Thiết kế tàu hút bùn và tính toán, thiết kế bơm bùn

- NGUYỄN NGỌC HỌC THIẾT KẾ TÀU HÚT BÙN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BƠM BÙN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ HÀ NỘI – 2012NGUYỄN NGỌC HỌC KHOÁ 2009 KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- NGUYỄN NGỌC HỌC THIẾT KẾ TÀU HÚT BÙN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BƠM BÙN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.
- PHAN ANH TUẤN HÀ NỘI - 2012 Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU .
- Lý do chọn đề tài .
- Lịch sử nghiên cứu .
- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu .
- Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG I THIẾT KẾ THÂN TÀU HÚT BÙN Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý làm việc của tàu hút bùn Cấu tạo chung Các bộ phận chính của tàu hút bùn Một số tàu hút bùn tham khảo cho đề tài này Nguyên lý hoạt động của tàu hút bùn Yêu cầu thực tế khi sử dụng tàu hút bùn ở Việt Nam Thiết kế thân tàu hút bùn Kết cấu tàu hút bùn Trang thiết bị trên tàu hút bùn Trang bị động lực cho tàu hút bùn CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ BƠM BÙN Những đặc điểm kết cấu chính của bơm bùn Các phương trình cơ bản Khả năng hút của bơm bùn Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 2 2.4 Một số điều cần chú ý đối với bơm bùn Hệ số hiệu suất Đặc tính năng lượng Bánh công tác Buồng xoắn CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG VẬN TẢI BÙN TRONG ĐƯỜNG ỐNG Tính chọn động cơ Thiết kế bơm bùn Xác định cột áp máy bơm Xác định lưu lượng của bơm bùn Tính toán bánh công tác Thiết kế hình dạng rãnh bánh xe ở tiết diện kinh tuyến Tính toán buồng xoắn Thiết kế ống tháo Thiết kế phần loe của ống tháo Tính toán lót kín Ống dẫn nước CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA ĐỘ BỀN TRỤC BƠM Tính toán trục bơm Lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp khớp nối Lực tác dụng lên bánh công tác của bơm Kiểm nghiệm trục Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Tính toán chọn loại ổ lăn Chọn ổ theo khả năng tải động Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh Tính toán chọn then Tính chọn then lắp bánh công tác Then lắp chỗ khớp nối Khớp nối trục Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 3 CHƯƠNG V QUY TRÌNH LẮP VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC BƠM BÙN Quy trình lắp ghép Lắp ghép ổ lăn Lắp gép then Quy trình công nghệ gia công trục KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 4 LỜI CAM ĐOAN Luận văn “Thiết kế tàu hút bùn và tính toán, thiết kế bơm bùn” này được thực hiện bởi chính tác giả.
- Kết quả trình bày trong tập luận văn này là sự tổng hợp từ những nghiên cứu trong quá trình tác giả theo học khóa đào tạo Thạc sỹ khoa học, chuyên ngành Máy và thiết bị thủy khí tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
- Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT L: Chiều dài tàu B,b: Chiều rộng T: Chiều chìm tàu H: Cột áp bơm Q: Lưu lượng bơm N: Công suất c: Vận tốc tuyệt đối u: Vận tốc vòng w: Vận tốc tương đối α: Góc giữa vectơ u và c β: Góc giữa vectơ w và phương của u C: Độ sệt của bùn D,d: Đường kính η: Hiệu suất γ: Trọng lượng riêng g: Gia tốc trọng trường n: Vận tốc vòng quay K: Hệ số sử dụng công suất ξ: Hệ số tổn thất cục bộ λ: Hệ số ma sát R,r: Bán kính δ: Chiều dày lá cánh ψ: Hệ số chiều dày lá cánh Z: Số cánh bánh công tác p: Hệ số hiệu chỉnh cột áp t: Bước cánh θ: Góc ở tâm Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Các thông số cánh 45 Bảng 3.2 Bảng tính lưu lượng buồng xoắn 50 Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các bộ phận chính của tàu hút bùn 12 Hình 1.2 Một số kiểu lưỡi cắt 15 Hình 2.1 Các thành phần vận tốc chất lỏng trong bánh công tác 25 Hình 2.2 Tam giác vận tốc chất lỏng trong bánh công tác 26 Hình 3.1 Bách công tác 37 Hình 3.2 Đồ thị quan hệ W-R 43 Hình 3.3 Biên dạng cánh trên mặt cắt ngang 46 Hình 3.4 Ống tháo 47 Hình 3.5 Cách xác định tiết diện 52 Hình 3.6 Lót tiếp xúc 54 Hình 4.1 Kích thước sơ bộ trục bơm 55 Hình 4.2 Lực dọc trục bơm 56 Hình 4.3 Sơ đồ tính toán nội lực 60 Hình 4.4 Biểu đồ ứng suất trục bơm 61 Hình 4.5 Sơ đồ đặt lực lên trục bơm 67 Hình 4.6 Ổ lăn 69 Hình 4.7 Then trục bơm 70 Hình 4.8 Khớp nối trục 72 Hình 5.1 Mối ghép ổ lăn 75 Hình 5.2 Miền dung sai lắp ghép ngoài 76 Hình 5.3 Miền dung sai lắp ghép trong 77 Hình 5.4 Nguyên công 1 78 Hình 5.5 Nguyên công 2a 78 Hình 5.6 Nguyên công 2b 79 Hình 5.7 Nguyên công 3 79 Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 8 Hình 5.8 Nguyên công 4 80 Hình 5.9 Nguyên công 6 81 Hình 5.10 Nguyên công 7 81 Hình 5.11 Nguyên công 9 82 Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 9 MỞ ĐẦU 1.
