Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn
trung tâm nghiên cứu t vấn cơ điện và xây dựng
Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm

hoàn thiện công nghệ chế tạo
bơm nớc cỡ lớn (36.000m3/h)
M số KC 05.DA.04

Chủ nhiệm đề tài: ks . lê văn an


II.3. Kết luận 41
III. Hoàn thiện công nghệ chế tạo máy bơm HTĐ500-145 43
III.1. Đặt vấn đề 43
III.2. Tăng cờng đầu t đổi mới công nghệ phục vụ gia công chế tạo
các chi tiết máy bơm HTĐ 500-145 44
III.3. Hoàn thiện công nghệ chế tạo các chi tiết 44

3
III.3.1. Hoàn thiện công nghệ chế tạo bánh công tác 44
III.3.2. Hoàn thiện công nghệ chế tạo vành mòn hình cầu 55
III.3.3. Hoàn thiện công nghệ chế tạo bộ phận cánh hớng dòng 57
III.3.4. Hoàn thiện công nghệ chế tạo cút cong 58
III.3.5. Hoàn thiện công nghệ chế tạo chi tiết trục máy bơm 59
III.4. Kết luận 64
IV. lắp ráp, vận hành và thí nghiệm máy bơm HTĐ 500 - 145 65
IV.1. Lắp ráp máy bơm HTĐ 500 - 145 65
IV.1.1. Phần cấu tạo máy bơm 65
IV.1.2. Lắp máy bơm HTĐ500 - 145 tại nhà máy chế tạo 69
IV.1.3. Lắp ráp máy bơm HTĐ 500-145 vào vị trí máy số 6
trạm bơm Cốc Thành Nam Định 72
IV.1.4. Lắp đặt máy bơm HTĐ 500-145 (cho trạm mới xây dựng) 74
IV.2. Vận hành và sử dụng tổ máy bơm HTĐ500-145 81
IV.2.1. Vận hành máy bơm 81
IV.2.2. Vận hành và sử dụng động cơ điện 82
IV.3. Thử nghiệm máy bơm hớng trục đứng HTĐ 500-145
tại nhà máy và hiện trờng 84
IV.3.1. Nghiên cứu thử nghiệm các máy bơm mô hình
tại hệ thống thử nghiệm chế tạo bơm Hải Dơng 84
IV.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm máy bơm HTĐ 500-145 tại hiện trờng 98
IV.4. Kết luận 115

3
/h đã và đang đợc sử
dụng trong thực tế từ những năm 1960 1970 đều phải nhập khẩu đã xuống cấp cần
phải đại tu hoặc thay thế. Nhiều trạm bơm lắp với các máy bơm cỡ lớn (N 500KW)
phục vụ nông nghiệp và các ngành khác (công nghiệp, giao thông) đang đợc xây
dựng và phát triển. Nhu cầu thiết bị đồng bộ và phụ tùng thay thế các chi tiết máy
bơm cỡ lớn ngày càng nhiều. Những năm qua, nhiều Viện nghiên cứu (Viện khoa học
thủy lợi, Viện nghiên cứu cơ khí), Trờng đại học (đại học Bách Khoa Hà Nội, đại
học Thủy lợi), các công ty (Tổng Công ty cơ điện - xây dựng nông nghiệp và thuỷ
lợi, Công ty chế tạo bơm Hải Dơng) đã đầu t nghiên cứu về vấn đề máy bơm
nớc công suất đã đạt kết quả khả quan.
Thực hiện Dự án và hoàn thiện công nghệ chế tạo máy bơm nớc cỡ lớn
36.000 m
3
/h phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp và các mục đích khác là cần thiết và
cấp bách. Dự án sẽ đem lại hiệu quả về kinh tế cũng nh ý nghĩa xã hội, tạo động lực
thúc đẩy mới cho sự phát triển ngành chế tạo bơm nhằm đáp ứng các nhu cầu thực tế
của sản xuất trong nớc, tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu, chủ động cung cấp phụ tùng
thay thế cho ngời sử dụng, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa
đất nớc.

