ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY THỦY KHÍ thanh

Trần Thị Thanh- K47 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 7 là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. 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, nó giúp em hiểu sâu hơn phần lý thuyết đã học. Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của TS NGUYễNđức sớng và các thầy trong bộ môn 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 NGUYễN ĐứC SƯớNG đã giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao. 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 hai cấp đối xứng loại 10HMK*2 Lu lợng Q= 1000 m 3 /h =1000/3600=0,278 m 3 /s Cột áp H =182 m Số vòng quay trên máy n =1450 v/ph Hiệu suất %85,0 = c 1. Công suất yêu cầu trên trục bơm 4,594 85,0.1000 182.283,0.81,9.1000 .1000 === c t HQg à kW Q t = 3600 1000.02,1 =0,283m 3 /s - 1 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí 2. Công suất động cơ N đc =(1,1-1,3) .N =1,1.594,4=653,84 kW 3. Số vòng quay đặc trng n s = 6,95 1.182 2.283,0.1450.65,3 . 65,3 4 3 4 3 4 3 4 3 == yH iQn t v/ph với i =2 là số bánh công tác y =1 là số cửa hút II . Tính toán các thông số ở cửa vào bánh công tác 1 . Vẽ sơ đồ bánh công tác(hình 1). b2 b 1 D 2 d d 0 D 1 Ds Hình 1:Sơ đồ kết cấu bánh công tác. 2. Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính lắp trục khớp nối ) [ ] mdcm M d r x r 095,0)(28,9 5,2452.2,0 7,391698 .2,0 33 ==== với M x là mô men xoắn trên trục M x =97403 . 7,39169881,9. 1450 4,594 .97403. ==B n N (N.cm) ứng suất cắt cho phép [ ] [ ] =B.250 =9,81.250 = 2452,5 N/cm 2 3. Xác định đờng kính nơi lắp bánh công tác d= 9,5+2=11,5 cm 4. Đờng kính may ơ của bánh công tác d 01 = d + (10 ữ 25 ) mm =115 + 15 =130mm 5 . Xác định đờng kính D s . - 2 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí D s = 2 0 . .4 d C Q s t + = 2 12,0 82,5.14,3 283,0.4 + = 0,276( m) Với d 0 =120mm <d 01 =130mm Tốc độ cửa vào C s C s = K cs i Hg 2 = 0,1378 91.81,9.2 =5,82 m/s H i là cột áp của bánh công tác H i =H/i =182 /2 =91 m 6. Xác định đuờng kính D 1 Có n s >60 vậy D 1 =(0,8 ữ 0,95 ) .0,276 =0,2208 ữ 0,2622 ta chọn D 1 =0,255 (m) 7. Xác định chiều rộng mép vào b 1 có =90 nên ta có C 0 =C 0r (=6,3) C 0 là tốc độ dòng chảy trớc khi vào bánh công tác . C 0 =(1,0 ữ1,1 ) .C s = (1,0 ữ1,1) .5,82 = 5,82 ữ 6,402 m/s b 1 = == 3,6.255,0.14,3 283,0 1 or t CD Q 0,056(m) Lấy b 1 =58 mm C 1r = k 1 . C 0 =1,15.6,3 = 7,245 m/s với k 1 =1,15 8. Xác định giá trị vào của cánh 1 tg 0,1 = 3256,0 35,19 3,6 1 0 == u C r vậy 0,1 =18 0 với u 1 tốc độ vòng ở cửa vào u 1 = 2 . 1 D m/s trong đó = 77,151 30 1450.14,3 30 . == n 1/s vậy u 1 = 2 . 1 D = 35,19 2 255,0.77,151 = m/s vậy =+= 0,11 18 0 + 3 0 =21 0 9. Chiều dầy cánh dẫn S Chọn S 1 = 5(mm ) =0,005 (m) đúc bằng gang S 2 = 5(mm ) =0,005 (m) đúc bằng gang III. Tính toán các thông số ở cửa ra bánh công tác - 3 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí 1. Góc ra của cánh dẫn 0 2 25= 2. Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh u 2 u 2 = K u2 1 2 Hg =1,04. 94,4391.81,9.2 = m/s Trong đó K u2 = 922,0 11 = =1,04 là hệ số áp suất 922,0= 3.Tính đờng kính tại cửa ra của bánh công tác D 2 D 2 = = n u . .60 2 )(579,0 1450.14,3 94,43.60 m= 4.Tính chiều rộng bánh công tác ở cửa ra b 2 b 2 = 029,0 6.579,0.14,3 1,1.283,0 . 22 2. == r t CD kQ (m ) với C 2r =(0,8 ữ1,1) .C 0 =(0,8 ữ1,1) .6,3= 5,04 ữ 6,93 chọn C 2r = 6 m/s k 2 hệ số thu hẹp ở cửa ra chọn k 2 =1,1 Lấy b 2 = 31 mm 5.Xác định vận tốc tơng đối w 1 = 22,20 21sin 245,7 sin 0 1 1 == r C m/s w 2 = 2,14 25sin 6 sin 0 2 2 == r C m/s 6. Xây dựng tam giác tốc độ - 4 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí c 1 c 1,r u 1 w 1 Hình 2: Tam giác tốc độ cửa vào. theo định lý hàm số cos ta có 0 11 2 1 2 1 2 1 21cos 2 wuuwc += =20,22 2 +19,35 2 -2.20,22.19,35 cos21 0 =52,73 vậy c 1 =7,26 m/s ta lại có 111 2 1 2 1 2 1 cos 2 ucucw += vậy cos 065,0 35,19.26,7.2 22,2035,1926,7 2 222 11 2 1 2 1 2 1 1 = + = + = uc wuc 0 1 3,86= - 5 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí c 2 c 2,r u 2 w 2 c 2u Hình 3: Tam giác tốc độ cửa ra. ta có c 2r =w 2 .sin25 0 =14,2.0,423 =6,0066(m/s) ta có 906,0.94,43.2,14.294,432,1425cos 2 220 22 2 2 2 2 2 2 +=+= uwuwc vậy c 2 =31,65 m/s ta có += 2 2 2 2 2 2 ru ccc 222 2 2 2 2 2 0066,665,31 == ur ccc =965,64 c 2u =31,075m/s ta lại có 222 2 2 2 2 2 2 cos 2 cuucw += vậy 982,0 94,43.65,31.2 2,1494,4365,31 2 cos 222 22 2 2 2 2 2 2 2 = + = + = uc wuc vậy 0 2 11= Từ các giá trị góc b 1 ,b 2 ;và các tốc độ u 1 ,u 2 và w 1 ,w 2 ta xây dựng các tam giác tốc độ ở cả vào và cửa ra .(hình 2 ,hình 3) 7. Số cánh dẫn Z = 2 sin. )(. 21 12 21 + + DD DDK = 5,6 2 2521 sin. 255,0579,0 )579,0255,0.(5,6 00 = + + Vậy chọn số cánh Z = 7 cánh 8. Chiều dày đĩa bánh công tác - 6 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí Lấy m =12mm và nhỏ dần ra phía ngoài. 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 14,1 1,0 114,0 21sin 005,0 7 255,0.14,3 7 255,0.14,3 0 == Vậy chọn K 1 =1,15 là hợp lý K 2 = = 2 12 2 sin . . S Z D Z D 05,1 247,0 26,0 25sin 005,0 7 579,0.14,3 7 579,0.14,3 0 == Vậy ta chọn K 2 =1,1 là hợp lý 2.Kiểm nghiệm tỷ số b 2 /D 2 0535,0 579 31 2 2 == D b vậy tỷ số b 2 /D 2 là hợp lý. 3.Kiểm tra D 2 /D 1 hoặc D s /D 2 27,2 255,0 579,0 1 2 == D D phù hợp với n s =95,6 4.Kiểm tra tỷ số w 1 /w 2 42,1 2,14 22,20 2 1 == w w phù hợp với điều kiện 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 dặt ra Phần II : xây dựng biên dạng cánh I. Xây dựng biên dạng cánh dẫn trên mặt kinh tuyến . Số vòng quay đặc trng n s >80 do đó ta xây dựng biên dạng cánh dẫn cong không gian .Với các bớc đợc tiến hành nh sau: - 7 - rii it i CD kQ b = ii i i t t k = z D t i i = i i i S sin = i i i ri i t S w C += sin Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí -Dựng các kích thớc d, d 0 , D 1 , D 2 , D s. -Lấy một điểm nào đó làm chuẩn trên D 2 , kẻ đờng nghiêng một góc 6 0 so với phơng thẳng đứng. -Dùng đờng nghiêng vừâ kẻ làm chuẩn dựng các kích thớc b 2 trên D 2 và b 