Thuyết minh đồ án Máy Cánh Dẫn

Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Mục Lục SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Đề Tài : Thiết kế bơm hướng trục Các thông số bản: Thông số Giá trị Đơn vị Q 10000 m3/h N 200 kW n 285 v/ph SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Lời Nói Đầu Bơm ngày không xa lạ với người dân, quen thuộc với hình ảnh máy bơm hàng ngày từ máy bơm dùng bơm nước hộ gia đình, máy bơm phục vụ công tác thủy lợi ngành nông nghiệp, máy bơm hệ thống cấp thoát nước cho thành phố, không kể tới máy bơm hệ thống thủy lực … Với yêu cầu khác nên việc nhu cầu chế tạo bơm phù hợp với yêu cầu thực tế bơm hướng trục, bơm ly tâm, bơm piston, bơm hỗn lưu với loại bơm khác chia loại theo tiêu chí cột áp, lưu lượng,… Vì loại bơm khác có cách chế tạo khác yêu cầu kĩ thuật khác Từ bỏ đặt phải đầu tư, nâng cấp, sửa chữa thay bơm Quan trọng phải tự chế tạo loại bơm nhằm giảm chi phí áp dụng rộng rãi Việt Nam nước nông nghiệp, với hệ thống sông ngòi hệ thống cấp thoát nước thành phố Nhu cầu sử dụng Bơm Hướng Trục ngày tăng Với ưu điểm bơm có lưu lượng lớn, cột áp không thấp nên Việc chế tạo sửa chữa, nâng cấp ngày cao Với tình hình đồ án môn học em giao đề tài “ Tính toán, thiết kế bơm hướng trục lớn Q = 10000 m3/h ” Mặc dù hướng dẫn Thầy PGS.TS Bùi Quốc Thái thầy cô môn thiếu kinh nghiệm thực tế trình thực chắn em sai xót mong nhận góp ý thầy cô để em hoàn thiện đồ án Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Trần Ngọc Dược SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Chương I : Tổng Quan Thiết Kế Bơm Hướng Trục Bơm Hướng Trục lưu lượng lớn Bơm hướng trục loại bơm sử dụng phổ biến nông nghiệp, hệ thống cấp thoát nước thành phố , chủ yếu yêu cầu bơm cần cột áp thấp lưu lượng lớn Các phương pháp tính toán Bơm Hướng Trục Để tính toán bánh công tác hướng dòng bơm hướng trục hướng trục người ta sử dụng phương pháp sau Phương pháp tương tự hình học Phương pháp tọa độ Phương pháp lực nâng Phương pháp XTTZ Phương pháp phương trình tích phân Vozonhexenski – Pekin Phương pháp phân bố xoáy Lexonkhin- Ximonov Phương pháp điểm kỳ dị Lêxonkhin Phương pháp tương tự hình học Ưu điểm : đơn giản nhất, dựa vào bơm mẫu bơm mô hình có n s tương tự Theo phương pháp cần nhân kích thước bơm mẫu với hệ số xác định dựa vào thong số làm việc bơm thực bơm mẫu - Nhược điểm : để tính toán thiết kế theo phương pháp cần phải có thiết kế chuẩn bơm mẫu mô hình kết hợp với đường đặc tính lượng để xác định hệ số chuyển đổi thiết kế chuẩn thiết kế không đạt thông số làm việc bơm 2.2 Phương pháp tọa độ - Ưu điểm : Là phương pháp thiết kế đơn giản có hiệu Prôfill cánh đảm bảo góc vào góc cánh phù hợp với với đặc tính dòng chảy nên sử dụng rộng rãi - Nhược điểm : Đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm việc lựa chọn thông số hình học ban đầu lưới cánh Không việc thiết kế lưới cánh thực phương pháp thủ công khó lập trình 2.3 Phương pháp lực nâng - Ưu điểm : Là phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều nước giới Bánh công tác tính toán cho số tiết diện từ bầu cánh đến vỏ bơm Phương 2.1 - SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái pháp có đặc điểm khối lượng tính toán đơn giản, sử dụng profill tin cậy có hiệu suất cao - Nhược điểm : Trên thực tế tiết diện profill, profill khác có hệ số lực nâng khác nhau, chọn profill khí động thỏa mãn hệ số lực nâng, lực