Download miễn phí Thiết kế bơm hướng trục cánh quay
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay máy bơm cũng như các công trình trạm bơm đã đóng góp không nhỏ vào quá trình công nghiệp hoá nông nghiệp, hiện đại hóa nông thôn, đặc biệt là giữ vai trò quyết định trong việc chủ động tưới tiêu phục vụ nông nghiệp và nâng cao đời sống dân sinh.
Là một sinh viên ngành cơ khí, hiểu rõ được nhu cầu cần thiết đó, vừa qua với sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn em đã nhận đề tài “ Thiết kế bơm hướng trục cánh quay ” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình. Ở nước ta hiện nay bơm hướng trục đã được chế tạo, để đáp ứng nhu cầu tưới tiêu cũng như cung cấp nước trong phạm vi rộng và nó được dùng nhiều trong nông nghiệp và công nghiệp nhẹ.
Trong quá trình thiết kế, với sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành xong đề tài này. Dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô để em hoàn thiện được tốt hơn.
Em xin chân thành Thank các quý thầy cô đã trang bị kiến thức cho em trong thới gian vừa qua và thầy giáo hướng dẫn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
LỜI NÓI ĐẦU
MỤC LỤC Trang
1. Ý nghĩa kinh tẾ- KỸ THUẬT CỦA ĐỀ tài. 1
1.1. Kết cấu bơm hướng trục cánh quay. 1
1.2. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của bơm hướng trục. 3
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TÍNH TOÁN . 4
2.1. KHẢO SÁT DÒNG CHẤT LỎNG CHUYỂN ĐỘNG TRONG BƠM. 5
2.1.1. Hình dáng của dòng chất lỏng trong bơm hướng trục. 5
2.1.2. Sự phân bố cột nước dọc theo bán kính. 7
2.1.3. Sự chảy bao quanh profin cánh của dòng chất lỏng. 8
2.1.3.1. Sự chảy bao quanh hình trụ tròn. 8
2.1.3.2. Sự liên hệ giữa chảy bao hình trụ và chảy bao profin thực của cánh . 10
2.1.3.3. Chảy bao quanh bản phẳng. 12
2.1.3.4. Sự tương đương giữa cung tròn và bản phẳng. 14
2.1.4. Sự tác dụng của dòng chất lỏng lên cánh-Lực nâng cánh. 15
2.1.4.1. Đồ vận tốc. 15
2.1.4.2. Lượng xoáy vận tốc xung quanh profin trong lưới. 17
2.1.4.3. Lực nâng cánh của lưới profin. 18
2.2. Cơ sỞ tính toán lưỚI các profin. 22
2.2.1. Phương pháp Voznhexenxki - Pekin. 22
2.2.2. Thay cung mỏng bằng thân profin. 25
2.2.3. Trường hợp lưới có góc tới. 26
2.2.4. Ảnh hưởng của độ nhớt trong dòng chất lỏng thực. 28
2.3. ĐưỜng ĐẶc tính, TỔn THẤT và hIỆU suẤt cỦa bơm hưỚng trỤC. 29
2.3.1. Đường đặc tính bơm. 29
2.3.1.1.Đường đặc tính công tác. 29
2.3.1.2. Đường đặc tính tổng hợp. 30
2.3.1.3. Đường đặc tính không thứ nguyên. 30
2.3.2. Tổn thất, hiệu suất của bơm. 31
2.4. Cơ cấu điều chỉnh quay cánh bánh công tác. 34
3. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN, TÍNH TOÁN BÁNH CÔNG TÁC CỦA BƠM . 35
3.1. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN. 35
3.1.1. Công suất thủy lực Ntl của bơm. 35
3.1.2. Công suất trên trục Ntr của bơm. 35
3.1.3. Chọn động cơ điện. 36
3.1.4. Tính số vòng quay đặc trưng của bơm. 37
3.2.TÍNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN. 39
3.2.1. Vận tốc hướng trục tại cửa vào ca 39
3.2.2. Tỉ số bầu d. 39
3.2.3. Lưu lượng tính toán. 39
