Proračun, dimenzioniranje i izrada 3D modela osnovnih elemenata centrifugalne pumpe

Similar documents
FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Drumska vozila Uputstvo za izradu vučnog proračuna motornog vozila. 1. Ulazni podaci IZVOR:

Sveučilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje DIPLOMSKI RAD. Ivan Grgurić. Zagreb, 2015.

Microchannel Cooling Systems Using Dielectric Fluids

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE STRENGTH OF A POLYMER PRODUCED FROM RECYCLED MATERIAL

STRESS OF ANGLE SECTION SUBJECTED TO TRANSVERSAL LOADING ACTING OUT OF THE SHEAR CENTER

Presentation of an Experimental Approach for the Determination of Mean Velocity in Oscillating Tube Flows Via Hot Wire Anemometry

CASTOR A PROPULSION SHAFTLINE TORSIONAL VIBRATION ASSESSMENT TOOL

Red veze za benzen. Slika 1.

Performance Analysis in Study of Heat Transfer Enhancement in Sinusoidal Pipes

MATHEMATICAL ANALYSIS OF PERFORMANCE OF A VIBRATORY BOWL FEEDER FOR FEEDING BOTTLE CAPS

TEORIJA SKUPOVA Zadaci

UNIVERSITY OF ZAGREB Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture MASTER S THESIS. Dario Živković. Zagreb, 2016.

Mathcad sa algoritmima

STATISTICAL ANALYSIS OF WET AND DRY SPELLS IN CROATIA BY THE BINARY DARMA (1,1) MODEL

Metode praćenja planova

VELOCITY PROFILES AT THE OUTLET OF THE DIFFERENT DESIGNED DIES FOR ALUMINIUM EXTRUSION

A - pri promeni broja obrtaja: - zapreminski protok se menja sa promenom broja obrtaja ventilatora linearno

Projektovanje paralelnih algoritama II

ANALYSIS OF THE RELIABILITY OF THE "ALTERNATOR- ALTERNATOR BELT" SYSTEM

COMPARISON OF LINEAR SEAKEEPING TOOLS FOR CONTAINERSHIPS USPOREDBA PROGRAMSKIH ALATA ZA LINEARNU ANALIZU POMORSTVENOSTI KONTEJNERSKIH BRODOVA

AIR CURTAINS VAZDU[NE ZAVESE V H

Frost Formation Phenomenon in a Fin-and-Tube Heat Exchanger

MATHEMATICAL MODELING OF DIE LOAD IN THE PROCESS OF CROSS TUBE HYDROFORMING

Shear Modulus and Shear Strength Evaluation of Solid Wood by a Modified ISO Square-Plate Twist Method

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Filip Domović. Zagreb, 2016.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Valentina Vizir. Zagreb, 2017.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD. Luka Krnić. Zagreb, godina 2017.

APPROPRIATENESS OF GENETIC ALGORITHM USE FOR DISASSEMBLY SEQUENCE OPTIMIZATION

ZANIMLJIV NAČIN IZRAČUNAVANJA NEKIH GRANIČNIH VRIJEDNOSTI FUNKCIJA. Šefket Arslanagić, Sarajevo, BiH

DIJAGRAMI ZA ODABIR POPREČNOG PRESJEKA NOSAČA OD DRVA ZA RAZLIČITE PROTUPOŽARNE OTPORNOSTI

LINEARNI MODELI STATISTIČKI PRAKTIKUM 2 2. VJEŽBE

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Ivan Trapić. Zagreb, godina

Kontrolni uređaji s vremenskom odgodom za rasvjetu i klimu

Methodology for Shipyard Production Areas Optimal Layout Design

copyright RMC adresa: C.F. Bianchija 2, ZADAR tel fax mail: web:

Algoritam za množenje ulančanih matrica. Alen Kosanović Prirodoslovno-matematički fakultet Matematički odsjek

DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL TO PREDICT THE PERFORMANCE OF A VIBRATORY BOWL FEEDER FOR HEADED COMPONENTS

Cyclical Surfaces Created by a Conical Helix

ANALYSIS OF INFLUENCE OF PARAMETERS ON TRANSFER FUNCTIONS OF APERIODIC MECHANISMS UDC Života Živković, Miloš Milošević, Ivan Ivanov

SVEUČILIŠTE U SPLITU KEMIJSKO-TEHNOLOŠKI FAKULTET IZMJENJIVAČ TOPLINE CIJEVNI SNOP U PLAŠTU, TIP 1-2 ZAVRŠNI RAD SLAVICA DRAKULIĆ. Mat. br.

Fajl koji je korišćen može se naći na

Procesi prijenosa i separacija

STRESSES AND DEFORMABILITY OF ROCK MASS UPON OPEN PIT EXPLOITATION OF DIMENSION STONE. Siniša DUNDA, Petar HRŽENJAK and Trpimir KUJUNDŽIĆ

IMPROVING CENTRIFUGAL PUMP BY ADDING VORTEX ROTOR

RESISTANCE PREDICTION OF SEMIPLANING TRANSOM STERN HULLS

Oracle Spatial Koordinatni sustavi, projekcije i transformacije. Dalibor Kušić, mag. ing. listopad 2010.

Determination of Synchronous Generator Armature Leakage Reactance Based on Air Gap Flux Density Signal

APPLICATION OF FUZZY LOGIC FOR REACTIVE POWER COMPENSATION BY SYNCHRONOUS MOTORS WITH VARIABLE LOAD

CHEMICAL REACTION EFFECTS ON VERTICAL OSCILLATING PLATE WITH VARIABLE TEMPERATURE

SVEUČILIŠTE U SPLITU KEMIJSKO-TEHNOLOŠKI FAKULTET HLAĐENJE KLIZNOG LEŽAJA POGONA MLINA

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF COMBINED ACTION OF BENDING, SHEAR AND TORSION ON TIMBER BEAMS

MUSICAL COMPOSITION AND ELEMENTARY EXCITATIONS OF THE ENVIRONMENT

MEHANIKA FLUIDA. Skripta s odabranim poglavljima

RELIABILITY OF GLULAM BEAMS SUBJECTED TO BENDING POUZDANOST LIJEPLJENIH LAMELIRANIH NOSAČA NA SAVIJANJE

Product Function Matrix and its Request Model

1. OPĆE INFORMACIJE. Strojarstvo Preddiplomski Preddiplomski - 4. semestar Obvezni

Optimizacija Niza Čerenkovljevih teleskopa (CTA) pomoću Monte Carlo simulacija

Matematički model vjetroelektrane i plinske elektrane

STRUCTURAL ANALYSIS OF NORTH ADRIATIC FIXED OFFSHORE PLATFORM

DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODELS TO PREDICT THE EFFECT OF INPUT PARAMETERS ON FEED RATE OF A RECIPROCATORY TUBE FUNNEL FEEDER

ANALYTICAL AND NUMERICAL PREDICTION OF SPRINGBACK IN SHEET METAL BENDING

IMPROVED SHAPE OF ROTATING GRINDING WHEELS FOR HIGH SPEED GRINDING

The use of the Official Digital Terrain Model of the Republic of Croatia in Projects for Water Drainage System Construction

Šime Šuljić. Funkcije. Zadavanje funkcije i područje definicije. š2004š 1

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM II studij Geofizika POLARIZACIJA SVJETLOSTI

