đồ án môn học tính toán máy bơm ly tam 10 cấp

Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
PHầN I : Tính toán cơ bản
-Tính chọn động cơ và phơng án kết cấu BCT
1. Công suất yêu cầu trên trục bơm:

c
t
tr
HgQ
N


1000
=
.
Trong đó:


= 1000 (kG/m
3
)
Q= 150 m
3
/h
g = 9,81 (m/s
2
)
H = 1120 m
= 65%
Q
t

=(1,02 ữ1,15)Q=
)/(046.0
3600
150
.1.1
3
sm=

KW
HQg
N
c
t
7,775
3600.65,0.1000
1120.195.81,9.1000
.1000

===


(kw).
2. Công suất động cơ:
N
đc
=(1,1-1,3) .N =1,1.775,7 =853,27 KW
Chọn đông cơ có N
đc
= KW số vòng quay n=2950 v/ph
3.Số vòng quay đặc trng:

- Số vòng quay đặc trng của BCT máy bơm đợc tính theo công thức sau:
)/(
.
.
65,3
4/3
4/3
phv
yH
iQn
n
t
S
=
i =10 (cấp):
y =1( số cửa hút của BCT );n =2950 (v/ph)


=
S
n

)/(26,74
1.1020
10.049,0.2950
65,3
4
3
4
3

phv=
.
-Tính toán các thông số ở cửa vào của bánh công tác.
-Vẽ sơ đồ kết cấu bánh công tác

5,2
1
2
=
D
D
=> Bơm là bơm cao áp
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
1
Ds
d
0
D1
d
b2
b1
D2
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
-Xác định đờng kính đầu ra của trục bơm (đờng kính trục lắp khớp nối).
với bơm có trục xuyên qua
d
r
=
'
].[2,0

3

x
M
.
- Trong đó:

'
][

=B (200ữ250) = 200B=200.9,81=1962(N/cm
2
).
Mô men xoắn trên trục : M
x
=97403
n
N
.B và B= 9,81


M
x
=
).(3,252083
2950
81,9.26,778.97403
cmN
=
.

d
r
=
).(63,8
1962.2,0
3,252083
3 cm=
-Xác định đờng kính trục nơi lắp BCT.
Dựa vào kết cấu của bơm mẫu: tăng bậc 2 lần mỗi lần 5 mm.
d =d
r
+10 =86,3+10 =96,3(mm).
Đờng kính moay ơ của BCT.
d
0
= (1,2ữ1,25)d =1,2d =1,2.86,3 =103,56 (mm).
Xác định đờng kính D
s
:
Dựa theo lu lợng :
D
s
=
2
0
4
d
C

Q
s
t
+

.
-Trong đó:
Tốc độ cửa vào C
s
=K
cs
.
1
2gH
với g=9,81 (m/s
2
)

)(102
10
1020
1
m
i
H
H
===

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
2

W1

1,0
1
u
0
=u
1
=C1r
0 = 1 =900
C
=
C
0
r
W0
30
24
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
K
cs
=0,14
=>
)/(26,6102.81,9.214,0 smC
s
=
.
-Vậy ta có:
(mm) 144 0,144(m)10356,0
26,6.14,3

049,0.4
D
2
s
==+=
Vì

n
s
=74,26 > 60 nên ta lấy D
1
=0,9D
s
=0,9.144=130(mm).
-Xác định chiều rộng mép vào b
l
0
0
90=

nên tốc độ dòng chảy C
0
= C
0r
C
0
=(1 ữ1,1)C
s
= 1,1C
s

=1,1.6,26=6,88 (m/s)
- Từ lu lợng ta có:

.4,17)(0174,0
88,6.13,0.14,3
049,0
.
01
1
mmm
CD
Q
b
r
t
====

-Ta chọn b
1
tăng lên 20
0
/
0




b
1
=20(mm).

Do chiều dầy cánh dẫn ở cửa vào S
1
mà tốc độ dòng chảy sẽ tăng từ C
0
đến C
1
Từ phơng trình liên tục ta có:

0101
11
1
01
CkCk
t
t
CC
rrr
=

=

t
1
: Là bớc cánh ở cửa vào,
Z
D
t
1
1

=
Chọn sơ bộ k
1
= 1,2 ==> C
1r
= 1,2.6,88 = 8,256 (m/s).
7.Xác định giá trị góc vào của cánh

l
:Từ các giá trị tính toán ta có tam giác vận
tốc.


Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
3
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
- Dựa vào tam giác vận tốc ta có :

111
1r
1u1
1r
1
cos.
C
C - u
C
tg

Cu

==

u
C
tg
1
0r
0 1,
=

- Với tốc độ vòng cửa vào:

2
D
u
1
1

=
, m/s.
-Tốc độ góc của BCT
30
.n


=
,1/s
34,0

2950.14,3.13,0
88,6.60

30.2
.D
2C
tg
1
0
1
0r
1
====
nD
C
r




1,0
= 19
0
Mặt khác :
1
=
1, 0
+ , với = 3
o
ữ 5

o
.
Giá trị
1
nên ở trong khoảng từ ( 15
0
ữ30
0
).



1
=[ 19+( 3
0
ữ5
0
)] =19+5=24
0
(thoả mãn)
Vậy chọn
1
=24
0
-Chiều dầy cánh dẫn S đợc chọn dựa theo công nghệ chế tạo, ta chọn cánh dẫn
có chiều dầy S = 5 mm đợc chế tạo từ thép nhẹ
Có thể lấy chiều dầy cánh không đổi S
1
= S
2

=S =5 mm.
III. Tính toán các thông số ở cửa ra của BCT:
Góc ra của bánh dẫn
2
.
Để bảo đảm tổn thất nhỏ ta lấy
2
theo n
S
với n
s
= 74,26(v/ph), ta chọn:

2
= 30
o
.
2.Tính tốc độ vòng ở mép ra của cánh U
2
.
-Từ phơng trình cơ bản H
lt

=
2
22
2
2
22
.

.
1
.

tg
CU
U
gg
CU
r
u
=
.
Do việc xác định cột áp lý thuyết khó khăn nên ta tính theo công thức thực
nghiệm sau:

122
2. gHku
u
=
,m/s
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
4
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
- Với

1
2
=
u

k
. Vì n
S
= 74,26 nên ta chọn = 1,1(hệ số áp suất)


1,1
1
2
=
u
k
=0,95

42,5(m/s)102.81,9.2.95,0
2
==
u
.
C
2r
= (0.7
ữ
1)C
1r
= (0,8
ữ
1,1)C
0
Chọn C

2r
= 1,1C
0
= 1,1.6,88 =7,568 (m/s)
3. Tính đờng kính tại cửa ra của( BCT) D
2
:
275(mm)0,275(m)
2950.14,3
5,42.60
.
.60
2
2
====
n
u
D

4. Tính chiều rộng BCT ở cửa ra b
2
:
b
2
=
r
t
CD
t
t

Q
22
22
2



=
r
t
CD
kQ
22
2


-với C
2r
= (0,8 ữ1,1)C
0
= (0,8 ữ1,1).6,88 =1,1.6,88=7,568
k
2
= 1,05 ữ1,1=1,1


b
2
=
)(8)(008,0

658,7.275,0.14,3
1,1.049,0
mmm ==
- Lấy tăng b
2
lên 15% => b
2
=9 (mm).
5. Xác định giá trị tốc độ tơng đối:
3,20
24sin
256,8
sin
1
1
1
===
o
r
C
w

(m/s)
136,15
30sin
568,7
sin
2
2
2

===
o
r
C
w

(m/s).
6. Xây dựng các tam giác vận tốc cửa vào và ra
-với bơm nhiều cấp thì
2
=5ữ12
0
.
Chọn
2
=12
0

Ta có :
C
1
=W
1
.sin
1
=C
1r
=8,256
C
2u

=
13,293,572365,42
2
2
2
22
==
r
CwU
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
5
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
=>C
2
=
8,29
12cos
13,29
cos
0
2
2
==

u
C
-Xác định số cánh dẫn z:

2
sin

21
12
12

+

+
=
DD
DD
kz
-Với k = 6,5
=>
8
2
3024
sin
13,0275,0
13,0275,0
5,6
=
+

+
=
oo
z
,cánh
Vậy ta lấy z = 8 (cánh)
8. Xác định chiều dầy đĩa BCT (m):

ở giáp moay ơ thì chiều dầy m
1
= 10 ữ 15 mm
Chọn m
1
= 12 (mm)
Phía ngoài chọn nhỏ hơn: m
2
=8(mm)
IV. Kiểm tra kết quả tính toán
1. Kiểm nghiệm các hệ số thu hẹp:
25,1
24sin
005,0
8
13,0.14,3
8
13,0.14,3
sin
.
.
1
11
1
1
=

=

=

o
S
z
D
z
D
k



1,1
30sin
005,0
8
275,0.14,3
8
275,0.14,3
sin
.
.
2
22
2
2
=

=

=
o

S
z
D
z
D
k



Ta đã chọn sơ bộ k
1
=1, 2 và k
2
=1,1
Tính sai khác giữa k chọn sơ bộ và k tính toán

%5%4%100.
25,1
2,125,1
1
<=

=


%5%0%100.
1,1
1,11,1
2
<=

=

-Vậy ta chọn k
1
và k
2
sơ bộ là thoả mãn
2. Kiểm nghiệm tỷ số b
2
/D
2
.
Ta có:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
6
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
032,0
275,0
009,0
2
2
==
D
b
So với n
s
=74,26, thoả mãn

3. Kiểm tra tỷ số D

2
/D
1
.
Ta có :

1,2
13,0
275,0
1
2
==
D
D
4.Kiểm tra tỷ số w
1
/w
2
. Ta có:

34,1
136,15
3,20
2
1
==
w
w

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.

