Для получения высоких энергетических и кавитационных качеств колеса профилирование его канала в меридиональном сечении выполняют с таким расчетом, чтобы обеспечить плавное изменение скоростей потока от входного сечение колеса до выхода из него. Задаемся графиком изменения скоростей в функции от радиуса r или длины средней линии тока l. Поэтому в зависимости от коэффициента быстроходности ns и обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса рассмотрим профилирование канала с обычными кавитационными качествами при ns > 90…100.
Такие колеса имеют цилиндрические лопасти, расположенные в радиальной части канала.
Строим эпюру скоростей v/m линейно зависящих от радиуса r в диапазоне от v/m1 = v0 до v/m2
Определяем
– ширину канала рабочего колеса на входе
– ширину канала рабочего колеса на выходе
На основании полученных размеров строим чертеж меридионального сечение рабочего колеса.
Промежуточные значения ширины канала b1 могут быть найдены из выражения:
откуда bi = (R2 – Ri) · 0,148 + b2
Зависимость между bi и Ri представлены в таблице 1
Таблица 1
Ri, мм | |||||||
bi, мм | 20,8 | 22,3 | 23,7 | 25,2 |
На рисунке 1 показано профилирование меридионального сечения колеса
Окружности с диаметрами, равными ширине канала, проводим касательно к линии N – B на различных радиусах r, начиная с r = R2. Со стороны покрывающего диска проводим огибающую к указанным окружностям, которую дугой с подобранным радиусом R соединяют с прямой R = const Радиус поворота покрывающего диска подбираем, изменяя величину Кп = 0,1 – 0,2.
R = Kn · D0 = (0,1 – 0,2) · 38 = 3,8 – 7,6мм
Принимаем R = 8мм
Строим линию основного диска в области поворота потока. Для этого окружности с диаметром, равным ширине канала b(r), проводим касательно к линии покрывающего диска, после чего строим огибающую этих окружностей, соединяющую прямую N – B с горизонтальной прямой rвт = const или осью для консольных насосов.
Далее контур канала корректируют, для чего график скоростей строят в зависимости от длины средней линии.
Рисунок 1 Профилирование меридионального сечения колеса
Расчеты рабочей лопатки для построения её профиля в плане колеса производим в табличной форме, для чего сначала задаемся графиком изменения относительной скорости ω и принимаем характер изменения толщины лопатки s(Рисунок 2). Чтобы гарантировать получение угла обхвата лопатки, принимаем криволинейный характер изменения относительной скорости с выпуклостью вверх.
Полученные данные заносим в Таблицу 2 и строим профиль лопатки (Рисунок 3). Как среднюю (осевую) линию, так и линии стенок лопатки вычерчиваем при помощи дуг окружностей подбираемых радиусов R1, R2, R3…, что упростит процесс изготовления рабочего колеса.
Рисунок 2 Зависимость относительной скорости лопасти от радиуса колеса
Таблица 2
Расчетная величина или формула | Размер | Порядковые номера радиусов | ||||||
Ri | мм | |||||||
Di | мм | |||||||
bi | мм | 20,8 | 22,3 | 23,7 | 25,2 | |||
м/с | 2,62 | 2,75 | 2,93 | 3,21 | 3,63 | 3,92 | 4,46 | |
мм | 72,2 | 62,8 | 55,0 | 47,1 | 39,2 | 35,3 | 29,8 | |
δi | мм | 2,0 | 2,6 | 3,0 | 3,4 | 3,6 | 3,8 | 4,0 |
wi | м/с | 6,5 | 7,2 | 8,0 | 8,6 | 9,4 | 10,2 | 10,9 |
0,4 | 0,38 | 0,37 | 0,37 | 0,38 | 0,38 | 0,41 | ||
0,028 | 0,041 | 0,055 | 0,072 | 0,092 | 0,108 | 0,134 | ||
0,428 | 0,421 | 0,425 | 0,442 | 0,472 | 0,488 | 0,544 | ||
β | град | 25,3 | 24,9 | 25,2 | 26,2 | 28,2 | 29,2 | 32,9 |
tg β | 0,474 | 0,464 | 0,470 | 0,492 | 0,535 | 0,559 | 0,648 | |
1/мм | 0,023 | 0,027 | 0,031 | 0,034 | 0,037 | 0,040 | 0,041 | |
1/мм | 0,025 | 0,029 | 0,0325 | 0,0355 | 0,0385 | 0,0405 | ||
Δri | мм | |||||||
ΔƟ= Bcp ·Δri | рад | 0,30 | 0,29 | 0,325 | 0,355 | 0,193 | 0,284 | |
ΣΔƟ | рад | 1,747 | ||||||
град |
Рисунок 3 Построение сечения лопасти в плане
Литература
1. Лопастные гидромашины и гидродинамические передачи.
Центробежные насосы
Методические указания.
Красноярск 2005