книги из ГПНТБ / Калинушкин М.П. Гидравлические машины и холодильные установки учебник

расклепывают. Так обеспечивают большую точность сборки, а в связи с этим и устойчивость аэродинамических качеств.

Широкие колеса в целях большой прочности иногда снабжают тягами, соединяющими передние колеса со ступицами.

Зазор между колесом и входным патрубком кожуха не должен превышать 1% от диаметра колеса. Влияние зазора увеличивает­ ся с уменьшением быстроходности, так как даже при небольшом количестве протекающего через него воздуха доля последнего в общем количестве засасываемого воздуха становится значи­ тельной.

Спиральные кожухи сваривают или склепывают преимущест­ венно из листовой стали; их также соединяют на фальцах. Можно

Рис. Ѵ.34. Способы соединения вентиляторов с двигателями

J20

няют. Установка колес на валах между двумя опорами (рис. Ѵ.34„ исполнения 5, 6, 7) обеспечивает более спокойный режим работы вентилятора, но усложняет конструкцию, монтаж и присоединение его к воздухопроводу.

Несомненные преимущества в смысле надежности, компакт­ ности, экономичности и бесшумности имеют вентиляторы, колеса которых насаживают непосредственно на валы двигателей (см. рис. Ѵ.34, исполнение 1 и рис. Ѵ.ЗЗ). Такая посадка колеса воз­ можна, однако, лишь при малых размерах вентиляторов; при боль­ ших размерах вентиляторов соединение колес с валами двигате­ лей можно осуществить при помощи промежуточной муфты (см. рис. Ѵ.34, исполнение 4).

Вентиляторы, в которых колеса должны вращаться по часовой стрелке, если наблюдать со стороны станины, называют правыми.. Вентиляторы, в которых колеса должны вращаться против часо­ вой стрелки, если наблюдать со стороны станины, называют ле­ выми.

Правильным считается вращение колес по ходу разворота спи­ ральных кожухов. При обратном вращении колес реверсирования не происходит, но производительность резко уменьшается. Положение кожуха принято обозначать литерами (рис. Ѵ.35).

Правые

Левые

Рис. Ѵ.35. Обозначение положения спиральных кожухов

Кожух с расположением выходного отверстия вверх обознача­ ется литерой В, вниз — Н, вправо — П, влево —Л. Возможны про­

Вентиляторы, приспособленные для перемещения дымовых га­ зов, называют дымососами, а для перемещения воздуха, засорен­ ного механическими примесями,— пылевыми вентиляторами.

121-

В последние годы успешно применяются вентиляторы, располо­ женные непосредственно на кровле, для свободного отсасывания или нагнетания воздуха — крышные вентиляторы (рис. V.36).

Рис. V.36. Крышные вентиляторы

Для обеспечения широкого диапазона производительности вен­ тиляторов их проектируют сериями, состоящими из нескольких разных по размерам, но обычно геометрически подобных номеров. Номер вентилятора чаще всего определяют наружным диаметром

колеса, измеренным в дециметрах.

У созданных автором настоящего учеб­ ника центробежных пылевых вентиляторов ЦАГИ (ГОСТ 649—41, рис. V.37), которые продолжают серийно изготовлять под на­ званием ЦП6-46, колеса снабжены шестью длинными лопатками, доходящими до вту­ лок и загнутыми вперед. Такая конструк­ ция колес обеспечивает достаточную их прочность, особенно при наличии передне­ го диска, сводит к минимуму возможность засорения вентиляторов механическими примесями, имеющимися в воздухе (опил­ ки, стружки, волокна), а также упрощает изготовление.

Описанные вентиляторы выгодны в экс­ плуатационном отношении, так как они имеют крутопадающую характеристику. Такие вентиляторы осо­

бенно пригодны для перемещения запыленного воздуха, но их можно использовать и для подачи чистого воздуха и дымовых газов.

По соображениям прочности окружные -скорости нормально из­ готовленных колес таких пылеватых вентиляторов допускается принимать до 45—50 м/сек, чему соответствуют давления в 200—250 кГ'/м2.

