Đồ án chuyên ngành ii đề tài thiết kế máy bơm ly tâm h = 20 m q = 67,5 m3 h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY BƠM LY TÂM
H = 20 m; Q = 67,5 m3/h

Sinh viên thực hiện:

Đỗ Bá Hiếu

Mã số sinh viên:

20185990

Lớp:

CKĐL 01-K63

Giảng viên hướng dẫn:

TS. NGƠ ÍCH LONG

Hà Nội, 2022


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

I.

Thiết kế bơm ly tâm cánh trụ cho tòa nhà cao tầng R1 của khu đơ thị
Royal City (Từ bể chính lên bể phụ của tòa nhà R1)
Theo khảo sát thực tế, trung tâm thương mại Royal City, chiều cao thực
tế của tòa nhà R1 có chiều cao 18 m, gồm 26 căn hộ dân cư, 1 trung tâm
thương mại dưới mặt đất rộng 230000 m2.
Theo Tiêu chuẩn TCXD 3989-1985: Hệ thống tài liệu thiết kế xây

dựng cấp nước và thoát nước – Mạng lưới bên ngồi – Bản vẽ thi
cơng

- Cho một người mỗi căn hộ: 200 l/người- ngày đêm
- Cho trung tâm thương mại : 230000 m2, 3 người/1 m2
- Nước dùng cho sân đường, cây xanh: 10% lưu lượng.
Ta có thể tính toán:
+ Lưu lượng nước dân cư: Q = 26.6.300 = 46,8 m3
+ Lưu lượng nước trung tâm thương mại: Q = 230000.25/3 = 1916,66 m3
+ Các dịch vụ khác 10%: Q = 10%.(91916,66+46,8) = 196,346 m3


Qtổng = 2158,8 (m3/ngày) = 89,95 (m3/h)
Do thành phần dự trữ 15% => Q1h = 89,95.1,15 = 134,925(m3/h)
Em sẽ chọn 2 bơm song song chạy cùng lúc để cấp nước cho bể phụ của
tòa nhà. Vậy lưu lượng của một bơm cần thiết là:
Q1h= 134,925/2 = 67,5 (m3/h) = 0,01875 (m3/h)

1


Tính tốn tốn thiết kế máy bơm ly tâm cánh trụ

Thông số kỹ thuật: Cột áp
Lưu lượng

H = 20 m
Q = 67,5 m3/h

Số vòng quay của động cơ điện: nđc = 1460 v/p
Nội dung đồ án:
• Thuyết minh tính tốn thiết kế
+ Chương 1: Tổng quan về bơm ly tâm
+ Chương 2: Tính tốn thiết kể bánh cơng tác bơm ly tâm
+ Chương 3: Tính tốn thiết kế phần dẫn dịng bơm ly tâm
+ Chương 4: Tính tốn trục, ổ lăn
• Bản vẽ
+ Bản vẽ lắp máy bơm
+ Bản vẽ thiết kế bánh công tác
+ Bản vẽ thiết kế buồng xoắn
+ Bản vẽ chế tạo trục

2


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC....................................................................................1
MỤC LỤC.......................................................................................................................3
LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................................................5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁNH DẪN......................................................7
1.1 Tổng quát và phân loại máy cánh dẫn...................................................................7
1.1.1 Lịch sử phát triển của bơm cánh dẫn...............................................................7
1.1.2 Định nghĩa.......................................................................................................8