7
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
PHầN II : XâY dựng BIêN DạNG CáNH.
1.Xây dựng mặt đứng (mặt kinh tuyến) khi cánh có dạng mặt trụ
-Do n
s
= 40 cánh dẫn có dangjcong một chiều đơn giản hẹp và dài
việc xây dựng cánh dẫn đợc tiến hành nh sau :
-dựng kích thớc d ,d
0
,D
1
,D
s
, D
2
nh đã tính toán đợc
-lấy một điểm nào đó trên D
2
, kẻ một đờng nghiêng 5
0

-dùng đờng nghiêng vừa kẻ làm chuẩn dựng kích thớc b
2
trên D
2
và b
1
trên D
1

-nối sơ bộ b
2
và b
1
thành một hình thang
Muốn vẽ chính xác ta phải tìm các trị số từ cửa vào đến cửa ra, lấy sơ bộ đờng
trung bình của b
1
và b
2
. Các giá trị b
i
tơng ứng với các D
i
với i là các điểm chia
từ b
1
đến b
2
, với mỗi D
i
tơng ứng ta tính đợc b
i
nhờ công thức :

iri
it
i
CD

kQ
b

.

=
Trong đó :
t
i
=
Z
D
i
.

.
i
i
i
S


sin
=
.
sin
i
=
i
i

i
ri
t
S
W
C
+
. k
i
=
ii
i
t
t


.
ở đây ta tiến hành chia làm 8 khoảng: 1, 1
,
,2
,
, ,2.

)(
8
12
m
DD
D

=
D
1
=0,13(m)

)(148,0
8
13,0275,0
13,0
1'1
mDDD =

+=+=

)(166,02
1'2
mDDD =+=


)(18,03
1'3
mDDD =+=

)(2,04
1'4
mDDD =+=

)(22,05
1'5
mDDD =+=

)(24,06
1'6
mDDD =+=

)(256,07
1'7
mDDD =+=
D
2
=0,275(m)
Dựa vào W
1
, W
2
, C
1r
, C
2r
vẽ đồ thị quy luật biến đổi các thông số:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
8
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Sau khi đo và tính toán ta đợc bảng sau:
Thông số W
i
Kích thớc trên đồ thị (mm) Tốc độ thực (m/s)
W 100 25
W
1

81,2 20,3
W
1
78,62 19,65
W
2
76,04 19
W
3
73,45 18,36
W
4
70,87 17,72
W
5,
68,29 17,07
W
6
65,71 16,43
W
7
63,13 15,78
Thông số C
ir
Kích thớc trên đồ thị (mm) Tốc độ thực (m/s)
C
1r
33,02 8,256
C
1r

32,68 8,17
C
2r
32,34 8,084
C
3r
32 7,998
C
4r
31,65 7,912
C
5r
31,30 7,826
C
6r
30,96 7,74
C
7r
30,62 7,654
C
2r
30,28 7,568
Ta có:
5,0
58
5
654,19
17,8
sin)(058,0
8

148,0.14,3
.
,
1
,
1
,
1
=+==>===


m
z
D
t
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
9
1
r
2
r
c
w
C
2r
100
90
80
70
60

50
40
30
20
? r
r
10
w
c
r
,

0
2
4
6
8
m
/
s
0
c
1r
w
1
w
2
w
1

=20,3 (m/s)
w
2

=15,136 (m/s)
C
2r
=15,872 (m/s)
C
1r
=8,256 (m/s)
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
10
5,0
5
'1
==

=>k
1
,
=
2,1
1058
58
=

(m)

5,0

65
5
19
084,8
sin)(065,0
8
166,0.14,3
,
2'2
=+==>==

mt
=>


10
5,0
5
'2
==


).(5,14)(0145,0
084,8.166,0.14,3
2,1.049,0
2,1
1065
65
,
2'2

mmmbk ====>=

=


)(07,0
8
18,0.14,3
,
3
mt =
=>
506,0
70
5
36,18
998,7
sin
,
3
=+=



88,9
506,0
5
,
3
==

=>
16,1
88,970
70
,
3
=

=k
=>
).(2,14)(0142,0
998,7.18,0.14,3
16,1.049,0
'3
mmmb ===

)(0785,0
8
2,0.14,3
,
4
mt ==
=>
51,0
5,78
5
72,17
912,7
sin

,
4
=+=


8,9
51,0
5
,
4
==

=>
14,1
8,95,78
5,78
,
4
=

=k
=>
).(5,11)(0115,0
912,7.2,0.14,3
14,1.049,0
'4
mmmb ===

)(086,0
8

22,0.14,3
,
5
mt ==
=>
52,0
86
5
07,17
826,7
sin
,
5
=+=

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
10
d
i
d
S
d
1
d
0
d
i
d
2
d

