Nghiên cứu và thiết kế hệ thống bơm hút bùn khí nén dùng cho thiết bị xử lý nền đập xà lan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ ĐÌNH HƯNG NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠM HÚT BÙN KHÍ NÉN DÙNG CHO THIẾT BỊ XỬ LÝ NỀN ĐẬP XÀ LAN Chuyên ngành: Mã số: Máy tự động thủy khí 004704C810 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY VÀ TỰ ĐỘNG THỦY KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS TS LÊ DANH LIÊN Hà Nội - Năm 2010 LỜI CAM ĐOAN Cam đoan luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu Thiết kế hệ thống bơm hút bùn khí nén dùng cho thiết bị xử lý đập Xà Lan thân độc lập nghiên cứu nghiêm túc hướng dẫn GS.TS Lê Danh Liên Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung tính trung thực đề tài nghiên cứu / NGƯỜI CAM ĐOAN Lê Đình Hưng MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI TÁC GIẢ .4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ PHẦN MỞ ĐẦU .10 Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐẬP XÀ LAN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẤP THIẾT TRONG THI CÔNG HỐ MÓNG 12 1.1 Giới thiệu công nghệ đập Xà Lan: 12 1.1.1 Tình hình nghiên cứu triển khai thi công nước 12 1.1.2 Tình hình nghiên cứu triển khai nước .13 1.1.3 Kết nghiên cứu đời đập xà lan 14 1.1.4 Cấu tạo đập xà lan 15 1.1.5 Nguyên lý thiết kế đập xà lan: 17 1.1.6 Phân loại đập xà lan 17 1.1.7 Một số dạng kết cấu đập xà lan .18 1.2 Đặc điểm, tính chất, thành phần hỗn hợp đất hố móng công trình 37 1.2.1 Khái quát điều kiện tự nhiên: 37 1.2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo: 38 1.2.3 Đặc điểm địa chất chung: 38 1.2.4 Địa chất công trình cống tiêu biển dự án: 38 1.2.5 Hố móng công trình Đập Xà Lan 42 1.3 Định hướng lựa chọn thiết bị để nghiên cứu 45 Chương II CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ NẠO VÉT HÚT BÙN 46 2.1 Công nghệ nạo vét khí: .46 2.1.1 Đặc điểm công nghệ nạo vét khí: .46 2.1.2 Một số thiết bị nạo vét điển hình công nghệ nạo vét khí 46 2.2 Công nghệ nạo vét thuỷ lực 47 2.2.1 Đặc điểm công nghệ nạo vét thủy lực 48 2.2.2.Một số thiết bị nạo vét điển hình công nghệ nạo vét thủy lực 48 2.3 Công nghệ nạo vét đặc biệt 49 2.3.1 Bơm xoáy: .49 2.3.2 Bơm khí nén: 50 2.4 Định hướng lựa chọn công nghệ hút bùn .54 2.4.1 Thiết bị xử lý đập Xà Lan 54 2.4.2 Quy trình làm việc thiết bị nạo hút làm phẳng: .57 2.4.3 Quy mô thiết bị xử lý nền: 58 2.4.4 Lựa chọn hệ thống bơm hút bùn khí nén để nghiên cứu thiết kế 58 Chương III.NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠM HÚT BÙN KHÍ NÉN 59 3.1 Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống bơm: 59 3.1.1 Cấu tạo hệ thống bơm: 59 3.