1.1.3 Nguyên lí làm việc của bơm cánh dẫn.............................................................8
1.1.4 Phân loại..........................................................................................................8
1.1.5 Các thông số làm việc của bơm cánh dẫn........................................................9
1.1.6 Số vòng quay đặc trưng máy cánh dẫn............................................................9
1.1.7 Phạm vi sử dụng các loại bơm.......................................................................10
1.2 Bơm ly tâm...........................................................................................................12
1.2.1 Cấu tạo...........................................................................................................12
1.2.2 Nguyên lí làm việc của bơm ly tâm...............................................................13
1.2.3 Phân loại bơm ly tâm.....................................................................................14
1.2.4. Ưu nhược điểm bơm ly tâm..........................................................................14
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BÁNH CƠNG TÁC......................................16
2.1. Tính tốn các thơng số bánh cơng tác bơm ly tâm..............................................16
2.1.1 Số vòng quay đặc trưng của bơm:.................................................................16
2.1.2 Xác định hiệu suất và cơng suất của bơm......................................................16
2.1.3 Tính các kích thước vào chính bánh cơng tác...............................................18
2.1.4 Xác định các kích thước ra chính của bánh cơng tác.....................................21
2.1.5 Xác định số cánh dẫn của bánh cơng tác.......................................................23
2.1.6 Tính chiều dày của bánh công tác tại mép vào và mép ra.............................24
2.1.7 Tính kiểm nghiệm..........................................................................................26
2.2. Thiết kế cánh bánh cơng tác...............................................................................28
2.2.1. Xây dựng tiết diện kinh tuyến bánh công tác sơ bộ....................................28

3


2.2.2. Thiết kế biên dạng cánh bánh công tác bơm ly tâm dạng cánh trụ..............30
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN DẪN DỊNG RA KIỂU BUỒNG XOẮN................34
3.1 Vai trị của bộ phận dẫn dịng..............................................................................34
3.2. Tính tốn thiết kế buồng xoắn theo quy luật cvr = const....................................34
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN TRỤC, Ổ LĂN.................................................................40

4.1. Chọn vật liệu, đường kính trục...........................................................................40
4.2. Chọn chiều dài các đoạn trục..............................................................................40
4.3. Các lực tác dụng lên trục:...................................................................................40
a. Trọng lượng bánh công tác G.............................................................................40
b. Lực hướng trục Fz................................................................................................................................................ 40
c. Lực tại khớp nối Fkn........................................................................................................................................... 44
4.4. Tính tốn lực tác dụng lên các gối đỡ.................................................................45
4.5. Xác định momen uốn tổng và momen tương đương..........................................47
4.6. Xác định đường kính trục...................................................................................47
4.7. Chọn và kiểm nghiệm then.................................................................................48
a. Chọn then............................................................................................................48
b. Kiểm nghiệm then..............................................................................................49
4.8. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh........................................................................50
4.9. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi........................................................................51
a. Vị trí lắp bánh cơng tác 0....................................................................................52
b. Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn 1.................................................................53
c. Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn 2..................................................................54
d. Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp khớp nối..............................................................55
4.10 Tính chọn ổ lăn..................................................................................................56
a. Chọn ổ lăn...........................................................................................................56
b. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn.........................................................57
c. Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải tĩnh..........................................................58

CHƯƠNG 5:KẾT LUẬN............................................................................................60
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................62