cản tối ưu tiết diện có profill khác Khi xâu cánh khó đạt đảm bảo xuôn cánh, trình thiết kế phải vẽ điều chỉnh thông số nhiều lần gây khó khăn cho việc lập trình 2.4 Phương pháp XTTZ Là phương pháp dựa giả thiết độ cong đường nhân profill có ảnh hưởng định tới lưu số vận tốc hay cột áp cánh tạo nên, ảnh hưởng định đến lưu số vận tốc hay cột áp lực nâng tác dụng lên profill cánh Dựa vào quan hệ hệ số lực nâng Cy với lưu số vận tốc bao quanh profill quan hệ đặc trưng hệ số lực nâng Cy với góc đặc trưng cho độ cong profill β0 ta xác định góc β0 theo thông số hình học động học cánh Trong trường hợp profill cung tròn Đây phương pháp khó, sử dụng rộng rãi nhà máy chế tạo cánh Liên xô 2.5 Phương pháp phương trình tích phân Vôzơnhexenkin – Pêkin Là phương pháp sử dụng phổ biến lien xô cũ để thiết kế bơm hướng trục phương pháp V – P coi đường nhân cung tròn, giải phương trình tích phân hàm dòng đường dòng tạo hàm song phẳng không nhiễu dòng xoáy tạo lien hợp phân tố đường nhân profill lưới theo phương pháp này, tác động profill lên dòng chất lỏng thay xoáy phân bố dọc đường nhân theo quy luật xác định Dòng chảy tổng hợp xác định tổng dòng song phẳng dòng xoáy tạo xoáy dọc theo đường nhân profill, profill có chiều dày mỏng vô Để xác định chiều dày profill ta đắp độ dày đường nhân theo quy luật xác định cách chọn profill thực nghiệm có đặc tính khí động tốt lấy quy luật phân bố độ dày để làm mẫu chuẩn cho profill thiết kế SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái 2.6 Phương pháp phân bố xoáy Lêxôkhin – Ximônôv Phương pháp L – S coi đường nhân profill cung cong xác định dòng song phẳng không nhiễu xoáy phân bố đường nhân tất profill, trường hợp giải phương trình tích phân phương pháp giải tích mà phải giải phương pháp số gần Như việc giải phương trình tích phân phức tạp phương pháp cho kết phù hợp với chất dòng chảy Theo phương pháp tác động profill lên dòng chảy thay thể xoáy dọc theo đường nhân profill Bằng cách xác định dòng tổng hợp ta xác định đường nhân profill, profill có chiều dày mỏng vô cùng.Ta dắpđộ dày cách chọn profill thực nghiệm có đặc tính khí động tốt lấy quy luật phân bố độ dày để làm mẫu chuẩn cho profill thiết kế 2.7 Phương pháp điểm kì dị Lêxôkhin Là phương pháp tính toán cánh có độ dày hữu hạn tương tự phương nháp L – S Theo phương pháp này, tác động profill thay xoáy, nguồn tụ phân bố điểm đường nhân profill Đường cong khép kín dòng tổng hợp dòng song phẳng dòng xoáy, nguồn tụ chu tuyến profill.Phương pháp phức tạp, khối lượng tính toán lớn Hai phương pháp xoáy cung mỏng L – S phương pháp điểm kì dị Lexokhin sử dụng chủ yếu để tính toán tua bin hướng trục, tua bin có công suất lớn đòi hỏi có độ xác để đạt hiệu suất cao Phương pháp phương trình tích phân Vôzơnhexenski – Pekin phương pháp dùng phổ biến giới Nga, đáng tin cậy có kết tốt phương pháp dùng phổ biến nghành chế tạo bơm, dạng tính toán cuối đơn giản, bơm tính toán theo phương pháp có chất lượng cao Vì phương pháp chọn để thiết kế bơm hướng trục cho đồ án Máy thuỷ lực cánh dẫn Phương pháp thiết kế cánh Voznhexenski-Pekin 2.1 Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc tính toán hệ thống cánh máy thuỷ lực loại hướng trục nhờ giải phương trình tích phân chảy bao lưới cung mỏng, giáo sư trường đại SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái học bách khoa Leningrat (nay Xanhpetecpua) có tên I.N Voznhexenxki lập