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống bơm: 59 3.1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm .61 3.2 Lưu lượng bơm 63 3.2.1 Lưu lượng lý thuyết trung bình .63 3.2.3 Lưu lượng thực tế trung bình: 63 3.2.4 Lưu lượng tức thời bơm 64 3.3 Xác định phương trình chất lỏng bơm 66 3.3.1 Áp suất trình hút xi lanh bơm 67 3.3.2 Áp suất trình đẩy xi lanh bơm 70 3.3.3 Số chu kỳ làm việc giới hạn bơm .72 3.4 Cấu tạo phận đầu bơm 72 3.4.1.Xi lanh bơm 72 3.3.1.Thân bơm 75 3.6 Hệ thống nguồn cấp cho bơm: .77 3.7 Tính toán áp suất bơm dùng bơm cho thiết bị xử lý 77 3.7.1 Tính áp suất bơm để đảm bảo điều kiện hút 77 3.7.2 Tính áp suất bơm để đảm bảo điều kiện đẩy 79 3.8 Tính chọn thông số chân không khí nén cho bơm 81 3.8.1.Tính chọn bơm chân không 81 3.8.2 Tính chọn máy nén khí 82 3.9 Đầu phay cắt đất bơm 82 3.9.1 Lựa chọn kiểu dạng đầu phay cắt đất 82 3.9.2 Phân tích cấu tạo chung nguyên lý làm việc vít tải .84 3.9.3 Kết cấu đầu phay cắt đất trục vít phay ngang 88 3.9.4 Tính toán thiết kế đầu phay cắt đất 89 KẾT LUẬN .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 PHỤ LỤC 96 LỜI TÁC GIẢ Luận văn Thạc Sỹ Khoa học chuyên ngành Máy Tự động Thủy khí với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống bơm hút bùn khí nén dùng cho thiết bị xử lý đập Xà lan” hoàn thành với kết trình Đào tạo Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Cơ khí Động lực, Bộ môn Máy Tự động thủy khí, Thầy cô giáo giảng dạy, Thầy Giáo hướng dẫn, bạn bè đồng nghiệp Gia đình Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền thụ kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn đến GS.TS Lê Danh Liên người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Tác giả có kết nư hôm nhờ vào đào tạo giảng dạy Thầy Cô giáo, hợp tác giúp đỡ đồng nghiệp quan, Gia đình bạn bè thời gian qua Với trình độ cá nhân hạn chế, kinh nghiêm thực tế chưa nhiều, luận văn tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm Các đồng nghiệp Luận văn hoàn thành Viện Đào tạo Sau đại học - trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Tác giả Lê Đình Hưng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TT KÍ HIỆU VIẾT TẮT NỘI DUNG BTCT Bê tông cốt thép CL Cửa van Clape TĐ Cửa van Tự động ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐCCT Địa chất công trình TKKT-TDT Thiết kế kỹ thuật - Tổng dự toán BVTC-DT Bản vẽ thi công - Dự toán VP16-HK Cống Vĩnh Phong 16 - Hố Khoan DANH MỤC CÁC BẢNG TT NỘI DUNG Bảng 1.1 khối lượng công trình theo hai phương án truyền thống đập xà lan Bảng 1.2 Thống kê chi phí xây dựng số cống lớn theo công nghệ truyền thống Bảng 1.3 Thống kê chi phí xây dựng số cống theo công nghệ đập xà lan Bảng 1-4 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp đất Bảng 3-1 Các hệ số tính toán cho vật liệu vận chuyển vít tải Bảng 3-2 Tốc độ quay vít xoắn phụ thuộc