5
I. Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm trên thế
giới và ở Việt Nam
I.1. Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm trên thế giới
Nớc luôn luôn là nhu cầu cấp thiết nhất đối với cuộc sống con ngời. Sự phát
triển của các phơng tiện cấp nớc gắn liền với sự phát triển của nền văn minh nhân
loại. Sử dụng các biện pháp kỹ thuật cấp nớc cho các vùng dân c và phục vụ sản
xuất đã đợc thực hiện từ ngàn năm trớc công nguyên. Cơ cấu nâng nớc cổ đại là
bánh xe nâng chiều cao cột nớc khoảng 3 - 4 m và lu lợng lớn nhất đạt 8 - 10m

/s (Q 250.000 m
3
/h) tơng ứng với cột nớc H = 15 - 25m. Cùng với xu thế

6
tăng công suất mỗi máy bơm là tăng số vòng quay đặc trng (hệ số tỉ tốc của bơm)
nhằm đạt tới n
s
= 2.500 - 3.000 đối với các bơm hớng trục; nâng cao đặc tính năng
lợng, đặc tính xâm thực và độ bền của máy với chất lợng tốt, giảm ồn và rung
động. Ngoài ra, các nớc công nghiệp phát triển rất chú ý tới việc xây dựng các tiêu
chuẩn Nhà nớc, tiêu chuẩn quốc tế về các lĩnh vực phù hợp với từng loại bơm tơng
ứng. Hàng loạt vấn đề về vật liệu mới, kết cấu mới của bơm cũng nh các phơng
tiện tính toán máy tính với các chơng trình phần mềm rất lớn thuận tiện cho thiết kế,
kiểm tra, các thiết bị đo hiện đại cho độ chính xác cao và dễ sử dụng, các hệ thống
điều khiển tự động đã đợc quan tâm và áp dụng cho công nghệ thiết kế, công
nghệ chế tạo cũng nh lắp đặt và vận hành sử dụng máy bơm.
Ngành chế tạo máy bơm tại các nớc G7 cũng đạt đợc những thành tựu lớn.
Với hàng trăm Hãng, Công ty, các trờng đại học, các Viện nghiên cứu đã cho ra đời
mỗi năm hàng vạn máy bơm các loại với công suất mỗi tổ máy đạt tới N = 50000 kW,
đờng kính bánh công tác máy bơm hớng trục D
1
= 4,5 m cột nớc H = 25m . Các
máy bơm hớng trục cỡ lớn thờng có loại trục đứng và trục ngang. Nói chung, bơm
hớng trục công suất lớn kiểu trục đứng có u việt là tiết kiệm đợc diện tích sàn lắp
đặt máy, dễ tháo lắp, dễ đảm bảo độ chính xác khi lắp trục dài và trọng lợng lớn,
trọng lợng riêng của máy và tải trọng từ dòng chảy đợc truyền qua gối đỡ, bệ đỡ và
qua nền nhà máy đợc phân bố đều hơn cũng nh cho phép đạt hiệu suất của máy
cao hơn do sử dụng ống hút kiểu thẳng. Máy bơm hớng trục đặt ngang công suất
lớn thờng có cột nớc khoảng 2 12 m và có dạng Capsun phục vụ cho việc vận

