Đồ án môn Chi tiết máy - Máy cánh dẫn

Phụ lục Lời nói đầu Trong cuộc sống, cũng như trong các ngành công nghiệp ngày nay. Máy bơm là một thiết bị, một loại máy móc không thể thiếu và xuất hiện ở nhiều bộ phận. Từ các hệ thống cấp nước sinh hoạt hàng ngày cho đến các hệ thông thủy lợi, cấp thoát nước cho các thành phố, các hệ thống tự động về khí nén hay thủy lực hiện nay đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thì máy bơm là một phần quan trọng, không thể thiếu có thể coi là trái tim của các hệ thống này. Hiện này máy bơm có rất nhiều loại, tùy thuộc vào thực tế mà mỗi vị trí làm việc lại có một loại máy bơm hợp lý nhưng nói chung máy bơm được chia làm hai dòng lớn là máy bơm thế tích chuyên được sử dụng trong các hệ thống thủy lực hoặc khí nén do đặc tính có thể tạo ra áp suất cao. Loại thứ hai là máy bơm cánh dẫn, loại này có lưu lượng lớn và động năng dòng chảy cao thích hợp chi việc vẫn chuyển chất lỏng đi các đoạn đường xa và yêu cầu có lưu lượng lớn. Sinh viên thực hiện: Đinh Văn Cảng Chương 1: Giới thiệu về máy cánh dẫn Tổng quan và phân loại máy cánh dẫn Định nghĩa Bơm, quạt là loại máy dùng để vận chuyển và cung cấp năng lượng cho dòng chất lỏng. Bơm, quạt làm nhiệm vụ biến đổi cơ năng của động cơ thành thế năng, động năng và nhiệt năng của dòng chất lỏng Bơm dùng để vận chuyển chất lỏng ở thể lỏng còn quạt vận chuyển chất lỏng ở thể khí. Cả hai loại bơm và quạt đều thuộc máy thủy lực. Đó là loại máy làm việc dựa trên cơ sở trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy theo các nguyên lí của thủy lực học và cơ học chất lỏng. Dựa theo nguyên lí tác dụng người ta chia máy thủy lực thành hai loại: + Bơm quạt cánh dẫn thực hiện trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy nhờ tác dụng lực tương hỗ giữa hệ thống cánh dẫn với dòng chất lỏng. Trong đó năng lượng mà máy cánh dẫn truyền cho dòng chất lỏng chủ yếu dưới dạng động năng. Dòng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác của loại máy này là dòng liên tục, vận tốc và áp suất không thay đổi đột ngột. Trong chế độ làm việc ổn định thì lưu lượng, áp suất của máy là hằng số. + Bơm, quạt thể tích thực hiện trao đổi năng lượng với dòng chất lỏng chuyển động qua máy theo nguyên lí chèn ép chất lỏng trong một thể tích kín dưới áp suất thủy tĩnh. Năng lượng của dòng chất lỏng trao đổi với máy chủ yếu là thành phần áp năng, còn thành phần động năng không đáng kể. Dòng chất lỏng chuyển động qua máy là dòng không liên tục, lưu lượng và áp suất thay đổi theo thời gian. Mức độ không đều của lưu lượng và áp suất phụ thuộc vào kết cấu của máy. Ưu điểm của máy cánh dẫn Bơm, quạt cánh dẫn bao gồm các loại bơm, quạt ly tâm, hướng trục, hướng chéo và bơm xoáy. Ngày nay bơm, quạt cánh dẫn được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống và sản xuất. Bơm, quạt cánh dẫn được sử dụng phổ biến như vậy vì chúng có nhiều ưu điểm như: Có kết cấu đơn giản chắc chán, gọn nhẹ, dễ chế tạo, giá thành rẻ, làm việc có độ tin cậy cao và vận hành thuận tiện. Có phạm vi sử dung rộng rãi, lưu lượng và cột áp thay đổi trong phạm vi lớn. Roto của máy có thể quay với số vòng quay lớn từ 300 – 3000 vòng/ phút. Trong những trường hợp đăc biệt vận tốc vòng quay của roto có thể đạt 7550 vòng/ phút. Do vậy roto có thể nối trực tiếp với động cơ có vận tốc quay lớn. Dòng chất lỏng chuyển động qua máy là dòng lien tục nên lưu lượng và áp suất của máy khi làm việc là rất ổn định. Máy ít bị nhạy cảm vói bụi bẩn và các hạt cứng vì vậy chúng có thể dùng để vận chuyển mọi chất lỏng khác nhau kể cả hỗn hợp nước và chất rắn, các chất lỏng đặc, chất lỏng có độ nhớt và chất lỏng dễ bay hơi. Một số thông số cơ bản của máy cánh dẫn *Lưu lượng Q: Là lượng chất lỏng hoặc khí mà bơm, quạt vẫn chuyển được trong một đơn vị thời gian. 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 *Cột áp H: là năng lượng mà bơm, quạt cung cấp cho 1 kG chất lỏng khi vẫn chuyển qua máy. *Công suất và hiệu suất của bơm: Công suất máy nhận được của động cơ gọi là công suất tiêu thụ hay công suất trên trục. Còn công suất mà dòng chất lỏng nhận được khi vẫn chuyển qua máy gọi là công suất hữu ích N N = G.H = y.Q.H Số vòng quay đặc trưng và phân loại máy cánh dẫn Số vòng quay đặc trưng là số vòng quay của bánh công 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 công suất hữu ích NhiM = 1m.l và vận chuyển chất lỏng có trọng lượng riêng . Kí hiệu số vòng quay quy dẫn ns Công thức của số vòng quay quy dẫn: Phân loại máy cánh dẫn theo số vòng quay đặc trưng: Bánh công tác bơm ly tâm ns (v/ph) Có số vòng quay ns nhỏ 50 – 80 Có số vòng quay ns trung bình 80 – 150 Có số vòng 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 hướng chuyển động của chất lỏng trong BCT: Bánh công tác ly tâm và hướng tâm: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác từ tâm ra ngoài hoặc từ ngoài vào tâm theo phương bán kính. Bánh công tác hướng trục: chất lỏng chuyển động qua bánh công tác theo phương song song 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) Nguyên lí hoạt động và phân loại của bơm ly tâm Bơm ly tâm là loại bơm được sử dụng thông dụng nhất để vận chuyển chất lỏng. Bơm ly tâm có hiệu suất tương đối cao. Các bơm ly tâm cỡ lớn có hiệu suất () đạt tới 78 – 92%. Bơm có kết cấu đơn giản, chắc chắn và vận hành thuận tiện Hình 1.1 Cấu tạo bơm ly tâm Nguyên lí hoạt động của bơm ly tâm: Khi trục A quay dẫn động bánh công tác J quay sẽ tạo ra chân không tại lối vào bánh công tác G, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng từ tâm bánh công tác chuyên động theo các máng dẫn giữa các cánh E ra phía ngoài chảy vào buồng xoắn F rồi ra ngoài theo đừng ống đẩy K với áp suất cao hơn. Đó là quá trình đẩy của bơm Ở lối vào bơm, áp suất của dòng chất lỏng giảm (do giải phóng phần không gian bị nó chiếm chỗ), tạo nên độ chênh áp giữa mặt thoáng của bể hút và lối vào bơm. Do đó phần chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống hút và chảy vào bơm. Đó là quá trình hút của bơm. Quá trình hút và đẩy của bơm là hai quá trình liên tục, tạo nên dòng chất lỏng liên tục chuyển động qua bơm Phân loại bơm ly tâm Bơm ly tâm được phân thành nhiều loại khác nhau theo nhiều đác điểm khác như: *Phân loại theo số bánh công tác lắp trên trục: - Bơm ly tâm một cấp (có một bánh công tác lắp trên trục) - Bơm ly tâm nhiều cấp (có nhiều bánh công tác lắp trên cùng một trục) * Theo số dòng chất lỏng qua bánh công tác: - Bơm ly tâm một miệng hút (một dòng chất lỏng qua bánh công tác) - Bơm ly tâm hai miệng hút (hia dòng chất lỏng qua bánh công tác) * Theo cột áp có: - Bơm ly tâm cột áp thấp, H = 5 – 40m cột nước, - Bơm ly tâm cột áp trung bình, H = 40 – 200 m cột nước, - Bơm ly tâm cột áp cao, H 200m cột nước. * Theo lưu lượng có: - Bơm lưu lượng nhỏ, - Bơm ly tâm lưu lượng trung bình, - Bơm ly tâm lưu lượng lớn. * Theo vị trí của trục bơm có: - Bơm trục ngang, - Bơm trục đứng. * Theo kết cấu vỏ bơm có: - Bơm ly tâm hai nắp, - Bơm nhiều tầng (vỏ bơm gồm nhiều phân đoạn ghép lại với nhau). * Theo phương pháp nối truc bơm với trục động cơ: - Bơm ly tâm nối trực tiếp, - Bơm ly tâm nối gián tiếp. Ứng dụng của bơm lý tâm Do đặc điểm tạo ra cột áp tương đối cao nên bơm ly tâm được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống hiện đại Trong công nghiệp, bơm ly tâm được dùng để cấp nước cho các nhu cầu kỹ thuật của nhà máy như cấp nước cho nồi hơi trong các nhà máy nhiệt điện, cấp nước cho các hệ thống làm mát và cho nhu cầu vệ sinh công nghiệp. Bơm ly tâm còn được dùng trong công nghiệp khai thác mỏ và xây dựng để hút nước từ những giếng sâu, hút các hồn hợp nước với đất và vận chuyển cho các hỗn hợp nước với chất rắn nghiền nhỏ. Trong công nghiệp dầu mỏ, bơm ly tâm được dùng để hút dầu từ dưới giếng và vận chuyể các sản phẩm dầu mỏ. Trong công nghiệp hóa chất, bơm ly tâm cũng được ứng dụng rất rộng rãi để vận chuyển các dung dịch hóa chat như axit, kiềm, muối Trong nông nghiệp và đời sống, bơm ly tâm được dùng để tưới tiêu, cung cấp nước cho thành phố, cho các nhu cầu của đời sống Chương 2: Tính toán thiết kế bánh công tác 2.1 Tính toán đường ống thủy lực và cột áp của bơm Ta có cột áp lí thuyết cuả bơm được tính theo công thức: Trong đó: Cột áp lí thuyết của bơm (m) H khoảng cách giữa mực nước bể hút và đẩy H=30m Tổng tổn thất trên đường ống hút (m) Tổng tổn thất trên đường ống đẩy (m) Với Trong đó: độ nhám thành ống hút chiều dài và đường kính đường ống hút. vận tốc dòng chảy trên đường ống hút Q: Lưu lượng của bơm Q=85l/s hệ số cản cục bộ của van một chiều hệ số cản cục bộ của khóa lắp ráp g gia tốc trọng trường g=9.81( ) Suy ra: Trong đó: chiều dài và đường kính đường ống đấy hệ số khủy cong vận tốc dòng chảy trên đường ống đẩy (m/s) Suy ra Nên cột áp của bơm là: Thông số tính toán: Q=85 (l/s), .Xác định số vòng quay đặc trưng Công suất hữu ích của bơm là: (2.1) Chất lỏng công tác là nước có trọng lượng riêng Số vòng quay đặc trưng của bơm: (2.2) Trong đó: : Số vòng quay đặc trưng của bơm (vòng/phút). n: Số vòng quay của bơm n=1450(vòng/phút). Q: lưu lượng của bơm Q=85(l/s). H: cột áp của bơm H=31,3 (mH2O) Từ đó ta có: (v/ph) 2.3. Xác định hiệu suất và công suất của bơm Hiệu suất của bơm: (2.3) Trong đó: : Hiệu suất lưu lượng của bơm : Hiệu suất thủy lực của bơm : Hiệu suất cơ khí của bơm Hiệu suât lưu lượng của bơm được tính theo công thức: (2.4) Hiệu suất thủy lực được tính theo công thức: (2.5) Với: (2.6) Trong đó: là đường kính vào quy dẫn của bánh công tác là hệ số quy dẫn đối với bơm ly tâm một cấp ta có ta chọn . Thay vào công thức (2.6) ta tính được : Từ đó ta tính được hiệu suất thủy lực : Hiệu suất cơ khí được xác đinh theo công thức thực nghiệm sau: (2.7) Trong đó: là hiệu suất tính tới ma sát của các bề mặt bánh công tác với chất lỏng (Ma sát đông). (2.8) Do đó: là hiệu suất tính tới tổn thất ma sát