đường kính vít DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT NỘI DUNG Hình 1-1 Cống Brouwersdam Hình 1-2 Cống Brouwersdam hoàn thành Hình 1-3 Phương án cống LiDo, Malamocco, Chioggia Italia Hình 1-4 Cấu tạo chung đập xà lan Hình 1-5 Cấu tạo chung đập xà lan Hình 1-6 Mặt bố trí xà lan BTCT cửa van Clape Hình 1-7 Cắt dọc đập xà lan BTCT cửa van Clape Hình 1-8 Cắt ngang xà lan BTCT cửa van Clape Hình 1-9 Mặt kết cấu hộp đáy xà lan BTCT cửa van Clape 10 Hình 1-10 Mặt bố trí xà lan BTCT cửa van tự động 11 Hình 1-11 Mặt cắt dọc xà lan BTCT cửa van tự động 12 Hình 1-12 Mặt cắt ngang xà lan BTCT cửa van tự động 13 Hình 1-13 Mặt kết cấu hộp đáy xà lan BTCT cửa van tự động 14 Hình 1-14 Cắt ngang đập xà lan thép 15 Hình 1-15 Mặt xà lan thép 16 Hình 1-16 Cắt dọc xà lan thép 17 Hình 1-17 Mặt bố trí tổng thể đập xà lan tường sườn 18 Hình 1-18 Cắt dọc đập xà lan tường sườn 19 Hình 1-19 Cắt ngang đập xà lan tường sườn 20 Hình 1-20 Mặt đáy đập xà lan tường sườn 21 Hình 1-21 Thi công nhiều đập xà lan hố đúc Cần Thơ 22 Hình 1-22 Di chuyển đập xà lan 23 Hình 1-23 Đập xà lan ngăn mặn 24 Hình 1-24 Đập XL Minh Hà - Cà Mau 25 Hình 1-25 Đập XL Rạch Lùm Cà Mau 26 Hình 1-26 Cắt dọc khoang cống 27 Hình 1-27 Cắt ngang khoang cống 28 Hình 1-28 Mặt hố móng đập xà lan 29 Hình 1-29 Mặt cắt ngang hố móng đập xà lan 30 Hình 1-30 Mặt cắt dọc hố móng đập xà lan 31 Hình 2-1 Gầu đóng mở cáp 32 Hình 2-2 Gầu đóng mở thủy lực 33 Hình 2-3 Thiết bị nạo vét dạng guồng quay 34 Hình 2-4 Đầu phay dùng tia nước phay đứng 35 Hình 2-5 Thiết bị nạo vét công nghệ thủy lực 36 Hình 2-6 Tàu hút bùn dạng rô bốt 37 Hình 2-7 Thiết bị nạo vét bơm xoáy 38 Hình 2-8 Quá trình làm việc bơm khí nén 39 Hinh 2-9 Bơm bút bùn khí nén 40 Hình 2-10 Thiết bị nạo vét bơm khí nén sông tô lịch Hà Nội 41 Hình 2-11 Nạo vét dạng lỗ 42 Hình 2-12 Nạo vét dạng kéo trượt ngang 43 Hình 2-13 Thiết bị xử lý đập xà lan di động 44 Hình 2-14 Tàu hút bùn dạng thẳng 45 Hình 2-15 Mặt di chuyển thiết bị làm phẳng 46 Hình 3-1 Hệ thống bơm hút bùn khí nén 47 Hình 3-2 Quá trình hoạt động xi lanh 48 Hinh 3-3 Bơm bút bùn khí nén 49 Hình 3-4 Sơ đồ nguyên lý bơm hút bùn khí nén 50 Hình 3-5 Khảo sát lưu lượng tức thời bơm 51 Hình 3-6 Biểu đồ lưu lượng xilanh 52 Hình 3-7 Biểu đồ lưu lượng hai xilanh lệch pha 1800 53 Hình 3-8 Biểu đồ lưu lượng ba xilanh lệch pha 1200 54 Hình 3-9 sơ đồ xác định áp suất làm việc hút 3.8.2 Tính chọn máy nén khí Máy nén khí lựa chọn phải tạo áp suất áp suất buồng xilanh bơm đẩy tính toán trên: - Áp suất máy nén khí: Pmnk = Px = 72,0324.10 (N/m ) Tương ứng: Pmnk = 7,2 (at) - Lưu lượng máy nén khí; Lưu lượng máy nén khí điều kiện làm việc phải lớn lưu lượng bơm hút bùn: Qmn ≥ 40(m3/h) Tính tới tổn hao trình làm việc để dự trữ an toàn lấy: Qmn = 1,5.40 = 