WesterntechVN – Trong quá trình sản xuất bơm ly tâm, Gọt Bánh Xe Công Tác (BXCT) là một kỹ thuật điều chỉnh kích thước vật lý (D2→D2g) để đạt được một cặp thông số (Q,H) nằm ngoài đường đặc tính gốc. Mặc dù là một giải pháp cố định, gọt cánh là cần thiết khi không thể thay đổi vòng quay hoặc để tối ưu hóa phạm vi hoạt động của một dòng bơm tiêu chuẩn. Tuy nhiên, việc gọt cánh làm thay đổi hình học và phá vỡ sự đồng dạng hoàn hảo, khiến các công thức đồng dạng phải được áp dụng dưới dạng gần đúng và kinh nghiệm thực tế.
Bài viết chuyên sâu này sẽ tập trung vào kỹ thuật và giới hạn của việc gọt Bánh Xe Công Tác. Chúng ta sẽ phân tích sự khác biệt giữa công thức lý thuyết (4-26) và công thức thực nghiệm ưu tiên (4-27), làm rõ tại sao sự gần đúng lại cần thiết. Đặc biệt, chúng ta sẽ đi sâu vào các giới hạn gọt cánh nghiêm ngặt dựa trên Tỷ Tốc (ns) và quy trình kỹ thuật để xác định đường kính gọt D2g nhằm đạt được chính xác điểm công tác yêu cầu (QA,HA).
Lý Thuyết Đồng Dạng Gần Đúng Khi Gọt Bánh Xe Công Tác
- 1.1. Sự Phá Vỡ Đồng Dạng:
- Khi gọt đường kính D2, lý thuyết đồng dạng hoàn hảo bị phá vỡ vì tỷ lệ các kích thước khác (ví dụ: chiều rộng cánh b2, khe hở, vỏ xoắn) không thay đổi theo tỷ lệ iD.
- Giả định Gần Đúng: Để áp dụng luật đồng dạng, ta phải giả định rằng:
- Vòng quay n không đổi (in=1).
- Tiết diện qua nước (F) không đổi (F=Fg).
- Tam giác tốc độ vẫn gần như đồng dạng (góc β2 không đổi).
- 1.2. Công Thức Lý Thuyết (Công thức 4-26):
- Dựa trên giả định tam giác tốc độ đồng dạng và in=1:
QQg=C2rC2rg=U2U2g=iD vaˋ HHg=iD2 vaˋ NNg=iD5
-
- Hạn chế: Kinh nghiệm thực tế cho thấy kết quả lý luận này chưa phù hợp với thực tế, đặc biệt là mối quan hệ công suất (N∝D5 là quá mạnh).
- 1.3. Công Thức Thực Tế Ưu Tiên (Công thức 4-27):
- Qua tổng kết thực tế, đối với bơm ly tâm có tỷ tốc thấp ns<200v/ph, các chuyên gia khuyên dùng công thức kinh nghiệm sau:
QQg=iD=D2D2g(Lưu lượng tỷ lệ bậc một)
HHg=iD2=(D2D2g)2(Cột nước tỷ lệ bậc hai)
NNg=iD3=(D2D2g)3(Coˆng suaˆˊt tỷ lệ bậc ba)
-
- Đánh giá: Công thức này đơn giản hóa mối quan hệ công suất xuống bậc ba, phản ánh sát hơn thực tế khi gọt cánh nhỏ.
Mối Quan Hệ Giữa Q và H và Parabol Đồng Dạng Gọt Cánh
- 2.1. Thiết lập Parabol Gọt Cánh (Công thức 4-28):
- Từ Công thức 4-27:
QQg=D2D2g vaˋ HHg=(D2D2g)2
-
- Bằng cách loại bỏ iD:
(D2D2g)=QQg=HHg
-
- Điều này dẫn đến:
HgQg=HQ=kg
-
- Phương trình Q=kgH biểu thị một Parabol qua gốc tọa độ. Parabol này đi qua điểm công tác cũ (Q,H) và điểm công tác mới (Qg,Hg), tương tự như khi thay đổi n.
Giới Hạn Gọt Cánh Theo Tỷ Tốc (ns) và Chiến Lược Kỹ Thuật
- 3.1. Giới Hạn Tỷ Tốc:
- Tỷ Tốc Cao (ns>300v/ph): Không cho phép gọt BXCT. Bơm hướng trục và hướng chéo tỷ tốc cao rất nhạy cảm với việc thay đổi hình học.
- Tỷ Tốc Trung bình (200<ns<300v/ph): Chỉ gọt 7…11%.
- Tỷ Tốc Thấp (60<ns<120v/ph): Có thể gọt đến 15…20%.
- Lý do: Tỷ tốc ns càng cao, cánh càng mỏng và đường kính càng nhỏ so với chiều rộng, khiến việc gọt cánh làm giảm hiệu suất (η) nghiêm trọng hơn (giảm tới 4% khi ns=200…300 và gọt 10%D).
- 3.2. Quy trình Xác định Đường Kính Gọt D2g (Hình 4-3, b):
- Mục tiêu: Tìm D2g để bơm đạt điểm yêu cầu A(QA,HA) (nằm ngoài đường H−Q gốc).
- Bước 1: Tính Hằng số kg: Dùng điểm yêu cầu A: kg=QA/HA.
- Bước 2: Tìm Điểm Đồng Dạng B: Vẽ Parabol Q=kgH. Parabol này giao với đường H−Q−n gốc tại điểm B(QB,HB).
- Bước 3: Tính Đường Kính Gọt: Điểm B là điểm đồng dạng của A trên bơm gốc. Áp dụng công thức (4-27):
iD=D2D2g=QBQA hoặc iD=HBHA
Từ đó, D2g=D2⋅QBQA.
Gọt Bánh Xe Công Tác là một kỹ thuật sản xuất có giới hạn, chỉ áp dụng cho bơm ly tâm tỷ tốc thấp (ns<300v/ph) và phải tuân theo các công thức đồng dạng gần đúng (4-27). Mặc dù làm giảm nhẹ hiệu suất, kỹ thuật này cho phép mở rộng phạm vi làm việc của bơm tiêu chuẩn. Việc xác định đường kính gọt D2g được thực hiện bằng cách kết hợp Parabol đồng dạng Q=kgH và đường đặc tính gốc, đảm bảo rằng bơm gọt đạt chính xác các thông số Q và H mục tiêu.