. Việt Nam có nguồn tài nguyên nớc khoảng
260.000m
3
/km
2
là quốc gia có lợng nớc bình quân không cao (gần 10.280 m
3
vào
năm 2000). Tuy nhiên, nớc phân bố không đều mà tập trung chủ yếu ở đồng bằng
sông Cửu Long (chiếm tới 61%). Các vùng khác của Việt Nam có lợng nớc bình
quân đầu ngời khoảng 4.000m
3
thấp hơn so với trị số bình quân toàn thế giới.
Nhu cầu nớc của Việt Nam hiện nay cha lớn và chủ yếu là nhu cầu phục vụ
nông nghiệp. Trong những thập kỷ tới, nhu cầu nớc cho công nghiệp, du lịch và đời
sống sinh hoạt sẽ tăng lên nhanh chóng. Sử dụng nớc một cách hợp lý là vấn đề có
ý nghĩa chiến lợc lớn đảm bảo đủ nớc và bảo vệ môt trờng sinh thái.
Ngoài các hệ thống hồ đập, kênh dẫn phục vụ cấp nớc, các thiết bị máy
bơm đã đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sống dân sinh.
Theo Tổng cục thống kê và Bộ nông nghiệp & PTNT, hiện nay, trên phạm vi cả nớc
đang sử dụng tới trên 250.000 máy bơm các loại cho nông nghiệp. Các ngành công
nghiệp, giao thông cũng cần tới hàng trăm ngàn máy bơm với rất nhiều chủng loại
khác nhau. Ngành thủy lợi nông nghiệp đang quản lý hơn 3.500 trạm bơm điện với
khoảng 15.000 máy bơm, trong đó có tới 300 máy bơm hớng trục cỡ lớn với công
suất mỗi máy đạt từ 200 500KW, lu lợng từ 8.000 36.000m
3
/h. Hàng loạt trạm
bơm lớn đợc quy hoạch, đang và sẽ đợc xây dựng nhằm cấp nớc phục vụ nông
nghiệp, phục vụ các vùng dân c đô thị hay thoát nớc thành phố Các loại cây
công nghiệp: cà phê, chè, mía, bông, cũng nh các đồng cỏ sân gôn đang đợc

nghiên cứu cơ khí, Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Trờng Đại học Bách khoa Đà
Nẵng, Trờng Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh, Trờng đại học Thủy lợi, Trờng
đại học Mỏ - địa chất, Trờng đại học giao thông, Trờng đại học Hàng hải . . .
Trung tâm nghiên cứu, T vấn cơ điện và xây dựng (REMECO) thuộc Tổng
công ty AGREMECO có quan hệ hợp tác chặt chẽ trong nghiên cứu khoa học với các
Viện nghiên cứu, các Trờng đại học trong nớc và các hãng, các công ty chuyên
ngành máy thủy khí ở nớc ngoài. Cùng với các Viện Nghiên cứu cơ khí (Bộ Công

9
nghiệp), Viện Khoa học thủy lợi, Viện Cơ điện nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và
PTNT) ), các Trờng đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Thủy lợi, Đại học Mỏ - địa
chất, các Công ty cơ khí Hà Nội, Công ty bơm Hải Dơng, Trung tâm REMECO
và Tổng công ty cơ điện - xây dựng nông nghiệp và thủy lợi đã có đóng góp tích cực
cho sự phát triển chung của ngành chế tạo máy bơm, đặc biệt máy bơm phục vụ
nông nghiệp.
Máy bơm nớc phục vụ nông nghiệp là sản phẩm có nhu cầu về số lợng
và chất lợng chủ yếu đã đợc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và lắp đặt ở trong
nớc. Các sản phẩm bơm do Việt Nam sản xuất nói chung có thể cạnh tranh với
hàng nhập ngoại về chất lợng nhng giá bán chỉ bằng 60 80% so với giá bơm
của nớc ngoài. Một số bơm cỡ lớn N > 300KW hay các bơm có chức năng đặc
biệt (bơm hoá chất, khai thác mỏ) phần lớn phải nhập. Nếu đợc đầu t và chỉ
đạo tốt có thể nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ở trong nớc.
Hàng trăm máy bơm nớc công suất lớn N = 200 500 kW đã đợc lắp đặt và
sử dụng ở Việt Nam. Tuy nhiên, chúng ta mới sản xuất tốt các máy bơm công suất N
= 200 kW, Q = 8000 m
3
/h. Các bơm cỡ lớn hơn đều phải nhập khẩu từ nớc Nga,
Hungary, Bungary, Rumany, Bắc Triều Tiên. Những năm vừa qua, ngành nông
nghiệp đã nhập một số bơm trục nghiêng cỡ lớn với công suất N = 132 kW (bơm của
úc cho trạm bơm Liểu Trì - Vĩnh Tờng Vĩnh Phúc), N = 160 kW (bơm của ấn Độ

thủy lợi đã kết hợp chặt chẽ với Hãng Extren và Tổng công ty chế tạo máy năng lợng
trong công tác nghiên cứu công nghệ thiết kế, trao đổi các vấn đề về thiết
kế (bạn đã giúp kiểm tra các bản vẽ của Trung tâm cũng nh cung cấp các chơng trình
phần mềm phục vụ thiết kế các bơm cỡ lớn, trao đổi các cán bộ thăm và học tập tại
Hungary, Nga và khảo sát thực tế tại Việt Nam Bạn đã đào tạo cán bộ cho Trung tâm
về công nghệ chế tạo, kiểm tra, thử nghiệm. Đặc biệt, những công nghệ mới trong thiết
kế, chế tạo, lựa chọn vật liệu mới đã đợc bạn hỗ trợ đạt hiệu quả cao.
Viện Nghiên cứu khoa học thủy lợi cũng đã triển khai nghiên cứu máy bơm cỡ
lớn với lu lợng Q = 3600 m
3
/h theo đề tài nghiên cứu cấp nhà nớc (năm 1996
1999). Đến nay, đề tài đã kết thúc và đã sản xuất 01 máy bơm thực (HT 145) và lắp
thử vào trạm bơm Cốc Thành tỉnh Nam Định.
Đối với trình độ công nghệ của Việt Nam hiện nay, trình độ về nghiên cứu, thiết
kế và công nghệ chế tạo máy bơm còn hạn chế. Có thể khẳng định rằng, hoàn thiện
thiết kế cũng nh công nghệ chế tạo cánh bánh công tác, cánh hớng dòng, trục,

11
vành mòn hình cầu 1450 của máy bơm công suất lớn đang còn là vấn đề phức tạp
và cần chú ý quan tâm đầu t thêm. Ngoài ra, thực tế sản xuất ở nớc ngoài và đặc
biệt ở Việt Nam, vấn đề độ bền có ý nghĩa quan trọng. Độ bền cũng nh tuổi thọ của
bơm công suất lớn có quan hệ chặt chẽ với các kết cấu gối đỡ, ổ trợt định hớng
của bơm.
Hoàn thiện công nghệ chế tạo trục rỗng của bơm công suất lớn cũng là vấn đề
rất đáng quan tâm, đặc biệt khi phải duy tu sửa chữa trục phải giữ đợc trục cũ để tiết
kiệm kinh phí cho ngời sử dụng (cần chú ý công nghệ chế tạo, vật liệu làm trục, vật
liệu và công nghệ phun phủ để sửa chữa ).
Ngoài ba vấn đề lớn nêu trên, thực tế vận hành sử dụng máy bơm công suất
lớn còn gặp nhiều vấn đề nan giải cha giải quyết đợc một cách đầy đủ: hệ thống
điều khiển tự động trong trạm bơm, vấn đề xi phông phá chân không, quy trình công

là biện pháp hàng đầu. Tới tiêu chủ động nhờ các công trình thủy lợi và các trạm
bơm đóng vai trò rất quan trọng. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nớc,
máy bơm nói chung và máy bơm hớng trục công suất lơn N 200 kW (trong đó có
23 máy bơm 36.000 m
3
/h) nói riêng phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp và các mục
đích khác luôn luôn có nhu cầu lớn và ngày càng tăng. Chế tạo đợc các máy bơm
cỡ lớn đạt chất lợng tốt chắc chắn sẽ có điều kiện xuất khẩu cho các nớc trong khu
vực và trên thế giới thu ngoại tệ. Ngành chế tạo máy bơm cần đợc lu ý quan tâm
đúng mức để đáp ứng những nhiệm vụ to lớn do sản xuất yêu cầu.
Trớc hết là cần tổ chức lại lực lợng cán bộ chuyên ngành, sử dụng triệt để
hơn vốn chất xám quý giá đang phân tán rải rác khắp nơi.
Cần tập hợp đội ngũ cán bộ ngành máy thủy lực để nghiên cứu lập đợc các
gam bơm cơ bản tạo tiền đề cho các công trình, các hớng nghiên cứu tiếp theo một
cách khoa học và đạt hiệu quả cao.
Phải tăng cờng trang thiết bị máy móc hiện đại phục vụ các khâu thiết kế,
chế tạo, tháo lắp và vận hành sử dụng và bảo trì sửa chữa máy bơm, động cơ. Xây
dựng các trung tâm nghiên cứu với các phòng thí nghiệm và các trang thiết bị hiện
đại nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho các công trình nghiên cứu.
Phải nhanh chóng xây dựng tiêu chuẩn Nhà nớc về máy bơm nhằm thống
nhất hóa chất lợng cần thiết của máy.
Từng bớc đa ngành máy bơm vơn lên đạt trình độ quốc tế. Cần có
quy định chặt chẽ cho các nhà máy, xí nghiệp và công xởng chế tạo máy bơm.