S
d
0
d
1
b
i
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ

6,9
52,0
5
,
5
==

=>
13,1
6,986
86
,
5
=

=k
=>
).(10)(010,0
826,7.22,0.14,3
13,1.049,0
'5

mmmb ===

)(094,0
8
24,0.14,3
,
6
mt ==
=>
524,0
94
5
43,16
74,7
sin
,
6
=+=



54,9
524,0
5
,
6
==

=>
11,1

54,994
94
,
6
=

=k
=>
).(9)(009,0
74,7.24,0.14,3
11,1.049,0
'6
mmmb ===

)(10,0
8
256,0.14,3
,
7
mt ==
=>
535,0
100
5
78,15
654,7
sin
,
7
=+=

35,9
535,0
5
,
7
==

=>
10,1
35,9100
100
,
7
=

=k
=>
).(9,8)(0089,0
654,7.256,0.14,3
1,1.049,0
'7
mmmb ===
Trên thục tế, trị số của b
i
dợc lấy tăng 10% để phù hợp với việc lấy tăng b
1
& b
2

ở trên
Sau khi tính đợc các giá trị b
i
ở các điểm chia vẽ 2 đờng bao với các đờng tròn
đờng kính b
i
nh vậy ta xây dựng đợc biên dạng cánh mặt trụ
Các kết quả tính toán đợc thống kê theo bảng sau :
Điểm
chia
D
i
s
i
C
ri
w
i
t
i
sin
i
k
i
b
i
m m m/s m/s m - - mm m
1 0,13 0,005
8,256 20,3
0,05 0,5 1,25 20 0,02

1
,
0,049 0,005
8,17 19,65
0,058 0,56 1,22 16,7 0,0167
2
,
0,166 0,005
8,084 19
0,065 0,5 1,20 16 0,016
3
,
0,18 0,005
7,998 18,36
0,07 0,506 1,16 15,76 0,01576
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
11
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
4
,
0,2 0,005
7,912 17,72
0,0785 0,51 1,14 12,6 0,0126
5
,
0,22 0,005
7,826 17,07
0,086 0,52 1,13 11 0,011
6
,

0,24 0,005
7,74 16,43
0,094 0,524 1,11 10 0,01
7
,
0,256 0,005
7,654 15,78
0,1 0,535 1,1 9,8 0,0098
2 0,275 0,005 7,568 15,136 0,108 0,546 1,1 9 0,009
Do n
s
=74,26<80, nên cánh dẫn có dạng cong một chiều đơn giản vì vậy ta chỉ
cần xây dựng biên dạng của một đờng dòng trung bình của chiều rộng cánh dẫn .
ở đây cánh dẫn vuông góc với các đĩa công tác nên hình chiếu của cánh trên mặt
vĩ tuyến chỉ là một đờng cong. Ta chọn phơng pháp xây dựng là phơng pháp giải
tích tính từng điểm.
Những điểm riêng đợc mô tả trên tọa độ cực nghĩa là ở một bán kính nào
đó thì ta tính đợc góc tơng ứng. Góc ôm toàn bộ cánh này thờng nằm trong
khoảng (80ữ 110
0
).
Việc xác định góc đợc xác định nh sau :
+ Xác định B
i
:
ii
i
tgr
B

.
1
=
ở bảng thứ nhất ta đã có giá trị r
i
,
i
nh vậy xác định đợc B
i

+ Xác định f
i
:
2
.
1
1_
1_
+
+
+
+
=
ii
i
i
i
i
BB
rf

ở đây lấy các r
i_i+1
=r
i+1
-r
i
(m)
009,0
,
1_1
=r
009,0
,,
1_2
=r
007,0
,,
2_3
=r
01,0
,,
3_4
=r
01,0
,,
4_5
=r
01,0
,,
5_6

=r
008,0
,,
6_7
=r
0095,0
,
7_2
=r
+ Xác định
i
:

=
i
r
r
ii
f
1
.
180
0


Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
12
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Nh vậy ta đã xác định đợc các góc
i

,từ đó vẽ đờng cong biên dạng cánh đợc
tiến hành nh sau, tại mỗi góc
i
ta xác định giao điểm với các D
i
tơng ứng . Nối
các giao điểm đó lại ta vẽ đợc đờng cong biên dạng cánh trên mặt vĩ tuyến :
r7
5
4r
6r
r
2r
r1
r
3
r
9
r8
b
2