3.2.4. Tính đường kính buồng công tác, đường kính ngoài bánh công tác. 40
3.3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC. 41
3.3.1. Kích thước đường dòng. 41
3.3.2. Vận tốc vòng. 41
3.3.3. Tính thành phần vòng của vận tốc tuyệt đối c2u tại cửa ra của đường dòng. 41
3.3.4. Tính góc β¥. 42
3.3.5. Tính góc vào β1 của các dòng chảy tại các đường dòng. 42
3.3.6. Tính góc ra của dòng chảy β2 tại các đường dòng. 43
3.3.7. Tính vận tốc tương đối w¥. 43
3.3.8. Chọn số cánh bánh công tác Z. 43
3.3.9. Bước lưới và chiều dài của cánh. 44
3.3.10. Lưới prôfin cánh, hình dạng prôfin. 45
3.3.11. Xác định hệ số lực nâng Cy. 46
3.3.12. Hệ số lực cản Cx. 47
3.3.13. Xác định lại góc δ. 48
3.3.14. Xác định lại góc nâng λ. 48
3.3.15. Tính lại góc đặc cánh βz 48
3.3.16. Chiều dày tương đối của prôfin . 49
3.4. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH CÔNG TÁC. 49
3.4.1. Tính mômen uốn thủy động. 50
3.4.2. Tính lực hướng trục. 52
3.4.3. Kiểm tra bền cánh. 53
3.5. TÍNH CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN. 55
3.5.1. Tính toán trục bánh công tác. 55
3.5.2. Tính toán cơ cấu quay cánh. 61
3.5.3. Tính bền bulông. 62
3.5.4. Tính chọn ổ lăn. 64
3.5.5. Tính khớp nối trục. 65
3.5.6. Bộ phận dẫn hướng và chỉnh dòng. 67
4. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG. 68
4.1.Khởi động bơm. 68
4.2.Vận hành bơm. 68
4.2.Một số sự cố thường gặp và cách khắc phục. 68
4.3.1. Đóng cầu dao hay phích cắm điện mà máy không chạy. 69
4.3.2. Nước không lên khi khởi động máy bơm. 69
4.3.3. Lưu lượng bơm giảm mạnh. 70
Khắc phục: 70
4.3.4. Cột nước giảm mạnh. 70
4.3.5. Động cơ quá tải khi khởi động. 71
4.3.6. Động cơ quá nóng. 71
4.3.7. Bơm bị rung động mạnh. 72
4.3.8. Xâm thực bánh công tác hay vòng mòn. 73
4.3.9. Bơm ra ít nước ở ống đẩy. 73
5. KẾT LUẬN. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
1. Ý nghĩa kinh tẾ- KỸ THUẬT CỦA ĐỀ tài.
Như ta biết bơm hướng trục thuộc loại bơm cánh dẫn, được dùng nhiều trong nông nghiệp và công nghiệp nhẹ như: trong hệ thống kênh chính, trong hệ thống tưới tiêu; dùng để cung cấp nước làm mát trong nhà máy nhiệt điện lớn ., khi cần bơm chất lỏng với lưu lượng lớn Q = 0,1 ¸ 25 m3/s và cột áp tương đối bé H = 4 ¸ 10m cột nước có khi đến 22m cột nước. Mà trong các trường hợp trên nếu dùng các loại bơm khác như bơm ly tâm hay bơm piston thì hiệu quả đem lại không cao bằng bơm hướng trục. Ngoài ra bơm hướng trục được nghiên cứu một cách có hệ thống và được dùng rộng rãi mới trong khoảng 50 năm gần đây. Qua đó ta thấy được tầm quan trọng của bơm hướng trục trong sản xuất sinh hoạt.
Ở nước ta hiện nay bơm hướng trục đã được chế tạo tại nhà máy bơm Hải Dương, Khánh Hội và một số thì được nhập khẩu từ Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản . Tuy vậy việc nghiên cứu thiết kế bơm hướng trục ở nước ta hiện nay mặc dù hơi muộn nhưng cần thiết nhằm đáp ứng yêu cầu của sản xuất đồng thời góp phần đa dạng hóa các sản phẩm công nghiệp và nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành chế tạo bơm ở trong nước. Hơn nữa khi đi vào sản suất sẽ góp phần tạo thêm việc làm cho người lao động.