4


LỜI NĨI ĐẦU

Bơm ngày nay khơng cịn là thuật ngữ xa lạ với đời sống con người, từ khi bơm
suất hiện đã làm cho cuộc sống con người cũng như năng suất lao động đi lên một tầm
cao mới. Nếu như trước đây, khi bơm chưa xuất hiện con người phải định cư ở những
nơi gần nguồn nước và gặp nhiều khó khăn khi hạn hạn thì sau khi bơm xuất hiện mọi
vấn đề được giải quyết hoàn toàn, con người có thể định cư ở những nơi cách nguồn
nước cả chục thậm chí cả trăm cây số, con người hoàn toàn làm chủ được vấn đề phân
phối nguồn nước, những hệ thống thủy lợi,trạm bơm… đã giải quyết vấn đề vô cùng
nan giải là phân bố nguồn nước phục vụ cho nhu cầu cần thiết của con người nhờ đó
con người phân nào kiểm sốt được vấn đề về hạn hán và ngập úng.
Về vấn đề nâng cao năng suất trong lao động, từ khi xuất hiện bơm việc đầu
tiên vấn đề được giải quyết trước nhất là trong nơng nghiệp, hệ thống tưới tiêu nhờ có
bơm mà con người không phải vất vả gánh tưng thùng gỗ nước để tưới tiêu, nhờ sự
xuất hiện của bơm con người có thể khống chế lưu lượng nước tưới theo ngày, theo
giờ thậm chí là theo từng chế độ riêng biệt khác nhau. Trong công nghiệp sự xuất hiện
của bơm được coi như một cuộc cách mạng, nhưng hệ thống làm mát, hệ thống cung
cấp nước cho nồi hơi… nhưng khu vực con người khơng thể can thiệp thì bơm xuất
hiện giải quyết vấn đề
Về vấn đề vận chuyển, sự xuất hiện của bơm cũng đóng góp vơ cùng lớn; con
người trước nay đã quen với các mơ hình vận chuyển: “Đường thủy, đường bộ, đường
không” nhưng khi bơm suất hiện thì mơ hình vận chuyển bằng đường ống được thêm
vào khái niệm của con người. Rõ rang trong một điều khiển đặc thù nào đó vận chuyển
bằng đường ống đem lại hiệu quả vượt trội so với ba hình thức vận chuyển phổ thông
trên. Ưu điểm của vận chuyển bằng đường ống là nó có thể vận chuyển một cách liên
tục khơng bị ngắt qng như 3 mơ hình vận chuyển truyền thống, thay vì phải chở
từng thùng dầu hay từng thùng xăng các bạn nghĩ sao nếu chỉ cần một hệ thống đường
ống và nhà sản xuất chỉ cần ấn nút còn đối tác nhập hàng chỉ cần mở van; vận chuyển
tôm cá từ thuyển về đất liền bằng một nút bấm và tôm cá theo đường ống về hẳn đất
liền mà
5

không phải quay thuyền cập bến vào bờ,rõ ràng năng suất cũng như hiệu quả trong lao
động được tang lên gấp nhiều lần.
Qua những dẫn chứng cụ thể trên, chúng ta thấy rằng ngày nay trong cuộc sống
con người bơm chiếm một vị trí vơ cùng quan trọng; vì vậy việc nghiên cứu để hiểu và
phát triển bơm là điều thiết yếu, vượt lên công việc của một kỹ sư thủy lực đó là một
sứ mệnh cho tồn nhân loại. Việc kế thừa và phát triển về bơm là một sứ mệnh cao cả
mang tính cải cách. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo viện “Máy
và tự động thủy khí” nói chung và thầy giáo TS. Ngơ Ích Long nói riêng đã tận tình
giúp đỡ em trong q trình nghiên cứu và hồn thành đề tài; tuy rằng đây chỉ là đồ án
môn học nhưng nó là bước đệm vơ cùng quan trọng cho con đường nghiên cứu và phát
triển về bơm cánh dẫn cụ thể là bơm ly tâm của chính bản thân em sau này.

6


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY CÁNH DẪN
1.1 Tổng quát và phân loại máy cánh dẫn
1.1.1 Lịch sử phát triển của bơm cánh dẫn
Có thể nói nước là nhân tố quan trọng thứ 2 với con người sau sự tồn tại của
oxy trong khí quyển, chúng ta có thể nhịn ăn 1 tuần nhưng chúng ta không thể thiếu
nước 1 ngày. Từ thời xa xưa, do điều kiện sản xuất và đời sống đòi hỏi, con người đã
biết dùng những công cụ thô sơ như coọng quay, xe đạp nước ...v V… Để đưa nước lên
các thửa ruộng có độ cao chênh lệch. Những công cụ này vận chuyển chất lỏng dưới
áp suất khí quyển. Sau đó người ta đã biết dùng những pitông đơn giản như ống thụt
làm bằng tre gỗ để chuyển nước dưới áp suất dư … Các máy bơm nước thô sơ này
hoạt động dưới tác động của sức người và sức kéo của động vật do vậy năng lực bơm
không cao, hiệu suất thấp. Vào thế kỷ thứ nhất, thứ hai trước công nguyên, người Hy
lạp đã sáng chế ra pitông bằng gỗ.
Đến thế kỷ 15, nhà bác học người Ý là D. Franxi đưa ra những khái niệm về

