2. 3 Определение основных размеров на входе в рабочее колесо.

Размеры входа рабочего колеса определяются из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидропотерь. Скорость на входе в рабочее колесо находится по формуле С.С.Руднева (она соответствует минимальному значению критического кавитационного запаса энергии):

_;

Величина (см. рис.8) зависит от кавитационных качеств рабочего колеса и определяется графически относительно выбранного (следует отметить, что для малошумных насосов ).

Рис. 8

Диаметр вала рабочего колеса в первом приближении найдем из расчета, на кручение по формуле:

, где

- допускаемое напряжение на кручение для данного вала (углеродистая сталь); - крутящий момент, приложенный к валу:

;

Полученное значение диаметра для придания жесткости увеличивают на 10-15 мм. Диаметр втулки выбирают в зависимости от способа крепления, а также из конструктивных соображений:

;

Диаметр входа в колесо находится с помощью уравнения неразрывности:

;

Расположение входной кромки лопасти колеса, а также ее ширина , зависят от коэффициента быстроходности и кавитационных качеств колеса, исходя из уравнения неразрывности:

;

Как правило, канал от входа в колесо до входа в межлопастные каналы выполняется или диффузорным, или постоянного сечения. Меридианная составляющая абсолютной скорости принимается для колес со средними кавитационными качествами:

;

Для колес со средними кавитационными качествами ( и ) лопасти выбираются цилиндрическими. Диаметр окружности, проходящей через средние точки входных кромок ло­пастей, принимается:

;

Входную кромку лопасти располагают под углом к оси колеса 15-30⁰ либо параллельно ей.

После поступления потока в межлопастной канал, последовательно учитывают следующие два фактора, действующие одновременно, а именно: стеснение потока телом лопастей и отклонение потока вследствие удара потока о лопасть.

Кроме того, после поступления потока в межлопастной канал, увеличится меридианная составляющая абсолютной скорости :

, где

- коэффициент стеснения на входе.

Окружная скорость на входе в межлопастной канал определятся по формуле:

, где - угловая скорость;

Учтём второй фактор – отклонение потока вследствие удара потока о лопасти. Обычно в рабочем колесе насоса лопасть устанавливают не под углом безударного поступления потока , а под углом , большим угла на величину угла атаки , учитывающего подкрутку потока на входе в межлопастной канал. Это делается для улучшения гидравлических и кавитационных качеств насоса на переменных режимах работы:

;

Угол установки лопасти на входе:

, где

- угол атаки, (для колес с нормальными кавитационными качествами , для колес с повышенными антикавитационными качествами на расчетном режиме ). Для судовых насосов .

При безотрывном обтекании лопасти поток движется по касательной к её поверхности. Поэтому, считаем, что относительная скорость потока , после его поступления на лопасти, направлена по касательной к средней линии профиля лопасти на входе и определяется по уравнению:

= ;

По скоростям , , , и углам , строят (см. рис.9) треугольники скоростей на входе в рабочее колесо:

Рис. 9