13
II. Hoàn thiện thiết kế máy bơm hớng trục cỡ lớn
II.1. Xác định đối tợng nghiên cứu của Dự án
Nhu cầu về thị trờng nội địa đối với các máy bơm nớc công suất lớn
N = 500 KW theo hai khả năng: Lắp bơm cho trạm xây mới và thay thế các
máy bơm ở các trạm cũ.


14
Qua các đờng đặc tính tổng hợp của bơm 6-145 có thể các định đợc
vùng làm việc tối u của máy là:
- Với n = 290-300 v/ph:
H = 2,7 - 6,0 m
Q = 4 - 9,25 m
3
/s = 14.400 - 33.300 m
3
/h
- Với n = 365 - 375 v/ph:
H = 4,2 - 8,7 m
Q = 5,1 - 10,7 m
3
/s = 18.360 - 38.520 m
3
/h
Hiệu suất lớn nhất của bơm với hai loại vòng quay đạt
max
= 85%.
Tuy nhiên, cần đặc biệt chú ý là lu lợng lớn ứng với cột áp cao sẽ đòi hỏi
công suất động cơ điện tăng nhanh. Ví dụ: Với số vòng quay n = 290 -300v/ph, để
đạt lu lợng Q = 36.000 m
3
/h, cột nớc H = 6,0m thì động cơ phải có công suất
N
đc1
= 778,56KW. Nếu tính cả hệ số dự trữ an toàn K
dt

có thể xác định các thông số kỹ thuật nhằm đảm bảo vẫn sử dụng có hiệu quả các
công trình cũ là công suất động cơ điện N = 500 KW.
Lu
lợng
Cột
nớc
Ký hiệu
máy bơm
Công
suất
Số vòng
quay
-
m
3
/h
tổ máy m
m
3
/h
m - KW v/ph tấn/tấn -
1 Cổ Đam 209,000 7 4.80 32,000 5.00
O6 -145
500 300 12,50/14,00 Nga Tỉnh Nam Định
2 Cốc Thành 209,000 7 4.80 32,000 5.00
O6 -145
500 300 12,50/14,00 Nga Tỉnh Nam Định
3 Hữu Bị 113,000 4 4.80 32,000 5.00
O6 -145
500 300 12,50/14,00 Nga Tỉnh Nam Định

V - 1000
320 485 2,50/2,00 Hungary Tỉnh Vĩnh Phúc
9 Nhâm Tràng 69,500 6 5.61 11,000 7.50
O6 -87
300 485 4,10/3,50 Nga Tỉnh Nam Định
10 Nh Trác 67,100 6 6.80 11,000 7.50
O6 -87
300 485 4,10/3,50 Nga Tỉnh Nam Định
11 Trịnh Xá 100,000 8 6.50 11,000 7.50 O4 - 87 300 485 4,20/3,50 Nga Tỉnh Bắc Ninh
12 Linh Cảm 65,500 6 6.32 11,000 7.50 O4 - 87 300 485 4,20/3,50 Nga Tỉnh Hà Tĩnh
13 Văn Giang 53,500 3 6.00 8,100 6.25
C
S
V - 1000
250 485 2,50/2,00 Hungary Tỉnh Hng Yên
Phần máy bơm
Bảng II.1. Danh mục một số trạm bơm tiêu biểu phục vụ nông nghiệp lắp các máy bơm hớng trục đứng
Các thông số kỹ thuật
Phần động cơ
Trọng lợng
bơm / động cơ
công suất lớn N > 250KW nhập của nớc ngoài từ những năm 1960 - 1970
Nớc
chế tạo
Ghi chúSTT
Tên
công trình
trạm bơm
Tổng
lu lợng