- Lý do chọn đề tài Đất nước ta từ lâu đã được xem là một nước nông nghiệp, ông cha ta đã biết điều tiết nước để phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên việc điều tiết nước đó chỉ bằng những trang thiết bị thô sơ, việc vận hành nó chủ yếu dựa vào sức người là chính nên việc điều tiết nước có hiệu quả không cao, dẫn đến làm giảm sản lượng cây trồng.
- Ngày nay dưới sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, người ta đã tạo ra nhiều máy móc trang thiết bị phục vụ vào việc nạo vét sông ngòi, kênh rạch để đảm bảo phục vụ tốt cho công việc tưới tiêu cũng như đảm bảo mạng lưới giao thông đường thủy nội địa.
- Một trong các thiết bị nạo vét kênh đó là các tàu hút bùn mà đề tài: “Thiết kế tàu hút bùn và tính toán, thiết kế bơm bùn” này sẽ đề cập tới.
- Khác với những tàu hút bùn thông thường dùng phương thức hút bùn lên xe chứa hoặc lên các thùng chứa rồi dùng phương tiện vận tải bùn tập kết đến chỗ đổ bùn, tàu hút bùn được đề cập tới trong đề tài này sẽ dùng hệ thống, thiết bị phụ trợ để trực tiếp hút và đẩy bùn trong đường ống đến nơi xả bùn luôn.
- Bằng thiết kế mới này, chi phí vận tải bùn sẽ được giảm đáng kể.
- Đề tài là sự kết hợp nghiên cứu trong 2 lĩnh vực chuyên môn chính là chuyên ngành Máy và thiết bị thủy khí và chuyên ngành Kỹ thuật tàu thủy.
- Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 10 2.
- Lịch sử nghiên cứu Tàu hút bùn là một trong những tàu chuyên dụng được ngành kỹ thuật tàu thủy đưa vào nghiên cứu, chế tạo tương đối sớm.
- Tuy nhiên, các tàu làm nhiệm vụ hút bùn hiện nay do trong nước thiết kế chưa có sự kết hợp sự vận tải bùn trong đường ống.
- Đề tài này sẽ là sự kết hợp giữa hai chuyên môn chính là chuyên ngành Máy và thiết bị thủy khí và chuyên ngành Kỹ thuật tàu thủy để đưa ra một phương tiện nạo vét bùn làm việc độc lập và hiệu quả.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận văn là kết hợp kiến thức về chuyên ngành Kỹ thuật máy và thiết bị thủy khí và kiến thực về chuyên ngành Kỹ thuật tàu thủy để thiết kế ra một phương tiện nạo vét và vận tải bùn về nơi tập kết độc lập.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài này là thiết kế tàu hút bùn, thiết bị đào xới bùn làm việc được với các hệ thống phụ trợ để nâng cao hiệu quả vận tải bùn trong đường ống.
- Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả Khác với những tàu hút bùn thông thường dùng phương thức hút bùn lên xe chứa hoặc lên các thùng chứa rồi dùng phương tiện vận tải bùn trung gian tập kết bùn đến chỗ đổ bùn, tàu hút bùn được đề cập tới trong đề tài này sẽ dùng hệ thống, thiết bị phụ trợ để trực tiếp hút và đẩy bùn trong đường ống đến nơi tập kết bùn.
- Đề tài đưa ra sự tích hợp giữa tàu hút bùn và hệ thống vận tải bùn trên cùng một phương tiện.
- Phương pháp nghiên cứu Tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết về máy thủy khí, lý thuyết về thiết kế tàu thủy và kinh nghiệm thực tiễn trong cương vị kỹ sư thiết kế tàu.
- Tham khảo các loại tàu hút bùn cũng như các hệ thống hút và vận tải bùn trong đường Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 11 ống để tối ưu hóa trong thiết kế mới này.
- Đây cũng là phương pháp nghiên cứu phổ biến của hai chuyên ngành Kỹ thuật máy và thiết bị thủy khí và Kỹ thuật tàu thủy.
- Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 12 CHƯƠNG I THIẾT KẾ THÂN TÀU HÚT BÙN 1.1 Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý làm việc của tàu hút bùn 1.1.1 Cấu tạo chung Tàu hút bùn hay còn gọi là tàu cuốc là một máy đào và vận chuyển bùn đất (ở dạng hỗn hợp nước – đất, gọi là bùn) theo một quy trình công nghệ liên tục.
- Sơ đồ nguyên lý của tàu hút bùn như trong Hình 1.1 dưới đây.
- Bộ phận xới tơi 2.
- Khung cần bộ phận xới tơi 3.
- Cơ cấu dẫn động bộ phận xới tơi(động cơ điện, hộp giảm tốc) 4.
- Cáp nâng bộ phận xới tơi 5.
- Tời của bộ phận xới tơi 6.
- Bơm hút bùn 9.
- Động cơ đốt trong dẫn động bơm bùn 10.
- Tời cáp neo để di chuyển khi làm việc Hình 1.1 Các bộ phận chính của tàu hút bùn Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 13 Nhìn chung tàu hút bùn gồm ba nhóm chi tiết chính.
- Nhóm thứ nhất là nhóm chi tiết chính làm nhiệm vụ thực hiện các quy trình công nghệ cơ bản là xới khuấy đất bùn và vận chuyển hỗn hợp bùn từ vị trí cần nạo vét đến nơi thu gom.
- Cụm chi tiết này có thiết bị xới khuấy đất bùn (gọi là thiết bị sục bùn).
- ống hút, thiết bị để điều khiển chi tiết sục bùn và miệng hút.
- Nhóm thứ hai bao gồm các chi tiết phụ đảm bảo các chi tiết nhóm thứ nhất làm việc tốt.
- Nhóm này có các chi tiết vỏ tàu (có thể kết hợp bè hoặc phao nổi), thiết bị nâng hạ chi tiết sục bùn và miệng hút, máy bơm phụ cấp nước kỹ thuật cho các chi tiết chính của nhóm 1, thiết bị năng lượng và động cơ chạy bơm bùn.
- Nhóm thứ ba có các cụm chi tiết nhằm đảm bảo điều kiện bình thường và an toàn giúp thiết bị hút bùn làm việc tốt đạt kết quả cao nhất.
- Cụm này bao gồm cả hệ thống điều khiển, thiết bị đo kiểm tra, thiết bị nâng hạ phụ, thiết bị sưởi ấm, thông gió an toàn vệ sinh, cứu hỏa và bơm nước thải, thiết bị thông tin liên lạc, tín hiệu … Tàu hút bùn có cấu tạo phổ biến nhất đang được sử dụng gồm các bộ phận chính: thân tàu (phao nổi), bơm bùn, động cơ chạy bơm, thiết bị đóng cọc, thiết bị làm tơi đất, tời kéo, ống dẫn bùn đặt nổi, thường dùng các thiết bị làm tơi (hay sục bùn).
- Thân tàu được chế tạo bằng những bộ phận có thể tách rời nhau, Các phao riêng được nối với nhau bằng những vỉ kéo.
- Tổ hợp dầm ngang và dầm dọc cấu tạo nên vỏ ngoài của tàu gọi là thân tàu, có ba hệ thống khung: khung ngang, khung dọc, khung hỗn hợp.
- Bơm bùn được đặt trong khung hay hầm tàu.
- Bố trí bơm bùn trong hầm tàu sẽ tốt hơn vì chiều cao hút sẽ nhỏ hơn.
- Đề tài : MTK09-13 Học viên : Nguyễn Ngọc Học Luận văn thạc sĩ khoa học 14 Đường ống dẫn bao gồm ống hút và ống đẩy.
- Ống có cơ cấu làm tơi và các chi tiết khác theo nó được gắn vào khung nâng.
- Phần ống xả đặt nổi bao gồm những đoạn riêng biệt được nối với nhau bằng các cơ cấu nối mềm đảm bảo việc di chuyển của tàu và ống trên mặt nước được bình thường.
- Trên thực tế đang sử rất nhiều các loại máy hút bùn khác nhau với kích cỡ và chủng loại khác nhau.
- Có thể chia chúng thành hai loại chính: Tàu hút bùn phục vụ xây dựng, khai thác mỏ và tàu hút bùn nạo vét đáy kênh phục vụ giao thông, thủy lợi.
- 1.1.2 Các bộ phận chính của tàu hút bùn - Bộ xới tơi: có 2 loại bộ xới tơi + Bộ xới tơi kiểu ống hút: Dùng dòng nước áp suất lớn để điều chỉnh hút đất bị xới ở giữa có dạng chỏm cầu + Bộ xới tơi kiểu tang phay: Hình dạng kích thước và vị trí của lưỡi phay trong không gian phải thích hợp để có thể cắt và gom đất vào cửa hút là lớn nhất.
- Chọn bộ phận xới tơi tuỳ thuộc vào từng loại đất

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt