Phần I: Tính toán cơ bản
Bài 1: Tính chọn động cơ và phơng án kết cấu
BCT (bánh công tác)
1. Công suất yêu cầu trên trục bơm.
Ta áp dụng theo công thức:
c
t
HgQ
N


.1000
.
=
(1)
(theo tài liệu hớng dẫn thiết kế môn học Máy thuỷ khí)
-Trong đó ta có:
QQ
t
)15,102,1( ữ=

Thay giá trị
h
m
Q
3
60=
=
s
m
3600

t
q
4
3
4
3
s
3,65
=
thay số vào ta có.

ph
v
n
q
49,29
130
1.017,02900
4
3
4
3
==
trong đó: i=1 và y=1 vì đây là máy bơm Konson
Nh vậy tra theo biểu đồ
=

f
)(
q

ph
v
n
yH
iQn
n
q
t
s
6,10749,29.65,365,3
.
65,3
4
3
4
3
====
(3) Vậy
ph
v
n
s
6,107=

BàI 2:Tính toán các thông số ở cửa vào BCT
1.Vẽ sơ đồ kết cấuBCT và quy ớc các kích thớc.2.Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm.
áp dụng theo công thức:

2
)24531962()250200.(81,9)250200.(][
cm
N
B ữ=ữ=ữ=

ta lấy
2
1962][
cm
N
=


Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (4) ta có:
cmd
r
41,2
1962.2,0
2287
==
Ta chọn giá trị
mmd
r
41,2=
3.Xác định đờng kính trục nơi lắp BCT.
Theo kết cấu các chi tiết trên trục bơm từ đầu ra của trục có đờng kính d
r
đến
nơi lắp BCT ta lấy kích thớc trục nơI lắp BCT là d=21mm.

o
2
s
4
)(
=




s
D
Đợc tính theo công thức:
2
4
o
s
t
s
d
C
Q
D +=

(6)
Trong đó:
s
m
gHkC
css 1

2
=+=
6. Xác định đờng kính D
1
.
Với giá trị n
s
lớn hơn 60 ta có:
s
DD )95,08,0(
1
ữ=
(7)
thay số vào công thức 97) ta có:
mD )094,0079,0(099,0)95,08,0(
1
ữ=ữ=
ta lấy D
1
=0,08m
7. Chiều rộng mép vào.
Do đây là máy bơm góc nên ta chọn
o
90=


C
o
=C
or

1
==
-Tốc độ dòng chảy tăng từ C
o
đến C
1
.
áp dụng theo công thức:
o1or1
11
1
1
CkCk
t
t
CC
orr
==

=

(8)
ta chọn sơ bộ
2,115,1
1
ữ=k
và ta lấy k
1
=1,2
khi đó thay vào công thức (8) ta có:

1
0,1
,1
u
C
o
=

+với :
2.302
11
1
nDD
u


==
(
s
m
)
thay số vào ta có.
s
m
u 14,12
2.30
08,0.2900.14,3
1
==



9. Chiều dày cánh dẫn S chọn tuỳ theo công nghệ chế tạo.
Chọn S =S
1
=S
2
=3mm, với vật liệu đồng và gang đặc biệt.
Bài 3:Tính toán các thông số ở cửa ra của BCT
1. Góc ra của cánh dẫn.
Để đảm bảo tổn thất nhỏ ta lấy
2

theo n
s
.
do n
s
=107,6 nên


)2220(
00
2
ữ=

và ta lấy
0
2
20=


2
==ku


Thay các giá trị vừa tìm đợc vào công thức (10) ta có.

s
m
u 12,2730.81,9.2118,1
2
==
3.Tính đờng kính D
2
tại cửa ra của BCT.
Ta áp dụng theo công thức:
n
u

2
2
60
D =
m
thay số vào ta có.
m178,0
2900.14,3
12,27.60
D
2
==

2
22
22
2
2


=

=
m (10)
Trong đó:
-với
s
m
cc
r
)168,32176,2()0,17,0(
12
ữ=ữ=
-chọn sơ bộ
1,105,1
2
ữ=k
và lấy
s
m
c
r
5,2

69,10
24,17sin
5,2
0
=
Và ta có: w
2
=
s
m
c
r
3,7
20sin
5,2
sin
0
2
2
==

6. Xây dựng các tam giác tốc độ.
Từ các giá trị góc
1

,
2

; các tốc độ
1

===
u
r
c
c
tg

0
1
62,58=

s
m
c
c
r
71,3
62,58sin
168,3
sin
0
1
1
1
===

Và
s
m
tg

7=

s
m
c
c
r
5,20
7sin
5,2
sin
0
2
2
2
===

7.Số cánh dẫn Z.
Số cánh dẫn Z của BCT đợc xác định theo công thức:
2
sin
21
12
12

+

+
=
DD

1
1
sin



s
z
D
z
D
k

=
thay số vào ta có.
248,1
24,17sin
003,0
5
08,0.14,3
5
08,0.14,3
0
1
=

=k

Sai số nhỏ trong phạm vi cho phép
- Để kiểm nghiệm giá trị k

=k

Sai số trong phạm vi cho phép.
2. Kiểm nghiệm tỷ số
2
2
D
b
Ta kiểm nghiệp theo công thức:
2
3
4
2
2
.0073,0
u
q
k
n
D
b
=
thay số vào công thức ta có.
067,0
178,0
012,0
2
2
==
D

225,2
08,0
178,0
1
2
==
D
D
7
vµ
05,0
178,0
009,0
2
==
D
D
s
49,0
118,1
)
65,3
6,107
.(0576,0
0576,0
3
2
3
2
2

Dựa vào (hình8) với các điểm chia ta tìm đợc các giá trị sau:
Sau khi tính toán ta có bảng thống kê số liệu sau:
Bảng thống kê số liệu
Đ/c
i
D
i
S
ir
C
i
w
i
t
i

sin
i
k

i
b
m
m m/s m/s m - - m mm
1 0,008 0,003 3,168 10,69 0,05024 0,35606 1,20148 0,02566 25,66
2 0,0908 0,003 3,0937 10,313 0,05702 0,35259 1,17539 0,02265 22,65
3 0,1017 0,003 3,0195 9,936 0,06386 0,35087 1,15458 0,02035 20,35
4 0,1126 0,003 2,9453 9,56 0,07071 0,35051 1,13769 0,01857 18,57
5 0,1235 0,003 2,8711 9,183 0,07755 0,35133 1,12371 0,01715 17,15
6 0,1344 0,003 2,7968 8,806 0,08440 0,35314 1,11191 0,01601 16,01

1
=
2
1+
+

=
ii
i
i
BB
r
f


i
r
r
i
f
1


=
i
r
r
r
i
i

2
2
2
u
c
K
D
b
K
u
o
m
m


=
thay só vào ta có:
56,16
62,0.26,0
178,0
012,0
18,0
==
m

Góc ôm trong:
2
2
0
2

=
=
u
c
K
K
u
m

(tra theo [3] tài liệu hớng dẫn thiết kế môn học MTK)
- Dựa theo bề rộng của bánh công tác ta chia thành 4 phân tố dòng.
Khi đó điều kiện chia sẽ là.
áp dụng theo công thức:
)(
4
)(
44
1
2
0
22
0
2
dDdD
ss
=

)(
4
1

'
2
'''
mmmD
dDDD
s
sss
===
=
)(016,63)(063016,0)031,007053,0(
4
1
07053,0
)(
4
1
222
'''
2
0
2
''
2
'''''
mmmD
dDDD
s
sss
===
=

n
ii
tbii
br
n
br
1
1
)(
ii
n
ii
ii
brbr
n
br

=

.
0
1
1
)(


=
n
ii
r

b-b
0,06413 0,0051 0,000327 0,00132 0,00033 0,000003
c-c
0,06356 0,0052 0,00033 0,00132 0,00033 0
d-d
0,063 0,0054 0,00034 0,00132 0,00033 -0,00001
e-e
a-a 0,056 0,006 0,000336 0,001406 0,000351 0,000015
11
0,05541 0,00625 0,000346 0,001406 0,000351 0,000005
c-c
0,05483 0,00640 0,00035 0,001406 0,000351 0,000001
d-d
0,05425 0,0069 0,000374 0,001406 0,000351 -0,000023
e-e
a-a 0,05 0,007 0,0035 0,001419 0,000354 0,000004
b-b
0,4875 0,00725 0,000353 0,001419 0,000354 0,000001
e-e
6-6
a-a
0,03725 0,0086 0,00032 0,0001334 0,000333 0,000013
e-e
Phần III: Các bộ phận dẫn hớng
Bài 1:Bộ phận dẫn hớng vào.
Do đây là máy bơm Konson nên bộ phận dẫn hớng có kết cấu đơn
giản vì phơng của dòng chảy song song với trục bơm và vuông góc với đĩa
bánh công tác.Nên ta thiết kế ống dẫn dòng chảy hình nón thu hẹp.
+ Góc côn của ống dẫn hớng vào chọn =
00