trong ổ trượt và ổ đệm Chọn Từ đó ta tính được hiệu suất cơ khí: Thay các giá trị của ở trên vào công thức (2.3) xác đinh hiệu suất của bơm ta có: Suy ra công suất của động cơ nguồn là: (2.9) Ta chọn động cơ nguồn là động cơ điện, công suất của động cơ điện cần chọn là: Nđc= (1,05 ÷ 1,3).N Nđc = (1,05 ÷ 1,3).33,01 Nđc = (34,66 ÷ 42,91) (KW) Tra cataloge của Công ty CP chế tạo máy điện Việt Nam- Hungary ta chọn được động cơ điện: Kiểu : KQ225Mb4 Công suất : 40 kW Tốc độ : 1465 vòng/phút Hiệu suất : 91,5 % 2.4 Xác đinh kích thước vào của bơm 2.4.1 Xác định vận tốc dòng vào của bơm Vận tốc dòng vào của bơm có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: (m/s) (2.10) Trong đó: Qlt: Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm (m3/s) nB: Số vòng quay của bơm với nB=nđc=1465 (vòng/phút) Lưu lượng lý thuyết của bơm: Thay vào công thức (1-10) ta xác định được vận tốc dòng vào của bơm: (m/s) Chọn (m/s). 2.4.2 Xác định đường kính trục bơm Moomen xoắn trên trục của bơm: (1-10) Trong đó: N : Công suất trên trục của bơm tính theo KW n: Số vòng quay trên trục của bơm tính theo vòng/phút. Thay các giá trị của N và n ở trên vòa công thức (2.10) ta được: Đường kính trục được xác định theo điều kiện bền dựa vào ướng xuất xoắn cho phép của bơm (cm) (2.11) Với trục bơm làm bằng thép ta có kG/cm2. Trong bơm ly tâm này ta chọn vật liệu chế tạo có sức chịu mài mòn cao là thép không gỉ SUS 316 có kG/cm2 Thay các giá trị trên vào biểu thức (2.11) ta tính được đường kính trục: (cm) Để tang độ bền ta lấy đường kính trục là dtr=45 (mm). 2.4.3 Xác định đường kính moay ơ theo đường kính trục Đường kính moay ơ ta có thể tính theo công thức thực nghiệm sau: (mm) Do vậy ta chọn đường kính moay ơ: dmo=55 mm. 2.4.4 Xác định đường kính vào Do Đường kính vào của bánh công tác được xác đinh từ phương trình lưu lượng theo công thức: (2.12) Thay các giá trị của Qlt, Vo và đường kính moay ơ ở trên vào công thức (2.12) ta có: (m) Lấy tròn Do=180 mm. 2.4.5 Xác định đường kính bố trí mép vào của bánh công tác Đường kính mép vào của bánh công tác bơm có thể được tính theo công thức kinh nghiệm sau: (mm) (2.13) Ta lấy D1=150 mm. 2.4.6 Xác định bề rộng lối vào của bánh công tác Vận tốc kinh tuyến dòng chảy ở lối vào bơm : (m/s) Chọn (m/s). Chiều rộng bánh công tác tại lối vào tính theo công thức sau : (m) (2.14) Thay các giá trị của lưu lượng lý thuyết Qlt, vận tốc kinh tuyến và đường kính D1 vào công thức (2.14) ta có : (m) Lấy b1 = 47(mm). Tính lại vận tốc ta được : 2.4.7 Xác định góc vào không va Xác định theo dòng vào hướng kính : Vận tốc lối vào V1u=0, . Góc dòng vào không va được tính theo công thức : (2.15) Trong đó:  là vận tốc hướng kính của dòng chảy ở lối vào. K1 là hệ số chèn dòng ở lối vào bánh công tác, K1=1,1 ÷1,2 Ta chọn K1=1,15. Vận tốc vòng tại lối vào được tính theo công thức sau : (2.16) Thay các giá trị của D1=0,15 (m) và số vòng quay n=1465 (vòng/phút) vào công thức (2.15) tính được vận tốc vòng tại lối vào như sau : Thay các giá trị của K1 và U1 vào biểu thức (2.15) ta xác định được góc dòng vào không va : Suy ra Góc có kể đến ảnh hưởng của vận tốc quay : Trong đó: góc va trong chảy bao cánh Chọn Suy ra 2.5 Xác định các kích thước ra của bơm 2.5.1 Xác định đường kính ra D2 Đường kính D2 được xác định theo phương trình cơ bản trong máy cánh dẫn: (2.17) Trong đó: Hlt là cột áp tính toán lí thuyết của bơm Với dòng vào hướng kính ta có V1u= 0 nên : (2.18) Từ đó ta có : (2.19) Với Kv2u là hệ số vận tốc vòng ở lối ra của bánh công tác. Kv2u = 0,47 ÷ 0,53 Lấy Kv2u = 0,5. Khi đó ta có : Đường kính D2 của bánh công tác được xác định bằng biểu thức : (2.20) Với là vận tốc góc của bánh công tác : Thay vào công thức (2.20) ta xác đinh được đường kính D2 của bánh công tác : Lấy đường kính ra của bánh công tác D2 = 350 mm. Ta thấy : tỷ số này nằm trong giới hạn cho phép của bơm ly tâm một cấp tỷ tốc nhanh 2.5.2 Xác định vận tốc kinh tuyến tại lối ra của bánh công tác Vận tốc kinh tuyến tại cửa ra của bánh công tác được xác định theo công thức thực nghiệm sau : (2.21) Ta chọn 2.5.3 Xác định bề rộng lối ra của bánh công tác Từ phương trình : (2.22) Suy ra (2.23) Chọn bề rồng lối ra của bánh công tác b2 =22 mm. Tính lại vận tốc ta được : 2.5.4 Xác định góc đặt cánh lối ra Góc của profin cánh ở lối ra được xác đinh theo biểu thức sau : (2.24) Trong đó hệ số chèn dòng K2 = 1,05÷1,1 ; lấy sơ bộ K2=1,05 Tỷ số vận tốc theo phương kinh tuyến . Tỷ số vận tốc tương đối lấy :  ; lấy . Với kết quả đã tính toán ở trên góc : Thay các giá trị đó vào công thức (1-24) ta xác định được : Suy ra Chọn 2.5.5 Xác định số cánh dẫn của bánh công tác Số cánh dẫn của bánh công tác được xác định theo công thức sau : (2.25) trong đó: KZ là hệ số phụ thuộc vào công nghệ chế tạo Với bánh công tác chế tạo bằng phương pháp đúc ta xác định được KZ=6,5. Thay số liệu vào công thức (2.25) ta có ; Ta chọn số cánh của bánh công tac là : Z=7cánh 2.6 Tính chiều dày của bánh công tác tại mép vào và mép ra Hệ số chèn dòng ở cửa vào được xác đinh theo công thức : (2.26) Trong đó: Bước cánh lối vào : (2.27) Chiều dày cánh ở cửa vào theo phương U : (2.28) Từ đó ta có : (2.29) Thay số ta có : Chọn Ta có : Tính lại hệ số chèn dòng K1 : Tính lại sai số của K1 tính lại và K1 chọn sơ bộ ta được : mn Bước cánh ở lối ra : Chiều dày cánh ở lối ra : Thay số : Chọn. Chiều dày cánh ở cửa ra theo phương U : Tính lại hệ số chèn dòng ở lối ra Tính sai số : Sai số nằm trong phạm vi cho phép từ 3÷5% Vận tốc tương đối của dòng chảy ở cửa vào và cửa ra của bánh công tác được xác định như sau : 2.7 Tính kiểm nghiệm Vận tốc theo khi ra khỏi bánh công tác được xác định theo công thức : (2.30) Cột áp lí thuyết của bơm khi kể đến ảnh hưởng của số cánh hữu hạn được xác định theo công thức gẫn đúng sau : (2.31) Trong đó: p là hệ số kể đến ảnh hưởng của số cánh hữu hạn được xác định theo công thức : (2.32) Trong đó  với ns=100÷200 hệ số được xác định theo công thức sau : (2.33) Thay các giá trị và các bán kính R1=D1/2, R2=D2/2 vào công thức (2.33) ta xác đinh được hệ số : Thay giá trị này vào phương trình (1-36) ta xác định được hệ số : Thay giá trị của p vào công thức (1-35) ta có : Vận tốc theo khi ra khỏi bánh công tác được xác định theo công thức : Thay số : Từ công thức : Sai số Như vậy sai số trên nằm trong khoảng có thể chấp nhận được D1 150 mm Dtr 45 mm D2 350 mm β1 25o B1 47 mm β2 25o B2 22 mm δ1 4 mm dmo 55 mm δ2 3 mm Z 7 Hlt 34.8 m Qlt 0.876 m3/s Hlt 45.8 m Bảng 2.1 Các kính thước cơ bản tại cửa vào và cửa ra và thông số của bánh công tác Chương 3: THIẾT KẾ CÁNH BÁNH CÔNG TÁC 3.1 Xây dựng tiết diện kinh tuyến bánh công tác sơ bộ Ta sử dụng phương pháp xây dựng tiết diện kinh tuyến theo sự biến thiên diên tích. Giả sử đồ thị biến thiên diện tích: diện tích biến đổi từ Fo đến F2 theo hình vẽ ở đoạn đầu thì tăng chậm ,sau đó tăng dần lên ở đoạn ra theo đường phân giác F2N. Hình 3.1 Đồ thị biến thiên diện tích từ mép vào đến mép ra Diện tích các tiết diện: (3.1) Vận tốc kinh tuyến các tiết diện: (3.2) Với giả thiết sự biến thiên diện tích các thiết diện như hình trên thì ta xác định được bề rộng lối ra bánh công tác bi và vận tốc kinh tuyến tại 11 tiết diện với bán kính tăng đều. Kết quả cho trong bảng 3.1: Bảng 3.1 Bảng tính sự thay đổi của vận tốc kinh tuyến Tiết diện ri(mm) Vmi' (m/s) bi (mm) Fi (mm2 ) 0 (Lối vào) 75 3.94 47 22144.1 1 85 3.926 41.8 22319.9 2 95 3.892 37.7 22499 3 105 3.858 34.4 22690.6 4 115 3.824 31.7 22901 5 125 3.79 29.4 23086.4 6 135 3.756 27.5 23321.9 7 145 3.722 25.8 23501 8 155 3.688 24.4 23758.5 9 165 3.654 23.1 23943.8 10 (Lối ra) 175 3.62 22 24185.7 Đồ thị biến thiên vận tôc kinh tuyến bánh công tác như hình dưới, ta thấy sự biến thiên vận tốc theo quy luật tuyến tính giảm dẫn từ mép vào đến mép ra: Hình 3.2 Quy luật biến thiên vận tốc Ta dựng được tiết diện kinh tuyến: Hình 3.3 Tiết diện kinh tuyến 3.2 Thiết kế biên dạng cánh bánh công tác 3.2.1 Xây dựng đường dòng đẳng tốc trong buồng dẫn dòng của bơm ly tâm 3.2.1.1 Chia đường dòng ở cửa vào và cửa ra - Ở cửa vào: Đường dẫn dòng bơm ly tâm cánh cong không gian được xây dựng là đường đẳng tốc. Buồng dẫn dòng được chia thành bốn dòng thành phần giới hạn bởi các mặt dòng a-a, b-b, c-c, d-d, e-e. Ở cửa vào các tiết diện này phải có tọa độ thảo mãn: Trong đó: Da=Do ,De=dmo Ta có diện tích vành khan lưu lượng đi qua khi chia các mặt dòng: Đường kính các đường dòng được xác định theo công thức tính toán: Kết quả tính toán ta thu được đường kính đường dòng tại cửa vào: Da=Do=180 mm; Db = 158,3 mm; Dc = 133,1 mm; Dd = 101,8 mm; De = dmo = 55 mm ; Ở cửa ra các đường dòng có : D=D2 = 350 mm 3.2.1.2 Vẽ sơ bộ các đường dòng a-a, b-b, c-c, d-d, e-e. Để xây dựng đường dòng của đẳng tốc trong buồng dẫn dòng của bơm, trước tiên ta vẽ sơ bộ các đường dòng a-a, b-b, c-c, d-d, e-e, sau đó vẽ sơ bộ các đường vuông góc với các đường dòng kể trên, đó là các đường 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Các đường này chính là các đường đẳng tốc trong buồng dẫn dòng của bơm Hình 3.4 Chia đường dòng sơ bộ 3.2.1.3 Tính toán hiệu chỉnh các đường dòng đẳng tốc và tính vận tốc kinh tuyến của các đường dòng Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế bơm và quạt ly tâm cánh không gian vì phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện khi tính toán, hiệu chỉnh, cho hiệu suất cao. Mặc dù phương pháp này không có cơ sở lí thuyết toán học chặt chẽ do bỏ qua các lưu lượng xoáy mà coi các đường vuông góc với các đường dòng có vận tốc V=const là đường đẳng tốc. Trong đường đẳng tốc, vận tốc kinh tuyến Vm dọc theo đường vuông góc với các đường dòng không đổi Vm=const. Lưu lượng qua các ống dòng giữu hai đường dòng khác nhau là không đổi: =const Với diện tích vành khan giữa hai đường dòng liên tiếp là không đổi: =const Phương pháp tính toán: Sử dung phương pháp