Chỉång 4 BÅM HỈÅÏNG TRỦC I- Ngun l lm viãûc: I.1 Cáúu tảo v ngun l lmviãûc: Båm hỉåïng trủc thỉåìng âỉåüc dng trong näng nghiãûp v cäng nghiãûp khi cáưn båm cháút lng våïi lỉu lỉåüng låïn, cäüt ạp bẹ. Säú vng quay n s > 600v/ph, phảm vi sỉí dủng thäng thỉåìng ca båm hỉåïng trủc l: Q = 0,1 ÷ 25 m 3 /s H = 4 ÷ 20 m cäüt nỉåïc Hçnh bãn l så däư cáúu tảo mäüt båm hỉåïng trủc trủc âỉïng. Båm gäưm cọ bạnh cäng tạc hçnh khäúi trủ cọ cạc cạnh dáùn (1) màût cong gàõn trãn báưu cạnh, säú cạnh tỉì 3 ÷ 6 cạnh phán bäú âãưu trãn báưu. Cạc cạnh cọ thãø gàõn cỉïng trãn báưu cạnh hồûc cọ thãø quay âỉåüc âãø âiãưu chènh gọc âäücạnh cho ph håüp våïi u cáưu lm viãûc. Bạnh cäng tạc làõp chàût våïi trủc (2) tảo nãn pháưn âäüng ca båm. V båm cọ hçnh trủ räùng gàõn våïi pháưn ún cong (4) âãø tiãûn bäú trê cạc bäü phản dáùn âäüng trủc båm. Phêa trãn ca pháưn trủ räùng cọ gàõn cạc cạnh dáùn hỉåïng (3) âãø nàõn dng chy khi vỉìa ra khi båm. H 5.1 p66 Så âäư kãút cáúu båm hỉåïng trủc 1 Bồm hổồùng truỷc laỡm vióỷc theo nguyón lyù sau: Chỏỳt loớng chuyóứn õọỹng qua baùnh cọng taùc theo caùc mỷt truỷ õọửng tỏm vồùi truỷc bồm, nghộa laỡ vỏỷn tọỳc voỡng taỷi lọỳi vaỡo vaỡ lọỳi ra cuớa baùnh cọng taùc ổùng vồùi 1 baùn kờnh r naỡo õoù seợ bũng nhau: u 1 = u 2 = u = .r Nhổ vỏỷy, do mỷt cong cuớa caùnh dỏựn ,1 phỏửn tổớ chỏỳt loớng seợ coù chuyóứn õọỹng xoừn ọỳc doỹc truỷc theo chióửu õi lón. óứ giaớm thaỡnh phỏửn chuyóứn õọỹng quay cuớa chuyóứn õọỹng xoừn naỡy, taỷi cổớa ra cuớa baùnh cọng taùc ngổồỡi ta sổớ duỷng 1 bọỹ phỏỷn dỏựn hổồùng daỷng caùnh nhũm muỷc õờch nừn thúng doỡng chaớy. Goùc õọỹ vaỡ bión daỷng caùnh dỏựn hổồùng phaới phuỡ hồỹp vồùi doỡng chaớy taỷi cổớa ra cuớa baùnh cọng taùc. Giaớ sổớ dióỷn tờch mt cừt ổồùt cuớa doỡng chaớy ồớ lọỳi vaỡo vaỡ lọỳi ra cuớa baùnh cọng taùc bũng nhau vaỡ thaỡnh phaỡn vỏỷn tọỳc c m cuớa doỡng chaớy laỡợ khọng õọứi, c m laỡ thaỡnh phỏửn vỏỷn tọỳc hổồùng truỷc, coù phổồng song song vồùi truỷc: c 1m = c 2m = c m I.2 Phổồng trỗnh cồ baớn cuớa bồm hổồùng truỷc: Tổỡ tam giaùc vỏỷn tọỳc ồớ lọỳi vaỡo vaỡ lọỳi ra, ta nhỏỷn thỏỳy vồùi bồm hổồùng truỷc thỗ: u 1 = u 2 = u = .r H 5.2 p66 DNA Hỗnh 2 Chỏỳt loớng chuyóứn õọỹng qua bồm hổồùng truỷc H5.3 p66 DNA Hỗnh 3 Tam giaùc vỏỷn tọỳc trong bồm hổồùng truỷc 2 c 1u = 0 (åí läúi vo ca bạnh cäng tạc cháút lng chỉa cọ thnh pháưn chuøn âäüng quay) Váûy phỉång trçnh cå bn ca båm hỉåïng trủc l: H u c g l u ∞ = ⋅ 2 Hồûc: H c c g w w g l∞ = − + − 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 Nháûn xẹt: - Cäüt ạp båm hỉåïng trủc khäng cọ thnh pháưn do lỉûc ly tám u u g 2 2 1 2 2 − tham dỉû, âäúi våïi båm ly tám thnh pháưn ny l thnh pháưn ch úu âãø tảo nãn cäüt ạp cho båm, do âọ m båm hỉåïng trủc cọ cäüt ạp bẹ so våïi båm ly tám. - Cäüt ạp ténh ca