Đồ Án 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 cảm ơn 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 N[SUB]tl[/SUB] của bơm. 35
3.1.2. Công suất trên trục N[SUB]tr[/SUB] 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 c[SUB]a[/SUB] 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 c[SUB]2u[/SUB] tại cửa ra của đường dòng. 41
3.3.4. Tính góc β[SUB]¥[/SUB]. 42
3.3.5. Tính góc vào β[SUB]1[/SUB] của các dòng chảy tại các đường dòng. 42
3.3.6. Tính góc ra của dòng chảy β[SUB]2 [/SUB]tại các đường dòng. 43
3.3.7. Tính vận tốc tương đối w[SUB]¥[/SUB]. 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 C[SUB]y.[/SUB] 46
3.3.12. Hệ số lực cản C[SUB]x.[/SUB] 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 β[SUB]z[/SUB] 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 hoặc 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 m[SUP]3[/SUP]/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 (hoặc 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 60[SUP]o[/SUP] (ở các trạm bơm cỡ nhỏ có thể làm theo góc 90[SUP]o[/SUP]) 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,