gần đúng liên tiếp Chia sơ bộ các đừng dòng cho toàn bộ phần dẫn dòng trên lối vào và lối ra của bánh công tác. Chọn số đường dòng: i=5. Số phần dẫn dòng: n=4. Lưu lượng chảy qua một phần dẫn dòng là (m3/s) Chọn tỉ lệ xích hình vẽ là 1:1. Chia đường dòng theo phương pháp đẳng tốc, kẻ các đường đẳng tốc vuông góc với các đường dòng (8 đường). Kiểm tra sao cho =const. Nếu tích này sai khác với trong khoảng từ 3-5% thì coi như đảm bảo độ chính xác cần thiết. Nếu không thỏa mãn thì phải tính lại. Việc xây dựng đường dòng được thực hiện trên hình vẽ và lập theo các bảng sau: Bảng 3.2 Xây dựng đường đẳng tốc số 1: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 90 10.35 3.938 84.85 878.20 7.15 0.808 b-b 79.7 12.19 73.63 897.55 12.20 1.378 c-c 67.56 14.52 60.39 876.86 8.49 0.959 d-d 53.22 20.6 43.15 888.79 3.44 0.388 e-e 33.07 Trung bình 65.50 57.66 885.35 Bảng 3.3: Xây dựng đường đẳng tốc số 2: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 91.72 10.08 3.935 86.98 876.76 9.24 1.043 b-b 82.24 11.86 76.79 910.67 24.67 2.784 c-c 71.33 12.9 65.68 847.27 38.73 4.371 d-d 60.03 16.9 53.81 909.30 23.30 2.630 e-e 47.58 Trung bình 70.81 51.74 886.00 Bảng 3.4: Xây dựng đường đẳng tốc số 3: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 96.07 9.37 3.910 92.59 867.57 23.96 2.688 b-b 89.11 10.64 85.64 911.21 19.68 2.207 c-c 82.17 10.95 79.35 868.88 22.65 2.540 d-d 76.53 12.42 73.95 918.46 26.93 3.021 e-e 71.37 Trung bình 82.88 891.53 Bảng 3.5: Xây dựng đường đẳng tốc số 4: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 108.92 8.24 3.816 107.68 887.28 26.30 2.879 b-b 106.44 8.47 105.30 891.89 21.69 2.375 c-c 104.16 8.98 103.29 927.50 13.91 1.523 d-d 102.41 9.31 101.79 947.66 34.08 3.730 e-e 101.17 Trung bình 104.51 913.58 Bảng 3.6: Xây dựng đường đẳng tốc số 5: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 124.59 7.28 3.754 123.70 900.54 28.06 3.385 b-b 122.81 7.48 122.15 913.64 14.95 0.042 c-c 121.48 7.78 121.20 942.90 14.30 1.221 d-d 120.91 7.93 120.72 957.31 28.71 2.122 e-e 120.53 Trung bình 121.94 928.60 Bảng 3.7: Xây dựng đường đẳng tốc số 6: Đường dòng Ri Ritb ∆δi mm2 Ritb.∆δi mm2 ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm % m/s a-a 139.46 6.6 3.711 138.90 916.71 22.78 2.425 b-b 138.33 6.61 137.84 911.09 28.40 3.023 c-c 137.34 6.92 137.03 948.21 8.73 0.929 d-d 136.71 7.19 136.57 981.94 42.45 4.519 e-e 136.43 Trung bình 137.58 939.49 Bảng 3.8: Xây dung đường đẳng tốc số 7: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi mm2 ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 % m/s a-a 155.94 6.05 3.675 155.40 940.17 8.38 0.883 b-b 154.86 6.09 154.39 940.24 8.31 0.876 c-c 153.92 6.12 153.69 940.55 8.00 0.843 d-d 153.45 6.35 153.27 973.23 24.69 2.602 e-e 153.08 Trung bình 154.19 948.55 Bảng 3.9: Xây dựng đường đẳng tốc số 8: Đường dòng Ri Ritb ∆δi Ritb.∆δi ∆Ritb.∆δi ∆δi Vm mm mm mm mm2 mm2 % m/s a-a 167.87 5.73 3.643 167.47 959.60 2.66 0.278 b-b 167.07 5.71 166.75 952.11 4.83 0.504 c-c 166.42 5.77 166.22 959.09 2.15 0.225 d-d 166.02 5.77 165.85 956.95 0.01 0.001 e-e 165.68 Trung bình 166.57 956.94 Hình 3.5 Tiết diện kinh tuyến sau khi hiệu chỉnh 3.2.2 Xây dựng biên dạng cánh bằng phương pháp biến hình bảo giác 3.2.2.1 Xây dựng lưới biến hình bảo giác Trên cơ sở các mặt dòng đã được xác định ta tiến hành xây dựng biên dạng cánh trên các mặt dòng với giả thiết bỏ qua ảnh hưởng giữa các mặt dòng. Phương pháp biến hình bảo giác sử dụng trong thiết kế cánh là ánh xạ các mặt dòng tròn xoay về mặt đơn giản hơn nư mặt nón hay mặt trụ. Phép biến hình bảo giác bảo toàn góc và tỷ lệ kích thước khi thực hiện phép ánh xạ xuôi và ánh xạ ngược. Trong đồ án này ta chọn mặt ánh xạ là mặt trụ. Trình tự tiến hành như sau: Chọn Chọn bánh kính R của trụ biến hình bảo giác, R=R2 = 175mm Tính Chọn . Lưới trên mặt trụ có và không đổi. Các đoạn trên mặt dòng ứng với trên lưới mặt trụ được xác định dực vào quan hệ: hay Từ đó ta tiến hành xây dựng lưới biến hành bảo giác trải phẳng với các kết quả đã tính toán ở trên. Từ đó ta đưa ra bảng ΔL cho từng đường dòng: Bảng 3.10 ΔL đường dòng a-a Đường dòng a-a Rtb Δl ΔL ΣΔL 98.220 12.22 21.77 117.63 108.555 12.30 19.83 120.415 12.66 18.40 132.720 12.69 16.73 144.955 12.26 14.80 157.030 12.22 13.62 169.035 12.05 12.48 Bảng 3.11 ΔL đường dòng b-b Đường dòng b-b Rtb Δl ΔL ΣΔL 92.335 17.43 33.03 134.49 105.850 14.20 23.48 118.960 12.87 18.93 131.580 12.78 17.00 144.015 12.41 15.08 156.275 12.34 13.82 168.700 12.68 13.15 Bảng 3.12 ΔL đường dòng c-c Đường dòng c-c Rtb Δl ΔL ΣΔL 86.490 23.56 47.67 153.38 103.830 15.60 26.29 117.925 13.11 19.46 130.775 12.77 17.09 143.285 12.41 15.16 155.695 12.55 14.11 168.470 13.10 13.61 Bảng 3.13 ΔL đường dòng d-d Đường dòng d-d Rtb Δl ΔL ΣΔL 81.125 29.21 63.01 172.65 102.315 17.20 29.42 117.390 13.38 19.95 130.330 12.55 16.85 142.840 12.53 15.35 155.330 12.50 14.08 168.285 13.45 13.99 Bảng 3.14 ΔL