122

Серия центробежных вентиляторов высокого давления кон­ струкции Г. А. Кацнельсона отличается очень узкими кожухами и относительно малыми размерами входных и выходных отвер­ стий. Вентиляторы имеют 12 сравнительно узких и длинных лопа­ ток, загнутых вперед и скрепленных передним диском. Окружные скорости колес допускаются до 100—120 м/сек. Эти вентиляторы можно применять для относительно малых подач при давлениях до 1200 кГ/м2. Они имеют достаточно высокий к. п. д.

Мало отличающиеся по размерам и характеристике вентилято­ ры высокого давления во ВНИИСТО были названы ВВД, а в ЦАГИ — Ц8-18.

Центробежные вентиляторы высокого давления применяют в качестве воздуходувок, для установок нагнетательного пневма­ тического транспорта и др.

Позднее были разработаны и внедрены в серийное производ­

лись, ЦВ-55), а также вентиляторы ЦАГИ-СТД, ЦП7-40 (пылевые вентиляторы А. Е. Боброва, доработанные МИИГС и ВНИИСТО) и некоторые другие типы.

Аэродинамические схемы, характеристики и сведения о произ­ водстве некоторых вентиляторов приведены в приложениях.

С 1956 г. был введен в действие новый ГОСТ 5976—55 (взамен ГОСТ 5976—51), в котором содержатся основные технические тре­ бования к центробежным вентиляторам общего назначения (для систем вентиляции, воздушного отопления, отсасывания пыли

идутья).

Всоответствии с этим в ГОСТе указывают основные размеры колес и кожухов вентиляторов, устанавливают определенную но­ менклатуру вентиляторов (нумерацию, маркировку), форму их ис­ полнения и способы соединения с двигателями.

С1 июля 1965 г. вступил в силу ГОСТ 10616—63 «Вентиляторы центробежные (радиальные) и осевые. Основные размеры и ха­ рактеристики», в соответствии с которым максимальное давление вентиляторов ограничивается 1200 кГ/м2, определяется ряд типо­

вых размеров, регламентируются аэродинамические характери­ стики.

Согласно правилам маркировки вентилятору присваивают ин­

округленной до целых единиц (о коэффициенте давления см. на стр. 26);

* Эти вентиляторы были разработаны и внедрены в серийное производство С. А. Рысиным.

123

Положение кожуха для малых номеров не обозначают, так как предполагается поворотный кожух.

Для примера укажем, что центробежный вентилятор с коэффи­ циентом давления 0,503, быстроходностью 49, № 4, с посадкой ко­ леса непосредственно на вал двигателя, левого вращения должен маркироваться индексом: «Вентилятор с. д., Ц5-49, № 4, исполне­ ние— 1, правый, ГОСТ 5976—55».

Особо важным требованием ГОСТа является обеспечение вы­ сокого максимального к. п. д. вентиляторов — эти значения долж­ ны быть не ниже 0,6—0,7.

Из ряда вновь разработанных конструкций центробежных вен­ тиляторов общего назначения особо следует остановиться на раз­ работанных ЦАГИ и освоенных в серийном производстве вентиля- 'торов Ц4-70 и Ц4-76 (см. приложение IX).

У этих вполне современных вентиляторов колеса конические,

внутрь колеса, спиральный кожух постоянной ширины с языком.

При усилении конструкции колеса может быть допущена боль­ шая окружная скорость и достигнуто давление до 300 кГ/м2.

Эффективен двусторонний центробежный вентилятор Ц4-94/2, представляющий собой конструкцию двух параллельно соединен­ ных вентиляторов Ц4-70. У этого вентилятора весьма высокий кри­ терий быстроходности (94), т. е. он может обеспечить относитель­ но большую производительность.

Двусторонние вентиляторы особенно целесообразно применять р установках, работающих на нагнетание, так как при расположе­ нии колес на одном валу между подшипниками обеспечивается наиболее спокойная и надежная работа.

Для получения больших давлений при ограниченных окруж­

Весьма перспективны диаметральные вентиляторы, представля­ ющие особую модификацию центробежных лопаточных машин.