9
8
7
6
5
4
3

2
Biên dạng cánh dẫn mặt vĩ tuyến
Tính B
i
tại các vị trí :

B
1
=34,2 B
1
,
=29,63 B
6
,
=15,7 B
2
,
=25,63
B
7
,
=14,2 B
3
,
=23,15 B
4
,
=20 B
5
,

=17,5
B
2
=12,32.
-Xác định các f
i
:

287,0
,
1_1
=f
25,0
,,
1_2
=f
17,0
,,
2_3
=f
216,0
,,
3_4
=f
188,0
,,
4_5
=f
166,0
,,

5_6
=f
12,0
,,
6_7
=f
126,0
,
7_2
=f



1
,
=16,5
0

5
,
=63,7
0

2
,
=30,8
0

6
,

=73,2
0

3
,
=40,5
0

7
,
=80
0

4
,
=53
0

2
=87
0
-Nh vậy góc bao cánh
o
=
2
= 87(80
o
ữ110
o
), các giá trị tính toán đợc thống

kê vào bảng sau :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
13
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Điểm chia
r
i
C
ir
w
i
Sin
i

i
tg
i
B
i
f
i
f
i

i
m m/s m/s - o - 1/m - - o
1 0,065 8,256 20,3 0,5 24 0,45 34,2
0,287 0,287 16,5
1
,

0,074
8,17
19,654 0,56 34 0,456 29,63
0,25 0,537 30,8
2
,
0,083
8,084
19 0,5 30 0,47 25,63
0,17 0,707 40,5
3
,
0,09
7,998
18,36
0,50
6
30,4 0,48 23,15
0,216 0,923 53
4
,
0,1
7,912
17,72 0,51 30,6 0,5 20
0,188 1,111 63,7
5
,
0,11
7,826
17,07 0,52 31,3 0,52 17,5

0,166 1,277 73,2
6
,
0,12
7,74
16,423
0,52
4
31,6 0,53 15,7
0,12 1,556 80
7
,
0,128
7,654
15,78
0,53
5
32,3 0,55 14,2
0,126 1,693 87
2 0,1375 7,568 15,136
0,54
6
30 0,5 12,32
PHầN III : Các bộ phận dẫn hớng.
I. Bộ phận dẫn hớng vào:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
14
CD
Ch
Ci

Quy luật biến đổi tốc độ
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
+Vì ta thiết kế là bơm nhiều cấp 1 cửa hút có các BCT đặt cùng chiều nên
ở đó dòng chảy vào theo hớng vuông góc với trục bơm sau đó đợc phân bố theo
hớng vào đối xứng trục (Hình Vẽ 24b HDTK )
+Thiết diện máng dẫn vào thu hẹp dần theo quy luật máng xoắn để lu thể
vào cửa hút BCT cách đều đặn, không gây va đập và khử đợc không gian chết
của dòng chảy ở gần trục quay của bơm đợc thể hiện theo việc thiết kế máng
xoắn từ thiết diện V đến thiết diện I của hình vẽ (Hình vẽ 25 HDTK).Ta có :
1. Tốc độ của dòng chảy từ mặt bích nối với ống hút của bơm đợc tính nh sau:
gHKC
chh
2=
.Trong đó :
K
ch
: là hệ số tốc độ chọn theo n
s
.
Theo [3] thì n
s
<100

K
ch
= 0,11 ữ 0,12 , Chọn K
ch
= 0,11

C

h
=
1020.81,9.211,0
= 15,56 ( m/s)
2. Đờng kính nơi cửa bích hút vào bơm:
3. Tốc độ cửa vào BCT :
C
D
=C
h
(1,3ữ1,5)= 16,56(1,3ữ1,5) =(20,23ữ23,34)
Chọn C
D
= 22 (m/s)
Cho tốc độ C
h
từ mặt bích hút đến C
D
tốc độ cửa vào BDT thay đổi theo quy luật
điều hoà (thờng là đờng thẳng)


Nh vậy ta có thể tính đợc các thiết diện IV, III, II, I dựa vào điều kiện tốc
độ qua các tiết diện này là không đổi C
p
và lu lợng của nó giảm dần khi góc quay
của dòng chảy tăng lên.
Vì C
p
không đổi nên ta có thể chọn C

p
= C
D
= 22 (m/s)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
15
(mm) 63 0,063(m)
56,15.14,3
049,0.4
.
4
====
h
t
h
C
Q
D

Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
+Gọi diện tích của các thiết diện IV, III, II, I lần lợt làF
4
, F
3
,F
2
, F
1

Ta có:

001114,0
22.2
049,0
2
4
===
p
t
C
Q
F
m
2
= 1114(mm
2
)
)(5,8351114.75,0
4
3
2
43
mmFF
===