b

Hệ số dự
trữ an toàn
K
dt
Địa hình
H
đh
Máy bơm
H
b
Lu l
ợ
n
g

máy bơm
Côn
g
suất
thủ
y
l
ự
c
N
tl
Côn
g

Cốc Thành
3 6
0
00 90 81 1,05 3,50 3,92 9,038 32.537 347,57 429,10 500,62 300 Trạm bơm
Hữu Bị
4 0
0
00 90 75 1,05 5,90 6,61 4,963 17.867 321,83 429,11 500,62 300 Trạm bơm
Vĩnh Trị
5 -9
0
00 90 80 1,00 2,00 4,000 14.400 784,80 984,00 1090,00
3006 2
0
30 90 80 1,00 6,00 6,475 23.310 381,12 476,40 529,33
3007 6
0
00 90 80 1,05 3,70 9,250 33.300 335,75 419,69 489,64
3008 7
0
00 90 77 1,00 3,53 10,000 36.000 316,50 411,04 456,71

máy bơm

b

Hệ số dự
trữ an toàn
K
dt
Địa hình
H
đh
Máy bơm
H
b
Lu l
ợ
n
g

máy bơm
Côn
g
suất
thủ
y
l
ự
c
N
tl

0
90 83,0 1,05 4,80 5,38 6,748 24.293 356,15 429,10 500,61 375 Trạm bơm Cốc
Thành
3 -4
0
90 77,0 1,05 3,50 3,92 8,592 30.931 330,41 429,10 500,62 375 Trạm bơm Hữu Bị
4 -11
0
90 80,5 1,05 5,90 6,61 5,327 19.177 345,42 429,09 500,61 375 Trạm bơm Vĩnh
Trị
5 -9
0
90 80,0 1,05 4,20 6,300 22.680 259,57 324,46 378,54 375
6 -3
0
90 80,0 1,00 8,70 6,500 23.400 554,76 693,45 770,50 375 Với K
dt
= 1,05 thì
N
đc
= 809,02 KW
7 +3
0
90 80,0 1,00 5,30 10,700 38.520 556,33 695,41 772,68 375 Với K
dt
= 1,05 thì
N
đc
= 811,30 KW
8 +3

tl
/
b18
Với số vòng quay đồng bộ n = 300 - 375 v/ph thì cột nớc máy bơm đảm bảo
H = 3,53 - 6,00 m ứng với lu lợng Q = 13.133 36.000 m
3
/h và hiệu suất bơm đạt

b
= 77-84%.
II.1.3. Các thông số kỹ thuật của máy bơm Dự án
Máy bơm của Dự án cần đạt các thông số kỹ thuật cơ bản theo Hợp đồng đã
ký với Bộ khoa học và công nghệ và Ban chủ nhiệm chơng trình KC.05:
Công suất động cơ điện: N = 500KW
Số vòng quay: n = 300 - 365 v/ph
Lu lợng máy bơm: Q = 16.500 - 38.000 m
3
/h
Cột nớc máy bơm: H = 3,0 - 8,0 m
Với các thông số kỹ thuật nh trên sẽ đảm bảo các yêu cầu của thực tế sản
xuất cũng nh đảm bảo tính khả thi của Dự án thay thế các bơm cũ 6-145 của các
trạm bơm Cốc Thành, Cổ Đam, Vĩnh Trị và Hữu Bị (Nam Định) và khả năng phát triển
tiếp theo cho các công trình trạm bơm sẽ xây dựng mới trong thời gian tới.
II.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế máy bơm hớng trục
II.2.1. Dòng chảy trong bơm hớng trục
Bơm hớng trục đã đợc chú ý nghiên cứu từ lâu và cơ sở lý thuyết thiết kế
bơm hớng trục, đặc biệt các phơng pháp tính prôfin cánh bánh công tác và cánh