ELEKTROMOTORNI POGONI

1. Introduction. 2. Experiment Setup

Transformatori. 10/2 Uvod. Jednofazni transformatori. Sigurnosni, rastavni, upravlja ki i

Đorđe Đorđević, Dušan Petković, Darko Živković. University of Niš, The Faculty of Civil Engineering and Architecture, Serbia

Micropolar fluid flow with rapidly variable initial conditions

Ocjena pouzdanosti vodoopskrbne mreže pomoću informacijske entropije primjenom projektnih/hidrauličkih parametara

UNCERTAINTY IN HULL GIRDER FATIGUE ASSESSMENT OF CONTAINERSHIP

Simulacije dinamičkih sustava u programskom jeziku Python

VELEUČILIŠTE U KARLOVCU STROJARSKI ODJEL STRUČNI STUDIJ MEHATRONIKE

Zlatko Mihalić MOLEKULARNO MODELIRANJE (2+1, 0+0)

QUARRY STABILITY ANALYSIS FOR COMPLEX SLIP SURFACES USING THE MATHSLOPE METHOD

UTICAJ KRIVE SNAGE VETROGENERATORA NA TEHNO-EKONOMSKE POKAZATELJE SISTEMA ZA NAPAJANJE POTROŠAČA MALE SNAGE

Fakultet strojarstva i brodogradnje Završni rad

MODELLING AND INVESTIGATING THE EFFECT OF INPUT PARAMETERS ON SURFACE ROUGHNESS IN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING OF CK45

Sveučilište u Zagrebu Fakultet prometnih znanosti Diplomski studij. Umjetna inteligencija - Genetski algoritmi 47895/47816 UMINTELI HG/

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM II studij Geofizika MODUL ELASTIČNOSTI

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički MJERENJE MALIH OTPORA

PROBABILISTIC ASSESSMENT OF CALCULATION RESISTANCE MODELS OF COMPOSITE SECTION WITH PARTIAL SHEAR INTERACTION

Automorphic Inversion and Circular Quartics in Isotropic Plane

IMPROVEMENT OF HIPPARCOS PROPER MOTIONS IN DECLINATION

SIMULACIJA PREKIDAČKO-RELUKTANTNOG MOTORA SWITCHED RELUCTANCE MOTOR SIMULATION

Asian Journal of Science and Technology Vol. 4, Issue 08, pp , August, 2013 RESEARCH ARTICLE

Flow and system stress should be known factors in air flow. The flow is gas quantity flowing through the system during given time unit and is 3 3

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Domagoj Grgić. Zagreb, 2016.

USE OF A MATHEMATICAL MODEL FOR CFD ANALYSIS OF MUTUAL INTERACTIONS BETWEEN SINGLE LINES OF TRANSIT GAS PIPELINE

DETERMINATION OF THE EFFECTIVE STRAIN FLOW IN COLD FORMED MATERIAL

Power Factor Correction Capacitors Low Voltage

METODE ZA IDENTIFIKACIJU PARAMETARA ASINKRONOG MOTORA

Ground vibrations level characterization through the geological strength index (GSI)

KLASIFIKACIJA NAIVNI BAJES. NIKOLA MILIKIĆ URL:

The Prediction of. Key words: LD converter, slopping, acoustic pressure, Fourier transformation, prediction, evaluation

UNIVERSITY OF ZAGREB Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture MASTER S THESIS. Borna Šeb

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Marinko Filipović. Zagreb, 2013.

Utjecaj projektnih elemenata na prometnu uslužnost kružnih raskrižja The impact of the design elements on the level of service of roundabouts

Transcription:

VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA U BJELOVARU ZAVRŠNI RAD br: 19/MEH/2015 Proračun, dimenzioniranje i izrada 3D modela osnovnih elemenata centrifugalne pumpe Matija Lacković Bjelovar, listopad 2015

VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA U BJELOVARU ZAVRŠNI RAD br: 19/MEH/2015 Proračun, dimenzioniranje i izrada 3D modela osnovnih elemenata centrifugalne pumpe Matija Lacković Bjelovar, listopad2015

Zahvala Zahvaljujem se svom mentoru Božidaru Hršak mag. ing. mech. što mi je predložio ovu složenu temu završnog rada, i što mi je uvelike pomogao sa svojim savjetima oko modeliranja i pisanja samog rada. TakoĎer se zahvaljujem svim profesorima i asistentima Visoke tehničke škole u Bjelovaru na suradnji i pruženim znanjima što kroz teoriju, što kroz praktičan rad. Veliku zahvalu dugujem svojim roditeljima i obitelji što su mi omogućili studiranje i stjecanje dodatnih znanja, a ujedno se i zahvaljujem svojoj djevojci Srni na strpljenju i podršci tokom pisanja završnog rada.

Sadržaj 1. Uvod... 1 2. CENTRIFUGALNE PUMPE... 2 2.1 Radno kolo s lopaticama ili rotor... 3 2.2 Dobavna visina centrifugalnih pumpi... 6 2.3 Pogon centrifugalnih pumpi... 9 3. ANALITIĈKI KONTROLNI PRORAĈUN OSNOVNIH VELIĈINA ROTORA I SPIRALNOG KUĆIŠTA CENTRIFUGALNE PUMPE... 10 3.1 Kontrolni proračun osnovnih veličina rotora za 1450 o/min i protok 80 m 3 /h... 10 3.2 Kontrolni proračun osnovnih veličina rotora za 2900 o/min i protok 160 m 3 /h... 20 3.3 Kontrolni proračun osnovnih veličina spiralnog kućišta za 1450 o/min i protok 80 m 3 /h... 28 3.4 Kontrolni proračun osnovnih veličina spiralnog kućišta za 2900 o/min i protok 160 m 3 /h... 32 4. IZRADA 3D MODELA OSNOVNIH DIJELOVA CENTRIFUGALNE PUMPE... 35 4.1 Izrada 3D modela rotora centrifugalne pumpe 80-250... 36 4.2 Izrada 3D modela spiralnog kućišta centrifugalne pumpe... 41 4.3 Izrada 3D modela stražnje montažne prirubnice... 52 5. IZRADA 3D MODELA SKLOPA CENTRIFUGALNE PUMPE 80-250... 55 5.1 3D animacija radne funkcije sklopa... 56 5.2 3D prikaz sklopa u rastavljenom stanju... 57 5.3 Analiza toka strujanja fluida u 3D modelu sklopa centrifugalne pumpe... 58 6. IZRADA 2D RADIONIĈKE DOKUMENTACIJE CENTRIFUGALNE PUMPE 80-250... 67 7. Zakljuĉak... 72 8. Literatura... 74 Sažetak... 75 Abstract... 76