60(m3/h) Lưu lượng máy nén thường tính điều kiện hút Vì trình đẩy xẩy nhanh nên coi trình đẩy đẳng nhiệt: phVh = pđ.Vđ Suy lưu lượng máy nén điều kiện hút bằng: Vh = pd Vd ph Áp suất máy nén có giá trị theo tiêu chuẩn 8(at) áp suất điều kiện hút áp suất khí ph = 1(at) Do ta có lưu lượng máy nén điều kiện hút bằng: Vh = 8Vđ = 8.60 = 480 (m3/h) Công suất máy nén khí: N= p.Vh 8.10 4.480 = = 104,57(kW ) 102 102.3600 3.9 Đầu phay cắt đất bơm 3.9.1 Lựa chọn kiểu dạng đầu phay cắt đất Đối với công nghệ hút bùn thiết kế đầu phay cắt đất để thực công việc cắt đất Mỗi loại đầu cắt có khả cắt khác tùy theo 82 yêu cầu sử dụng cụ thể, số loại đầu cắt thường dùng Hình 3-14 Đầu phay dùng tia nước phay đứng Hình 3-15 Hình ảnh đầu phay trục vít phay ngang Theo yêu cầu trình đào hố móng không phá hủy lớp đất móng công trình, tạo độ phẳng Với loại đầu phay cắt đất lựa chọn đầu phay cắt đất dạng trục vít phay ngang, đáp ứng yêu cầu: - Quá trình phay cắt đất cắt theo chiều ngang không cắt sâu xuống đất không gây phá hủy đất - Dải phay cắt đất rộng theo chiều ngang (tùy thuộc chiều dài trục vít) làm phẳng sau cắt - Với cấu tạo trục vít hoạt động đầu phay vừa cắt đất vừa vận chuyển đất theo chiều cấu tạo vít - Cấu tạo ren vít ngược có chiều vận chuyển bùn đất sau cắt vào 83 thuận lợi để bố trí ống hút bơm Kết cấu chung đầu phay cắt đất lắp với bơm bùn (hình3-16): A-A A Hình 3-16 Kết bơm gắn với đầu phay cắt đất 3.9.2 Phân tích cấu tạo chung nguyên lý làm việc vít tải Hình 3-17 Cấu tạo chung vít tải a) Vít tải đặt ngang; b) Vít tải đặt đứng; 1.Động cơ; 2.Hộp giảm tốc; 3.Khớp nối; 4.Trục vít xoắn; 5.Gối treo trung gian; 6.Gối đỡ hai đầu; 7.Cơ cấu dỡ tải; 8.Cánh vít; 9.Vỏ hộp; 10.Cơ cấu cấp tải;11 Nắp hộp 84 Vít tải máy vận chuyển liên tục phận kéo Cấu tạo vít tải thể (hình 3-17) Động có truyền chuyển động qua hộp giảm tốc đến khớp nối trục vít xoắn Bộ phận công tác vít tải cánh vít xoắn chuyển động quay vỏ hộp kín có tiết diện tròn phía đáy Trục vít xoắn đỡ chặn hai đầu nhờ gối Đối với trục dài m có thêm gối đỡ treo khung trung gian Khi vít chuyển động cánh xoắn đẩy vật liệu di chuyển tịnh tiến dọc lòng vỏ máng Vật liệu vận chuyển không bám vào cánh nhờ trọng luợng thân vật liệu ma sát vật liệu vỏ máng, vật liệu chuyển động máng theo nguyên lý vít đai ốc, vai trò đai ốc vật liệu vận chuyển Vít tải có nhiều cánh xoắn Cánh xoắn nhiều vật liệu chuyển động êm Vật liệu cấp vào đầu máng tứ cấu 10 lấy tải khỏi máng cấu Để đảm bảo an toàn, vít tải có thêm nắp 11 Vận chuyển vật liệu vít tải có nhiều ưu điểm: Vật liệu chuyển động hộp kín, nhận dỡ tải vị trí nên không bị tổn thất, rơi vãi, an toàn Loại sử dụng tốt cho vật liệu nóng độc hại Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, vừa vận chuyển vừa trộn Diện tích chiếm chỗ lắp đặt nhỏ Tuy có nhược điểm hạn chế định: Do có khe hở lòng máng cánh vít nên dễ nghiền nát phần vật liệu Vì có ma sát lớn chủ yếu ma sát trượt nên chóng mòn cánh xoắn lòng máng Cũng nguyên nhân mà tổn thất lượng lớn, không dùng cho vật liệu dính nhiều Do có ưu điểm định thích hợp với số loại vật liệu công nghệ vận chuyển nên vít tải sử dụng ngàng xây dựng ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu có chiều dài đến 40m, chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu hạt rời mịn xi măng, sỏi, cát, đá dăm loại hỗn hợp ẩm nước bê tông, vữa … Dùng làm cấu cấp liệu cưỡng (hình 3-17b) trạm trộn bê tông, máy san hỗn hợp làm đường nhựa… Năng suất vận chuyển đạt 20 ÷ 30 m3/h, loại vít có kích thước 85 lớn đạt 100m3/h Kích thước đường kính vít tải thường tiêu chuẩn hoá quy định theo dãy kích thước: 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600 mm Thường đặt đứng, nghiêng ngang (hình 3-17) 3.9.2.1 Bộ phận cánh xoắn a) b) c) d) e) f) g) h) Hình 3-18 dạng vít tải sơ đồ bố trí vận chuyển a) Vít có cánh xoắn liên tục; b) vít có cánh xoắn không liên tục; c) Vít dạng liên tục; d) vít có cánh xoắn dạng không liên tục e) Sang trái; f) sang phải; g) đẩy sang hai phía; h) đẩy vào Hình dạng kết cấu cánh xoắn phụ thuộc vào mục đích sử dụng để vận chuyển loại vật liệu khác Dựa vào tính chất vật liệu vận chuyển người ta sử dụng loại vít xoắn: 86 Khi vận chuyển loại vật liệu có dạng bột, hạt nhỏ trung bình rời khô mịn như: xi măng, tro, bột, cát khô dùng vít có cánh xoắn liền trục (hình 3-18a) Loại cho suất vận chuyển cao Hệ số điền đầy ε = 0,125÷ 0,45 tốc độ quay vít từ n = 50÷ 120(vg/ph) Vít liên tục không liền trục (hình 3-18b) dùng vận chuyển hạt cỡ lớn như: sỏi thô, đá vụn Hệ số điền đầy loại đạt ε =0,25 ÷ 0,40 tốc độ quay vít từ n = 40÷100(vg/ph) Vít tải dạng liền trục (hinh 3-18c) dùng cho vật liệu dính, dùng vừa trộn, tẩm vừa vận chuyển như: đất sét ẩm, bê tông , xi măng Hệ số điền đầy loại đạt ε = 0,15÷0,3 tốc độ quay vít n = 30÷60 vg/ph Vít tải dạng không liên tục (hình 3-18d) dùng để vận chuyển loại hạt thô, có độ ẩm như: sỏi thô, đá dăm, đất sét ẩm, bê tông, xi măng Hệ số điền đầy loại đạt ε=0,15 ÷0,4 tốc độ quay vít tải từ n = 30 ÷60(vg/ph) Kích thước trục vít xoắn bước xoắn vít thường tiêu chuẩn hoá: Đường kính d = 100÷320 mm, bước xoắn từ 80÷320mm Theo tiêu chuẩn bước xoắn thường 0,8÷1 lần đường kính cánh xoắn Tốc độ quay thường từ 10÷300(vg/ph) Trên hình 3-18e, h sơ đồ hướng vận chuyển vật liệu: Vận chuyển sang trái, sang phải, phân sang hai phía, hai đầu dồn vào Trong trường hợp vận chuyển vật liệu dính, ẩm người ta sử dụng vít có hai cánh xoắn hay gọi vít kép Loại thích hợp vận chuyển bữa bê tông bột than Đối với vít tải thường đặt đứng vận chuyển vật liệu tơi vụn Ở sử