z
y
x
V
V
V
(II.1)
Nghĩa là,
0
.
=
ru
V (II.2)
Trong khu vực hệ thống cánh, mặt đờng dòng gần nh hình trụ. Bỏ qua tác
dụng của lực ly tâm nên dòng hớng tâm ở vùng bánh công tác coi nh không có.
Khi tính toán cần điều kiện dòng chảy có tính chất trụ và thành phần vận tốc
hớng tâm bị triệt tiêu (
0=
r
V ). Nghĩa là giả thiết rằng không có sự tác dụng tơng
hỗ của dòng chảy trong các lớp trụ riêng biệt. ở bơm hớng trục, tính toán bánh
công tác theo sơ đồ dòng thế (
0
=
u

). Các thành phần của véc tơ xoáy trong hệ









=
z
V
V
uz
z
r


2
1
(II.3)
()











20
Từ công thức (II.4) ta đợc hằng số:
constrV
u
=
. ở phía trớc và sau bánh
công tác. Nếu nh dòng chảy trớc bánh công tác không bị xoáy
(
)
0
1
=
u
V
, điều kiện
0=
r
V
sẽ dẫn đến sự không đổi của cột nớc và của lu số vận tốc dọc theo bán
kính ở bánh công tác
()
(
)
constrconstrH == , .
Thực ra, lu số vận tốc có thay đổi: tăng chút ít về phía bầu cánh và tăng
nhiều ở mép cánh.
Có thể xác định cột nớc lý thuyết của bánh công tác bơm hớng trục
L
H theo


==
(II.5)
ở đây:
21
,UU - Vận tốc vòng ở cửa vào và cửa ra của bơm;
11
,
uu
VV - Hình chiếu của vận tốc tuyệt đối trên tiếp tuyến ở cửa vào và ra

- Tần số quay của rôto
21
, rr
- Bán kính ở cửa vào và ra của bánh công tác
g
- Gia tốc rơi tự do.
Cột nớc lý thuyết của bơm hớng trục phụ thuộc vào dòng xoáy prôfin cánh
bánh công tác. Xoáy dọc trục không ảnh hởng tới
L
H
.
Do tác dụng của phân bổ xoáy dọc theo bán kính sau bánh công tác dẫn đến
tính chất trụ của dòng chảy bị phá vỡ và chảy trong vùng bánh công tác là dòng không
gian ba chiều. Giải bài toán không gian ba chiều rất phức tạp. Giả thiết về tính chất trụ
của dòng chảy là trải từng lớp trụ trên mặt phẳng tơng ứng và giải bài toán phẳng.
Nghiên cứu dòng chảy bao quanh một trụ tròn bằng các dòng nguyên tố có ý
nghĩa đặc biệt đối với khái niệm vật lý trong quá trình bao quanh prôfin trên mặt phẳng.
II.2.2. Các phơng pháp tính toán bánh công tác máy bơm
Để tính toán bánh công tác bơm thông thờng có thể sử dụng một trong các

ì








==
H
H
Q
Q
D
D
m
mm

(II.7)
b) Phơng pháp một tọađộ
Phơng pháp một toạ độ là phơng pháp thiết kế đơn giản nhng có hiệu quả,
prôfin lá cánh thiết kế đảm bảo góc vào và góc ra của cánh phù hợp với đặc tính
dòng chảy. Khi sử dụng phơng pháp này đòi hỏi ngời thiết kế phải có kinh nghiệm
trong việc lựa chọn một số thông số hình học ban đầu của lới cánh. Thêm vào đó,
việc thiết kế lới cánh chỉ có thể thực hiện bằng phép dựng hình thủ công khó lập
trình tính toán trên máy vi tính.
c) Phơng pháp lực nâng
Phơng pháp lực nâng đợc sử dụng rộng rãi ở các nớc Tây âu. Bánh công
tác đợc tính toán bằng phơng pháp hai toạ độ tức là bánh công tác phải tính toán

