục nằm ngang Bánh công tác dạng guồng Mũi phun hình chữ nhật Lƣỡi gà Vỏ Dịng tia hai lần tác động vào bánh cơng tác để truyền lƣợng xung lực Lần đầu khoảng 7080% lƣợng, lần thứ hai 30-20% lƣợng cịn lại N = 1÷50 kW H = 24÷100 m η = 0,6÷0,87 Tua-bin tia nghiêng Turgo BCT kim loại gồm bẳn cánh mặt cong phức tạp thép dập, hàn ( đúc liền) với vành vành ngồi bánh cơng tác Mũi phun có mũi hình nón di động dọc theo trục để điều chỉnh lƣu lƣợng Trục mũi phun bố trí nghiêng với trục bánh cơng tác góc khoảng 22,5o H = 50÷400m N = 10÷4000kW Tua-bin gáo Pelton Tính kỹ thuật cao, trục mũi phun thẳng góc với trục BCT - BCT gồm có đĩa trịn gắn cánh mặt cong hình gáo - Có ÷4 mũi phun Ngun lý kết cấu tuabin gáo Pelon 3.5.2 Các thông số tuabin xung lực Xét sơ đồ làm việc tuabin gáo Trong đó: ZT ,ZH : mức nƣớc thƣợng lƣu hạ lƣu, ∆H: khoảng cách từ mặt nƣớc hạ lƣu đến mặt cánh dẫn làm việc; 1−1 ; – ; mặt cắt lối vào lối tuabin a: Khoảng cách từ đồng hồ đo tới trục mặt cắt 1-1 Cột áp tuabin : H= HT - HH Cột áp làm việc tuabin: H0=H-Σh-∆H Công suất làm việc tuabin: N = 9,81ηQHo (kW) Vận tốc dịng tia: Trong : Hm : Cột áp làm việc mũi phun ηm : Hiệu suất mũi phun, ηm =0,95÷0,98 φ : hệ số vận tốc mũi phun, Vận tốc dòng tia (c) có liên quan đến vận tốc quay bánh cơng tác (u) : Số vòng quay n tuabin: 3.5.3 Đƣờng đặc tính Khảo sát đƣờng đặc tính làm việc η tuabin xung kích hai lần tuabin hƣớng trục, điều kiện làm việc nhƣ Tuabin phản lực quay nhanh tuabin xung lực kích thƣớc, trọng lƣợng lại nhỏ nhiều Phạm vi làm việc có hiệu suất cao tuabin phản lực hẹp Phạm vi làm việc tuabin xung lực rộng nhiều Chọn tuabin phải xuất phát từ điều kiện cụ thể: tính chất phụ, chế độ dịng chảy khả điều tiết lƣu lƣợng v.v…