Суднові допоміжні механізми

 

 

 

 

 

 

Таблиця 5. Результати розрахунку середньої лінії лопаті робочого колеса в плані

№ точки							Ri, м
1	24,22	63,56	56,59		0	0	0,04
а	25,25	49,62		45,53	25,14	21,73	0,046
б	25,55	41,44	38,43		20,23	40,07	0,052
в	25,88	35,41		33,08	17,07	55,73	0,058
г	26,24	30,76	28,91		14,70	68,39	0,064
д	26,63	27,06		25,54	12,84	79,22	0,07
е	27,06	24,03	22,76		11,35	89,31	0,076
ж	27,54	21,50		20,42	10,11	97,48	0,088
з	28,08	19,33	18,40		9,07	104,05	0,092
и	28,68	17,46		16,43	8,17	110,1	0,094
2	30,02	15,40			7,30	115,5	0,1

 

5. Розрахунок та профілювання спірального відвідного каналу трапецієвидної форми методом R·C_u = const

 

Відвідний канал охоплює робоче колесо по зовнішньому периметру і призначений для прийняття рідини від робочого колеса та направлення її до напірного патрубка (дифузору) і далі в напірну магістраль. Відводи не приймають участь в створенні напору, а перетворюють частину швидкісного напру в статичний напір насосу.

При профілюванні задано спосіб, відповідно до якого:

.

Розхід рідини через елементарну площадку поперечного перетину відводу знаходиться за формулою:

Спіральний відвід являє собою криволінійний дифузорний канал, який зазвичай закінчується прямовісним дифузором. Форма поперечних перетинів спірального відводу для обраного закону зміни швидкості води за радіусом може бути тільки трапецієвидною. Така форма поперечного перетину каналу дозволяє реалізувати закон постійності моменту швидкості рідини R·с_u = const по всій площі кожного перетину. Спіральний відвід трапецієвидного перетину забезпечує менші втрати за рахунок зменшення вихроутворення під час надходження потоку з колеса в канал. Нахил бічних стінок поперечного перетину каналу зазвичай приймається однаковим для всіх перетинів. Кут сходження (розкриття) стінок α = 30…40°.

Приймаємо α = 40°.

*Площі перетинів спірального каналу, незалежно від їх форми, починаючи від кромки язика, поступово збільшуються відповідно збільшенню розходу рідини. Незалежно від форми перетину відводу, розхід рідини через перетин, виділений на довільному куті починаючи від язика, пропорційний цьому куту:

.

Інтегруючи вираз методом  трапецій отримаємо:

,

де ΔQ_i – розхід через елементарну площадку, м³/с.

,

де

Ці вирази використовуються для побудови графіка пропускної спроможності каналу – Q_∑ = f(R_i). Обчислення координат графіка (див. рис. 9.) виконуються в табличній формі (таблиці 6, 7, 8, 9). Величина ∆R приймається (0,05…0,1)·R₃, а значення Q_∑ при додаванні до ∆Q_i повинне бути доведене до значення ~1,1·Q за рахунок відповідного числа кроків ∆R.*

Розрахунок відвідного каналу виконується по восьми перетинах, віддалених на 45° один від одного.

Для розрахунку перетинів і побудови теоретичного креслення спірального відводу необхідно прийняти значення початкового радіусу R₃, ширини, приросту радіусу ∆R і кут сходження (розкриття) стінок .

Приріст радіусу і кут сходження  стінок приймається на основі приведених вище рекомендацій.

 Початковий радіус спіралі R₃ приймаємо за умови, що нерівномірність поля швидкостей потоку за колесом, викликана кінцевим числом лопатей колеса, встигає вирівнятися до надходження в спіральний канал [2].

,

де R₂ – радіус робочого колеса, м

,

(м),

(м).

Приросту радіусу ∆R дорівнюватиме:

(м).

Ширину вхідного перетину спірального  каналу b₃ приймаємо за умови, що вона повинна бути більше ширини робочого колеса на виході b₂ на товщину переднього і заднього дисків і має забезпечити достатні зазори між робочим колесом і внутрішніми стінками корпусу. Відносно широкі зазори дозволяють частково використовувати енергію дискового тертя і створити певні зручності під час зборки насосу.

,

 (м).

Товщина язика ∆Я приймається з конструктивних і технологічних міркувань. Для спірального відводу зазвичай ∆Я лежить в межах 3…5 мм.

Приймаємо ∆Я = 0,003 м.

З урахуванням цієї товщини визначається мінімальна і максимальна ширина останнього перетину і радіус початкового перетину відводу R_я.

,

 (м).

Рис. 9. Комплексний графік для визначення  розмірів спірального відводу

 

В принципі, за наявності  рис. 10 і 11 комплексний графік можна  не будувати. Замість нього досить виконати спеціальну обробку рис. 10 і 11 (див. рис. 12 і 13), на підставі чого заповнюється табл. 9 всіма розмірами поперечних перетинів спірального відводу для різних кутів обхвату φ. *

Рис. 10. Залежність внутрішнього радіусу спіральної поверхні відводу від розходу	Рис. 11. Залежність максимальної ширини трапецієвидного каналу від радіусу спіральної поверхні відводу

 

Необхідні конструктивні значення спіральної поверхні відводу для побудови графіків на рис. 10 і 11 приведені в табл. 8, яка є вибіркою результатів розрахунків обчислених в табличній формі (див. табл. 6, 7.)

Таблиця 6. Проміжні значення радіусів і ширин каналу на цих радіусах

Параметр та одиниці виміру	Найменування параметру, розрахункова формула	Значення	Примітка
Rі, м	Проміжні значення радіусів:   , де і – номер ділянки.	0,103	R3
		0,107	а
		0,111	б
		0,115	в
		0,119	г
		0,124	д
		0,128	е
		0,132	ж
		0,136	з
		0,140	и
		0,144	к
		0,148	л
		0,152	м
		0,156	н
		0,160	о
		0,164	п
		0,169	р
bі, м	Проміжні максимальні значення ширин перетинів відвідного каналу на різних радіусах:	0,015	b3
		0,0175	а
		0,02	б
		0,0226	в
		0,0251	г
		0,0276	д
		0,0301	е
		0,0327	ж
		0,0352	з
		0,0377	и
		0,0403	к
		0,0428	л
		0,0453	м
		0,0478	н
		0,0504	о
		0,0529	п
		0,0566	р

 

Таблиця 7. Розрахунок розходу рідини через перетини каналу відводу

Перетини				, м3/с	, м3/с
B3	0,1456	0,1546		0	0
а	0,1635		0,1718	0,0020	0,0020
б	0,18018	0,1884		0,0042	0,0062
в	0,19652		0,2037	0,0065	0,0107
г	0,21092	0,2168		0,0086	0,0151
д	0,22258		0,2289	0,0108	0,0194
е	0,23516	0,2414		0,0123	0,0231
ж	0,24773		0,25328	0,0147	0,027
з	0,25882	0,26406		0,0159	0,0306
и	0,26929		0,27468	0,0177	0,0336
к	0,27986	0,28453		0,0183	0,036
л	0,28919		0,29361	0,0199	0,0382
м	0,29803	0,30222		0,0213	0,0412
н	0,30641		0,3107	0,0227	0,044
о	0,315	0,31878		0,0239	0,0466
п	0,32256		0,32874	0,0241	0,048
р	0,33491			0,0258	0,0499

 

В табл. 7 відмічаємо строку зі значенням розходу рідини через спіральний відвід, яке не перевищує більше ніж на 10% від заданого в завданні значення розходу. В нашому випадку табличне значення Q = 0,0175 м³/с перевищує заданий 0,0177 м³/с менше, ніж на 10%. Тож його відмічаємо як граничне. Результати розрахунків значень розходів, радіусів і ширин з табл. 6 і 7 переносяться в табл. 8 до виділеного значення Q.

 

 

 

Таблиця 8. Результати розрахунку

	Q, м3/с	Rі, м	bi, м
0	0	0,103	0,015
а	0,0020	0,107	0,0175
б	0,0042	0,111	0,02
в	0,0065	0,115	0,0226
г	0,0086	0,119	0,0251
д	0,0108	0,124	0,0276
е	0,0123	0,128	0,0301
ж	0,0147	0,132	0,0327
з	0,0159	0,136	0,0352
и	0,0177	0,140	0,0377

 

Рис. 12. Результати обробки  рис. 10

Рис. 13. Результати обробки рис. 11

Таблиця 9. Розміри поперечних перетинів відводу для різних кутів обхвату

φi	0°	45°	90°	135°	180°	225°	270°	315°	360°
Rφ, мм	112	120	129	135	142	148,5	154	159	166
bφ, мм	16,5	22,5	29	33	38,4	43	47	50,5	55,5
hφ, мм	2	10	19	25	32	38,5	44	49	56