ta chọn
)(013,0)(13 mmmm ==
12
)(112,0013,0099,0 mD
h
=+=
Khi đó:
)(0098,0
4
112,0.14,3
2
2
mF
h
==
Từ những giá trị vừa tìm đợc ở trên ta có:

s
m
C
h
63,1
0098,0
016,0
==

445,2119,263,1)5,13,1( ữ=ữ=
D
C
chọn

4
d
D
D
C
Q

=
0085,0
14,3.4,2
016,0.44
2
===

D
d
C
Q
D

)(092,00085,0 mD
d
==
)(01,0
2
092,0112,0
2
m
DD
D

là bán kính ngoài cùng của bánh xe công tác.
- r
3
là bán kính đờng tròn cơ sở của đờng xoắn ốc.
- b
2
là chiều rộng của BCT
- b
3
là chiều rộng ban đầu của máng xoắn ứng với bán kính r
3
Và đợc tính nh sau:
223
)05,002,0( Dbb ữ+=
chọn
)(0209,0178,0.05,0012,005,0
223
mDbb =+=+=
)(092,0
2.30
178,0
2
178,0
30
2
23
m
r
rr =+=+=
13




15,2
76,151
3,33.81,9
==
d
K
-Ta thiết kế biến dạng đờng xoắn ốc từ tiết diện 0 đến tiết diện 8.
+Phân tố lu lợng qua tiết diện máng xoắn.
r
Kbd
cdd
dr
ufQR
== .
,


lu lợng qua tiết diện

=
R
r
r
dR
r
bd
KQ

r
A
ii
i


3
2+=
(m)
trong đó:
s
m
Q
K
A
tt
d
285924
017,0
15,2.14,3.720
720
===

khi đó:
+Tại vị trí
0
1
55=

)(00614,0

145
092,0.2
285924
145
3
m==
ρ
+T¹i vÞ trÝ
0
4
190=
ϕ
)(0177,0
285924
190
092,0.2
285924
190
4
m==
ρ
+T¹i vÞ trÝ
0
5
235=
ϕ
)(0131,0
285924
235
092,0.2

7
m==
ρ
T¹i vÞ trÝ
0
8
370=
ϕ
)(0167,0
285924
370
092,0.2
285924
370
8
m==
ρ
-Ta tÝnh ®Õn ma s¸t ë buång xo¾n èc.
TÝnh theo c«ng thøc:
.
'
i
i
ρρ
=
∆
i
ρ
víi ∆
0

0
2
100=
ϕ
∆
000638,0
360
100
092,0.025,0
2
==
ρ
)(m
)(009,000638,000837,0
'
2
m=+=⇒
ρ
+T¹i vÞ trÝ
0
3
145=
ϕ
∆
)(000926,0
360
145
092,0.025,0
3
m==



)(0015,0
360
235
092,0.025,0
5
m==

)(0146,00015,00131,0
'
5
m=+=

+Tại vị trí
0
6
280=


)(00178,0
360
280
092,0.025,0
6
m==

)(0161,000178,0014,0
'
6

8
m==

)(019,000236,0016,0
'
8
m=+=

Khi đó:
Khoảng cách từ tâm 0 của bơm đến tâm tiết diện máng xoắn và đợc tính theo
công thức:
'
3 i
ra

+=

+Tại vị trí
0
1
55=

)(0985,000649,0092,0
'
13
mra =+=+=

+Tại vị trí
0
2

235=

)(1066,00146,0092,0
'
53
mra =+=+=

+Tại vị trí
0
6
280=

)(1081,00161,0092,0
'
63
mra =+=+=

+Tại vị trí
0
7
325=

)(1096,00176,0092,0
'
73
mra =+=+=

+Tại vị trí
0
8

d
0083,0=
mặt khác:
14,3
0083,0.4
4
4
2
2
===


d
d
d
d
F
D
D
F
)(1028,00105,0
2
mDD
dd
==
+Chọn độ côn của đoạn ống đẩy là
0
10
Đờng kính phần ống loe tại vị trí 8
)(038,0019,0.22

d
d
)(184,0 ml
d
=
Phần IV: Bộ phận lót kín
BàI 4:Lót kín bánh xe công tác
-Lợng chất lỏng rò qua khe hở lót kín phía trớc bánh công tác
1

sẽ là:

11
.2
à
yy
ghfq =
+Trong đó:
1
2
yy
rf

=
m
D
r
s
y
+=

)(30
1
mHH ==
17
1830.6,0.6,0
1
=== Hh
y
+
1

là chiều rộng khe hẹp.
đây là máy bơm nhỏ nên ta chọn
)(2,0
1
mm=

+Hệ số lu lợng
à
ta có:
)(100)(125
)(125,00625,0.22
11
mmmm
mrD
yy
=
===
nên chiều dài
1