đường dòng e-e Đường dòng e-e Rtb Δl ΔL ΣΔL 76.335 34.56 79.23 119.19 101.465 18.35 31.65 117.275 13.40 20.00 130.195 12.47 16.76 142.715 12.58 15.43 155.245 12.49 14.08 168.245 13.51 14.05 Dựa vào bảng số liệu trên ta xây dựng đồ thị ΔL = f(Δl) như sau: Hình 3.6: Đồ thị quan hệ ΔL=f(Δl) 3.2.2.2 Xác định biên dạng cánh trên lưới biến hình a) Xác định vị trí mép vào Xác định góc đặt cánh lối vào ứng với các mặt dòng đã chia. Việc xác định các góc được tiến hành như sau: Trong đó: là hệ số chèn dòng ở lối vào ứng với các đường dòng K1= 1.15 là vận tốc vòng tại cửa vào ứng với đường dòng thứ i Vận tốc vòng ở lối vào của bơm tại các tiết diện k-k: Vận tốc kinh tuyến được xác định theo quy luật chọn trước khi chia đường dòng đẳng tốc phụ thuộc vào vị trí mép vào. Góc đặt cánh lối vào trong thiết kế được xác định theo công thức kể đến ảnh hưởng của hiệu ứng co hẹp dòng chảy ở lối vào: với Như vậy ta có Với bơm có cao, các góc được chọn sao cho đảm bảo được tỷ số và được biến đổi đề từ trong ra ngoài với giá trị lớn ở đường dòng trong và giá trị nhỏ ở đường dòng ngoài. Giá trị tính toán được cho trong bảng sau: Bảng 3.15 Tính góc vào cho từng đường dòng: Tính góc vào cho từng đường dòng Mép vào trên các đường dòng R1 Cm1 u1 tanβ1,0 β1,0 δβ1,0 β1 mm m/s m/s độ độ độ a-a' 93.4 3.935 14.326 0.316 17.53 5.97 23.5 b-b' 85.61 3.935 13.131 0.345 19.02 6.48 25.5 c-c' 76.74 3.935 11.771 0.384 21.03 6.47 27.5 d-d' 68.33 3.935 10.481 0.432 23.36 5.94 29.3 e-e' 60.33 3.935 9.254 0.489 26.06 4.59 30.65 + xác định góc đặt cánh lối ra β2: Góc ra được xác định nhờ công thức: Cotgβ2 = u22- 1+pgHTK2u2v'm2 Trong đó : u2 là vận tốc lối ra u2=26.83(m/s) K2 là hệ số chèn dòng ở lối ra v’m2 là vận tốc kinh tuyến tại lối ra v’m2 = 3.62 (m/s) p là Hệ số cột áp, kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn hữu hạn lấy p là: 0,28 Thay các giá trị vào biểu thức trên ta được β2 = 20,41o Chọn góc ôm cho từng đường dòng căn cứ vào bảng 5.5(Tài liệu Bơm quạt cánh dẫn –GS Lê Danh Liên). Bảng3.16 Chọn góc ôm cho từng đường dòng: Đường dòng a-a b-b c-c d-d e-e Góc ôm θ 93 98.5 104 109.5 115 Việc xây dựng cánh trên lưới biến hình được thể hiện trong hình sau: Hình 3.7: Xây dựng cánh trên lưới biến hình bảo giác Việc xây dựng đường nhân profil được thể hiện tiến hành như sau : Trên hai tia cắt nhau trên lưới biến hình bảo giác, chia thành các đoạn thẳng bằng nhau và nối chéo liên tiếp. Đường cong tiếp tuyến với các đoạn thẳng đó tạo nên đường nhân profil. Việc xây dựng được minh họa như sau : Hình 3.8: Xây dựng đường nhân profil Kết quả xây dựng đường nhân lưới biến hình: Hình 3.9: Xây dựng đường nhân profil trên lưới biến hình bảo giác 3.2.2.3 Xây dựng biên dạng cánh trên hình chiếu mặt cắt ngang Từ đường nhân trên lưới biến hình bảo giác ta biến về mặt cắt ngang như sau: ta thấy giao điểm của các đường nhân trên lưới biến hình bảo giác cắt các đường ΔS: I,II,III,IV....,XII các đường này tương ứng với các đường trên hình chiếu mặt cắt ngang. Từ các giao điểm này giựa vào đồ thị ΔL = f(Δl) mà ta đã xây dựng, ta xác định được các điểm này trên tiết diện kinh tuyến ( hình 2.5 ). Từ đó xác định được khoảng cách từ các điểm này đến tâm quay ( tâm bánh công tác ), các đoạn này là các bán kính trên tiết diện ngang. Trên tiết diện ngang ta vẽ các đường tròn có các bán kính tương tự, các đường tròn này cắt các đường I,II,III,...,X tương ứng ta được giao điển của các đường nhân với cái đường I,II,III,....,X trên mặt cắt ngang. Nối các đường này lại ta được đường nhân trên hình chiếu mặt cắt ngang. Hình 3.10 : Xây dựng đường nhân profil trên hình chiếu mặt cắt ngang 3.2.2.6 Đắp độ dày cho profin cánh bánh công tắc Khi đắp độ dày cho profin cánh ta cần quan tâm đến khả năng gia công của phương pháp chế tạo. Độ dày của cánh phải nằm trong khả năng gia công, cánh sau gia công không bị gẫy do quá mỏng,cũng không được quá dày vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của bánh công tác,vì trên thực tế khi đắp độ dày cho cánh thì tiết diện vào của máng cánh bị co hẹp lại gây ra tổn thất của dòng chảy cà làm giảm hiệu suất của bánh công tác. Bánh công tác trên với kích thước khá nhỏ,được chế tạo bằng phương pháp đúc vì vậy để dễ chế tạo ta tiến hành đắp độ dày cho từng đường nhân profin theo profin có tính khí động tốt. Quy luật đắp độ dày được thể hiện qua hình sau: Hình 3.11: Quy luật đắp độ dày Kết quả đắp độ dày trên mặt biến hình bảo giác thể hiện như hình sau: Hình 3.12: Đắp độ dày cho đường nhân a-a Hình 3.13: Đắp độ dày cho đường nhân b-b Hình 3.14: Đắp độ dày cho đường nhân c-c Hình 3.15: Đắp độ dày cho đường nhân d-d Hình 3.16: Đắp độ dày cho đường nhân e-e Hình3.17: Hình chiếu bằng các đường nhân sau khi đã đắp độ dày Chương 4 Thiết kế phần dẫn dòng ra kiểu buồng xoắn 4.1 Vai trò của bộ phận dẫn dòng Đối với bơm cánh dẫn nói chung, chi tiết thủy lực quan trọng nhất giữ chức năng thực hiện việc trao đổi năng lượng của máy là bánh công tác. Hai bộ phận tiếp giáp trước và sau bánh công tác là dẫn dòng vào và ra. Hai chi tiết này không trực tiếp tham gia trao đổi năng lượng, nhưng chúng giữ vai trò tạo điều kiện cho bánh công tác thực hiện có hiệu quả việc trao đổi năng lượng. Nếu các bộ phận dẫn dòng không được tính toán thiết kế hợp lý sẽ ảnh hưởng tới hiệu suất của việc trao đổi năng lượng. Bộ phận dẫn dòng ra làm nhiệm vụ dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy, nó phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau : Đảm bảo dòng đối xứng trục sau khi ra khỏi bánh công tác tạo điều kiện thuận lợi cho chuyển động ổn định của dòng trong bánh công tác. Giảm động năng của dòng ra khỏi bánh công tác để giảm tổn thất năng lượng của dòng trong đường ống đẩy. Kinh nghiệm cho thấy khoảng 25% động năng biến đổi thành áp năng trong khu vực này là phù hợp. Hiện nay người ta thường dùng hai loại buồng dẫn đó là buồng dẫn kiểu ống xoắn (gọi là buồng xoắn) và buồng dẫn kiểu cánh. Trong đồ án này em thiết kế kiểu buồng dẫn ra kiểu xoắn, loại có một ống xoắn (kiểu buồng xoắn đơn). Tõ yªu cÇu thùc tÕ còng nh­ lÝ thuyÕt vµ vai trß cña buång xo¾n ng­êi ta ®­a ra hai ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ buång xo¾n ®ã lµ: Dßng ch¶y trong r·nh xo¾n lµ ®èi xøng trôc hay Cu.R = const víi gi¶ thiÕt chÊt láng c«ng t¸c lµ lÝ t­ëng. XuÊt ph¸t tõ gi¸ trÞ trung b×nh vËn tèc C3 cña dßng chÊt láng cña tÊt c¶ c¸c thiÕt diÖn buång xo¾n lµ h»ng sè. Khi Êy thiÕt diÖn buång xo¾n cã rÊt nhiÒu d¹ng kh¸c nhau nh­: hình thang, trßn, vu«ng. Trong đồ án ta sẽ thiết kế dạng buồng xoắn hình tròn với quy luật cvr = const. 4.2 Tính toán thiết kế buồng xoắn theo quy luật cvr = const Các thông số đầu vào để tính toán buồng xoắn được lấy từ bánh công tác sau khi đã tính toán : D2 = 350 (mm) b2 = 22 (mm ) Tính toán bắt đầu từ việc chọn đường kính D3 và chiều rộng b3 của buồng xoắn,trong đó D3 thường được chọn như sau : D3 = (1,03 ÷ 1,05).D2 Vậy ta có : D3 = (1,03 ÷1,05)350 = (360,5 ÷ 367,5) ta chọn D3 = 366 (mm) Chiều rộng buồng xoắn được chọn như sau : b3 = b2 + (0,02 ÷ 0,05).D2 = 22 + (0,02 ÷ 0,05)350 = (29 ÷ 37,5) (mm) Ta chọn b3 = 35 (mm) Góc ôm buồng xoắn được lấy theo bảng sau : Bảng 4.1 Góc bao buồng xoắn phụ thuộc vào ns : ns (v/ph) 60 90 130 190 280 360o 350o 340o 330o 320o Với ns = 112,6 (v/ph) theo bảng trên ta chọn Ta có : Lưu lượng qua một phân tố diện tích dA=b.dr được tính : Lưu lượng qua tiết diện ngang được xác định qua tích phân : Trong đó: Qφilà lưu lượng tại các tiết diện tương ứng φi là các góc tương ứng với từng tiết diện b là bề rộng buồng xoán tại tiết diện tương ứng r là bán kính cong tại tiết diện Nếu đặt , từ công thức tích phân trên ta có thể viết: Lưu lượng tổng được xách định: Hình 4.1 Minh họa cho lý thuyết tính toán buồng xoắn Từ kết quả tính toán ta thực hiện được bảng tính. Theo kết quả tính toán ta xây dựng được đồ thị Q=f1(R). Diện tích F của tiết diện tính toán được xác định bởi đồ thị Q=f1(R) và b=f2 (R) Bảng 4.2. Tính toán xây dựng tiết diện buồng xoắn: S TT ri (mm) bi (mm) Bi=bi/ri Δri (m) Bi+Bi+12 (m3/s) ΔQ Qi=i=1i=n∆Q 1 183 35 0.1913 0.005 2 188 35 0.1862 0.005 0.1887 0.00209 0.00209 3 193 38.25 0.1982 0.005 0.1922 0.00213 0.00423 4 198 41.5 0.2096 0.005 0.2039 0.00226 0.00649 5 203 44.75 0.2204 0.005 0.2150 0.00239 0.00888 6 208 48 0.2308 0.005 0.2256 0.00250 0.01138 7 213 51.25 0.2406 0.005 0.2357 0.00262 0.01400 8 218 54.5 0.2500 0.005 0.2453 0.00272 0.01672 9 223 57.74 0.2589 0.005 0.2545 0.00282 0.01955 10 228 60.99 0.2675 0.005 0.2632 0.00292 0.02247 11 233 64.24 0.2757 0.005 0.2716 0.00301 0.02548 12 238 67.49 0.2836 0.005 0.2796 0.00310 0.02859 13 243 70.74 0.2911 0.005 0.2873 0.00319 0.03178 14 248 73.99 0.2983 0.005 0.2947 0.00327 0.03505 15 253 77.24 0.3053 0.005 0.3018 0.00335 0.03840 16 258 80.49 0.3120 0.005 0.3086 0.00343 0.04182 17 263 83.74 0.3184 0.005 0.3152 0.00350 0.04532 18 268 86.99 0.3246 0.005 0.3215 0.00357 0.04889 19 273 90.24 0.3305 0.005 0.3276 0.00364 0.05253 20 278 93.49 0.3363 0.005 0.3334 0.00370 0.05623 21 283 96.73 0.3418 0.005 0.3390 0.00376 0.05999 22 288 99.98 0.3472 0.005 0.3445 0.00382 0.06381 23 293 103.23 0.3523 0.005 0.3497 0.00388 0.06770 24 298 106.48 0.3573 0.005 0.3548 0.00394 0.07164 25 303 109.73 0.3621 0.005 0.3597 0.00399 0.07563 26 308 112.98 0.3668 0.005 0.3645 0.00405 0.07967 27 313 116.23 0.3713 0.005 0.3691 0.00410 0.08377 28 318 119.48 0.3757 0.005 0.3735 0.00415 0.08792 Diện tích tương ứng lưu lượng của buồng xoắn Qbx. Lưu lượng qua các tiết diện trung gian và do diện tích các tiết diện tỷ lệ với góc bao : Để tính các tiết diện trung gian chia lưu lượng Qbx thành 8 phần bằng nhau. Dựa vào đồ thị Q=f1 (R) và biểu đồ b=f2 (R) ta xác định được bán kính Ri do đó dựa theo diện tích Fi tương ứng. Buồng xoắn được tính toán cho 8 tiết diện cách nhau 43o. Góc nhọn của các tiết diện được vê tròn sao cho thỏa