2. Розрахунок моментів вала напрямного апарата.

Схема вала напрямного апарата наведена на рис.2.1

Визначаємо віддалі між опорами напрямного апарата:

• Віддаль між серединами нижньої і середньої цапф:

• Віддаль між серединами опорної і середньої цапфи:

• Від середини опорної цапфи до верху верхньої цапфи:

2.1. Розрахунок згинального моменту.

Згинальний момент виникає від дії води перед закритим напрямним апаратом.

Гідростатична сила, що діє на одну лопать, визначається за формулою:

Визначаємо момент в опорі В:

Поперечна сила від моменту на ділянці довжиною :

Поперечна сила на ділянці довжиною :

Опорні реакції від дії сил і моменту :

На рис.2.1. представлена схема розрахунку вала на дію води.

2.2. Аналітичне визначення зони контакту двох лопатей.

Центром зони взаємодії є точка на поверхні лопаті на віддалях: від осі лопаті f і на радіусі від осі повороту лопаті. До центру взаємодії лопатей прилягає зріз на кінці лопаті висотою к, який визначається:

а) поверхнею кінцевої частини лопаті довжиною L₁ ^/ ;

б) зрізом кінця лопаті під кутом.

З геометричної точки зору розмір зрізу визначається лініями перетину прямих:

а) лінією поверхні хвостової частини лопаті:

б) лінією зрізу хвоста лопаті:

Довжина лінії (ширина контакту) взаємодії визначається за формулою:

= =0,023 м.

Геометрична схема симетричної лопаті представлена на рис.2.2.

2.3. Розрахунок крутного моменту.

Крутний момент виникає від:

а) несиметричної дії води на лопать напрямного апарату;

б) крутного моменту від дії серводвигуна для забезпечення ущільнення між лопатями напрямного апарата;

в) дії сил тертя в опорах вала напрямного апарата.

Момент відносно вісі лопаті від сили тиску води визначається за формулою:

де ε = 0,05 – відносний ексцентриситет лопаті.

Момент ущільнення, який створюється серводвигуном для усунення протічок води між лопатями:

Момент тертя в опорах цапф вала напрямного апарата:

де – коефіцієнт тертя в опорах, який приймається 0,15.

Загальний крутний момент:

2.4. Кінематична схема повороту лопатей.

Відповідно до діаметра призначаємо такі параметри:

• Кількість лопатей напрямного апарата -

• Діаметр розміщення осі лопатей напрямного апарата -

• Кут між віссю накладки і перпендикуляром до діаметра розміщення осі лопатей напрямного апарата –

• Довжина накладки -

• Довжина стяжки -

• Діаметр поворотного кільця -

Будуємо кінематичну схему повороту лопатей у такій послідовності:

1. Вибираємо масштаб схеми таким чином, щоб на ньому помістився радіус до осі лопаті з кінцевою точкою О.

2. Із точки О проводимо перпендикулярно до від якого за годинниковою стрілкою проводиться вісь накладки під кутом , на якій відкладається довжина накладки і отримуємо точку А.

3. Із точки А радіусом проводиться частина кола.

4. Від осі робочого колеса проводиться частина кола радіусом до перетину в точці В із колом, що має радіус .

5. З’єднуються точки В і А, що визначають напрямок зусилля у стяжці. Із точки А проводять перпендикуляр до осі накладки ОА і визначають кут до лінії АВ.

6. На лінії ВС діє сила, що діє на сергу; – сила, яка діє на стик накладки. Із точки В проводимо перпендикуляр до ВС і визначаємо кут дії зусилля у стяжці ВА. Визначаємо кут .

7. Визначається сила, що діє на сергу і на стяжку:

На рис.2.3. представлена кінематична схема механізму повороту лопаті.