POPIS SLIKA Slika 2.1 Dijelovi centrifugalne pumpe [1]... 2 Slika 2.2 Spiralno kućište [1]... 2 Slika 2.3 Difuzorsko kućište [1]... 3 Slika 2.4 Radijalno kolo (rotor)[1]: a) jednoulazno radijalno radno kolo; b) dvoulazno radijalno radno kolo... 3 Slika 2.5 Centrifugalna pumpa s radijalnim rotorom [1]... 4 Slika 2.6 Dijagonalno radno kolo (rotor) [1]... 4 Slika 2.7 Centrifugalna pumpa s dijagonalnim rotorom [1]... 5 Slika 2.8 Aksijalno radno kolo (rotor) [1]... 5 Slika 2.9 Centrifugalna pumpa s aksijalnim rotorom [1]... 6 Slika 2.10 Jednostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1]... 6 Slika 2.11 Jednostepena, dvoulazna, protusmjerna [1]... 7 Slika 2.12 Dvostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1]... 7 Slika 2.13 Dvostepena, jednoulazna, protusmjerna [1]... 7 Slika 2.14 Dvostepena, četveroulazna, protusmjerna [1]... 8 Slika 2.15 Četverostepena, jednoulazna, poprečna [1]... 8 Slika 2.16 Šesterostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1]... 8 Slika 2.17 Šesterostepena, jednoulazna, protusmjerna [1]... 9 Slika 2.18 Trostepena, dvoulazna, protusmjerna [1]... 9 Slika 3.1 Konstante rotora [3]... 12 Slika 3.2. Ovisnost maksimalne iskoristivosti o brzohodnosti [3]... 13 Slika 3.3. Dijagram za izračunavanje minimalne debljine (promjera) osovine pumpe d cm [3]... 14 Slika 3.4. Osnovne dimenzije rotora centrifugalne pumpe [3]... 15 Slika 3.5. Konstante rotora [3]... 16 Slika 3.6. Konstante rotora [3]... 17 Slika 3.7. Konstante rotora [3]... 18 Slika 3.8. Konstante rotora [3]... 20 Slika 3.9. Konstante rotora [3]... 22 Slika 3.10. Ovisnost maksimalne iskoristivosti o brzohodnosti [3]... 22 Slika 3.11. Dijagram za izračunavanje minimalne debljine (promjera) osovine pumpe d cm [3]... 23 Slika 3.12. Konstante rotora [3]... 24 Slika 3.13. Konstante rotora [3]... 25 Slika 3.14. Konstante rotora [3]... 26 Slika 3.15. Konstante rotora [3]... 27 Slika 3.16. Oblik spirale kod spiralnih pumpi bez statora Stepanoff [3]... 29 Slika 3.17. Konstante spirale prema Stepanoff u [3]... 30 Slika 3.18. Konstante spirale prema Stepanoff u [3]... 31 Slika 3.19 Konstante spirale prema Stepanoff u [3]... 33 Slika 3.20. Konstante spirale prema Stepanoff u [3]... 34 Slika 4.1. Sučelje programskog modula Part za 3D modeliranje dijelova... 35 Slika 4.2. Rotacijsko dodavanje materijala (eng. Revolved Boss/Base) na skicu rotora... 36 Slika 4.3. Oduzimanje materijala (eng. Extruded Cut) za izradu utora za klin na provrtu tijela rotora... 37 Slika 4.4. Skica (eng. Sketch) profila na donjoj površini lopatice... 37 Slika 4.5. Skica (eng. Sketch) profila na gornjoj površini lopatice... 38

Slika 4.6. Modeliranje tijela lopatice značajkom odreďivanja granica (eng. Boundary Boss/Base)... 38 Slika 4.7. Kružno umnožavanje (eng. Circular Pattern) tijela lopatice rotora... 39 Slika 4.8. Kružno oduzimanje viška materijala (eng. Revolved Cut) lopatica rotora... 39 Slika 4.9. Gotov 3D model rotora centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render))... 40 Slika 4.10. Skica profila spiralnog kućišta (360 o )... 41 Slika 4.11. Skica profila spiralnog kućišta (330 o )... 41 Slika 4.12. Skica profila spiralnog kućišta (300 o )... 42 Slika 4.13. Skica profila spiralnog kućišta (270 o )... 42 Slika 4.14. Skica profila spiralnog kućišta (240 o )... 43 Slika 4.15. Skica profila spiralnog kućišta (210 o )... 43 Slika 4.16. Skica profila spiralnog kućišta (180 o )... 44 Slika 4.17. Skica profila spiralnog kućišta (150 o )... 44 Slika 4.18. Skica profila spiralnog kućišta (120 o )... 45 Slika 4.19. Skica profila spiralnog kućišta (90 o )... 45 Slika 4.20. Skica profila spiralnog kućišta (60 o )... 46 Slika 4.21. Skica profila spiralnog kućišta (30 o )... 46 Slika 4.22. Skica profila spiralnog kućišta (0 o )... 47 Slika 4.23. Dodavanje materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) (0 o 180 o )... 47 Slika 4.24. Dodavanje materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) (180 o 360 o )... 48 Slika 4.25. Modeliranje spiralnog kanala značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base)... 48 Slika 4.26. Modeliranje izlaznog dijela spiralnog kanala značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base)... 49 Slika 4.27. Konačni oblik spiralnog kanala... 49 Slika 4.28. Modeliranje izlazne prirubnice... 50 Slika 4.29. Modeliranje ulazne prirubnice... 50 Slika 4.30. Gotov 3D model spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render))... 51 Slika 4.31. Modeliranje polaznog tijela prirubnice značajkom rotacijskog dodavanja materijala (eng. Revolved Boss/Base)... 52 Slika 4.32. Modeliranje ukruta prirubnice značajkom za izradu rebara (eng. Rib)... 53 Slika 4.33. Gotov 3D model stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render))... 54 Slika 5.1. Gotov 3D model sklopa centrifugalne pumpe 80-250 s kućištem ležaja pogonskog vratila (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje Final Render)... 55 Slika 5.2. Značajka analize gibanja (eng. Motion Study) i značajka (eng. Motor)... 56 Slika 5.3. Konstanto rotacijsko gibanje značajke (eng. Motor)... 57 Slika 5.4. Prikaz sklopa centrifugalne pumpe 80-250 u rastavljenom stanju (eng. Exploded View)... 57 Slika 5.5. Čarobnjak analize strujanja fluida (eng. Flow Simulation)... 58 Slika 5.7 Ulazni parametri analize strujanja fluida... 59 Slika 5.8 Izlazni parametri analize strujanja fluida... 59 Slika 5.8. Definiranje globalnih ciljeva analize strujanja fluida... 60 Slika 5.9. Odabir početka tijeka strujanja fluida... 61 Slika 5.10. Prikaz tijeka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalnu pumpu 80-250 (izometrijski prikaz) za protok 0,022 m 3 /s... 62

Slika 5.11. Prikaz tijeka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalnu pumpu 80-250 (pogled sprijeda) za protok 0,022 m 3 /s... 63 Slika 5.12. Prikaz toka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalne pumpe 80-250 (izometrijski prikaz) za protok 0,044 m 3 /s... 64 Slika 5.13. Prikaz toka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalne pumpe 80-250 (pogled sprijeda) za protok 0,044 m 3 /s... 65 Slika 6.1. Polazno sučelje programskog alata SolidWorks za izradu 2D radioničke dokumentacije... 67 Slika 6.3. Generirani 2D radionički crtež spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250. 69 Slika 6.4. Generirani 2D radionički crtež rotora centrifugalne pumpe 80-250... 70 Slika 6.5. Generirani 2D radionički crtež stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-250... 71

POPIS TABLICA Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2]... 10 Tablica 3.2. Izbor broja lopatica [3]... 20 Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2]... 20 Tablica 3.2 Izbor broja lopatica [3]... 28 Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2]... 28 Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions ) [2]... 32 Tablica 3.3. Osnovne veličine rotora... 72 Tablica 3.4. osnovne veličine spiralnog kućišta... 72

POPIS OZNAKA n broj okreta [o/min] n q brzohodnost [o/min] n s specifičan broj okreta [o/min] P snaga motora [KS] Q dobava pumpe [m 3 /s] b 1 širina ulaza u rotor [m] b 2 širina izlaza iz rotora [m] c 3 brzina tekućine u spirali [m/s] d 0 promjer glavine na ulazu [m] d 1 promjer glavine na leďnoj strani [m] D 2 vanjski promjer rotora [m] D 3 promjer osnovnog kruga spirale [m] H visina dobave pumpe [m]

1. Uvod U završnom radu prikazan je analitički kontrolni proračun, dimenzioniranje i 3D oblikovanje osnovnih elemenata (spiralno kućište, rotor, stražnja montažna prirubnica) centrifugalne pumpe, na temelju postojeće 2D radioničke dokumentacije (podloge) u lijevanoj izvedbi. U radu su općenito opisane osnovne značajke centrifugalne pumpe i rotora. IzraĎen je analitički kontrolni proračun osnovnih veličina spiralnog kućišta i rotora centrifugalne pumpe veličine 80-250 za 1450 i 2900 o/min, promjer rotora 250 mm, te protoke 80 i 160 m 3 /h. 3D model sklopa kao i svi 3D modeli pozicija (dijelova) te generirana 2D radionička dokumentacija sklopa i pozicija, izraďeni su u programskom alatu SolidWorks. U programskom alatu SolidWorks izraďena je 3D animacija radne funkcije sklopa (eng. Motion Study), prikaz sklopa u rastavljenom stanju (eng. Exploded View), te analiza toka strujanja fluida (eng. Flow Simulation) kroz 3D model sklopa centrifugalne pumpe. 1

2. CENTRIFUGALNE PUMPE Centrifugalne pumpe koriste se za povećanje tlaka ili brzine kapljevine.iskorištavajući procese strujanja kapljevine u lopaticama rotora i u kanalima kućišta (statora) pumpe centrifugalne pumpe pretvaraju mehanički rad rotora u energiju tlaka i kinetičku energiju kapljevine. Centrifugalne pumpe sastoje se od rotora, statora (kućišta pumpe) koji je vezan na ulazni i izlazni cjevovod pumpe i spiralnog kućišta (slika 2.1). Postoje dvije osnovne izvedbe kućišta: spiralno kućište (slika 2.2) i difuzorsko kućište s ugraďenim statorskim lopaticama (slika 2.3). U našem slučaju radi se o centrifugalnoj pumpi sa spiralnim kućištem [1]. Slika 2.1 Dijelovi centrifugalne pumpe [1] Slika 2.2 Spiralno kućište [1] 2

Slika 2.3 Difuzorsko kućište [1] 2.1 Radno kolo s lopaticama ili rotor Radno kolo s lopaticama ili rotor kao radni dio centrifugalnih pumpi vlastitom rotacijom povećava tlak i kinetičku energiju fluida. S obzirom na strujanje fluida kroz rotor, centrifugalne pumpe mogu biti radijalne (slika 2.4 i slika 2.5), dijagonalne (slika 2.6 i slika 2.7) i aksijalne (slika 2.8 i slika 2.9) [1]. U našem slučaju radi se o radijalnoj pumpi koja ima najšire područje primjene. Upotrebljava se u vodoprivrednim i vodoopskrbnim postrojenjima, u rudarstvu, kemijskoj i procesnoj industriji, a prikladne su za dobavu svih vrsta kapljevina. Slika 2.4 Radijalno kolo (rotor)[1]: a) jednoulazno radijalno radno kolo; b) dvoulazno radijalno radno kolo 3

Slika 2.5 Centrifugalna pumpa s radijalnim rotorom [1] Slika 2.6Dijagonalno radno kolo (rotor) [1] 4

Slika 2.7Centrifugalna pumpa s dijagonalnim rotorom [1] Slika 2.8Aksijalno radno kolo (rotor) [1] 5

Slika 2.9Centrifugalna pumpa s aksijalnim rotorom [1] 2.2 Dobavna visina centrifugalnih pumpi Dobavna visina H rotora je ograničena, te u slučaju da se centrifugalna pumpa koristi za veće dobavne visine rotore pumpi potrebno je spojiti u seriju. Na taj način fluid prolazi redom iz jednog rotora u drugi. Pumpe koje se sastoje od više rotora nazivamo višestepene centrifugalne pumpe [1]. S obzirom na broj ulaza za kapljevinu, kojih može biti najviše 4, centrifugalne pumpe dijelimo na: jednoulazne i višeulazne. TakoĎer budući da kapljevina u pumpu može ulaziti i na više načina centrifugalne pumpe dodatno mogu biti: jednosmjerne, protusmjerne i poprečne [1]. Podjela pumpi prema broju ulaza, stupnjeva i načinu strujanja kapljevina prikazana je na sljedećim slikama. Slika 2.10Jednostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1] 6

Slika 2.11Jednostepena, dvoulazna, protusmjerna [1] Slika 2.12Dvostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1] Slika 2.13Dvostepena, jednoulazna, protusmjerna [1] 7

Slika 2.14Dvostepena, četveroulazna, protusmjerna [1] Slika 2.15Četverostepena, jednoulazna, poprečna [1] Slika 2.16Šesterostepena, jednoulazna, jednosmjerna [1] 8

Slika 2.17Šesterostepena, jednoulazna, protusmjerna [1] Slika 2.18Trostepena, dvoulazna, protusmjerna [1] 2.3 Pogon centrifugalnih pumpi Pogonski motor centrifugalnih pumpi može se priključiti neposredno spojkom ili posredno preko reduktora na vratilo rotora same pumpe. Snaga pogonskog motora iznosi od nekoliko desetaka kilovata za male pa do 75 MW (megavata) za najveće pumpe [1]. Za pogon centrifugalnih pumpi najviše se koriste izmjenični elektromotori: jednofazni asinkroni motori ako nam je potrebna snaga do 1 kw i trofazni asinkroni motori za veće snage. Pumpe koje su stalno potopljene u neku od kapljevina koriste jedino elektromotore zatvorene izvedbe budući da ona onemogućuje prodor kapljevine u motor. Motori s unutarnjim izgaranjem primjenjuju se samo za pogon manjih prenosivih pumpi. Primjenjuju se još i tamo gdje ne postoji mogućnost priključka na električnu mrežu. Parne turbine ponekad se upotrebljavaju za pogon pumpi u energetskim postrojenjima (npr. pumpe za napajanje parnih kotlova), a rijetko i za pumpe gradskih vodovodnih ureďaja [1]. 9

3. ANALITIĈKI KONTROLNI PRORAĈUN OSNOVNIH VELIĈINA ROTORA I SPIRALNOG KUĆIŠTA CENTRIFUGALNE PUMPE Potrebno je izraditi analitički kontrolni proračun osnovnih veličina rotora i spiralnog kućišta centrifugalne pumpe veličine 80-250 za 1450 i 2900 o/min za promjer rotora 250 mm, protoke 80 i 160 m 3 /h, i gustoću radnog fluida (vode) =1000 kg/m 3. 3.1 Kontrolni proraĉun osnovnih veliĉina rotora za 1450 o/min i protok 80 m 3 /h Na temelju zadanih polaznih veličina centrifugalne pumpe 80-250 prema tablici (Table 1 Nominal duty point and main dimensions). Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2] 10

Polazna osnova za proračun je brzohodnost n q, a izračunava se iz izraza: n q H 1 2 Q n [3] (3.1) 3 4 Gdje je: n broj okretaja pumpe [o/min]; Q protok pumpe [m 3 /s]; H - visina dobave pumpe [m]; Iz (3.1) slijedi: n q n q 1450 22,74 0,022 4 3 20 Specifični broj okretaja pumpe n s izračunava se iz izraza: n 3,65 [3] (3.2) s n q Iz (3.2) slijedi: n s 3,65 22,74 n s 83 Vanjski promjer rotora D 2 izračunava se iz izraza: 2 H K m [3] (3.3) n D 2 D 2 Gdje je K D2 konstanta rotora koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.1. 1 11

Slika 3.1 Konstante rotora [3] Iz (3.3) slijedi: 20 D 2 85 0,262m 1450 D 2 262mm 12

Snaga elektromotora za pogon pumpepizračunava se iz izraza: g H Q P W [3] (3.4) max Gdje je η max maksimalna iskoristivost koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.2.. Slika 3.2.Ovisnost maksimalne iskoristivosti o brzohodnosti [3] Iz (3.4) slijedi: max 0,745 1000 9,81 20 0,022 P 5793,8 W 0,745 P 5,8 kw P 5,8 1,36 7,9 KS 13

Minimalni promjer (debljina) osovine pumpe d cm očitava se iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.3.. Slika 3.3. Dijagram za izračunavanje minimalne debljine (promjera) osovine pumped cm [3] Na temelju postojeće 2D radioničkog crteža vratila (osovine) pogonskog sklopa, usvaja se (proračunski) promjer vratila (osovine) pumpe d=32 mm. 14

Promjer glavine na ulazu d o (slika 3.4.) izračunava se iz izraza: Slika 3.4. Osnovne dimenzije rotora centrifugalne pumpe [3] d 0 1,3 1, 4 d [3] (3.5) Iz (3.5) slijedi: d 0 1,4 d 1,4 32 d 44,8 0 mm Promjer glavine na leďnoj stranid 1 (slika 3.4.)izračunava se iz izraza: d1 1,4 1, 5 d [3] (3.6) Iz (3.6) slijedi: d1 1,5 d 1,5 32 d 1 48mm 15

Promjer D 1 =D 0 (slika 3.4.)izračunava se iz izraza: H D 2 0 k m [3] (3.7) n D 1 D 0 Gdje je K D0 konstanta rotora koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.5.. 1 Slika 3.5. Konstante rotora [3] 16

Iz (3.7) slijedi: 20 D 1 D0 35 1450 0,108 m D 1 D0 108mm Promjer D 1 (slika 3.4.) izračunava se iz izraza: 2 H k m [3] (3.8) n D1 D 1 Gdje je K D1 konstanta rotora koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.6.. 1 Iz (3.8) slijedi: 20 D 1 22 0,068m 1450 D 1 68mm Slika 3.6. Konstante rotora [3] 17

Promjer D 1 (slika 3.4.) izračunava se iz izraza: Iz (3.9) slijedi: D 1 1 2 2 2 D1 D1 m [3] (3.9) 2 2 2 0,108 0,068 D 1 0,090 m 2 D 1 90mm Ulazna širina rotora b 1 (slika 3.4.) izračunava se iz izraza: 2 H k m [3] (3.10) n b 1 b 1 Gdje je k b1 konstanta rotora koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.7.. 1 Slika 3.7. Konstante rotora [3] 18

Iz (3.10) slijedi: 20 b 1 9,5 0,029m 1450 b 1 29mm Izlazna širina rotorab 2 (slika 3.4.)izračunava se iz izraza: 2 H k m [3] (3.11) n b 2 b 2 Gdje je k b2 konstanta rotora koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.8.. 1 19

Slika 3.8. Konstante rotora [3] Iz (3.11) slijedi: 20 b 2 5 0,015m 1450 b 2 15mm Broj lopatica rotora odabire se iz tablice 3.2. ovisno o brzohodnosti n q. Tablica 3.2. Izbor broja lopatica [3] Brzohodnost n q 12-26 16-26 26-70 70-100 100-160 Broj lopatica z 8 7 6 5 4 Za brzohodnost n q =23, odnosno raspon n q (16-26) odabran je broj lopatica z=7. 3.2 Kontrolni proraĉun osnovnih veliĉina rotora za 2900 o/min i protok 160 m 3 /h Na temelju zadanih polaznih veličina centrifugalne pumpe 80-250 prema tablici (Table 1 Nominal duty point and main dimensions). Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2] 20

Brzohodnost n q iz (3.1) slijedi: n q n q 2900 22,74 0,044 4 3 80 Specifični broj okretaja n s iz (3.2) slijedi: n s 3,65 22,74 n s 83 Konstanta rotora K D2 se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.9., te 21

Vanjski promjer rotora D 2 iz (3.3) slijedi: 20 D 2 85 0,262m 1450 D 2 262mm Slika 3.9. Konstante rotora [3] Maksimalna iskoristivost η max se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.10., te Slika 3.10. Ovisnost maksimalne iskoristivosti o brzohodnosti [3] Snaga elektromotora za pogon pumpe P iz (3.4) slijedi: max 0,745 1000 9,81 80 0,044 P 46350,6 W 0,745 P 46,4 kw P 46,4 1,36 63,1 KS 22

Minimalni promjer (debljina) osovine pumpe d cm očitava se iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.11.. Slika 3.11. Dijagram za izračunavanje minimalne debljine (promjera) osovine pumped cm [3] Na temelju postojećeg 2D radioničkog crteža vratila (osovine) pogonskog sklopa, usvaja se (proračunski) promjer vratila (osovine) pumpe d=34 mm Promjer glavine na ulazu d 0 (slika 3.4.) iz (3.5) slijedi: d 0 1,4 d 1,4 34 d 47,6 0 mm Promjer glavine na leďnoj strani d 1 (slika 3.4.) iz (3.6) slijedi: d1 1,5 d 1,5 34 d 1 51mm 23

Konstanta rotora K d0 se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.12., te Slika 3.12. Konstante rotora [3] Promjer D 1 =D 0 (slika 3.4.) iz (3.7) slijedi: 80 D 1 D0 35 2900 D 1 D0 108mm 0,108m 24

Konstanta rotora K D1 se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.13., te Promjer D 1 (slika 3.4.) iz (3.8) slijedi: 80 D 1 22 0,068m 2900 D 1 68mm Slika 3.13. Konstante rotora [3] Promjer D 1 (slika 3.4.) iz (3.9) slijedi: 2 2 0,108 0,068 D 1 0,090 m 2 D 1 90mm 25

Konstanta rotora K b1 se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.14., te Slika 3.14. Konstante rotora [3] Ulazna širina rotora b 1 (slika 3.4) iz (3.10) slijedi: 80 b 1 10 0,031m 2900 b 1 31mm 26

Konstanta rotora K b2 se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.15., te Slika 3.15. Konstante rotora [3] Izlazna širina rotora b 2 (slika 3.4.) iz (3.11) slijedi: 80 b 2 5,2 0,016m 2900 b 2 16mm 27

Broj lopatica rotora odabire se iz tablice 3.2. ovisno o brzohodnosti n q. Tablica 3.2 Izbor broja lopatica [3] Brzohodnost n q 12-26 16-26 26-70 70-100 100-160 Broj lopatica z 8 7 6 5 4 Za brzohodnost n q =23, odnosno raspon n q (16-26) odabran je broj lopatica z=7. 3.3 Kontrolni proraĉun osnovnih veliĉina spiralnog kućišta za 1450 o/min i protok 80 m 3 /h Na temelju zadanih polaznih veličina centrifugalne pumpe 80-250 prema tablici (Table 1. Nominal duty and main dimensions), i prema slici 3.16. (oblik spirale kod spiralnih pumpi bez statora - Stepanoff), te izlazne širine rotora b 2 =15 mm. Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions) [2] 28

Slika 3.16. Oblik spirale kod spiralnih pumpi bez statora Stepanoff[3] Širina ulaza u spiralub 3 izračunava se iz izraza: b 1,6 2, b2 [3] (3.12) 3 0 Iz (3.12) slijedi: b3 2,0 b2 2,0 15 b 30 3 mm 29

Brzinu tekućine u spiralic 3 izračunava se iz izraza: 1 2 g H 2 m s C 3 K 3 [3] (3.13) Gdje je K 3 konstanta spirale prema Stepanoff u koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 4.17.. Slika 3.17. Konstante spirale prema Stepanoff u [3] Iz (3.13) slijedi: C3 0,41 2 9,81 20 C3 8,12m s 30

Površina presjeka na izlazu iz spirale F s izračunava se iz izraza: Iz (3.14) slijedi: F s 0,022 8,12 F s 0,002709m 2 F s 2709mm 2,709 10 2 3 m 2 Promjer osnovnog kruga spirale D 3 izračunava se iz izraza: D Q C 2 F s m [3] (3.14) 3 3 D2 D2 [3] (3.15) Gdje je konstanta spirale prema Stepanoff u koja se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.18.. Slika 3.18. Konstante spirale prema Stepanoff u [3] 31

Prema slici 3.18. 100 =11 Iz (3.15) slijedi: D 11 262 100 3 D 3 290,82mm D 291 3 mm 262 3.4 Kontrolni proraĉun osnovnih veliĉina spiralnog kućišta za 2900 o/min i protok 160 m 3 /h Na temelju zadanih polaznih veličina centrifugalne pumpe 80-250 prema tablici (Table 1. Nominal duty point and main dimensions), i prema slici 3.16. (oblik spirale kod spiralnih pumpi bez statora - Stepanoff), te izlazne širine rotora b 2 =16 mm. Tablica 3.1. Nominalna radna točka i glavne dimenzije (Nominal duty point and main dimensions ) [2] 32

Širina ulaza u spiralu b 3 iz (3.12) slijedi: b 2 16mm b3 2,0 b2 2,0 16 b 32 3 mm Konstanta spirale K 3 prema Stepanoff u se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na lsici 3.19., te Slika 3.19 Konstante spirale prema Stepanoff u [3] Brzina tekućine u spirali C 3 iz (3.13) slijedi: C3 0,41 2 9,81 80 C3 16,24m s 33

Površina presjeka na izlazu iz spirale F s iz (3.14) slijedi: F s 0,044 16,24 F s 0,002709m 2 F s 2709mm 2,709 10 2 3 m 2 Konstanta spirale prema Stepanoff u se očitava iz dijagrama kao što je prikazano na slici 3.20., te Slika 3.20. Konstante spirale prema Stepanoff u [3] Promjer osnovnog kruga spirale D 3 iz (3.15) slijedi: 100 11 D 11 262 100 3 D 3 290,82mm D 291 3 mm 262 34

4. IZRADA 3D MODELA OSNOVNIH DIJELOVA CENTRIFUGALNE PUMPE Osnovni dijelovi (spiralno kućište, rotor, stražnja montažna prirubnica) i sklop centrifugalne pumpe izraďeni su u programskom alatu SolidWorks (slika 4.1.) na temelju postojeće 2D radioničke dokumentacije (podloge) u lijevanoj izvedbi i reverzibilnog inženjeringa. Slika 4.1. Sučelje programskog modula Part za 3D modeliranje dijelova 35

4.1 Izrada 3D modela rotora centrifugalne pumpe 80-250 Postupak 3D modeliranja rotora centrifugalne pumpe započinje izradom skice (eng. Sketch) osnovne konture poprečnog presjeka rotora, a zatim značajkom rotacijskog izvlačenja (eng. Revolved Boss/Base) modelira se tijelo rotora (slika 4.2.). Slika 4.2.Rotacijsko dodavanje materijala (eng. Revolved Boss/Base) na skicu rotora 36

Značajkom oduzimanja materijala (eng. Extruded Cut) izraďuje se utor za klin na provrtu tijela rotora (slika 4.3.). Slika 4.3. Oduzimanje materijala (eng. Extruded Cut) za izradu utora za klin na provrtu tijela rotora Postupak modeliranja lopatice rotora centrifugalne pumpe započinje izradom dviju skica (eng. Sketch) profila na donjoj i gornjoj površini lopatice (slika 4.4. i slika 4.5.). Slika 4.4.Skica (eng. Sketch) profila na donjoj površini lopatice 37

Slika 4.5. Skica (eng. Sketch) profila na gornjoj površini lopatice Značajkom odreďivanja granica (eng. Boundary Boss/Base), odnosno spajanjem donje i gornje površine profila, modelira se tijelo lopatice (slika 4.6.), a nakon toga značajkom za kružno umnožavanje (eng. Circular Pattern) modeliraju se i ostale lopatice (6 lopatica) rotora (slika 4.7.) u skladu s rezultatima analitičkog kontrolnog proračuna osnovnih veličina rotora (točka 3.1. i 3.2. Tablica 3.2. Izbor broja lopatica) Slika 4.6.Modeliranje tijela lopatice značajkom odreďivanja granica (eng. Boundary Boss/Base) 38

Slika 4.7.Kružno umnožavanje (eng. Circular Pattern) tijela lopatice rotora Zbog definirane geometrije profila lopatice i širine izmeďu gornje i donje ploče rotora, potrebno je ukloniti višak prethodno oblikovanog materijala lopatica izradom skice (eng. Sketch) i značajkom kružnog oduzimanja materijala (eng. Revolved Cut) (slika 4.8.) Slika 4.8. Kružno oduzimanje viška materijala (eng. Revolved Cut) lopatica rotora 39

Na slici 4.9. prikazan je gotov 3D model rotora centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)). Slika 4.9.Gotov 3D model rotora centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)) 40

4.2 Izrada 3D modela spiralnog kućišta centrifugalne pumpe Postupak modeliranja spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250 započinje izradom 13 skica (eng. Sketch) profila (0 o -360 o ) u odnosu na ishodište referentnog koordinatnog sustava (slike 4.10. do 4.22.). Slika 4.10. Skica profila spiralnog kućišta (360 o ) Slika 4.11.Skica profila spiralnog kućišta (330 o ) 41

Slika 4.12.Skica profila spiralnog kućišta (300 o ) Slika 4.13.Skica profila spiralnog kućišta (270 o ) 42

Slika 4.14.Skica profila spiralnog kućišta (240 o ) Slika 4.15.Skica profila spiralnog kućišta (210 o ) 43

Slika 4.16.Skica profila spiralnog kućišta (180 o ) Slika 4.17.Skica profila spiralnog kućišta (150 o ) 44

Slika 4.18.Skica profila spiralnog kućišta (120 o ) Slika 4.19.Skica profila spiralnog kućišta (90 o ) 45

Slika 4.20.Skica profila spiralnog kućišta (60 o ) Slika 4.21.Skica profila spiralnog kućišta (30 o ) 46

Slika 4.22.Skica profila spiralnog kućišta (0 o ) Nakon toga značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) slijedi modeliranje spiralnog kanala (slika 4.23. do 4.25.). Slika 4.23. Dodavanje materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) (0 o 180 o ) 47

Slika 4.24.Dodavanje materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) (180 o 360 o ) Slika 4.25.Modeliranje spiralnog kanala značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) 48

Zatim je potrebno modelirati izlazni dio spiralnog kanala značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) (slika 4.26.). Slika 4.26.Modeliranje izlaznog dijela spiralnog kanala značajkom dodavanja materijala po putanji (eng. Lofted Boss/Base) Slika 4.27. Konačni oblik spiralnog kanala 49

Nakon toga slijedi modeliranje izlazne prirubnice (slika 4.28.), te ulazne prirubnice (slika 4.29.). Slika 4.28. Modeliranje izlazne prirubnice Slika 4.29. Modeliranje ulazne prirubnice 50

Na slici 4.30. prikazan je gotov 3D model spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)). Slika 4.30.Gotov 3D model spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)) 51

4.3 Izrada 3D modela stražnje montažne prirubnice Postupak modeliranja stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-250 započinje izradom skice (eng. Sketch) cilindričnog dijela prirubnice, a zatim značajkom rotacijskog dodavanja materijala (eng. Revolved Boss/Base) modelira se polazno tijelo prirubnice (slika 4.31.). Slika 4.31.Modeliranje polaznog tijela prirubnice značajkom rotacijskog dodavanja materijala (eng. Revolved Boss/Base) 52

Nakon toga značajkom za izradu rebara (eng. Rib) slijedi modeliranje ukruta prirubnice (slika 4.32.). Slika 4.32.Modeliranje ukruta prirubnice značajkom za izradu rebara (eng. Rib) 53

Na slici 4.33. prikazan je gotov 3D model stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)). Slika 4.33.Gotov 3D model stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-250 (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje (eng. Final Render)) 54

5. IZRADA 3D MODELA SKLOPA CENTRIFUGALNE PUMPE 80-250 Nakon izrade 3D modela osnovnih dijelova (spiralnog kućišta, rotora i stražnje montažne prirubnice) izraďen je sklop (eng. Assembly) centrifugalne pumpe 80-250 (slika 5.1.). Slika 5.1. Gotov 3D model sklopa centrifugalne pumpe 80-250 s kućištem ležaja pogonskog vratila (fotorealistički prikaz pomoću značajke za konačno/završno renderiranje Final Render) 55

5.1 3D animacija radne funkcije sklopa 3D animacijom radne funkcije sklopa centrifugalne pumpe 80-250 prezentira se rad gotovog proizvoda u realnim uvjetima eksploatacije. Animacija radne funkcije sklopa izraďuje se značajkom analize gibanja (eng. Motion Study) i značajkom (eng. Motor) (slika 5.2.). Slika 5.2. Značajka analize gibanja (eng. Motion Study) i značajka (eng. Motor) Značajka motor postavlja se na pogonsko vratilo centrifugalne pumpe, a moguće je odabrati rotacijsko, segmentno, koračno ili linearno gibanje. Na sklopu centrifugalne pumpe 80-250 odabrano je konstantno rotacijsko gibanje(slika 5.3.). 56

Slika 5.3. Konstanto rotacijsko gibanje značajke (eng. Motor) 5.2 3D prikaz sklopa u rastavljenom stanju Animacija sklopa u rastavljenom stanju prikazana je pomoću značajke za prikaz rastavljenog sklopa (eng. Exploded View), a primjenjuje se prilikom izrade servisne dokumentacije i kataloga rezervnih dijelova (slika 5.4.). Slika 5.4.Prikaz sklopa centrifugalne pumpe 80-250 u rastavljenom stanju (eng. Exploded View) 57

5.3 Analiza toka strujanja fluida u 3D modelu sklopa centrifugalne pumpe Analiza toka strujanja fluida kroz 3D model sklopa centrifugalne pumpe 80-250 prikazana je u programskom modulu Flow Simulation, u skladu s izraďenim analitičkim kontrolnim proračunom osnovnih veličina rotora i spiralnog kućišta za protoke 80 i 160 m 3 /h (Točka 3. završnog rada), postavljanjem poklopaca značajkom (eng. Lid) na ulazne i izlazne priključke (cijevi) pumpe i definiranjem ulazno-izlaznih parametara (protok, brzina) (eng. Boundary Couditions) (slike 5.5., 5.6. i 5.7.). Slika 5.5. Čarobnjak analize strujanja fluida (eng. Flow Simulation) 58

Slika 5.7 Ulazni parametri analize strujanja fluida Slika 5.8 Izlazni parametri analize strujanja fluida 59

Nakon toga slijedi definiranje cilja analize strujanja fluida (eng. Goal). Kao cilj analize odabrana je brzina strujanja fluida (eng. Insert-Global Goals-Velocity-Average) (slika 5.8.). Slika 5.8.Definiranje globalnih ciljeva analize strujanja fluida 60

Za početak toka strujanja fluida odabran je ulazni priključak (ulazna cijev) centrifugalne pumpe (slika 5.9.). Slika 5.9. Odabir početka tijeka strujanja fluida Analiza tokastrujanja fluida (eng. Flow Simulation) pokreće se značajkom (eng. Run), a kao rezultat na zaslonu monitora prikazuje se tok strujanja fluida uz popratne grafičke prikaze (eng. Trajectories) u obliku linija, cjevčica, strelica ili kuglica (slike 5.10., 5.11., 5.12., 5.13.). 61

Slika 5.10.Prikaz tijeka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalnu pumpu 80-250 (izometrijski prikaz) za protok 0,022 m 3 /s 62

Slika 5.11.Prikaz tijeka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalnu pumpu 80-250 (pogled sprijeda) za protok 0,022 m 3 /s 63

Slika 5.12.Prikaz toka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalne pumpe 80-250 (izometrijski prikaz) za protok 0,044 m 3 /s 64

Slika 5.13. Prikaz toka strujanja fluida i brzine kroz centrifugalne pumpe 80-250 (pogled sprijeda) za protok 0,044 m 3 /s 65

Izračunom Reynoldsovog broja dobili smo za protok 0,022 m 3 /s iznos od 48000, a za protok 0,044 m 3 /s iznos od 4800000 što nam pokazuje da na ulazu u pumpu imamo turbulentno strujanje fluida, kao što je i vidljivo na slikama 5.10., 5.11., 5.12., i 5.13. Fluid zadržava turbulentno strujanje kroz cijelu pumpu zbog djelovanja (geometrije) lopatica rotora, oblika spiralnog kućišta. Brzina fluida se takoďer povećava prolaskom kroz rotor, a maksimalna brzina strujanja fluida na izlazu iz centrifugalne pumpe za protok 0,022 m 3 /s iznosi približno [7,5 m/s], a za protok 0,044 m 3 /s iznosi [15 m/s], što ukazuje na ispravnost provedenog analitičkog proračuna osnovnih veličina rotora i spiralnog kućišta (točka 3. završnog rada). 66

6. IZRADA 2D RADIONIĈKE DOKUMENTACIJE CENTRIFUGALNE PUMPE 80-250 Na temelju izraďenih 3D modela osnovnih dijelova (spiralno kućište, rotor, stražnja montažna prirubnica) i 3D modela sklopa centrifugalne pumpe 80-250, generirana je 2D radionička dokumentacija u programskom modulu Drawing programskog alata SolidWorks (slika 6.1.). Slika 6.1.Polazno sučelje programskog alata SolidWorks za izradu 2D radioničke dokumentacije Na slikama 6.2., 6.3., 6.4., i 6.5. prikazani su gotovi ( generirani ) 2D radionički crteži sklopa i pozicija (spiralno kućište, rotor, stražnja montažna prirubnica) centrifugalne pumpe 80-250. 67

Slika 6.2. Generirani 2D radionički crtež sklopa centrifugalne pumpe 80-250 u rastavljenom stanju 68

Slika 6.3. Generirani 2D radionički crtež spiralnog kućišta centrifugalne pumpe 80-250 69

Slika 6.4. Generirani 2D radionički crtež rotora centrifugalne pumpe 80-25 70

Slika 6.5. Generirani 2D radionički crtež stražnje montažne prirubnice centrifugalne pumpe 80-2 71

Zakljuĉak Na temelju postojeće 2D radioničke dokumentacije (podloge) i primjenom reverzibilnog inženjeringa, izraďen je analitički kontrolni proračun osnovnih veličina spiralnog kućišta i rotora centrifugalne pumpe 80-250 za 1450 i 2900 o/min, promjer rotora 250 mm, te protoke 80 i 160 m 3 /h. U tablici 3.3. i 3.4. prikazani su rezultati provedenog analitičkog kontrolnog proračuna za zadane ulazne parametre. Tablica 3.3. Osnovne veličine rotora Osnovne veliĉine rotora 1450 o/min i protok 80m 3 /h 2900o/min i protok 160 m 3 /h Brzohodnost 22,74 22,74 Specifični broj okretaja pumpe 83 83 Vanjski promjer rotora 262 mm 262 mm Snaga elektromotora 7,9 KS 63,1 KS Minimalni promjer osovine 32 mm 34 mm Promjer glavine na ulazu 44,8 mm 47,6 mm Promjer glavine na leďnoj strani 48 mm 51 mm Ulazna širina rotora 29 mm 31 mm Izlazna širina rotora 15 mm 16 mm Tablica 3.4. osnovne veličine spiralnog kućišta Osnovne veliĉine spiralnog kućišta 1450 o/min i protok 80m 3 /h 2900 o/min i protok 160 m 3 /h Širina ulaza u spiralu 30 mm 32 mm Brzina tekućine u spirali 8,12 m/s 16,24 m/s Površina presjeka na izlazu uz spirale 2709 mm 2 2709 mm 2 Promjer osnovnog kruga spirale 291 mm 291 mm 72

U programskom alatu SolidWorks izraďen je 3D model sklopa, 3D modeli pozicija (spiralno kućište, rotor i stražnja montažna prirubnica) i generirana 2D radionička dokumentacija sklopa i pozicija. U programskom modulu SolidWorks Motion, izraďena je 3D animacija radne funkcije sklopa, te prikaz sklopa centrifugalne pumpe u rastavljenom stanju (eng. Exploded View). U programskom modulu Floxpress Analysis provedena je analiza toka strujanja fluida (eng. Flow Simulation) kroz 3D sklopa centrifugalne pumpe za protoke 80 i 160 m 3 /h. 73

7. Literatura [1]Skupina autora, (1988). Tehnička Enciklopedija 11 Pov-Sap. Zagreb: Leksikografski zavod Miroslav Krleža [2] Britisch Standard, BS EN 733: 1995 End-suction centrifugal pumps, rating with 10 bar with bearing Nominal duty point, main dimensions, designation system [3] Kovač, B. i suradnici (1973). Praktičar 3 Strojarstvo 2. Zagreb: Školska Knjiga 74

Sažetak Proraĉun, dimenzioniranje i izrada 3D modela osnovnih elemenata centrifugalne pumpe Prikazan je proračun, dimenzioniranje i izrada 3D modela osnovnih elemenata centrifugalne pumpe (rotor, spiralno kućište i stražnja montažna prirubnica) 80-250 na temelju postojeće 2D dokumentacije (podloge) u lijevanoj izvedbi. U programskom alatu SolidWorks, izraďeni su: 3D modeli osnovnih dijelova (rotor, spiralno kućište i stražnja montažna prirubnica), 3D model sklopa centrifugalne pumpe, 3D animacija radne funkcije sklopa, prikaz osnovnih elemenata sklopa pumpe u rastavljenom stanju, te analiza toka strujanja fluida kroz 3D model sklopa za protoke 80 i 160 m 3 /h. Ključne riječi: Analiza strujanja fluida, 2D radionička dokumentacija, centrifugalna pumpa, rotor, spiralno kućište, stražnja montažna prirubnica. 75

Abstract Calculation, design and manufacture of 3D model of the basic elements of centrifugal pumps This thesis presents the calculation, design and the manifacture of 3D model of the basic elements of a centrifugal pump( impeller, spiral casing and rear mounting flange ) 80-250based on the existing 2D documentation in the cast iron version. In the software tool SolidWorks are made: 3Dmodelsof the basic parts( rotor, spiral casing and rear mounting flanges ), 3D assembly model of the centrifugal pump, 3D animation work tool assembly, display of the disassembled basic elements of the pump assembly, and analysis of fluid flow through the 3D assembly model for flow rates of 80 and 160 m3 / h Keywords: the analysis of fluid flow, 2D workshop documentation,centrifugal pump impeller, spiral casing, the rear mounting flange 76

77

78

Privitak 1 Tablice 79

Tablica 1. Izbor broja lopatica [2] 80

Privitak 2 Dijagrami 81

Dijagram 1. Konstante rotora [2] 82

Dijagram 2. Ovisnost maksimalne iskoristivosti o brzohodnosti [2] Dijagram 3. Dijagram za izračunavanje minimalne debljine osovine pumpe [2] 83

Dijagram 4. Konstante spirale prema Stepanoff u[2] 84

Privitak 3 Postojeći 2D radioniĉki nacrti (podloge): Spiralno kućište centrifugalne pumpe 80-250 Rotor centrifugalne pumpe 80-250 Stražnja montažna prirubnica 80-250 2D (generirana) radioniĉka dokumentacija na temelju postojeće (originalne) dokumentacije u programskom alatu SolidWorks 85