nên vào năm 1930 – 1935, sau lãnh đạo ông V.F Pekin, A.F Lexokhin I.A.Ximonov tiếp tục nghiên cứu Hiện nay, phương pháp Voznhexenxki – Pekin N.A Koloconxov chỉnh lí lại phương pháp dùng phổ biến nghành chế tạo bơm, dạng tính toán cuối đơn giản, bơm tính toán theo phương pháp có chất lượng cao Sự phức tạp việc nghiên cứu dòng chảy qua lưới profin ảnh hưởng tương hỗ tất profin Khi làm việc, xung quanh cánh lưới, có lượng xoáy vận tốc Sự tác dụng tương hỗ lưới Profin với dòng song phẳng vô cực, lần tính gần lần thứ thay tác dụng tương hỗ điểm xoáy phân bố đường nhân profin Nói chung, lượng xoáy vận tốc xung quang profin cho trước lưới, luôn khác với lượng xoáy xung quanh profin đơn độc Trong phương pháp tính toán này, tính ảnh hưởng tương hỗ profin lưới, ta bỏ qua ảnh hưởng chiều dày profin gây Để xây dựng cánh bánh công tác cánh dẫn hướng phải tính toán xây dựng prôfin cánh tiết diện khác cánh Các tiết diện tạo mặt trụ đồng tâm cắt cánh Trải tiết diện mặt phẳng kéo dài hai phía ta có lưới thẳng vô hạn prôfin Trong phương pháp Voznhexenski - Pekin đường nhân prôfin cung tròn bán kính, coi prôfin có chiều dày mỏng vô Tác dụng đường nhân lên dòng chất lỏng chảy bao thay xoáy với mật độ g(s) phân bố đường nhân xem hình Lưu số vận tốc phân tố đường nhân ds xác định bằng: (1) Lưu số vận tốc theo đường nhân prôfin: (2) Trong chảy bao prôfin có chiều dày mỏng vô cùng, đường nhân prôfin xem đường dòng tổng hợp dòng song phẳng không nhiễu dòng cảm ứng tạo xoáy phân bố đường nhân tất profin Vì vậy, hàm dòng SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái điểm cung đơn độc (hình 1) nằm cách đầu mút khoảng cách t xác định biểu thức: Trong hàm dòng điểm xoáy cung: γ ( s )ds 2π ln γ ( s, t ) ψ (t ) = ∫ Với γ(s)ds = dΓ(s) = dΓ γ (s) = dΓ /ds : Mật độ phân bố xoáy t : Toạ độ điểm khảo sát r(s,t) : Khoảng cách từ điểm khảo sát prôfin tới điểm A, có lượng xoáy dG dΓ : Lượng xoáy vận tốc Khi Việc thực định đề Traplưghin mép đảm bảo cách chọn: γ(L)= Khi chuyển sang chảy bao cung lưới, phương trình tích phân (3) cần phải đưa vào thay đổi sau: Hàm dòng dòng chảy không bị nhiễu loạn y0 cần xác định theo vận tốc tương đối trung bình hình học lưới w∞ SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Hình Sơ đồ lưới prôfin mỏng vô phân bố xoáy đường nhân Bên dấu tích phân cần thay hàm dòng dòng cảm ứng tạo xoáy phân bố cung cho trước xác định theo công thức Bằng hàm dòng phức tạp dòng cảm ứng tạo xoáy liên hợp nằm tất cung lưới (hình 1) Trong đó: rk : Khoảng cách điểm z dòng chảy mà xác định hàm số dòng điểm s cung thứ k lưới Tổng vô lôgarit thay tích vô dấu lôgarit mà tích lại biểu thị hàm lượng giác Cuối cùng, hàm dòng trường hợp lưới cung có chiều dài dây cung L0 = 1, bước tương đối T0 = T/L xác định biểu thức Ký hiệu biểu thức K2, ta có SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Ngoài Đáp số chung phương trình tích phân (8) dạng thông số Thay vào phương trình (2-54) ta Trong C* số tích phân bất kỳ, số xác định cách dùng định đề Traplưgin thể qua công thức (4) Khi Ký hiệu α1 góc đặt cánh lần tính gần thứ lấy β∞ góc trục lưới hướng vận tốc w∞ Sự nhiễu loạn chảy bao cung cho trước hệ thống xoáy liên hợp tất cung lại lưới gây nên, làm cho góc đặt α khác với α1 lượng Δα = α - α1 (11) Cuối biểu thức (2-55) có dạng Công thức (12) đáp số phương trình tích phân Theo đề nghị I.N Voznhexenxki, hai ông V.F.Pekin N.A Koloconxov