Профилирование канала лопастного колеса в меридиональном сечении

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 n_s и обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса рассмотрим профилирование канала с обычными кавитационными качествами при n_s > 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 b_i = (R₂ – R_i) · 0,148 + b₂

Зависимость между b_i и R_i представлены в таблице 1

Таблица 1

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 К_п = 0,1 – 0,2.

R = K_n · 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 r_вт = 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