)(5571114.5,0
4
2
2
42
mmFF

===

)(5,2781114.25,0
4
1
2
41
mmFF
===
Ta có thể tính diện tích của các thiết diện V, VI, VII, VIII nh sau:
Dựa vào hình vẽ ( 24b và 25 ) ta có thể nhận thấy từ tiết diện VIII đến tiết diện V
của cửa hút diện tích giảm dần, tốc độ tăng dần nên ta chọn K
ch
tăng dần từ
( 0,11 ữ 0,12 ) cho phù hợp với tốc độ C
hi
và F
i
( i = 5ữ8)

0
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
I

II
III
IV
V
bộ phận dẫn huớng vào
Dựa vào công thức : C
h
= K
ch
Hg2
. Ta có:
C
h8
=0,11
)/(6,1581,9.1020.211,02 smHg ==
C
h7
=0,115
)/(3,1681,9.1020.2115,02 smHg ==
C
h6
=0,118
)/(7,1681,9.1020.2118,02 smHg ==
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
16
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
C
h5
=0,12
)/(1781,9.1020.212,02 smHg ==

Vậy diện tích của các thiết diện V, VI, VII, VIII là :
F
5
=
)(1441001441,0
17.2
0049,0
2
22
5
mmm
C
Q
h
t
===

F
6
=
)(1467001467,0
7,16.2
049,0
2
22
6
mmm
C
Q
h

t
===

F
7
=
)(1503001503,0
3,16.2
049,0
2
22
7
mmm
C
Q
h
t
===
F
8
=
)(1570001570,0
6,15.2
049,0
2
22
8
mmm
C
Q

h
t
===
+ Xác định khoảng cách ở cửa vào (Hình vẽ 27 HDTK). Ta có:

AF = 2D
s
= 2.144 =288 (mm)
OO =
4
3
D
s
=
4
3
.144 =108 (mm)
BO =
)(120144.
6
5
6
5
mmD
s
==

CO = D
s
=144 (mm)

DO =
)(168144.
6
7
6
7
mmD
s
==

EO =
)(180144
4
5
4
5
mmD
s
==

HO =
)(216144
4
6
4
6
mmD
s
==
II. Bộ phận dẫn hớng ra kiểu xoắn ốc:

+ Bán kính đờng tròn cơ sở của đờng xoắn ốc r
3
và chiều
rộng ban đầu của máng xoắn b
3
đợc tính nh sau :
b
3
= b
2
+ (0,02ữ0,05)D
2
= 9+(0,02ữ0,05).275 = 19,5ữ27,75
Ta lấy b
3
=24 mm .

mm
r
rr ,1425,45,137
30
2
23
=+=+=
.
+ Tốc độ dòng chảy trong máng xoắn không đổi từ tiết diện 1
đến 8, ta có :
imxmx
gHKC 2
=

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
17
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Theo (hình 29 HDTK) với n
s
= 74,26

K
mx
= 0,43

m/s) ( 19,24102.81,9.243,0
==
mx
C
+ Diện tích tiết diện các máng xoắn là:
Các diện
tích thứ i từ 1 đến 7 tính nh sau:
-Ta chia máng xoắn làm 8 phần, mỗi phần có góc.

0
45=

0
1
45+=
+
i
i

8
360
FF
i
i

=
;
)(4,3182547
360
45
360
2
8
1
1
mmFF
===

;
)(8,6362547.
360
90
360
2
8
2
2
mmFF

===

)(9552547.
360
135
360
2
8
3
3
mmFF
===

;
)(6,12732547.
360
180
360
2
8
4
4
mmFF
===

;

)(15922547.
360
225

360
2
8
5
5
mmFF ===

)(19102547.
360
270
360
2
8
6
6
mmFF
===

;
)(6,22282547.
360
315
360
2
8
7
7
mmFF
===

;
+ Chiều cao hình thang các thiết diện tính theo công thức:
2
2
2
33
2
4
i
i
tg
Ftgbb
h
i
i


++
=
. (theo hình vẽ 30 HDTK)
- Trong đó góc mở
i

thiết diện tăng dần từ (5
0
ữ10
0
)
Ta chọn :
0

1
5
+=
+
ii



0
8max
45==


0
1min
10==


Ta có :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
18
22
8
2547m 0,002547
19,24
049,0
mm
C
Q
F

mx
====
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
h
1
=
)(48
2
10
2
4,318.
2
10
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++

h
2
=
)(61
2
15
2
8,636.
2

15
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++
h
3
=
)(67
2
20
2
955.
2
20
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++

h
4
=
)(5,70

2
25
2
6,1273.
2
25
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++
h
5
=
)(73
2
30
2
1592.
2
30
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++

h
6
=
)(74
2
35
2
1910.
2
35
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++
h
7
=
)(75
2
40
2
6,2228.
2
40
44,24,2
2
mm

tg
tg
=
++

h
8
=
)(6,75
2
45
2
2547.
2
45
44,24,2
2
mm
tg
tg
=
++

Từ các số liệu trên ta có bảng thống kê sau :