dụng cánh xoắn liên tục liền trục, trình vận chuyển có xuất ma sát vật liệu cánh xoắn Dưới tác dụng lực ly tâm, vật liệu áp sát vào thành máng bị vỏ máy hãm chuyển động quay lại nhờ cánh xoắn đẩy nâng vật liệu đè lên máng Muốn vật liệu chuyển động quay đến thành máng lực li tâm phải lớn Vì vít tải đặt có tốc độ quay lớn nhiều so với tốc độ vít tải đặt nằm ngang Vít tải đắt đứng tiết kiệm diện tích, kín dỡ tải 87 bất cú vị trí cần thiết Tuy loại tốn lượng, chóng mòn cánh Chiều cao máy bị hạn chế không lắp gối đỡ trung gian 3.9.2.2 Kết cấu máng vít tải Máng vít tải chế tạo phương pháp dập từ thép có chiều dày δ= 4÷8(mm), đoạn có chiều dài đến 4(m) Dung sai khe hở máng cánh xoắn không 60% khe hở bình thường cánh xoắn máng Nửa mặt cắt ngang máng có dạng nửa hình tròn đồng dạng với kích thước đường kính cánh xoắn; nửa có dạng hình chữ nhật có chiều rộng đường kính đáy để lắp đặt trục cánh xoắn dễ dàng việc chế tạo nắp đậy Trên nắp đầu máng tải có cửa cấp tải tiết diện vuông; đáy máng có cửa dỡ tải đặt vị trí cần thiết theo yêu cầu 3.9.3 Kết cấu đầu phay cắt đất trục vít phay ngang Kết cấu đầu phay cắt đất lựa chọn tính toán bố trí cho trình cắt vận chuyền bùn đất vào cho bơm vừa đủ để đảm bảo trình cắt hút thực đồng thời, đặc biệt không thừa gây ứ đọng trào khỏi miệng hút Hình 3-19 Kết cấu đầu phay trục vít Với công suất đầu bơm 40(m3/h), dự định chiều dày lớp cắt đất đào hố móng khoảng từ 250(mm) đến 300(mm) Ta lựa chọn thông số đầu phay trục vít: - Kiểu dạng: kiểu vít đối xứng cắt đẩy bùn vào (hình 3-18h); - Chiều dài trục vít lv = 2,0 (m), trục vít gối quay hai đầu; - Đường kính trục vít: D = 300 (mm); 88 - Đường kính trục vít: d = 120 (mm); - Dẫn động trục vít: Dùng động thủy lực - Máng dẫn có bố trí khoang chứa bùn liên kết với ống hút bơm Kết cấu đầu phay trục vít xem (hình 3-19): 3.9.4 Tính toán thiết kế đầu phay cắt đất 3.9.4.1 Kết cấu cánh xoắn Hình 3-20 Xác định kích thước vít xoắn a) Tạo cánh xoắn liên tục b) triển khai góc nâng theo đường kính ngoài; c) Triển khai góc nâng theo đường kính Bộ phận quan trọng vít tải cánh xoắn Cánh xoắn hàn với tục tạo thành vít xoắn Vít xoắn gồm nhiều đoạn vít nối lại với nhau, đoạn bước xoắn t (hinh 3-20) Như bước vít xoắn chế tạo từ hình vành 89 khuyên có đường kính D, đường kính d - Chiều rộng cánh vít: b = 0,5(D – d) = 0,5.(300-120) = 90 (mm) Gọi góc nâng vít α triển khai chu vi theo đường kính cánh vít ta xác định theo công thức: α = arctg t π D - Bước vít xoắn: t = π.D.tgα= ξ.D = 0,5.300 = 150 (mm) Ở : ξ = π.tgα = 0,8 ÷ cho góc nâng vít α = 140 ÷ 180 Đối với loại vít thông thường chọn ξ = 0,5 cho α ≈ 90 Mỗi vít tải có hai ổ đỡ hai đầu trục vít, làm việc trục vít tải chủ yếu chịu lực dọc tâm trục, ổ trượt phải đỡ chặn chặn chủ yếu Các ổ trượt lắp gối