1 trên D 1 . -Nối sơ bộ b 2 và b 1 ta đựơc hình thang(hình 5a). Muốn vẽ chính xác ,ta phải tìm các trị số b i thay đổi từ cửa vào đến cửa ra(từ vị trí r 1 =D 1 /2 đến vị trí r 2 =D 2 /2).Lấy sơ bộ đờng trung bình của b 1 -b 2 là đờng 1-2.Ta có giá trị b i ứng với một D i nào đó: ở đây Các giá trị C ri , W i , S i tìm trên hình 4 ứng với D i . Chia đờng trung bình 1- 2 thành 10 khoảng, cách điểm chia tâm bánh công tác là r i =Di/2, các khoảng chia không nhất thiết phải bằng nhau mà tuỳ theo mức độ chính xác cần vẽ.Tìm các giá trị cần thiết từ hình 4 ứng với các điểm chia vừa thực hiện,ta tính đợc các b i . Trị số của các b i thực tế cũng đợc lấy tăng lên để đảm bảo tổn thất. điểm chia thứ i ri(m) Si m Wi m/s Cir ti sinb di ki bi thuc bi mm bi ve 1 0.1 0.005 20.22 7.245 0.1335 0.3958 0.01263 1.1046 0.05331 53.314 56.314 2 0.1 0.005 19.6179 7.1211 0.1504 0.4025 0.01242 1.09 0.04668 46.681 49.681 - 8 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí 3 0.2 0.005 18.0159 6.9973 0.1674 0.4251 0.01176 1.0756 0.04212 42.116 45.116 4 0.2 0.005 18.4139 6.8735 0.1843 0.4071 0.01228 1.0714 0.03877 38.766 41.766 5 0.2 0.005 17.812 6.7496 0.2013 0.4107 0.01217 1.0644 0.0359 35.903 38.903 6 0.2 0.005 17.21 6.6258 0.2182 0.4151 0.01205 1.0584 0.03353 33.533 36.533 7 0.2 0.005 16.608 6.502 0.2352 0.4202 0.0119 1.0533 0.03154 31.543 34.543 8 0.2 0.005 16.006 6.3781 0.2521 0.4261 0.01174 1.0488 0.02985 29.855 32.855 9 0.3 0.005 15.404 6.2543 0.2691 0.4326 0.01156 1.0449 0.02841 28.41 31.41 10 0.3 0.005 14.802 6.1304 0.2861 0.44 0.01136 1.0414 0.02716 27.163 30.163 11 0.3 0.005 14.2 6.0066 0.303 0.4395 0.01138 1.039 0.02664 26.64 29.64 Dựng các đờng tròn đờng kính b i tơng ứng với các vị trí D i .Vẽ hai đờng bao với các đờng tròn đó ta đợc mặt đứng (hình 5b). -Ta chia mặt đứng thành 3 phân tố dòng (n=3) (hình 6), điều kiện chia sẽ là : ( ) ( ) 2'22 0 2 44 . 3 1 sss DDdD = vậy cm dD D s s 58,23 3 126,27.2 3 .2 22 2 0 2 ' = + = + = ( ) ( ) 222 0 2 44 . 3 1 sss DDdD = cm dDD D ss s 71,18 3 126,2758,23.3 3 .3 222 2 0 22 = + = + = ( ) ( ) 2 0 22 0 2 44 . 3 1 dDdD ss = cm dD D s s 71,18 3 12.26,27 3 2 22 2 0 2 = + = + = Các điểm chia trung gian tìm đợc dựa vào mặt đẳng tốc,nghĩa là các mặt trên đó vận tốc phân bố đều và không có xoáy. Kẻ sơ bộ những đờng bb,cc theo dạng đờng cong mặt đứng . Ta lấy góc ôm ngoài m và góc ôm trong n theo n s nh sau: - 9 - s n n m 95,6 106,6 0 104,4 0 Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí Nối sơ bộ các điểm chia ở cửa vaò và cửa ra bằng những đờng cong bao mặt đứng ta đợc hình vẽ dới dây. Hình 6: Mặt kinh tuyến bánh công tác. Mặt đẳng tốc Đờng dòng ri mm bi mm ri Dbi riDbi (riDbi)tb (riDbi) Cir a-a 1-1 b-b 0.27379 0.01004 0.00275 0.00826 0.00275 0.00000 5.40028 c-c 0.27379 0.01006 0.00275 0.00826 0.00275 0.00000 5.40028 d-d 0.27379 0.01006 0.00275 0.00826 0.00275 0.00000 5.40028 a-a 2-2 b-b 0.25825 0.01043 0.00269 0.00810 0.00270 0.00001 5.50727 c-c 0.25785 0.01047 0.00270 0.00810 0.00270 0.00000 5.50727 d-d 0.25785 0.01049 0.00270 0.00810 0.00270 -0.00001 5.50727 a-a b-b 0.23343 0.01121 0.00262 0.00785 0.00262 0.00000 5.67928 3-3 c-c 0.23313 0.01122 0.00262 0.00800 0.00267 0.00005 5.57325 d-d 0.23283 0.01125 0.00262 0.00800 0.00267 0.00005 5.57325 a-a - 10 - [...]