Tiết diện

i
(độ)
F

i
(mm
2
)
h
i
(mm)
1 10 318,4 48
2 15 636,8 61
3 20 955 67
4 25 1273,6 70,5
5 30 1592 73
6 35 1910 74
7 40 2228,6 75
8 45 2547 75,6

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
19
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Bộ phận dẫn hớng trung gian:
u
r
C
C
b
b
k
rd
dr
tg

2
'
2
3
2
3
1
3
==


.
Trong đó:
k
3
= 1,15; b
3
= 24 mm ; b
2
= 9 mm ; C
2r
,
=
)(88,6
1,1
568,7
2
2
m
k

C
r
==
;



1,0
13,29
88,6
.
24
9
.15,1
3
==

tg


3

= 5,7
0

)sin1(
2
3
2

==
d
c
Z

102 =+= ZZ
d
(cánh)



622,0)7,5sin1(
10
14,3.2
02
==

0
Vậy
3
3

tg
err
=
=142.e
0,622 0,099
= 151 (mm)

+ Xác định chiều cao của thiết diện vào a
0
của ống khuếchtán
a
0
= b
3
= 24 (mm)
+ Góc mở của ống côn

.
mở rộng cả 2 phía
- Theo hớng kính:
9
=
hk

ữ11 ,ta chọn
hk

=10
0
- Theo hớng trục:
4
=
ht

ữ6
0
, ta chọn

ht

=5
0

+ Xác định chiều dài phần ống khuếch tán:
l = (3 ữ 4)24

= (3 ữ 4).24 = 72 ữ 96 (mm).
- Chọn l= 80 (mm)
+ Xác định bán kính cung tròn phần xoắn ốc .

( )
3
3
cos2
1


ocn
Rr
+=
. Trong đó :

3
er R
3o

tg
C

=
= r
3
= 142 (mm)
-
C
là góc ở tâm của máng xoắn ốc



cn

= (142+142)
0
7,5cos2
1
= 142.7 (mm)
Đờng kính ngoài của đĩa dẫn D
4
theo bảng sau :
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
20
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ

3
25
o
20
o
15

o
10
o
5
o
D
3
/D
4
0,45 0,5 0,6 0,75 0,95
Vì
3

= 5,7
0


4
3
D
D
=0,95

D
4
=
95,0
.2
3
r

=
95,0
142.2
=299 ( mm )
Phần IV: Bộ phận lót kín.
- Lót kín bánh xe công tác: ( Hình vẽ 33)
+ Xác định áp suất khe hẹp . Ta có công thức :
h
y
= H
TA
-
g
U
8
2
2
(
1
2
y
r
r
)
2
[ 1- (
2
1
r
r

y
)
2
]



( )
2
2
22
8
.
1
UhHg
rU
r
YTA
Y
+
=
. Trong đó:
H
TA
=
tl
H

1
=

)02,001,0(
1
ữ

H
=
)02,001,0(63,0
102
ữ
=130,77ữ132,47

Lấy H
TA
= 131 (m)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
21
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
=> h
y
= 0,6H
1
= 0,6.102 =61,2 (m)
r
2
=
2
2
D
=
2

275
= 137,5 (mm) = 0,1375 (m) ; u
2
= 42,5 (m/s).

( )
)(68)(068,0
5,422,61131.81,9.8
1375,0.5,42
2
1
mmmr
y
==
+
=
+ Xác định chiều rộng khe hẹp
1

:
1

= 0,2ữ0,3 mm , chọn
1

= 0,2 ( mm) = 0,2.10
-3
,

m

+ Xác định chiều dài khe hẹp l
1
:
D
Y1
= 2r
Y1
= 2.68 = 136 mm >100 mm
nên theo công thức kinh nghiệm ta có :
)15,012,0(15,012,0
11
1
1
ữ=ữ=
Y
Y
Dl
D
l
= (0,12ữ0,15)136 = (16,32ữ20,4),mm
- Chọn l
1
=19 mm.
Khi đó
ữ= 6,05,0
à
chọn
5,0=
à
+ Xác định lợng chất lỏng rò qua khe hở lót kín phía trớc BCT

1

là:
YY
ghfq 2.
1
à
=
. Trong đó:
à - là hệ số lu lợng khe hẹp,
- Diện tích tiết diện khe hẹp:
f
Y
= 2r
Y1