124

Диаметральный вентилятор (рис. V.38) представляет собой ко­ лесо центробежного типа с большим количеством загнутых вперед лопаток, расположенное в коленообразном кожухе. Движение по­ тока через колесо осуществляется приблизительно в диаметраль­ ном направлении (отсюда и его название), причем вход и выход потока происходит через части периметра колеса.

Благодаря конструктивной возможности применения широких колес можно получать производительность, превосходящую при тех же габаритах производительность центробежных и даже осе­ вых вентиляторов. Однако ввиду неизбежности образования цир­ куляционных зон к. п. д. диаметральных вентиляторов, видимо, не может превышать 0,65—0,7. В последние годы в ЦАГИ разрабо­ тано несколько типов диаметральных вентиляторов, удобных для использования в малогабаритных агрегатах и установках.

Для условий перемещения агрессивных и взрывоопасных га­ зов вентиляторы изготовляют из цветных металлов, пластмасс, внутренние поверхности их покрывают защитными-пленками. Лю­ бопытна предложенная А. А. Меликсетовым технология изготов­ ления вентиляторов из бумажной массы.

Очень большое значение для увеличения прочности, сохранно­ сти подшипников и уменьшения шума при работе вентиляторов имеет надлежащая балансировка колес.

Балансировке подвергают колеса не только вентиляторов, но и других нагнетателей.

При отсутствии балансировки масса колеса может оказаться неуравновешенной относительно оси вращения, в результате чего возникнут силы, действующие на изгиб вала и вызывающие вибрацию.

Если узкое колесо сравнительно невелико по диаметру и рас­ считано .на работу при небольших окружных скоростях, то силу, действующую на изгиб вала, считают расположенной в одной пло­ скости (рис. V.39, а) и уравновешивание (балансировку) можно произвести весьма просто так называемым статическим способом.

Для этой цели располагают строго горизонтально две призмы (ножи), на которые опирают вал с насаженным на него колесом. Если колесо неуравновешено, то при поворотах оно все время бу-

125

дет обращаться избыточной массой вниз. Целью балансировки яв­ ляется облегчение колеса в этом месте (стачиванием, высверли­ ванием) или подбор добавочного грузика для укрепления на про­ тивоположной стороне его (приклепкой, приваркой). Уравновешен­ ное колесо должно останавливаться в любом положении.

Вдругих, более общих случаях изгибающие силы могут распо­ лагаться в разных плоскостях (см. рис. V.39,б), сильнее воздей­ ствуя на вал. Тогда балансировку следует производить более сложным способом, так называемым динамическим, с помощью специальных балансировочных станков.

Всоответствии с ГОСТ 5976—55 колеса всех центробежных вентиляторов должны быть динамически отбалансированы.

§ V.6. ОСЕВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Ко н с т р у к ц и и . Обычный осевой вентилятор (рис. V 40) представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе / лопаточное колесо 2, при вращении которого газ, поступающий через входное отверстие 3, за счет воздействия лопаток перемеща­ ется в осевом направлении. После этого газ поступает в выпускное отверстие 4, иногда снабжаемое диффузором 5. В колесах осевых вентиляторов перемещение газа в радиальном направлении прак­ тически отсутствует.

Простейшие осевые вентиляторы состоят из двух основных ча­ стей (рис. V.41): осевого лопаточного колеса 1 и кожуха 2.

Осевые колеса во многих конструкциях насаживают непосред­ ственно на валы двигателей 3, а двигатели, укрытые соответству­

обеспечивающие вращение колес с минимальными зазорами, т. е„

126

с минимальными расстояниями между концами лопаток и внут­ ренними поверхностями кожухов. Зазоры не должны превышать 1,5% от длины одной лопатки, т. е. ö<0,015(D—d) : 2 (см. рис. V.40).

осевых вентиляторов.

При отсутствии всасывающих воздухопроводов на входе необ­ ходимо устанавливать коллекторы, обеспечивающие выравненное поле скоростей во входном сечении вентилятора.