... K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí TàI liệu tham khảo 1-Nguyễn Đức Sớng, Vũ Nam Ngạn: Giáo trình Máy Thuỷ Khí 2-Nguyễn Đức Sớng, Trần Văn Triều, Lê Kinh Thanh: Hớng dẫn thiết kế môn học Máy Thuỷ Khí 3-Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm: Thiết kế chi tiết máy - 24 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí - 25 - ... dụng trong máy bơm và tính toán trục bơm i Lực hớng trục 1.Lực do chênh áp phía trớc và phía sau bánh công tác Khi vành mòn phía trớc bánh công tác cha bị mòn hỏng, có thể coi phía trớc và phía sau bánh công tác trên khoảng từ Ry đến r2 là nh nhau ở khoảng tử r0 đến Ry phía trớc bánh công tác có - 19 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí áp suất p1 rất nhỏ ,trong khi ở phía sau bánh công... bán kính ngoaì cùng của bánh công tác r3 là bán kính đờng tròn cở sở của đuờng xoắn ốc b2 là chiều rộng cửa ra bánh công tác b3 là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với bán kính r 3 Các kích thớc này có thể tính nh sau: b3 =b2 +(0,02ữ0,05).D2 b3 =0,031 +0,045.0,579 =0,057 (m) - 14 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí r3 =r2 + r2 0,2895 = 0,2895 + = 0,29915(m) 30 30 Việc tính máng... =1,029 - 22 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí vậy hiệu suất lu luợng là 0,97 phù hợp 2 Hiệu suất cơ khí 1 820 820 = 1+ 2 = 1+ =1,07 ck ns 1082 vậy hiệu suất cơ khí là 0,93 phù hợp 3 Hiệu suất thuỷ lực tl = 1 0,42 0,42 = 1 = 0,915 2 (lg Dtd 1 0,172) (lg 247,67 0,172) 2 Dtd = Ds2 d 02 = 276 2 120 2 = 248,55( mm ) - 23 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí TàI liệu tham... thể so sánh bởi công thức kinh nghiệm: h8 = kp.D2/2 D3/2 trong đó D3 =kH D2 =1,065.0,579 =0,617 chọn kH =1,065 ,kp =1,75 - 17 - Trần Thị Thanh- K47 vậy h8 =1,75 Bản thuyết minh máy thuỷ khí 0,579 0,617 = 0,198m 2 2 Phần Iv: bộ phận lót kín i Lót kín bánh công tác Giữa thân bơm cố định và bánh công tác quay bao giờ cũng tồn tại khe hở Để đảm bảo l ợng lu thể qua đó ít, hiệu suất lu lợng hll của máy cao... giản đồ có KR = 0,4 Q = 0,278 m3/s là lu lợng hiện thời đang làm việc của bơm b2= b2+m = 43mm là chiều rộng bánh công tác ở cửa ra kể cả chiều dày đĩa bánh công tác Q . Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí Lời nói đầu Môn học máy thuỷ khí đóng vai trò quan trọng. bơm 4,594 85,0.1000 182.283,0.81,9.1000 .1000 === c t HQg à kW Q t = 3600 1000.02,1 =0,283m 3 /s - 1 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí 2. Công suất động cơ N đc =(1,1-1,3) .N =1,1.594,4=653,84. công tác d 01 = d + (10 ữ 25 ) mm =115 + 15 =130mm 5 . Xác định đờng kính D s . - 2 - Trần Thị Thanh- K47 Bản thuyết minh máy thuỷ khí D s = 2 0 . .4 d C Q s t + = 2 12,0 82,5.14,3 283,0.4 +