1
= 2.3,14.68.0,2= 85,4 mm
2
=85,4.10
-6
m
2
2,0
1
=

,là chiều rộng khe hẹp

)/(001479,02,61.81,9.210.4,85.5,0

36
1
smq ==

+ Xác định lợng chất lỏng chảy qua khe hở phía sau BCT:
2222
2 2
YY
ghrq
à
=
















+=
2
2

2
2
2
2
2
2
1
82 r
r
g
u
u
gH
h
YLT
Y
- Chọn sơ bộ theo (hình 33 HDTK):
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
22
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
r
y
2

= r
0
=
2
0
d

=
)(78,51
2
56,103
mm=

mh
Y
1,20
1375,0
05178,0
1
81,9.8
5,42
5,42.2
131.81,9
2
2
2
2
=

+=
2

= 0,3 ữ 0,4 (mm), chọn
2

= 0,3 (mm) = 0,3.10
-3
(

m)


)/(10.97,01,20.81,9.210.3,0.05178,0.14,3.2.5,0
333
2
smq

==
+ Xác định chiều dài khe hẹp: l
2
= l
1
= 19 (mm)
+ Xác định hiệu suất lu lợng:

95,0
00097,0001479,0049,0
049,0
21
=
++
=
++
=
qqQ
Q
ll

+ Chiều rộng moay ơ (chọn sơ bộ):
L
,
= l
1
+ l
2
+ 2m
1
+ b
1
= 19+ 19+ 2.12+ 20= 82 (mm)
-Lót kín trục bơm:
+ Xác định chiều dày vòng lót :
b = 0,25.d = 0,25.96,3= 24(mm)
+ Xác định các kích thớc đợc chọn :

S = 2.b = 2.24 =48 (mm)
Chiều dài phần lót kín : L = (i + 0,5)b
Vì : p =
10
H
=
102
10
1020
=
at.
=> L = 2d= 2.96,3=289 mm


Số vòng lót : i =
54,115,0
24
289
5,0 ==
b
L

- Ta chọn : i = 11 (vòng lót).
+ Xác định lực ép vòng lót:

( )
BddpF
k
.
4

4,1
22


.
- Trong đó :
d
k
= d + b = 96,3+24 =120,3 (mm)= 0,1203 (m)
B = 9.81 là hệ số quy đổi.
p = 102 (at)


( )
)(31,181,90963,01023,0
4
14,3
.102.4,1
22
NF =
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
23
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Phần V : Lực tác dụng trong bơm
và tính toán trục bơm.
I. Các lực tác dụng.
1. Lực hớng trục:
-Xác định lực do chênh áp phía trớc và phía sau BCT:

( )

=
2
222
2
22
2
1
8 r
rR
g
u
HrRF
oY
poYZng

- Trong đó:







=
2
2
2
1
u
C
HH
u
p
=
670
5,42.2
13,29
11020 =

at.

8412
2
144
2
1
=+=+= m
D
R
s
y
,mm
r
0
=
)(78,51
2
56,103
2
0
mm
d
==

g.

=
= 1000.9,81= 9810(N/m

3
)

( )

2
275,0
.2
05178,0084,0
1
81,9.8
5,42
67005178,0084,09810.14,3
222
22
=

=
Zng
F
= - 87236,7 (N)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
24
Thuyết minh đồ án môn học Máy Thuỷ Khí Bộ môn Máy & Thiết bị Mỏ
Dấu (-) trong công thức của F
Zng
biểu thị lực này có chiều ngợc trục z của
bánh công tác.
b . Lực tác dụng bên trong của BCT:

oZtr
C
g
Q
AF

=
-Hệ số A = 1 với bánh công tác là hớng kính.
Nên:
)(2,30688,6.
81,9
10.5,44.9810
.1
3
NC
g
Q
AF
oZtr
=



c .Lực phụ hớng trục (Hình vẽ 36 HDTK)
( )
( )
2016,3(N)

2
1375.0.2
084,01375,0
084,0
1375,0
ln
0,084-0,1375
0,1375

084,01375,0
81,9.8
5,42
3,14.9810 -
2
2
ln
8
2
22
2
2
22
2
22
2
2
2
22
2
2
2
2
22
2
2
2
22
2
2

2
*
=
=













+
+
+
=

+
+

=
r
Rr
R
r
Rr
r
Rr
g
u
F
Y
YY
YZng

-Tổng lực tác dụng lên toàn bộ bánh công tác của bơm là:
EMBED Equation.3
N)(889470)2,3063,20167,87236(10)(10
*
1
=+=++==

=
ZtrZngZng
n
i
i

FFFFF
-Lực hớng kính:
'
22
.1 bHD
Q
Q
KF
dm
RR















=
-Trong đó : K
R
= 0,1 ; Q
đm

= Q
tt
= 0,049(m
3
/s)
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Định - Lớp máy và thiết bị mỏ K48.
25