mãn điều kiện: Tức phần diện tích bù them vào bằng phần diện tích cắt đi đề tránh xuất hiện khoảng trống có hại. Tại góc φ0 = 0 thì Qi = 0, ρ = 0 và R = Δr + r3 . ta xét đến phần lưỡi gà tại tiết diện 0, Δr = (2 ÷ 3) (mm) lấy Δr = 3 (mm). Bắt đầu sau tiết diện Q344o là phần ống loe có tiết diện biến đổi từ tiết diện tính toán đến tiết diện cuối cùng (nối với ống đẩy). Các tiết diện chuyển tiếp phải có diện tích bằng diện tích hình tròn tương đương ứng với độ loe tính toán. Góc loe cũng như chiều dài ống loe được tính toán sao cho đảm bảo các điều kiện sau: Vận tốc trung bình ở cửa ra ống loe : vloe = (2 ÷ 6) m/s Góc loe phải đảm bảo hợp lý, không gây nên tách thành, thông thường αloe = 5o ÷ 12o . Trường hợp ống loe cong có thể lấy lên 16o . Để tính toán ống loe, cần đưa ống loe về dạng ống loe nón tương đương. Đường kính lớn của ống loe bằng bằng đường kính ống đẩy Dra , còn đường kính nhỏ bằng đường kính tương đương Dtđ xác định từ diện tích lớn nhất của buồng xoắn A344o : Dtđ = 4A344oπ Nếu gọi L là chiều dài ống loe và chiều dài ống loe được xác định : αloe = arctgDra- Dtđ2L Chiều dài ống loe L được xác định theo điều kiện động học, nhưng cũng phải kết hợp với ống loe sao cho đảm bảo về kích thước cân đối về kích thước tổng thể của vỏ bơm. Ống loe có thể có kết cấu là ống thẳng đối xứng, có thể là ống cong, có thể là được bố trí nghiêng hoặc ống không đối xứng. ở đây để phù hợp với kết cấu của bơm tia,phần ống loe sẽ được uốn cong . Chọn vận tốc trung bình lối ra ống loe vloe = 4 ( m/s ) ta xác định được đường kính ở lối ra của ống loe : Dra = 4Qπvloe = 4×0,0876π×4 = 0,167( m ) = 167 ( mm ) Đường kính ống ra khỏi buồng xoắn được chọn trong dải tiêu chuẩn. Căn cứ vào tài liệu trong giáo trình Lý thuyết cánh của PGS. TS Hoàng Thị Bích Ngọc ta chọn Dra = 200 (mm) Đường kính tương đương xác định từ mặt cắt θ0 = 344 của buồng xoắn : Dtd = 105.16 (mm) Chọn chiều dài L là L = 294 (mm) Vậy ta có góc loe là : αloe=arctg200- 138.162×238=60 Sau khi đã tính toán xong, ta tiến hành xây dựng (vẽ) đường cong ngoài của buồng xoắn như sau. Trước tiên ta dựng các tia cách nhau 430 . Trên các tia này ta xác định các điểm từ 0 đến VIII là các Ri tương ứng tưng tiết diện. Đối với cung tròn đầu tiên ta có thể vẽ một đường tròn bất kỳ đi qua hai điểm 0 và I sao cho nhìn có độ cong họp lý (có một gọi ý là ta có thể vẽ một đường spline đi qua tám điểm trên rồi vẽ đường tròn này có độ cong gần với độ cong của đường spline đi qua hai điểm 0 và I) với cung tròn thứ hai, ta có hai cách vẽ như sau: 1- Nếu ta sử dụng cad để vẽ thì, từ điểm 0 ta vẽ một đường thẳng đi qua tâm của cung tròn thứ nhất, vẽ trung trực của đoạn thẳng nối hai điểm I và II. Ta được giao điểm của hai đường này là tâm của cung tròn thứ hai. Cứ như vậy ta vẽ tiếp cho các cung tròn còn lại. 2- Nếu ta sử dụng phần mền SolidWorks để vẽ thì: ta vẽ một đường tròn bất kỳ, bắt tạo mỗi quan hệ gắn kết giữa đường tròn này với điểm I và điểm II, sau đó ta điểu chỉnh bán kính của đường tròn này sao cho tiếp tuyến tại điển I của cung tròn 1 và tiếp tuyến của đường tròn này nằm trên cùng một đường thẳng,tương tự ta vẽ được các cung tròn khác. Kết quả tính toán được cụ thể bằng hình vẽ như sau: Hình 4.2 Hình vẽ thiết kế buồng xoắn - Bảng tọa độ các cung tròn tạo lên đường cong buồng xoắn: Bảng 4.2 Tọa độ các cung tròn trên đường cong buồng xoắn Cung số 1 2 3 4 5 6 7 Tọa độ cung X 17,704 -30,433 -12,514 -4,977 -36,452 41,771 0,789 Y -27,232 -8,567 -32,121 39,575 7,611 3,69 3,69 R 197,7 256,8 230,1 302,2 257,5 335,7 281,1 Kết luận Thông qua đồ án máy cánh dẫn này em đã có cái nhìn chi tiết về ngành mà mình đang theo đuổi. Qua đồ án em đã biết vận dụng nhưng kiến thức mà mình đã học trên lớp vào để thiết kế một chiếc máy cụ thể, đồng thời em đã biết chọn những hệ số và công thức kinh nghiệm trong quá trình tính toán để đạt được kết quả tính toán tối ưu. Trong quá trình làm đồ án giúp em có cơ hội được tìm hiểu những phương pháp thiết kế các máy chuyên ngành ở ngoài thực tế. Đó là một trải nghiệm rất bổ ích trong khi còn ngồi trên giảng đường đại học. Nhờ việc làm đồ án giúp em nâng cao khả năng làm việc nhóm trong quá trình trao đổi với những bạn cùng lớp. Tuy nhiên do không có điều kiện để chế tạo bơm ly tâm cánh không gian mà em thiết nên ta cũng không kiểm chứng được hiệu suất, tính kinh tế, tính chống xâm thực của máy.. Đó cũng là một thiếu sót nên em hy vọng rằng sau này sẽ được chế tạo chiếc máy mà em thiết kế này. Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm TS. Vũ Văn Trường đã giúp em hoàn thành đồ án này! Tài liệu tham khảo: Hoàng Thị Bích Ngọc,máy thủy khí cánh dẫn. Bơm ly tâm và bơm hướng trục. NXB khoa học & Kỹ thuật, 2012 Lê Danh Liên, Bơm, Quạt cánh dẫn. NXB DDaHBK Hà Nội, 2012 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, 2, NXB Giáo Dục Ninh Đức Tốn, Dung sai & Lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2006