Всовременных крупных осевых вентиляторах на выходе, поми­ мо цилиндрических диффузоров, обычно устанавливают спрямля­ ющие поток аппараты. Весьма целесообразным оказалось также устанавливать направляющие лопатки на входе, позволяющие осу­ ществлять экономическое регулирование осевого вентилятора.

Обычные осевые колеса (рис. V.43) состоят из втулок относи­ тельно большого диаметра и прикрепленных к ним лопаток. В за­ висимости от профиля лопаток осевые колеса называют неревер­ сивными и реверсивными.

Практически все осевые колеса реверсивны, но называть ревер­ сивными принято только колеса с лопатками, имеющими симмет­ ричный профиль и работающими поэтому одинаково при любом направлении вращения.

Ваэродинамическом отношении более совершенными являются лопатки со специальным несимметричным профилем. При пра­ вильном направлении вращения лопатки должны перемещаться тупой кромкой или вогнутостью вперед. При вращении острой кромкой или выпуклостью вперед работа вентиляторов значитель­ но ухудшается.

Лопатки осевых колес, рассчитанные на основе вихревой тео­ рии проф. Н. Е. Жуковского, по мере приближения к втулке рас­ ширяют и закручивают. Для упрощения конструкции, что связано, однако, с некоторым ухудшением аэродинамических качеств, при­ меняют и незакрученные лопатки, имеющие постоянную ширину (рис. Ѵ.44).

127

Втулки осевых колес бывают сварные и литые. Лопатки осе­ вых колес делают из листового-металла или отливают. Можно одновременно изготовлять втулки и лопатки штамповкой цельных колес из листового металла и пластмасс (рис. Ѵ.45) или отливкой (рис. Ѵ.46). Лопатки осевых колес, выполняемые из листового ме­ талла, можно непосредственно штамповать или выколачивать

вгорячем состоянии.

Квтулкам лопатки крепят способами приклепки или привар­ кой, а также при помощи стержней. Лопатки на стержнях, а так­ же литые лопатки с приливами закрепляют внутри втулок, что позволяет устанавливать их под разными углами к плоскости вра­ щения.

Осевые колеса с поворотными лопатками представляют боль­ шие удобства в отношении регулирования (см. рис. Ѵ.44). Для изменения направления потока у реверсивного колеса достаточно изменить направление вращения, а у нереверсивного, кроме того.

128

нужно перевернуть его на валу. Нереверсивное колесо с поворот­ ными лопатками при изменении направления вращения можно не перевертывать на валу, а лишь повернуть лопатки на 180°.

Осевые нереверсивные колеса, вращающиеся по часовой стрел­ ке со стороны наблюдателя, на которого направлен поток, назы­ вают правыми; осевые нереверсивные колеса, которые вращаются против часовой стрелки со стороны наблюдателя, называют ле­ выми.

Типы о с е в ых в е н т и л я т о р о в . Промышленность иногда выпускает не осевые вентиляторы, а лишь колеса к ним, представ­

ния (главным образом в отношении зазора) и, следовательно, сни­ жены эксплуатационные качества вентиляторов.

Ранее наибольшее распространение имели нереверсивные двух-, трех- и четырехлопаточные осевые вентиляторы ЦАГИ' (соответ­ ственно именовавшиеся сериями № 18, 7 и 4), а также реверсив­ ные осевые вентиляторы ЦАГИ с восемью поворотными лопатка­ ми. Затем в ЦАГИ для широкого применения были разработаны и внедрены в серийное производство осевые вентиляторы М, МЦ, Д, УЦЗ-04, УК-2 (сведения о вентиляторах МЦ приведены в при­ ложении X).

Шум при работе осевых вентиляторов зависит от окружной ско­ рости, качества изготовления и монтажа, числа и формы лопаток и некоторых других факторов.

Выше уже указывалось, что в жилых зданиях, школах, боль­ ницах, театрах и т. п. по соображениям обеспечения достаточной бесшумности осевые вентиляторы при окружных окоростях, пре­

ствует его диаметру, измеренному в дециметрах.

9 юн