1.1. Kết cấu bơm hướng trục cánh quay.
Bơm hướng trục có bánh công tác với cánh quay cho phép thay đổi góc đặt của cánh để điều chỉnh lưu lượng và cột áp máy bơm trong phạm vi rộng với hiệu suất cao. (Hình 1.1a) trình bày mặt cắt dọc của bơm hướng trục đặt đứng có cánh quay, bánh công tác (hình1.1b) bao gồm bầu cánh 14, cánh quay 3 (số lá cánh từ 3 đến 6) với đầu chóp 7. bánh công tác (bầu) được gắn chặt với trục 6 và nằm trong buồng hình cầu ( nếu cánh quay) hay hình trụ ( cánh cố định). Trục rỗng, trong trục có các thanh truyền động đảm bảo cho cơ cấu quay của các lá cánh hoạt động nằm ở trong bầu bánh công tác. Trục quay trên hai ổ trượt với bạc gỗ hay bạc cao su bôi trơn bằng nước (không phải nước bơm). Có thể dùng nhiều loại vật liệu khác: kim loại, pôlime . để làm bạc. Lực hướng trục và trọng lượng rôto quay được truyền qua ổ chặn của động cơ và đưa xuống nền bệ móng. Bộ phận hướng nước đặt ở phía trên bánh công tác có nhiệm vụ khử dòng xoáy thành phần chuyển động quay của dòng chảy (hay còn gọi là nắn thẳng dòng chảy) làm giảm tổn thất cột áp. Qua bộ phận dẫn hướng, dòng chảy trở nên song song với trục, vì thế cho nên góc độ bố trí và biên dạng cánh dẫn hướng phải sao cho phù hợp với dòng chảy sau bánh công tác. Ống đẩy làm theo hình khuỷu cong dưới góc nghiêng 60o (ở các trạm bơm cỡ nhỏ có thể làm theo góc 90o) và được đúc liền với cụm giá đỡ của ổ đỡ trên và ép túp. Cơ cấu điều chỉnh cánh quay có thể lắp với hệ thống điện hay thiết bị thuỷ lực,
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/26/thiet_ke_bom_huong_truc_canh_quay.1ZqFNMVz1F.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30268/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
không có xoáy gắn liền với mỗi profin cho trước, được gọi là góc tới khí động, còn được gọi là góc tới là góc giữa hướng vân tốc ở vô cực c¥ và dây cung ngoài của profin (tiếp tuyến với đường bao của profin ).
Từ sự khảo sát giá trị của thế phức ở các điểm đặc biệt B và B’ với các điều kiện là vận tốc ở điểm B bằng 0, ta có thể nhận được công thức để xác định trị số lượng xoáy vận tốc:
G = -4..a.m.½c¥½.sinα (2-17)
2.1.3.3. Chảy bao quanh bản phẳng.
Ta xem bản phẳng là một profin đơn giản nhất. Từ hàm số biến hình (2-15) : z = ¦( ζ ) ta có thể lấy cho một dãy profin lý thuyết dưới dạng :
z = ( ζ + ) (2-18)
Trong đó a : là bán kính vòng tròn hay có thể viết :
ζ = ( z + ) (2-19)
Phương trình (2-19) cho biến hình vòng tròn ở mặt phẳng z thành profin ở mặt phẳng ζ.
Trong mặt phẳng ζ bản phẳng là một profin đơn giản nhất, ta có :
ζ = = a(cosq + isinq ) (2-20)
Thế (2-20) vào (2-18) ta được :
z = [( a(cosq + isinq ) + ]
= (cosq + isinq ) + (cosq - isinq ) = acosq (2-21)
Thì khi đó vòng tròn với bán kính a sẽ biến thành đoạn thẳng của trục thực từ -a đến +a chiều dài là 2a bằng đường kính vòng tròn.