đỡ đặt thành hai đầu máng (hinh 3-20) 3.9.4.2 Xác định số vòng quay trục vít Năng suất đầu phay phải đáp ứng tương đương với lưu lượng hút bơm Qv = Qb = 40(m3/h) = 0,01111 (m3/s) - Số vòng quay vít tải lựa chọn phụ thuộc loại vật liệu vận chuyển đường kính vít: n= K D Các giá trị K phụ thuộc loại vật liệu vận chuyển cho bảng 3-1 Bảng 3-1 Các hệ số tính toán cho vật liệu vận chuyển vít tải Vật liệu Ví dụ loại vật liệu Hệ số tính toán ε K ω 0,4 65 1,2 Nhẹ sắc cạnh 0,32 50 1,6 Cho vật liệu nặng, không Than đá, muối 0,25 45 2,5 Nhẹ không sắc cạnh bụi than, ngũ cốc, bột mì, mùn cưa… 90 sắc cạnh Cho vật liệu nặng, sắc Cát, xi măng, crômit… cạnh 0,125 30 4,0 Với đặc điểm bùn đất hố móng công trình, dựa bảng 3-2 ta xem bùn đất tương đương với vật liệu không sắc cạnh: Theo bảng 3-1 ta có: ε = 0,25; K = 45; ω = 2,5 Số vòng quay trục vít: n = K 45 = = 82,15(vg / ph) D 0,3 Theo tài liệu tính toán máy vận chuyển liên tục số vòng quay trục vít tham khảo chọn theo bảng 3-2 Bảng 3-2 Tốc độ quay vít xoắn phụ thuộc đường kính vít Đường kính vít, mm nmin , vg/ph nmax, vg/ph 150 23,6 150 200 23,6 150 250 23,6 118 300 19,0 118 400 19,0 95 500 19,0 95 600 15,0 75 3.9.4.3 Công suất vít tải Khi làm việc, lực cản xuất máy chống lại chuyển động vít gồm: ma sát máng vật liệu, ma sát vật liệu cánh vít, lực đẩy vật liệu với nhau, lực cản ổ trục, cac vật liệu bị vỡ Công suất cần thiết vít xoắn để khắc phục lực phức tạp khó xác định xác, thường tính theo công thức kinh nghiệm: N vit = K t Qv L 10.40.2 (ϖ ± sin β ) = 2,5 = 3,7( KW ) 360 360 Với: ω hệ số lực cản, bảng 3-1: ω = 2,5 β góc nghiêng đặt vít: β = 91 Kt hệ số tăng công suất (ở phải xét đến hệ số trình làm việc đầu phay cắt đất việc nước, phải cắt đất, dự phòng ) Do tính toán tạm tính với: Kt = 10 Công suất động dẫn động vít tải: N= N vit η = 3,7 = 4,625, ( KW ) 0,8 Với: η = 0,8 ÷ 0,85, hiệu suất động 92 KẾT LUẬN Cộng nghệ Đập Xà Lan công nghệ xây dựng, tính hiệu công nghệ bật, điều kiện làm việc khả áp dụng thực tế cao thích hợp cho vùng Đồng Sông Cửu Long Qua thời gian ứng dụng vào thực tế vấn đề tồn lớn công nghệ công việc tạo hố móng cho công trình, hố mống thi công thủ công không đạt yêu cầu tốt yêu cầu hố móng Do cần thiết phải nghiên cứu thiết bị công nghệ để thi công tạo hố móng cho công nghệ Đập xà lan, có thiết bị công nghệ Công nghệ xây dựng Đập Xà lan hoàn thiện triển khai ứng dụng vào thực tế nhanh Công nghệ nạo hút bùn nghiên cứu ứng dụng nhiều thực tế nước Thế Giới, công nghệ có tính ưu việt hiệu riêng cho công việc thực Hố móng đập Xà Lan với điều kiện thi công nước, khối lượng bùn đất cần nạo hút lớn yêu cầu tạo hố móng đảm bảo điều kiện làm việc cho Đập Xà lan cao thiết bị công nghệ nạo hút bùn có chưa thể áp dụng để thi công Để có thiết bị phù hợp cho