bơm li tâm. Sang thế kỷ 16 đã xuất hiện loại máy bơm rô to mới. Cho đến thế kỷ 17,
một nhà vật lý người Pháp áp dụng những nghiên cứu của D. Franxi chế tạo ra được
một máy bơm nước li tâm đầu tiên. Tuy nhiên do chưa có những động cơ có vịng
quay lớn để kéo máy bơm, nên năng lực bơm nhỏ, do vậy loại bơm li tâm vẫn chưa
được phát triễn, lúc bấy giờ bơm rôto chiếm ưu thế trong các loại bơm.
Đến thế kỷ 18, hai viện sỹ Nga là Euler đã đề xuất những vấn đề lý luận có liên
quan đến máy thủy lực và Zucôpsky đề xuất lý luận về cơ học chất lỏng, kể từ đó việc
nghiên cứu và chế tạo máy bơm mới có cơ sở vững chắc. Thời kỳ này máy hơi nước ra
đời tăng thêm khả năng kéo máy bơm. Đầu thế kỷ 20, các động cơ có số và có vịng
quay nhanh ra đời thì máy bơm li tâm càng được phổ biến rộng rãi và có hiệu suất cao,
năng lực bơm lớn hơn. Trải qua nhiều giai đoạn cải tiến kỹ thuật và phát triển công
nghệ của các nhà sản xuất.
Ngày nay các loại máy bơm nước đã trở nên rất hiện đại, có khả năng bơm
hàng vạn m3 chất lỏng trong một giờ và công suất động cơ tiêu thụ tới hàng nghìn kW.
Ở Nga đã chế tạo được những máy bơm có lưu lượng Q = 40 m3/s, cơng suất động cơ

7


N = 14.300 kW và có dự án chế tạo động cơ điện kéo máy bơm với công suất N
= 200.000 kW.
1.1.2 Định nghĩa
Bơm là loại máy dủng để vận chuyển và cung cấp năng lượng cho dòng chất
lỏng.
Bơm làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng của động cơ thành thế năng, động năng và
nhiệt năng của dòng chất lỏng. Bơm vận chuyển chất lỏng ở thể lỏng.

1.1.3 Nguyên lí làm việc của bơm cánh dẫn
Khi bánh công tác quay sẽ truyền cơ năng cho lịng chất lỏng.
Trong bánh cơng tác của bơm cánh dẫn, động năng của dòng chất lỏng thay đổi

rất lớn. Ở bộ phận dẫn dòng ra, một phần động năng biến thành áp năng để hạn chế tổn
thất của dòng chất lỏng khi vận chuyển trong đường ống. Nguyên lí làm việc của bơm
cánh dẫn dựa trên sự tương hỗ của bánh cơng tác với dịng chất lỏng; cụ
Khi làm việc ổn định bánh công tác của chúng có vận tốc quay khơng đổi,
dịng chất lỏng trong máng dẫn của bánh công tác cũng như trong buồng lưu thong có
chuyển động ổn định. Vì vậy vận tốc quay của bánh cơng tác có thể tang lên rất lớn.
1.1.4 Phân loại
 Phân loại theo hình dạng BXCT: bơm li tâm, bơm hướng trục, bơm hướng chéo
 Phân loại theo việc đặt trục: bơm trục ngang, bơm trục đứng, bơm trục xiên
 Phân loại theo số lượng BXCT trên 1 trục: bơm một cấp, bơm đa cấp
 Phân loại theo cột nước: Bơm cột nước thấp (H < 20 m), bơm cột nước trung
bình (H = 20 ... 60 m), bơm cột nước cao (H > 60 m )
 Phân theo loại chất lỏng cần bơm và công dụng: bơm nước có hàm lương hạt
rắn nhỏ và hỗn hợp chất xâm thực hóa học ít, nhiệt độ nhỏ hơn 1000C; bơm
chất lỏng chứa nhiều bùn cát và đất hạt cứng; bơm nước bẩn; bơm chất lỏng
hóa học; bơm giếng khoan.