Khi đó lượng xoáy vận tốc xung quanh bản phẳng với điều kiện mép ra của nó là điểm hội tụ của dòng chảy sẽ bằng:
Gb = 2½c¥½sinα (2-22)
So sánh với công thức (2-17) ta có :đối với bản phẳng : a.m¥=c với c là một nửa chiều dài bản phẳng : c = a
Theo tính chất chảy bao bản phẳng thì tâm áp lực của dòng chảy (tức là điểm đặt tổng hợp áp lực F) luôn nằmở vị trí 1/4 chiều dài bản phẳng và không phụ thuộc vào giá trị vận tốc dòng chảy và góc tới.
Thay công thức ( 2-22 ) vào ( 2-12) ta được công thức tính lực nâng :
F = 2..ρ.a.½c¥½2.sin (2-23)
Hình 2.8. Chảy bao quanh bản phẳng.
Ta thấy lực nâng F phụ thuộc kích thước a và giá trị vận tốc ở vô cực c¥. Thông thường hướng trục x lấy theo hướng vận tốc c¥, khi đó lực nâng sẽ hướng theo trục y. Gọi Cy : là hệ số lực nâng, tức là tỉ số giữa lực nâng F và cột áp vận tốc của dòng chảy tới.
Cy = (2-24)
Trong đó l: chiều dài bản phẳng: l=2c (hay chiều dài dây cung của profin )
Thế (2-23) vào (2-24), ta có:
Cy = 2..sin (2-25)
2.1.3.4. Sự tương đương giữa cung tròn và bản phẳng.
Từ hàm biến hình (2-18) : z = (ζ + ) ta thấy với các giá trị của ζ khác nhau thì kết quả của việc biến hình vòng tròn thành những profin sẽ khác nhau.
Lượng xoáy vận tốc quanh cung tròn :
G = -2. (2-26)
Trong đó :b là góc giữa dây cung l và tiếp tuyến với cung ở điểm cuối, b đặc trưng cho độ cong của cung.
a¥ : góc giữa vận tốc ở vô cực c¥ và trục x
Trên hình (2-9) dây cung của profin chính là đoạn nối 2 đầu của cung có chiều dài l = 2c.
Hình 2.9. Cung và bản phẳng tương đương.
Từ công thức (2-26) khi α¥ = - thì G = 0. Đối với cung tròn hướng này trùng với đường thẳng đi qua điểm giữa cùa cung và mép ra của nó. Từ đó ta có thể xem bản phẳng tương đương là bản phẳng mà khi chảy bao bằng dòng chảy có vận tốc c¥ thì lượng xoáy vận tốc và lực nâng tác dụng lên nó giống như khi chảy bao một cung hay profin tương ứng cũng bằng chính dòng chảy đó.
Khi đó chiều dài của bản phẳng tương đương có thể tìm được như sau :
ltđ = = (2-26)
Suy ra hệ số lực nâng Cy :
Cy = = (2-27)
Từ công thức (2-26) ta suy ra 2c = ltđượcos = 2acos
Suy ra : Cy = 2.2 (2-28)
Đối với các cung hay profin có độ cong bé, khi đó β nhỏ nên cos1 thì:
Cy= 2 (2-29)
Từ công thức (2-29) nếu hướng vận tốc c¥ trùng với dây cung tức là α¥=0 thì khi đó: Cy = 2sin() chỉ phụ thuộc vào góc β.
2.1.4. Sự tác dụng của dòng chất lỏng lên cánh-Lực nâng cánh.
2.1.4.1. Đồ vận tốc.
Trong vùng bánh công tác ta lấy một lớp hình trụ nguyên tố. Được giới hạn bởi hai mặt trụ ở gần nhau với khoảng cách vô cùng bé, và trải ra trên mặt phẳng. Tiết diện của lớp này do các cánh bánh công tác tạo ra sẽ cho một dãy profin khi đó sự chảy bao mỗi một trong các profin của dãy sẽ như nhau, tức là tương ứng với sự làm việc của nó ở lớp trụ. Dãy nhiều profin như vậy được gọi là lưới profin.