hoàn thành hệ thống tính toán chảy bao lưới cung với điều kiện phụ thêm: góc tới ν không Điều kiện gọi vào không va, viết biểu thức γ (0)= (13) 10 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái 13 m 14 - 15 m 16 m 17 m 18 l/t 0,731 - - - - 0.788 0.827 0.857 0.881 0.899 0,58 - - - - 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0.733 0.698 0.674 0.656 0.643 3.50 2.90 2.475 2.161 1.919 - 3.2 Tính Toán Lưới Cung Mỏng Của Cánh Hướng Trong bước ta cần tính góc đặt profin độ cong dây cung profin Muốn ta cần tính chọn thông số: Chiều dài dây cung profin theo mật đọ dãy cánh chọn : Chiều dày tối đa δ max i Li = Ti ( L / T ) i profin tiết diện độ dày tương đối: Vận tốc dòng không nhiễu : δ max / L W∞i = Vzi / Sinα ∞i Lưu số vận tốc cánh dẫn hướng profin : Γ = 2π RH lt / ω = 60 g.H lt / n Γ1 = Γ / Z ch = 60.g.H lt / n.Z ch Hệ số tính tới ảnh hưởng lẫn profin lưới theo đồ thị Gia tốc góc va ∆α i xác định theo quan hệ Góc đặt profin : L* = f (T0 , α ∞ ) ∆α ∞ = f (T0 , α ∞ , β ) , chọn T0i = Ti / Li α i = α ∞i + ∆αi 31 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Bảng Tính cung mỏng profin cánh hướng dòng TT Thông số tính toán Đơn vị R m Tiết diện tính toán I II III IV V 0.400 0.460 0.520 0.580 0.640 m 0.209 0.241 0.272 0.304 0.335 - 3.500 2.480 1.950 1.650 1.400 m 0.733 0.597 0.531 0.501 0.469 - 0.286 0.403 0.513 0.606 0.714 m 0.048 0.048 0.048 0.048 0.048 - 0.066 0.080 0.090 0.096 0.102 độ 52.029 55.840 59.027 61.717 64.008 - 0.788 0.827 0.857 0.881 0.899 10 m/s 4.153 3.957 3.819 3.718 3.643 11 m2/s 3.043 2.362 2.026 1.862 1.830 12.851 12.851 12.851 12.851 12.851 1.071 0.351 1.071 0.355 1.071 0.380 1.071 0.418 12 Γ= m2/s 13 m2/s 14 - 1.071 0.352 15 - 0.65 0.78 0.82 0.9 0.95 16 độ 31.020 25.806 24.828 24.163 25.208 17 độ 13.5 9.8 6.9 5.8 4.4 18 độ 65.529 65.640 65.927 67.517 68.408 32 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn 2.1.1 PGS- TS: Bùi Quốc Thái Tính toán cung tương đương profil cánh hướng Trong bước ta cần tính thông số: - Độ cong bổ sung đường nhân ảnh hưởng profil có độ dày chọn theo quan hệ Trong Góc đặc trưng cho độ cong bổ sung đường nhân: βtdi = β 0i + ∆βi - Góc đặc trung cho độ cong cung tương đương: Rci = Li / 2Sinβ tdi Bán kính cung tương đương: Lci = π Li βtdi /180 Sinβtdi Chiều dài cung tương đương: f i = Rci (1 − Cos βtdi ) Độ cong đường nhân: Độ cong tương đối: f i = f i / Li B6: Tính cung tương đương profil cánh hướng dòng Tiết diện tính toán Thông số tính toán Đơn vị I II III IV V R độ 0.400 0.460 0.520 0.580 0.640 độ 90 90 90 90 90 độ 0 0 - 0.035 0.026 0.016 0.010 0.008 - 0.066 0.080 0.090 0.096 0.102 0.0023 0.0021 0.0014 0.0010 0.0008 0.0046 0.0042 0.0029 0.0019 0.0015 31.020 25.806 24.828 24.163 25.208 TT - - độ 33 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái độ 10 m 11 m 12 mm 13 % 14 m 2.1.2 31.029 25.815 24.834 24.167 25.211 0.711 0.686 0.632 0.612 0.590 0.770 0.618 0.548 0.516 0.519 101.64 68.372 58.389 53.581 56.147 13.872 11.452 11.003 10.698 11.176 0,048 0,048 0,048 0,048 0,048 Xây dựng profil có độ dày Cung tương đương nhận phần tính toán đường nhân profil hay profil có chiều dày mỏng vô Để nhận profil có chiều dày hữu hạn ta phải “đắp” độ dày đường nhân theo quy luật phân bố chiều dày profil có chất lượng khí động tốt sở chiều dày chọn trước cho profin Trong chế tạo bơm người ta thường sử dụng profil VIGM - 420 Đắp độ dày cánh hướng: Tiết diện l l/t RC 733 3.500 597 2.480 531 1.950 501 1.650 469 1.400 711 686 632 612 551 3.4 Xây Dựng Profin Có Độ Dày : Cung tương đương nhận phần tính toán lchinhs đường nhân profin hay profin có chiều dày mỏng vô Để nhạn profin có chiều dày hữu hạn ta phải “ đắp ” độ dày đường nhân theo quy luật phân bố chiều dày profin có chất lượng khí động tốt sở chiều dày chọn trước cho profin Trong chế tạo bơm người ta thường sử dụng profin VIGM-420 làm profin mẫu Tọa độ tương đối profin cho bảng sau : 34 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Bảng 3-4 Quy luật phân bố độ dày profil VIGM-420 0,0 0,002 0,005 0,0 0,147 0,196 0,294 0,405 0,516 0,662 0,763 0,840 0,949 0,998 0,45 0,5 0,6 0,01 0,7 1,00 0,982 0,895 0,756 0,025 0,05 0,1 0,15 0,2 0,8 0,9 0,95 0,97 0,56 0,342 0,22 0,168 0,092 0,3 0,99 0,4 0,00 Bảng 3-5 Đắp dộ dày profin cánh bánh công tác theo mẫu VIGM-420 Tiết diện 1: X Y X Y 1.466 3.66 7.33 18.32 36.65 73.3 109.9 146.6 219.9 293.2 5 9.72 12.38 15.88 18.31 20.16 22.77 23.95 3.528 4.70 7.05 329.8 366.5 439 513.1 586.4 659.7 696.3 711.0 725.6 24 23.56 21.4 18.14 13.44 8.21 5.28 4.03 2.21 733 0.00 Tiết diện 2: X Y 1.19 2.98 5.97 14.92 29.85 59.7 89.55 119.4 179.1 238.8 3.528 4.70 7.056 9.72 12.38 15.88 18.31 20.16 22.77 23.95 X 268.6 298.5 358 417.9 477.6 537.3 567.1 579.0 591.0 597 5 Y 24 23.56 21.4 18.14 13.44 8.21 5.28 4.032 2.208 Tiết diện 3: X Y 1.062 2.65 5.31 13.27 26.55 3.52 7.05 79.65 106.2 159.3 212.4 12.38 15.88 18.31 20.16 22.77 23.95 X 238.9 265.5 318 371.7 424.8 477.9 504.4 515.0 525.6 531 4.70 53.1 9.72 35 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn Y 24 PGS- TS: Bùi Quốc Thái 23.56 21.4 18.14 13.44 8.21 5.28 4.032 2.208 Tiết diện 4: X Y 1.00 2.50 5.01 50.1 75.15 100.2 150.3 200.4 12.38 15.88 18.31 20.16 22.77 23.95 X 225.4 250.5 300 350.7 400.8 450.9 475.9 485.9 496 501 Y 24 23.56 21.4 18.14 13.44 8.21 5.28 4.032 2.21 3.528 4.70 7.056 12.52 25.05 9.72 Tiết diện 5: X 0.94 2.34 4.69 11.72 23.45 Y 3.53 4.70 7.06 9.72 X Y 46.9 70.35 93.8 140.7 187.6 12.38 15.89 18.31 20.16 22.78 23.95 211.1 234.5 281 328.3 375.2 422.1 445.5 454.9 464.3 24 23.57 21.4 18.14 13.44 8.21 5.28 4.03 2.21 469 36 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Chương III : TÍNH TOÁN BỂN TRỤC VÀ BÁNH CÔNG TÁC TÍNH TOÁN BỀN TRỤC VÀ BÁNH CÔNG TÁC : 5.1 TÍNH TOÁN BỀN TRỤC 5.1.1 Kết cấu trục Kết cấu trục thể đầy đủ vẽ chi tiết trục bơm (hình 41) Chiều dài trục L = 5125 (mm) Đường kính trục tiết diện lớn 160 (mm) Nếu dùng trục đặc toàn khối lượng trục m = 803 (kg) ( Tính trọng lượng riêng thép 7800 kg/m3) Hình 5-1: Kết cấu trục bơm 5.1.2 Các lực tác dụng lên trục Khi bơm làm việc, rôto bơm đồng thời chịu tác dụng lực sau: Mômen xoắn MX truyền từ động sang trục bơm thông qua khớp nối mềm Tổng lực dọc trục PZ bao gồm lực dọc trục áp lực thuỷ động khối lượng rôto bơm • Lực li tâm Rlt gây lượng cân bánh công tác • • Bánh công tác phải cân động, nên lực li tâm sinh sai số không lớn, nên tính bền trục bỏ qua Rlt  Tính momen xoắn Mx: Mô men xoắn tác dụng lên trục bơm tính theo công thức: MX = 97500.N n kG.cm; Trong đó: - Công suất động cơ: N = 1100 kW - Số vòng quay động cơ: n = 1500 vòng /phút ; số vòng quay trục qua giảm tốc n =330 vòng/ phút 37 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái MX = 97500 ×1100 = 325000 330 kG.cm  Tính khối lượng bánh công tác: Do kết cấu bánh công tác phức tạp việc tính toán xác trọng lượng khó, ta tính gần sau: Gbct = Gb + Z Gc ; Với: * Gb: Trọng lượng bầu cánh công tác: Gb = π × ( Db2 − d ) × H × γ t − π × (0.342 − 0.222 ) × 0.24 × γ t ; (dựa theo hình dạng bánh công tác vẽ chi tiết) Trong đó: - Đường kính bầu cánh công tác: Db = 1.6 m - Đường kính trục vị trí lắp gép với bầu d = 0.72 m - Chiều cao bầu H = 0.56 m γ t = 7800 - Trọng lượng riêng thép làm bầu: - Số cánh bánh công tác: Z = => Gb = 27606 Kg/m3 ; Kg * Gc: Trọng lượng cánh bánh công tác: Gc = L.h.