båm hỉåïng trủc chè do âäü chãnh lãûch giỉỵa w 1 v w 2 , tỉïc l do âäü måí räüng ca cạc mạng dáùn trong bạnh cäng tạc tảo nãn bàòng cạch gim chiãưu dy cạnh åí läúi ra. Âiãưu ny gáy täøn tháút phủ trong bạnh cäng tạc vç lỉûc quạn tênh ca dng chy trong mạng dáùn thay âäøi låïn. Âãø gim täøn tháút phủ âọ, cạc cạnh dáùn thỉåìng phi gia cäng chênh xạc v cọ âäü bọng bãư màût cao (∇5 ÷ ∇7) (trong båm ly tám thỉåìng w 1 = w 2 ). - Âãø dng cháút lng qua bạnh cäng tạc båm hỉåïng trủc âỉåüc cán bàòng thç cạnh dáùn phi cọ kãút cáúu sao cho báút cỉï dng ngun täú no qua bạnh cäng tạc tải bạn kênh r no âọ âãưu nháûn âỉåüc cäüt ạp nhỉ nhau, nghéa l phỉång trçnh cäüt ạp ca bạnh cäng tạc phi âm bo l hàòng säú våïi mi giạ trë ca bạn kênh r. Váûy: H g u c const r u c const c g H u l u u u l ∞ ∞ = ⋅ = ∀ ⇒ ⋅ = ⇒ = ⋅ 1 2 2 2 Nhỉ váûy ta tháúy khi r tàng dáưn thç u tàng v do âọ c 2u gim dáưn. Tỉì tam gêac váûn täúc ta cọ: (c 2u ) r = (u - c m .ctg β 2 ) r M (u) r = c m .(ctg β 1 ) r ⇒ (c 2u ) r = c m .(ctg β 1 - ctg β 2 ) r Váûy ( ) H n g c r ctg ctg l m r∞ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − π β β 30 2 1 Váûy âãø H l ∞ l hàòng säú våïi mi giạ trë ca bạn kênh r thç: r. (ctg β 1 - ctg β 2 ) r = const Kãút lûn: - Bạnh cäng tạc ca båm hỉåïng trủc chè tảo âỉåüc cäüt ạp > 0 khi (ctg β 1 - ctg β 2 ) r >0, nghéa l tải mi bạn kênh r ca bạnh cäng tạc ta phi cọ gọc ra låïn hån gọc vo (β 2 >β 1 ), nghéa l màût cạnh dáùn khäng pgi l màût cạnh phàóng m l màût cong. Trë säú ca β 1 v β 2 khạc nhau cng nhiãưu thç âäü cong ca cạnh cng låïn. nãúu 2 båm hỉåïng trủc cọ cäüt ạp v kêch thỉåïc nhỉ nhau, båm no cọ säú vng quay lm viãûc låïn hån thç cạnh dáùn ca båm âọ cọ âäü cong bẹ hån. 3 - Tỉì âiãưu kiãûn r. (ctg β 1 - ctg β 2 ) r = const ta tháúy cạc càûp giạ trë β 1 , β 2 khäng phi l hàòng säú m thay âäøi theo bạn kênh, åí sạt báưu cạnh (r nh nháút) thç (ctg β 1 - ctg β 2 ) l låïn nháút nghéa l âäü cong cạnh s låïn nháút v âäü cong gim dáưn tỉì trong ra ngoi theo phỉång hỉåïng kênh. Nhỉ váûy cạnh l 1 màût cong 3 chiãưu trong khäng gian (dảng xồõn v âäù) Càõt 1 cạnh ca bạnh cäng tạc bàòng cạc màût càõt hçnh màût trủ âäưng tám I, II, III, IV, V räưi tri cạc profil cạnh càõt âỉåüc ra trãn 1 màût phàíng, ta tháúy âỉåüc sỉû thay âäøi âäü cong v hçnh dảng ca profil cạnh. I.3 Cäüt ạp thỉûc ca båm hỉåïng trủc : H = η H . H l ∞ η H = 0,75 ÷ 0,92 Trong tênh toạn gáưn âụng cäüt ạp thỉûc âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc: H K U g H = ⋅ 1 2 2 2 Trong âọ U = ω.R : váûn täúc vng tải bạn kênh låïn nháút ca bạnh cäng tạc K n H s = ⋅0 0244 2 3 , I.4 Lỉu lỉåüng ca båm hỉåïng trủc: ( ) Q c D d m = ⋅ ⋅ −π 2 2 4 Våïi D: Âỉåìng kênh ngoi ca bạnh cäng tạc d: Âỉåìng kênh báưu làõp cạnh ca bạnh cäng tạc H5.4 p 68DNA Hçnh 4 4 c m : Váûn täúc hỉåïng trủc ca dng chy qua båm, cọ thãø tênh gáưn âụng theo cäng thỉïc: c K gH m c = ⋅ 2 K c = 0,0055.n s 2/3 II- Âỉåìng âàûc tênh ca båm hỉåïng trủc: Âỉåìng âàûc tênh ca båm hỉåïng trủc nháûn âỉåüc bàòng cạch âo âảc cạc thäng säú khi båm lm viãûc våïi n=const, mún tçm âỉåìng âàûc tênh lm viãûc ca båm våïi säú vng quay n’, ta dng phỉång phạp tỉång tỉû âãø suy ra tỉì âỉåìng âàûc tênh tải säú vng quay n. Våïi båm hỉåïng trủc cọ cạnh dáùn âiãưu chènh âỉåüc, cạc âỉåìng âàûc tênh âỉåüc xáy dỉûng våïi cạc gọc âäü khạc nhau ca cạnh dáùn. - Âỉåìng âàûc tênh H(Q) cọ âäü däúc låïn, nháút l åí 2 âáưu. Cäüt ạp låïn nháút khi lỉu lỉåüng bàòng 0 tỉïc l âọng hon ton khọa trãn âỉåìng äúng âáøy, lục ny cäüt ạp l H o låïn gáúp (1,5 ÷ 2) láưn cäüt ạp ca båm åí chãú âäü thiãút kãú (η max ) - Âỉåìng âàûc tênh cäng sút ca båm cng tỉång tỉû nhỉ âỉåìng H(Q), Cäng sút âảt cỉûc âải khi Q=0 v cọ giạ trë bàòng (1,5 ÷ 2) láưn cäng sút ca båm åí chãú âäü thiãút kãú. Ngun nhán l khi lỉu lỉåüng trong bạnh cäng tạc nh s xút hiãûn dng chy theo phỉång bạn kênh tỉì trong ra ngoi tảo nãn xoạy åí bưng chỉïa bạnh cäng tạc, dng xoạy ny cọ cỉåìng âäü låïn nháút khi Q=0. Do nh hỉåíng ca dng xoạy m cäüt ạp v cäng sút ca båm tàng khi lỉu lỉåüng gim vãư 0. - Phảm vi lm viãûc täúi ỉu (η låïn) ca båm hỉåïng trủc tỉång âäúi hẻp, khi båm lm viãûc våïi lỉu lỉåüng khạc lỉu lỉåüng thiãút kãú khäng nhiãưu làõm thç hiãûu sút båm â gim ráút nhiãưu. Kãút lûn: - Khi khåíi âäüng båm hỉåïng trủc nãn måí hãút khọa trãn âỉåìng äúng âáøy âãø âảt lỉu lỉåüng låïn, cäng sút khåíi âäüng s khäng âi hi quạ låïn. H 5.5, H5.7 p70 Âỉåìng âàûc tênh ca båm hỉåïng trủc 5 - Khäng nãn âiãưu chènh båm bàòng khọa vç phảm vi âiãưu chènh s ráút hẻp, nãn sỉí dủng cạc phỉång phạp âiãưu chènh sau: + Âiãưu chènh säú vng quay lm viãûc ca båm khi sỉí dủng âäüng cå cọ nhiãưu cáúp vng quay hồûc dng biãún täúc thy lỉûc âãø thay âäøi säú vng quay ca båm khi säú vng quay ca âäüng cå váùn khäng âäøi. + Dng bạnh cäng tạc cọ thãø âiãưu chènh cạnh âãø thay âäøi gọc âäü ca cạnh, phỉång phạp ny cho phẹp båm cọ thãø lm viãûc åí hiãûu sút cao åí mi chãú âäü. Chè ạp dủng cho båm cọ kêch thỉåïc v cäng sút låïn vç cå cáúu âiãưu chènh gọc âäü cạnh ráút phỉïc tảp v âàõt tiãưn. III- Tênh toạn cạc kêch thỉåïc chênh ca båm hỉåïng trủc: - Âỉåìng kênh báưu cạnh d v âỉåìng kênh ngoi D ca bạnh cäng tạc thỉåìng liãn hãû theo tè säú sau: ν = = ÷ d D 0 4 0 8, , Váûn täúc hỉåïng trủc c m âỉåüc xạc âënh theo lỉu lỉåüng: ( ) c Q D k U k D n m = − = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅4 1 60 2 2 π ν ν ν π ϕ ϕ Våïi k ϕ = c m /u báưu = 0,6 ÷ 1 Tỉì âọ suy ra: ( ) D Q k n ≈ ⋅ − ⋅ 2 9 1 1 2 3 3 , ν ν ϕ - Âỉåìng kênh báưu: d = ν.D - Chiãưu di cạnh âỉåüc xạc âënh: l D d = − 2 6