công việc nạo hút làm phẳng hố móng Đập xà lan triển khai nghiên cứu dựa sở đặc điểm thiết bị công nghệ nạo hút bùn Hệ thống bơm hút bùn khí nén loại bơm có nghiều ưu điểm nồng độ bùn hút cao đạt tới 80 đến 90% không gây lớp bùn non hồi quy sau nạo hút khả ứng dụng công việc nạo hút tốt Đối với loại hút bùn khí nén Việt Nam chưa ứng dụng nhiều, áp dụng gần phải nhập toàn thiết bị công nghệ từ nước tốn Kết nghiên cứu thiết kế hệ thống bơm hút bùn luận văn làm được: - Nghiên cứu Phân tích sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống bơm hút bùn khí nén; - Phân tích đánh giá điều kiện làm việc bơm khí nén - Nghiên cứu thiết kế chi tiết phận đầu bơm hút bùn khí nén phù hợp với yêu cầu dùng cho thiết bị xử lý Đập Xà Lan; 93 - Tính toán lựa chọn thông số chân không khí nén để vận hành đầu bơm khí nén Công trình tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để sản xuất, đưa vào ứng dụng nước 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Thuận(1972), Thủy lực Máy Thủy lực tập II, Nhà Xuất Đại học Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội Hoàng Bá Chư – Trương Ngọc Tuấn(2005), Sổ tay Thủy khí động lực học ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Bá Chư – Trương Ngọc Tuấn(2005), Bài tập Thủy khí động lực học ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Danh Liên(1975), Bơm Quạt máy nén, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Lê Danh Liên(2007), Cơ học chất lỏng ứng dụng, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Hoàng Thị Bích Ngọc(2007), Máy Thủy lực thể tích phần tử thủy lực Cơ cấu điều khiển trợ động , Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bùi Quốc Thái(2007), Máy nén khí, Nhà xuất Bách Khoa, Hà Nội Lê Đình Cương(1975), Tua bin Máy nén khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Viện Nghiên cứu Cơ khí(2009), Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học công nghệ Hà Nội “ Nghiên cứu, thiết kế, Chế tạo hệ thống thiết bị nạo vét bùn cho sông thoát nước kè bờ thành phố Hà Nội”, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Hà Nội 95 PHỤ LỤC BẢN VẼ THIẾT KẾ BƠM HÚT BÙN KHÍ NÉN 96 ... hút bùn khí nén để nghiên cứu thiết kế 58 Chương III.NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠM HÚT BÙN KHÍ NÉN 59 3.1 Phân tích cấu tạo, ngun lý hoạt động hệ thống bơm: 59 3.1.1 Cấu tạo hệ thống bơm: ... dùng cho thiết bị xử lý đập Xà lan Lịch sử nghiên cứu: Đối với thiết bị xử lý đập Xà lan triển khai nghiên cứu đề tài độc lập cấp nhà nước Đối với hệ thống bơm hút bùn khí nén nghiên cứu ứng dụng... bơm hút bùn khí nén; - Phân tích đánh giá điều kiện làm việc bơm khí nén - Nghiên cứu thiết kế chi tiết phận đầu bơm hút bùn khí nén phù hợp với u cầu dùng cho thiết bị xử lý Đập Xà Lan; - Tính