∆R.γ t ; Trong đó: - Chiều dài trung bình cánh: L = ( L1 + L2 + L3 + L4 + L5 ) = n 38 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn = PGS- TS: Bùi Quốc Thái (0.877 + 0.984 + 1.056 + 1.118 + 1.173) = 1.0416 m (n: Số tiết diện tính toán cánh, L i: Chiều dài dây cung prôfin tiết diện thứ i) - Chiều dài cánh trung bình: h = 2(d m1 + d m + d m + d m + d m5 ) = 3.n = 2(6,57 + 6,02 + 4,64 + 3,3 + 2,47) = 13.14 3.5 cm = 0.1314 m (dmi : Chiều dài lớn prôfin tiết diện thứ i) ∆R = - ( D − Db ) ∆R = => : (1,6 − 0,72) = 0.44 m Gc = 1,0416 × 0.1314 × 0.44 × 7800 = 469.72 Kg ; Vậy: Gbct = 27606 + 4* 469.72 = 29485 Kg  Tính lực dọc trục Pz: PZ = PZC + Gt + Gbct ; Trong đó: - PZC: Lực dọc trục gây áp lực thuỷ động tác dụng lên bánh công tác - Gt: Trọng lượng trục bơm - Gbct: Trọng lượng bánh công tác 39 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Lực dọc trục gây ấp lực thủy động tính theo công thức: PZC = π ( D − d ).γ H max ; Trong đó: - Đường kính bánh công tác: D = 1.6 m - Đường kính bầu vị trí lắp ghép với bánh công tác: d = 0.72 m - Trọng lượng riêng nước: γ = 1000 kG/m3 - Cột nước làm việc lớn bơm: Hmax = 10 m => π (1, 62 − 0, 722 ) ×1000 × 10 PZC = = 16026 kG PZ = PZC + Gt + Gbct = 16026 + 29485 + 1261 = 46772 kG 5.1.3 Tính ứng suất Các tiết diện cần kiểm tra thể hình vẽ: - Tại tiết diện A (ghộp với khớp nối), trục chịu momen xoắn Đường kính 200 (mm) - Tại tiết diện B (tiết diện có tiện ren để đỡ lực dọc trục từ ổ bi), trục đồng thời chịu lực dọc trục momen xoắn Đường kính trục 210 (mm) - Tại tiết diện C ( Tiết diện nối trục rỗng đặc), chịu momen xoắn lực dọc trục (Trọng lực trục bỏ qua đoạn đầu) Tiết diện hỡnh vành khăn đường kính 220 (mm) đường kính 120(mm)  Kiểm bền tiết diện A ứng suất xoắn trục tính theo công thức: TX A = MX WX A ; Trong đó: 40 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn - PGS- TS: Bùi Quốc Thái Mô men xoắn tác dụng lên trục: MX = 325000 kG.cm - Mô men chống xoắn: WX.A = TX A = => 0, 2.d A3 = 0,2.203 = 1600 cm3 325000 = 203.125 1600 kG/cm2 ; Vật liệu làm trục thép C45 có ứng suất xoắn cho phép: [TX] = (0,2 ÷ 0,3) σch ; = (0,2 ÷ 0,3).360 = (72 ÷ 108) N/mm2 = (720 ÷ 1080) kG /cm Trong đó: σch = 360 N/mm2 giới hạn chảy thép C45 Như vậy: TX.A< [TX] nên trục hoàn toàn đủ bền cắt mô men xoắn gây tiết diện A  Kiểm bền tiết diện B Ứng suất xoắn trục tiết diện B: TX B = MX WX B ; Trong đó: - Mô men chống xoắn: WX.B = TX A = 0, 2.d B3 = 0,2.213 = 1852,2 cm3 325000 = 175, 46 1852, kG/cm2 ; => ứng suất kéo tiết diện A: σA = PA FA ; 41 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Trong đó: PA = PZ = 276060 - Lực kéo đây: - Diện tích mặt cắt ngang tiết diện A: π d B2 FA = σA = => kG ; 27606.4 = 87 π (20) kG/cm2 ; Sử dụng thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, ta tính ứng suất lớn mặt cắt A là: σ A.max = σ A2 + 4.TX2 A = 87 + 4.1752 = 360 kG/cm2 ; n= Hệ số an toàn σ ch σ A.MAX = 3600 = 10 360 Với hệ số an toàn đảm bảo độ bền B  Kiểm bền tiết diện C ứng suất xoắn trục tiết diện C: TX C = MX W X C ; Trong Mô men chống xoắn: WX.C = Trong α 0, 2.D (1 − α ) = 0, 2.223 (1 − 0.5454 ) = 1941,8 α= : tỉ số đường kính TX C = => 12 = 0, 545 22 cm3 325000 = 167, 1941,8 kG/cm2 ; 42 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái ứng suất kéo tiết diện C: σC = PC FC ; Trong đó: PC = PZ − P1 = 27600 − 600 = 27000 Lực kéo đây: kG Trong P1 trọng lượng đầu trục(khối đặc) Vỡ trọng lượng đầu không ảnh hưởng đến tiết diện - - Diện tích mặt cắt ngang tiết diện C: π dC2 (1 − α ) FC = σC = => ; 27000.4 = 101 π 222 (1 − 0,5452 ) kG/cm2 ; Sử dụng thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, ta tính ứng suất lớn mặt cắt C là: σ C max = σ C2 + 4.TX2.C = 1012 + 4.1752 = 364 kG/cm2 ; nC = Hệ số an toàn σ ch σ C MAX = 3600 = 9.9 364 Với hệ số an toàn đảm bảo độ bền C 43 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái KẾT LUẬN Sau hoàn thành đồ án em nắm bắt sở lý thuyết , phương pháp thiết kế bơm hướng trục Đặc biệt bơm hướng trục lưu lượng lớn Trình tự bước tính toán, thiết kế phận đãn dòng bơm, thiết kế kết cấu bơm Khi thiết kế bơm, phân tích phải dung nhiều đồ thị, nhiều bẳng để tra, đồ thị xây dựng từ thực nghiệm chủ yếu nhũng bơm kích thước trung bình nhỏ Đối với bơm cỡ lớn, tra bảng hay đồ thị phải nội suy nên cần phải ý sai số Đề tài có thính thực tiễn cao cì nước ta việc chế tạo bơm lớn ít, chủ yếu bơm lưu lượng 10000m3/h Qua phần thiết kế giúp em thu nhận cách đầy đủ không kiến thức chuyên nghành mà kiến thức vật lý kỹ thuật công nghệ vật liệu đại giới Trên sở tạo cho em có them tính động có kiến thức tổng quát ngành máy thủy lực đặc biệt máy thủy lực cánh dẫn Những kiến thức giúp em nhiều công tác sau em nhằm mục đích phục vụ nhu cầu thân tiến tới phục vụ đất nước Sau thời gian làm việc với giúp đỡ thầy hướng dẫn thầy cô giáo môn, em hoàn thành nhiệm vụ giao Tuy nhiên thời gian hạn chế, kỹ thực hành chưa thục nên đồ án thiếu sót mong góp ý , bảo thầy cô giáo Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn, đặc biệt thầy giáo T.S Trương Việt Anh tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án 44 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Máy thủy khí cánh dẫn, Bơm ly tâm & Hướng trục NXB KHKT 2012.PGS.TS Hoàng Thị Bích Ngọc [2] Giáo trình bơm quạt cánh dẫn , ĐH BKHN,1975—PGS>TS.Lê Danh Liên [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, NXBGD 2007 [4] Thái Thế Hùng, GT sức bền vật liệu, NXB KHKT 2006 [5] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động khí (2 tập), [6] Hà Văn Vui, Dung sai lắp ghép, NXB KHKT 2006 [7] Phạm Quý Đức, Phụ lục công nghệ chế tạo máy thủy khí 45 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : [...]... được lá cánh hoàn chỉnh 14 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Chương II : Tính Toán Thiết Kế Bơm Tính toán thiết kế bánh công tác và cánh hướng dòng bơm hướng trục chia làm 4 bước sau : 1 Xác định các thông số tính toán ban đầu của bơm 2 Tính cánh bánh công tác 2.1 Tính toán độ dày của lưới profin cánh bánh công tác 2.2 Tính toán lưới cung mỏng cánh bánh công... và βo Khi α > 450, nghĩa là tương ứng với các cánh của cánh hướng dòng ra và các tiết diện ở sát bầu của cánh bánh công tác,lúc đó các giá trị Da sẽ lớn hơn Trong những trường hợp này Δα còn phụ thuộc vào cả a, xem hình 2 11 