1
=
=
q
q
-Lợng chất lỏng chảy qua khe hở phía sau bánh công tác.
22
22
22 yy
ghrq
à
=
Với:
)](1[
8
2
2
2
2
2
2
2
2
r
r
g
u
u
gH
h

0
2
2
2
mr
mmmr
d
r
mmm
y
y
=
==
==
==

s
m
u 12,27
2
=
18
00019,0
3089,9.81,9.20003,0.0155,0.14,3.2.5,0
3089,9
97,0.37,922,0
])
092,0
0155,0
(1[

=
++
=
++
=
ll
ll
qqQ
Q


Dựa vào kết cấu bơm và dựa theo
1
l
ta chọn chiều dài
)(018,0
2
ml =
BàI 2: Lót kín trục bơm
- Chọn vòng lót làm từ sợi amiăng có chiều dày.
)(25,521.25,025,0 mmdb ===
)(5,1025,5.22 mmbS ===
- Chiều dài phần lót kín.
áp suất:
)(3
10
30
10
at
H

Ngoài ra để là m mát các vòng lót và bảo đảm trục luôn đợc lót kín ta đặt các
vành nhận nớc cao áp ở giữa các vòng phốt lót kín.
19
PhầnV: Lực tác dụng trong máy bơm và tính toán trục
bơm
BàI 4: Các lực tác dụng
I. Lực hớng trục.
Gồm 3 thành phần lực hớng trục.
1. Lực do chênh áp phía trớc và phía sau bánh công tác. Coi phía trớc
và phía sau bánh công tác trên khoảng
y
R
đến r
2
là nh nhau. Khoảng từ r
0
đến
y
R
phía trớc bánh công tác có áp suất p
1
rất nhỏ, phía sau lại lớn. Do đó
suất hiện một lực hớng trục hớng từ sau ra phía trớc và đợc tính.
)]
2
1(
8
[(
2
2

)(30 mH =
s
m
c
u
25,20
2
=
s
m
u 12,27
2
=
(tìm đợc ở phần 1)
)(799,18
)
12,27.2
25,20
1(30
mH
H
p
p
=
=
)(0625,0
013,0
2
099,0
2


20
)(7,108
)98,0.7,93799,18(036,0.3140
)]
099.0.2
0155,00625,0
1(
81,9.8
12,27
799,18][)0155,0()0625,0[(1000.14,3
222
22
NF
F
F
zng
zng
zng
=
=

=
Dấu (-) biểu thị có chiều ngợc trục.
2. Lực tác dụng bên trong của bánh công tác.
Do kết cấu của bánh công tác nên dòng chảy phía cửa vào của bánh công tác
sẽ phải thay đổi cả hớng và độ lớn của tốc độ nghĩa là thay đổi đọng lợng.
Khi đố chúng sẽ sinh ra một lực hớng trục tác động lên bánh công tác hớng
từ phía trớc ra phiá sau của bánh công tác và độ lớn của nó đợc xách định nh
sau

2
nhỏ hơn áp suất phía sau. Khi đó suất hiện một phụ
lực hớng trục tác dụng lên bánh công tác và hớng từ phía sau ra phía trớc và
độ lớn đợc tính nh sau:
)2
2
ln)((
8
2
2
22
2
2
2
2
22
2
2
2
22
2
2
2
*

+
+

=
r

*
2
22
2
2
22
2
22
2
*
NF
F
F
zng
zng
zng
=
=

+
+

=
Dấu (-) biểu thị nó có chiều ngợc trục z

Tổng lực tác dụng lên bánh công tác của bơm.
)(971,135621,365,237,108
*
NF
FFFF

2
3
3
3
mD
mH
m
kg
s
m
Q
s
m
QQ
ttdm
=
=
=
=
==

b
2
-là chiều rộng bánh công tác ở cửa ra kể cả chiều dày đĩa bánh công tác tại
đó: Chọn m=18(mm)
mbb 2
2
'
2
+=

trong đó.
1
td
D
là đờng kính tơng đơng cửa vào và đợc tính theo công thức.
22
2
0
2
1
dDD
std
−=
thay sè vµo ta cã:
095,0031,009,0
22
1
=−=
tl
D
2. ¸p suÊt lu lîng.
¸p dông theo c«ng thøc:
3
2
3
2
66,01
1
66,01
1

2
2
2
+
=⇒+=
s
s
ck
s
ck
n
n
n
η
η
thay sè vµo c«ng thøc ta cã.
93385,0
8206,107
6,107
2
2
=
+
=
ck
η
23