C với góc đặc trng
cho độ cong của prôfin
0

ta xác định đợc góc
0

theo các thông số hình học và
động học của cánh. Trong trờng hợp này đờng nhân của prôfin là một cung tròn.
e) Phơng pháp Bauerơsphelđơ
Giả thiết thành phần quay của vận tốc vòng của xoáy liên hợp bị triệt tiêu
0=
u

. Phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi để tính toán thiết kế bánh công tác
bơm ly tâm tỷ tốc cao.
Dựng đờng dòng thế trong tiết diện kinh tuyến của bánh công tác sẽ đợc
đờng dòng S, các đờng đẳng thế

và trờng vận tốc
m
V .
Theo điều kiện song song của véc-tơ xoáy bề mặt lá cánh F ta có:

0=ì


+ì



.
đối với một trong các đờng dòng với giá trị
m
V , ta có thể xây dựng đợc bề mặt lá cánh nhờ phơng trình vi phân của đờng cắt
lá cánh với bề mặt đờng dòng:



d
RVR
RV
dS
u
m
ì=
2
2
(II.9)
Giả sử qui luật
(
)

fRV
u
= nh nhau đối với tất cả các đờng dòng. Phơng
trình đờng dòng đợc tích phân theo hàm đã cho dọc theo các đờng dòng:

23



chọn các prôfin thực nghiệm có đặc tính khí động tốt rồi lấy quy luật phân bố độ dày
của nó để làm mẫu chuẩn cho prôfin thiết kế mới.
Điều khác nhau chính giữa hai phơng pháp là: theo phơng pháp
Vôzơnhexenski - Pêkin coi đờng nhân là một cung tròn khi đó có thể giải đợc
phơng trình tích phân hàm dòng của đờng dòng tạo bởi dòng song phẳng không
nhiễu và dòng xoáy tạo bởi các xoáy liên hợp phân bố trên đờng nhân của tất cả
các prôfin trong lới. Còn theo phơng pháp Lêxôkhin - Simônôv đờng nhân của
prôfin là một cung cong bất kỳ xác định bởi dòng song phẳng không nhiễu và các
xoáy phân bố trên đờng nhân của tất cả các prôfin. Trờng hợp này không thể giải
phơng trình tích phân bằng phơng pháp giải tích mà phải giải bằng phơng pháp
gần đúng liên tiếp. Vì vậy, việc giải phơng trình tích phân sẽ rất phức tạp, nhng đáp
lại, phơng pháp này cho các kết quả phù hợp hơn với bản chất dòng chảy.
Trong thực tế tính toán thiết kế máy bơm hớng trục thờng sử dụng phơng
pháp Vôzơnhexenski - Pêkin hơn do tính đơn giản, nhanh mà vẫn đảm bảo độ chính
xác cần thiết.
II.2.3. Lới phẳng của prôfin
Lấy trong khu vực bánh công tác một lớp hình trụ nguyên tố giới hạn bởi hai
mặt trụ gần nhau vô cùng (Hình II.1) và trải trên mặt phẳng. Tiết diện của lớp này do
các bánh công tác tạo ra sẽ cho một dãy. Kéo dài dãy ấy về hai phía tới vô cực. Sự

24
chảy bao quanh mỗi một trong các prôfin của dãy thẳng vô cực của prôfin với trục
lới (u) (hình II.2).
Hình II.1: Tiết diện trụ của Hình II.2: Lới phẳng thẳng vô tận
bơm hớng trục của prôfin
Đặc trng của lới: hình dạng prôfin, góc đặt prôfin trong lới (

), bớc lới
zrt /2


pháp tính lới phẳng của các cung tròn mỏng vô hạn).
Hàm số dòng của dòng chảy ở tại một điểm bất kỳ nào đó của cung đơn độc
nằm cách đầu mút của nó một khoảng cách là (t) đợc xác định:
constttt
=
+= )()()(
10
(II.4)
Trong đó hàm số của các điểm xoáy của cung:

=
l
tSr
dSs
t
0
1
),(ln
2
)(
)(

(II.5)
ở đây:

=
= dSddSs )()(

- lợng xoáy vận tốc
Trong đó: