Проектирование насоса для циркуляции масла (стр. 14 из 18)

Начальные моменты скорости жидкости на входе в лопастное колесо:

Для насосных колес величина

должна монотонно нарастать от входа к выходу. Если на каком-либо участкелопасти линия момента скорости становится горизонтальной или снижается, то это свидетельствует, что данный участок работает в турбинном режиме, что нежелательно, так как насосное колесо должно увеличивать момент скорости жидкости.

При входе потока жидкости на лопасти колеса с углом атаки

вследствие отклонения потока лопастями теоретически возникает некоторый скачок момента скорости

. Так как углы атаки положительны, то скачки направлены вверх (см. чертеж «Профилирование лопастей центробежного колеса»). Если бы углы атаки были отрицательными, то скачки были бы направлены вниз, при

- скачка нет.

Вдействительностипривходежидкостивколесолопастинесразуизменяютнаправлениепотока. Этоизменениепроисходитнанекоторомучасткелопасти, ипоэтомускачокмоментаскорости

сглаживается. Навыходеизколесавследствиеконечногочислалопастейzпотокотклоняетсяотнаправлениялопасти, имоментскоростиуменьшаетсядовеличины

. Моменты скорости на выходе из колеса равны на всех линиях тока, так как выходная кромка лопастного колеса находится в одной меридианной плоскости:

где:

- радиус колеса на выходе;

- окружная составляющая абсолютной скорости жидкости, которую можно оценить по формуле:

где:

- окружная скорость жидкости на выходе из колеса;

- меридианная составляющая абсолютной скорости жидкости на выходе из колеса;

у – поправка Майзеля на конечное число лопаток, которая равна:

Расчет относительной скоростей жидкости

(действительных значений) на выходе и входе лопастного колеса:

где

для каждой линии тока были посчитаны ранее (см. таблицу 8).

По указанным причинам действительные графики

на начальном и конечном участках будут несколько отличаться от расчетных, полученных для схемы

Полученные графики изменяются плавно, без пиков, впадин и резких перегибов, следовательно, лопасти колеса спрофилированы правильно.

3.7 Построение меридианных сечений лицевой и тыльной поверхностей лопасти и проекции лопасти в плане

1. Определяем толщину лопасти

в меридианных сечениях колеса по формуле

(см. таблицы 9, 10, 11).

2. На меридианной проекции колеса нанесены меридианные сечения средней поверхности лопасти. В точках, где эти меридианные сечения лопасти пересекаются с расчетными линиями тока, перпендикулярно сечению откладываются в обе стороны от него половины соответствующей толщины лопасти

. Получим точки

. Соединяя соответствующие точки, получаем меридианные сечения лицевой и тыльной сторон лопасти.

Такие построения на меридианной проекции выполняются для каждого меридианного сечения. Обозначение сечений лицевой и тыльной поверхностей лопасти выносим по обе стороны чертежа, нумеруем (I, II, III …) и надписываем.

Для входной кромки лопасти, которая имеет малую толщину

и обычно скругляется, меридианные сечения лицевой, средней и тыльной поверхностей практически совпадают и поэтому их можно изобразить одним сечением.

На выходе из колеса получается меридианное сечение только тыльной поверхности лопасти, так как сечение лицевой поверхности выходит за пределы наружного диаметра колеса

На меридианной проекции колеса соседние меридианные сечения лицевой и тыльной поверхностей лопасти при густом их расположении могут на некоторых участках перекрывать друг друга.

3. Построение проекции лопасти в плане.

Рядом с чертежом меридианной проекции колеса вычерчиваем две окружности диаметрами

(план колеса), затем проводим в виде радиальных лучей меридианы I, II, III … с угловым шагом

. Нумерация меридианов должна возрастать в сторону вращения колеса. Направление вращения колеса согласуется с приводом насоса.

На плане колеса строим проекция тыльной поверхности лопасти, соответствующую виду на колесо со стороны входа.

Проекция тыльной поверхности строится по точкам с координатами:

а) номер меридианного сечения лопасти (I, II, III …);

б) расстояние от оси колеса до точек пересечения данного меридианного сечения тыльной стороны лопасти (обозначено штриховой линией) с крайними линиями тока а и с , т.е. с дисками колеса.

Расстояния берутся из чертежа меридианной проекции колеса к откладываются в плане вдоль соответствующего меридиана.

В плане на каждом луче-меридиане получим по две точки. Соединяя их соответственно плавными линиями, получим проекцию тыльной поверхности лопасти.

Для наглядности на плане колеса строим также проекция лицевой поверхности лопасти, которая совмещается с проекцией тыльной поверхности.

Проекция лицевой поверхности лопасти строится по точкам с координатами:

а) номер меридианного сечения лопасти (I, II, III …);

б) расстояния от оси колеса до точек пересечения меридианных сечений лицевой стороны лопасти (обозначены сплошными линиями) с крайними линиями тока а и с, т.е. с дисками колеса.

На каждом луче-меридиане, таким образом, появляются еще две дополнительные точки. Соединяя их плавными линиями (сплошной в верхней части проекции лопасти и пунктирной в нижней части), получим в плане проекцию лицевой поверхности лопасти. Для наглядности, сечение лопасти передним диском колеса заштриховываем.

Таблица 9. Расчетная таблица профилирования лопастей рабочего колеса для линии тока а.

	Расчетные величины	Размеры	Меридианные сечения лопасти
	Расчетные величины	Размеры	X	IX	VIII	VII	VI	V	IV	III	II	I
1		мм	40	44,5	50	56,5	63,5	71	78,5	86,5	95	104
2		град	35,7	34,3	34,3	34,3	33,8	32	28	28	28	28
3		0,583	0,563	0,563	0,563	0,556	0,529	0,478	0,469	0,469	0,469
4		0,718	0,681	0,681	0,681	0,67	0,624	0,544	0,531	0,531	0,531
5		град	87,8	83,3	76,4	70,1	77,8	83,8	86,4	86	85,6	85
6		0,999	0,993	0,972	0,94	0,977	0,994	0,998	0,997	0,997	0,996
7		0,718	0,676	0,662	0,64	0,654	0,62	0,543	0,529	0,529	0,529
8		град	35,7	34,1	33,5	32,7	33,2	31,8	28,5	27,9	27,9	27,9
9		0,583	0,56	0,552	0,539	0,548	0,527	0,48	0,468	0,468	0,467
10		0,812	0,828	0,834	0,842	0,837	0,85	0,879	0,884	0,884	0,884
11	S	мм	2,5	3,8	4,8	5,5	5,9	6	6	5,6	5	4
12		мм	4,29	6,78	8,7	10,2	10,78	11,38	12,58	11,97	10,7	8,56
13		0,881	0,83	0,806	0,799	0,811	0,821	0,821	0,846	0,875	0,908
14			2,93	2,9	2,88	2,93	3,09	3,27	3,36	3,39	3,4	3,52
15			3,33	3,49	3,57	3,68	3,81	3,98	4,09	4	3,89	3,88
16			5,7	6,21	6,35	6,52	6,85	7,52	8,56	8,55	8,29	8,27
17			16,75	18,63	20,93	23,65	26,59	29,73	32,87	36,21	39,77	43,54
18			4,63	5,13	5,24	5,38	5,69	6,38	7,52	7,55	7,32	7,3
19			12,12	13,5	15,69	18,27	20,89	23,35	25,34	28,66	32,45	36,24
20			0,485	0,601	0,784	1,032	1,327	1,658	1,989	2,479	3,083	3,77
21		мм	3,1	4,6	5,8	6,5	7,1	7,1	6,8	6,3	5,7	4,5

Таблица 10. Расчетная таблица профилирования лопастей рабочего колеса для линии тока b.