8


1.1.5 Các thông số làm việc của bơm cánh dẫn
 Lưu lượng
Lưu lượng của máy bơm là thể tích chất lỏng mà bơm cung cấp vào ống trong một đơn
vị thời gian. Lưu lượng được ký hiệu là Q và thường đo bằng m3/s; l/s, m3/h.
Q = G/y = v.G Trong đó: Q là lưu lượng (m3/h, m3/s…)
G là lưu lượng trọng lượng (kG/s, kG/ph)
y là trọng lượng riêng của chất lỏng
v = 1/y là thể tích riêng của chất lỏng
Lưu lượng của bơm phụ thuộc vào kích thước hình học, vào vận tốc chuyển
động của bộ phận làm việc và vào tính chất thủy lực của hệ thống.

 Cột áp
Cột áp là lượng tăng năng lượng riêng của chất lỏng khi đi từ miệng hút đến
miệng đẩy của bơm và thường được tính bằng mét cột chất lỏng (đơi khi cũng được
tinh bằng mét cột nước) và được ký hiệu là H.
 Công suất và hiệu suất của bơm
Công suất máy nhân được của động cơ gọi là công suất tiêu thụ hay cơng suất
trên trục. Cịn cơng suất mà dòng chất lỏng được khi vận chuyển qua máy gọi là
cơng suất hữu ích N
N = G.H = γ.Q.H
1.1.6 Số vòng quay đặc trưng máy cánh dẫn
Số vòng quay đặc trưng là số vịng quay của bánh cơng tác của một bơm mẫu
đồng dạng hình học với bơm thực, trong chế độ làm việc tương tự hiệu suất thủy lực
và hiệu suất thể tích như bơm thực, đồng thời tạo ra được cột áp HM = 1m có cơng suất
hữu ích NhiM =1 mã lực và vận chuyển chất lỏng có trọng lượng riêng 𝛾𝑀 =
1000𝑘𝐺/𝑚3. Kí hiệu số vịng quay quy dẫn ns
Cơng thức của số vịng quay quy dẫn:

9


√𝑄
𝑛𝑠 = 3,65𝑛

𝐻3⁄4
 Phân loại máy cánh dẫn thei số vịng quay đặc trưng:
Bành cơng tác bơm ly tâm
ns (v/ph)
Có số vịng quay ns nhỏ

50 – 80

Có số vịng quay ns trung bình

80 – 150

Có số vịng quay ns lớn

150 – 300

Bánh công tác bơm hướng chéo
300 – 600
Bánh công tác bơm hướng trục
600 – 1800
 Phân loại máy cánh dẫn theo chuyển dộng của dòng chất lỏng trong BCT:
Bánh công tác ly tâm và hướng tâm: chất lỏng chuyển động qua bánh cơng
tác từ tâm ra ngồi hoặc từ ngồi vào tâm theo phương bán kính.
Bánh cơng tác hướng trục: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác theo
phương song song với trục.
Bánh công tác tâm trục hoặc trục tâm: chất lỏng chuyển động qua bánh công
tác theo hướng tâm rồi chuyển sang hướng trục hoặc ngược lại.
Bánh công tác hướng chéo: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác không
theo hướng tâm cũng không theo hướng trục mà theo hướng xiên (chéo).
-

1.1.7 Phạm vi sử dụng các loại bơm

Hình 1.1. Phạm vi sử dụng các loại bơm [ tài liệu 1]

10

Nhìn biểu đồ ta t1hấy, các loại bơm cánh dẫn thì bơm ly tâm có phạm vi sử dụng
rộng nhất: Q = 1÷100000 m3/h, H = 1÷3500 m cột nước.
Bơm hướng trục có phạm vi sử dụng hẹp hơn, nó thường được dùng khi cần lưu
lượng lớn và áp suất nhỏ: Q= 100÷100000 m3/h, H= 1÷20 m cột nước.

11


1.2 Bơm ly tâm
Máy bơm ly tâm là loại máy bơm thuỷ lực cánh dẫn các hoạt động trên nguyên
lý của lực ly tâm, năng lượng thuỷ động của dòng chảy ra nhờ cánh quạt cơ năng của
máy. Theo đó, nước được dẫn vào tâm quay của cánh bờm và nhờ lực ly tâm, và được
đẩy văng ra mép cánh bơm. Sự kết hợp giữa lưu lượng, áp suất, gia tốc trọng lực và
trọng lượng riêng của chất lỏng tạo thành động năng khiến nước chuyển động.
1.2.1 Cấu tạo
Bơm ly tâm gồm có:
-

Bánh cơng tác,

-

Trục bơm,

-

Bộ phận dẫn dịng vào bánh cơng tác,

-

Bộ phận dẫn dịng ra khỏi bánh cơng tác (buồng xoắn)

-

Ống hút và ống đẩy.