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Hình 2: Biểu đồ xác định góc va Để tính toán lưới cánh theo phương pháp Vonznhexenski - Pekin, cần... cánh bánh công tác 2.2 Tính toán lưới cung mỏng cánh bánh công tác 2.3 Tính toán cung tương đương của profin cánh bánh công tác 2.4 Xây dựng profin có độ dày 3 Tính cánh hướng dòng 3.1 Tính toán độ dày của lưới profin cánh bánh công tác 3.2 Tính toán Lưới cung mỏng cánh hướng 3.3 Tính toán cung tương đương của profin cánh bánh công tác 3.4 Xây dựng profin có độ dày 1 Tính chọn các thông số cơ bản Đề... 2.18 1.196 0.00 3.Tính cánh hướng dòng của bơm 27 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái Thông Số Tính Toán Ban Đầu Của Cánh Hướng Số bánh công tác : z = 5 Zh L ≥ 2( )bien 0,162.K Q 2 + 0, 247.η −2tl K 2 H Z ct T Z Mà h không là bội số của Zct Z nên chọn được số cánh hướng ch = 12 3.1 Tính độ dày lưới profil cánh hướng Trong bước tính toán này ta cần tính các... đúng ta coi buồng cánh hướng có dạng trụ Khi đó đường kính ngoài cảu buồng D = Dct ch cánh hướng lấy đướng kính ngoài của bánh công tác Trong tính toán chính xác ta cần chia đường dòng trong vùng cánh dẫn hướng theo phương pháp đẳng thế Trong thực tế tính toán, để cho đơn giản người ta thường tính theo phướng pháp tính gần đúng 28 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi... ra của cánh hướng lấy bằng để hướng dòng theo phương hướng trục, khử hoàn toàn chuyển động xoáy của dòng chảy trong đường ống Mật độ dãy cánh cho phép  L / T  Đối với cánh hướng, để thuận tiện cho việc chế tạo người ta thường thiết kế kết cấu hz cánh hướng có chiều cao cánh ( chiều dài cánh thoe phương hướng trục ) không đổi và lấy chiều cao cánh bằng chiều cao lớn nhất trong số các profin cánh, ... r5 = 0,64 ( m ) (m) 18 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn r2 = PGS- TS: Bùi Quốc Thái r1 + r3 2 Mặt dòng ( II ) r4 = Mặt dòng ( IV ) = 0, 4 + 0,52 = 0, 46 2 (m) r5 + r3 0, 64 + 0,52 = = 0,58 2 2 (m) Mặt phẳng kinh tuyến : 640 580 520 460 400 2 Tính toán lưới cánh bánh công tác 2.1 Tính Toán Độ Dày Của Lưới Profin Cánh Bánh Công Tác + Để xác định độ mau [ L /T] ta cần tính các thông... V2Ui ) theo đồ thị trong đó : góc ngoặt của dòng chất lỏng khi chuyển động qua lưới cánh Độ mau cho phép của lưới cánh ở tiết diện biên quan hệ phụ thuộc [ L /T] biên =f( K tu [ L /T] biên còn được xác định theo đồ ) (Hình 8.12) 20 SVTH: Trần Ngọc Dược 20100165 SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn Giá trị [ L /T] [ L /T] biên biên PGS- TS: Bùi Quốc Thái ở tiết diện tìm được theo biểu đồ trên cần so sánh với các... tiết diện tính toán và vị trí các tiết diện ( bánh kính thường lấy tương tự như tiết diện tính toán của bánh công tác, Ri ) của cánh hướng Vân tốc trong chuyển động quay của dòng chất lỏng ở lối vào của cánh hướng : Ui = π Ri n1' 30 Vận tốc xoáy của dòng chất lỏng ở lối vào của cánh hướng : VU 1chi = VU 2 cti = gH lt / U i Góc vào của cánh hướng : β1i = arctgVZi / Vu1i Góc ngoặt dòng của cánh hướng : ∆βi... V độ  V  β 20 = arctan  z ÷  u − Vu 2  l   ÷ =  t bien II SHSV : Đồ Án Máy Cánh Dẫn PGS- TS: Bùi Quốc Thái β 00 = Góc va ∆α theo đồ thị ∆α =f ( β ∞ , T0 , β 0 57,3Γ1 W∞ L.L* ) Góc đặt của profin cánh : β 0 = β ∞ + ∆α 0 Bảng 2 - Tính lưới cung mỏng các profin cánh bánh công tác Tiết diện tính toán TT Thông số tính toán Đơn vị I II III IV V 1 R m 0.4 0.46 0.52 0.58 0.64 2 t=2 m 3 l/t - 0.5024