Các thông số cơ bản của lưới là: Hình dạng profin, góc đặt profin trong lưới α (tức là góc giữa dây cung profin và trục lưới u), bước t = (với r: bán kính của tiết diện trụ, z là số cánh bánh công tác), độ dày của lưới: Là tỉ số
(l: là chiều dài profin).
Hình 2.10. Lưới phẳng thẳng vô tận của profin.
Khi bánh công tác quay, lưới profin chuyển động theo trục của nó với vận tốc theo u = rω. Ở điểm bất kỳ của dòng chảy trước và sau lưới ta có thể dựng đồ vận tốc tương ứng. Do vận tốc của chuyển động trước và sau lưới giống nhau và dòng chảy là dòng liên tục nên thành phần vận tốc hướng trục cm ở trước và sau lưới cũng giống nhau. Từ đó ta có thể kết hợp chung đồ vận tốc ở trước và sau lưới:
Gọi w¥ là vận tốc dòng chảy ở vô cực của dòng chất lỏng khi chảy bao lưới profin thì : w¥ = = (2-30)
tgβ¥ = = (2-31)
Hình 2.11. Đồ vận tốc kết hợp đối với lưới
thẳng của các profin.
2.1.4.2. Lượng xoáy vận tốc xung quanh profin trong lưới.
Khi dòng chất lỏng chảy bao lưới profin thì sẽ xuất hiện lực, lực tác dụng tương hổ giữa profin với dòng chất lỏng do có lượng xoáy vận tốc xung quanh profin .
Trong lưới profin xét một tiết diện 122’1’(như hình 2.12) : 12 và 1’2’ là hai đường dòng .
Khi đó lượng xoáy vận tốc theo tiết diện 122’1’ :
G = = + +
+
G = +
G = -t(w2u - w1u) = t(c2u - c1u) (2-32)
Phương trình cột áp của bơm hướng trục : (khi u1= u2 =u)
H = .(c2u - c1u) (2-34)
Suy ra : (c2u - c1u)= g. = g. (2-35)
Hình 2.12. Sơ đồ tính lượng xoáy vận tốc
xung quanh profin trong lưới.
Từ đó suy ra :
G = =
G = (2-36)
2.1.4.3. Lực nâng cánh của lưới profin.
Trước hết ta xét đối với dòng chất lỏng lý tưởng : Khi chảy bao quanh lưới nó sẽ tác dụng lên profin của lưới 1 lực F; ta có thể phân tích lực F thành 2 thành phần : Fu - là thành phần song song với trục lưới, và Fz - là thành phần vuông góc với trục lưới.
Hình 2.13. Lực tác dụng lên profin của lưới khi dòng
chất lỏng lý tưởng chảy bao nó.
Ta xét một thể tích chất lỏng xung quanh profin. Ta chọn mặt kiểm tra giới hạn thể tích chất lỏng xung quanh profin như ở hình 2.12, chiều rộng của thể tích sẽ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ lấy bằng đơn vị. Trên đường viền đã tách ra, giá trị vận tốc và áp lực ở các điểm cùng tên cách nhau một bước là như nhau.
Để xác định thành phần Fu đối với thể tích đã tách ra, ta dùng định lý biến thiên động lượng ở hình chiếu lên trục u. Lực tác dụng lên các phần của đương viền 1, 2 và 1’, 2’ bằng nhau về đại lượng, nhưng có dấu ngược nhau do hướng pháp tuyến của các bề mặt ấy nhược nhau. Lực tác dụng lên các phần của bề mặt 1, 2 và 1’, 2’ vuông góc với trục nên hình chiếu của chúng lên trục sẽ bằng 0. Cũng như thế đối với hình chiếu của trọng lực.
Như vậy, trong các ngoại lực tác dụng lên thể tích đã tách ra chỉ còn lại lực Fu với dấu ngược lại.
Cân bằng lực Fu với sự biến đổi động lượng trong thời gian một giây.
Ta có :
Fu = -(tw2mw2u - tw1mw1u) (2-37)
Do w2m = w1m = wm nên:
Fu ...