-

Trong đó bánh cơng tác đóng vai trị là bộ phận quan trọng nhất, thực hiện việc
trao đổi năng lượng giữa máy và dòng chất lỏng chuyển động qua máy.

Hình 1.2. Cấu tạo bơm ly tâm [1]

12


Bánh cơng tác: kết cấu có 3 dạng chính là cánh mở hồn tồn, mở một phần và
cánh kín. Bánh công tác được lắp trên trục của bơm cùng với các chi tiết khác cố định
với trục tạo nên phần quay của bơm gọi là rôto. Bánh công tác được đúc bằng gang
hoặc thép theo phương pháp đúc chính xác. Các bề mặt cánh dẫn và đĩa bánh công tác
yêu cầu có độ nhẵn tương đối cao (tam giác 3 đến 6) để giảm tổn thất. Bánh công tác
và rôto của bơm đều phải được cân bằng tĩnh và cân bằng động để khi làm việc bánh
công tác không cọ xát vào thân bơm.

Hình 1.3. Một số dạng của bánh cơng tác bơm ly tâm [1]
1.2.2 Ngun lí làm việc của bơm ly tâm
Trước khi bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong đó có bánh cơng tác)
và ống hút được điền đầy chất lỏng, thường gọi là mồi bơm.
Khi bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh công

tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị văng từ trong ra ngoài, chuyển động theo các
máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là q trình đẩy của bơm. Đồng
thời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên vùng có chân khơng và dưới tác dụng của áp
suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của bơm, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy
vào bơm theo ống hút, đó là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và đẩy của bơm là
q trình liên tục, tạo nên dịng chảy liên tục qua bơm.
Bộ phận dẫn hướng ra (thường có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc)
để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy được điều hịa, ổn định và cịn có tác
dụng biến một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết.

13


1.2.3 Phân loại bơm ly tâm
Bơm ly tâm được phân thành nhiều loại khác nhau theo nhiều đặc điểm khác nhau như:
 Phân loại theo số bánh công tác lắp trên trục:
-

Bơm ly tâm một cấp (có một bct lắp trên trục)

-

Bơm ly tâm nhiều cấp (có nhiều bct lắp trên trục)

 Theo số dịng chất lỏng qua bánh cơng tác:
-

Bơm ly tâm một miệng hút (một dòng chất lỏng qua bánh công tác)

-

Bơm ly tâm hai miệng hút (hai dịng chất lỏng qua bánh cơng tác)

 Theo cột áp có:
-

Bơm ly tâm cột áp thấp, H = 5 – 40 m cột nước,

-

Bơm ly tâm cột áp trung bình, H = 50 – 200 m cột nước,

-

Bơm ly tâm cột áp cao, H ≥ 200 m cột nước.

 Theo lưu lượng có:
-

Bơm lưu lượng nhỏ,

-

Bơm lưu lượng trung bình,

-

Bơm lưu lượng lớn.

 Theo vị trí của trục bơm:

-

Bơm trục ngang,

-

Bơm trục đứng.

 Theo kết cấu vỏ:
-

Bơm ly tâm hai nắp,

-

Bơm ly tâm nhiều tầng.

 Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ
-

Bơm ly tâm nối trục trực tiếp,

-

Bơm ly tâm nối trục gián tiếp.

1.2.4. Ưu nhược điểm bơm ly tâm
Ưu điểm:


Có lưu lượng đều và ổn định với cột áp không đổi.

14




Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng bé hơn so với bơm piston.



Cho phép nối trực tiếp với động cơ cao tốc khơng qua hộp giảm tốc (Trị số
vịng quay có thể đạt đến 40000 vịng/phút).



Thiết bị đơn giản.



An tồn lúc làm việc.



Ít nhạy cảm với chất lỏng có chứa các loại hạt rắn.



Khối lượng sửa chữa thường kỳ nhỏ vì ít các chi tiết động.



Điều chỉnh lưu lượng đơn giản.



Nhờ các ưu điểm trên, bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trên tàu thuỷ để chuyển
chất lỏng. Các bơm ly tâm thủy lực lưu lượng lớn khơng có thiết bị tự hút
thường đặt dưới mực chất lỏng được bơm (có cột nước dâng).



Bơm ly tâm thủy lực tự hút dùng trong các thiết bị khơng có cột áp dâng để
phục vụ đối tượng không yêu cầu cung cấp chất lỏng ngay sau khi làm việc.

Nhược điểm:
 Khơng có khả năng tự hút (Trước khi khởi động bơm cần điền đầy chất lỏng
vào bánh cánh và đường ống hút) nên làm tăng giá thành và thiết bị của bơm
thêm phức tạp.
 Hiệu suất thấp khi vòng quay nhỏ.
 Hiệu suất của bơm giảm nhiều khi độ nhớt của chất lỏng cần bơm tăng lên.
 So với bơm piston, kích thước đường ống hút của bơm ly tâm đòi hỏi lớn hơn.
 Có sự phụ thuộc giữa hiệu suất của bơm đến chế độ làm việc của nó.
 Trong những ưu nhược điểm của bơm ly tâm, bơm ly tâm hai miệng hút tuy có
kết cấu phức tạp và gia cơng khó khăn hơn, tuy nhiên với những ưu điểm vượt
trội nhưng với cùng kích thước thì lưu lượng của nó đạt lớn hơn, hiệu suất được
bảo đảm cũng như lực dọc trục được khử tang độ bền cho bơm.

15

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BÁNH CƠNG TÁC
2.1. Tính tốn các thơng số bánh cơng tác bơm ly tâm
Cánh cơng tác của bơm ly tâm có hai dạng cánh chính: cánh trụ tương ứng số
vịng quay đặc trưng thấp (ns = 60-100 vg/ph ) và dạng cánh cong không gian ( cong
hai chiều ) tương ứng số vòng quay ns lớn (ns > 100 vg/ph).
Do đặc trưng kết cấu khác nhau nên việc tính tốn, thiết kế cũng có những điểm
khác nhau. Song khi tính tốn thiết kế bánh cơng tác với cả hai loại cánh trên đều có
phần tính chung, đó là phần tính tốn các thơng số làm việc cơ bản, các thơng số kết
cấu chính của bánh công tác và xây dựng mặt cắt kinh tuyến của nó.
Dưới đây em sẽ trình bày các phần tính tốn các thơng số làm việc chính của
bánh cơng tác bơm theo đề tài.
Thơng số tính tốn: Q = 67,5 (m3/h), H= 20 m, n=1460 (vg/ph)
2.1.1 Số vòng quay đặc trưng của bơm:

Trong đó:

(3.1)

� =
𝟑,𝟔𝟓.𝒏.√𝑸
𝑯𝟑/𝟒
�𝒔

𝑛𝑠: số vịng quay đặc trưng của bơm
n: số vòng quay bơm, n = 1460 vg/ph
Q: lưu lượng của bơm, Q = 67,5 𝑚3/ℎ = 0,01875 𝑚3/𝑠
H: cột áp của bơm, H = 20 m
Từ đó ta có:
𝑛𝑠

=

3,65.1460.√0,01875
203/4

= 77,15 (vg/ph)

Với 60 < 𝑛𝑠 < 100 chọn bơm ly tâm cánh công tác cánh trụ
2.1.2 Xác định hiệu suất và công suất của bơm
Hiệu suất của bơm:

16


(3.2)

𝜂𝑏 = 𝜂𝑄. 𝜂𝐻.
𝜂𝑐𝑘

Trong đó:

 Q : Hiệu suất lưu lượng của bơm

H

: Hiệu suất thủy lực của bơm



: Hiệu suất cơ khí của bơm

ck

- Đường kính quy dẫn:
𝐷1𝑞𝑑
=

()
4
÷
4,5

3

3
.. 10√𝑄 .=√4,5. 10
𝑛

3

0,01875
146
0

= 105,38 𝑚𝑚

(3.3)

- Hiệu suất thủy lực sơ bộ của bơm:

𝜂𝐻
= 1 −(𝑙𝑜𝑔

0,42

𝐷1𝑞𝑑−0,172)2

0,42
= 1 −(𝑙𝑜𝑔105,38−0,17 = 0,878

(3.4)

2)2

- Hiệu suất lưu lượng của bơm:
𝜂𝑄

1

= 1+0,68.
𝑛𝑠−2/3

= 0,964

1

= 1+0,68.77,1

(3.5)

5−2/3

- Hiệu suất cơ khí: 𝜂𝑐𝑘 = 𝜂𝑚𝑠𝑑. 𝜂𝑚𝑠𝑜

(3.6)

Trong đó:
+ 𝜂𝑚𝑠𝑑 - hiệu suất tính tới tổn thất ma sát của các bề mặt ngồi bánh cơng tác
với chất lỏng tĩnh – ma sát đĩa, 𝜂𝑚𝑠𝑑 được tính sơ bộ bằng cơng thức:
𝜂𝑚𝑠𝑑

=�

𝑛𝑠2

�𝑠2+82
0

77,152

= 77,1

= 0,88

(3.7)

52+820

+ 𝜂𝑚𝑠𝑜 - hiệu suất tính tới ma sát trong ổ đỡ và đệm
lót, Chọn sơ bộ 𝜂𝑚𝑠𝑜 = 0,95 ÷ 0,98 chọn 𝜂𝑚𝑠𝑜 = 0,98

Ta có: 𝜂𝑐𝑘 = 0,88.0,98 = 0,86
- Hiệu suất toàn phần của bơm:
𝜂𝑏 = 𝜂𝐻. 𝜂𝑄. 𝜂𝑐𝑘 = 0,878.0,964.0,86 = 0,73
17


Suy ra công suất ra của bơm:
𝑁
𝑡𝑙 =

𝛾𝑄𝐻
10
2

=

1000.0,01875.20
102

= 3,675(𝑘𝑊)

(3.8)

Công suất vào của bơm (trên trục):

18


𝑁 =
𝑡𝑟0

𝑁𝑡𝑙

3,675

=

�
�𝑏

= 5,05(𝑘𝑊)

(3.9)

0,73

Công suất tối đa bơm yêu cầu, lấy hệ số dự trứ là 15%:
𝑁𝑡𝑟 = 1,15. 𝑁𝑡𝑟0 = 5,8
(kW) Chọn được động cơ như sau:
Bảng 2.1
Kiểu động
cơ

Cơng
suất
(kW)

Số vịng quay
(vog/ph)

Cosφ

𝜂
(%)

𝑇𝐾
�
�𝑑𝑛

�
�𝑀𝑎
𝑥

3K132M4

7,5

1460

0,86

87

𝑇𝑑𝑛
2,2

2,2

2.1.3 Tính các kích thước vào chính bánh cơng tác


Xác định vận tốc dòng vào của bơm V0
Vận tốc dòng chảy lối vào bơm có thế tính theo cơng thức kinh nghiệm sau:
𝑉0 = (0,06 ÷
0,08)3√𝑄

.
𝑛2

(3.10)

�

Trong đó 𝑄𝑙𝑡: lưu lượng lý thuyết của bơm (𝑚3/𝑠)
n: số vòng quay của bơm
-

Lưu lượng lý thuyết của bơm:
𝑄𝑙𝑡

0,01875
�
=
= 0,01953 (𝑚3/𝑠)
�
0,96
=
�
�𝑄

Trong lần tính gần đúng lần thứ nhất:
-

Chọn vận tốc dòng vào:
3

𝑉0 = (0,06 ÷ 0,08). √0,08. 14402 = 2,08 ÷ 2,74 (m/s)
Chọn 𝑉0 = 2,5 (𝑚/𝑠)

19