книги из ГПНТБ / Селиверстов В.М. Теплосиловое оборудование подъемно-транспортных машин учебник

использования, определяют по формуле

ПВ = е 100%,

работы крана и любого его исполнительного механизма (табл. 6). Обычно для кранов, работающих с грейфером, характерен тяжелый режим. Двигатель для силового привода и род привода для крана вы­ бирают в зависимости от режима работы последнего. По роду при­ вода исполнительных механизмов различают краны с механическим, электрическим и гидравлическим приводом. В свою очередь род при­ вода предопределяет выбор типа и конструкции двигателя.

обходимо применять дизель-электрический привод. Это объясняется большим числом включений, которое при режиме Т составляет 240, а при режиме ВТ — 300—600. Такое число включений для механи­ ческого привода велико и может привести к быстрому выходу из строя подключающих силовых устройств.

На кранах с режимом Т может быть применен и механический при­ вод при небольшом числе включений и при условии, что на нем уста­ новлен дизель, работающий надежно в течение продолжительного вре­ мени с мощностью, близкой к номинальной, и приспособленный к рез­ ким и частым изменениям нагрузки и скоростного режима.

Карбюраторные двигатели на кранах, работающих на этих режи­ мах, не применяют, так как они не могут длительно нагружаться на полную мощность.

На кранах с режимами С и Л, а также на перегрузочных машинах непрерывного действия можно использовать как карбюраторные дви­ гатели, так и дизели.

Следует иметь в виду, что автомобильные карбюраторные двига­ тели не могут длительно работать на полную мощность. Нормальным режимом их работы на автомобиле является нагрузка на полную мощ­ ность не более 50—60% по времени. Поэтому при использовании дви­ гателя в условиях с постоянной нагрузкой его расчетная мощность должна быть снижена на 30—40% от паспортной.

198

цикла работы подъемно-транспортной машины показано на рис. 112. Как видно из рисунка, при циклическом характере работы крана сред­ няя величина УѴ0 за цикл намного меньше ее кратковременных макси­

мальных значений УѴ“акс.

Учитывая, что ДВС не допускают постоянных кратковременных

В отдельных случаях выбор ДВС по этому методу сводят к сопо­ ставлению момента внешних сил сопротивления с моментом, раз­ виваемым двигателем. Для этого согласно с заданным циклом работы крана сумми­ руют приведенные к валу дви­ гателя моменты сил сопротив­ ления и определяют необхо­ димый крутящий момент на его валу для наиболее тяже­ лого режима работы, соответ­

ствующего пику нагрузки. Задаваясь необходимым

запасом движущего крутяще­ го момента по внешней ха­ рактеристике выбранного дви­

гателя, определяют, может ли он обеспечить заданный режим работы крана. При рассмотренном методе выбора двигателя для крана обес­ печивается относительно большой запас мощности для большинства режимов его работы. Это, в свою очередь, удорожает стоимость уста­ новки, увеличивает площадь и объем, занимаемый двигателем.

Мощность двигателя, устанавливаемого на кране, в некоторых случаях может быть определена и другим методом. При нахождении минимально необходимой мощности или момента двигателя учитывают запас кинетической энергии движущихся деталей механизмов и глав­ ным образом маховика, за счет которой облегчается прохождение пи­ ков нагрузки и соответственно уменьшается мощность двигатетеля.

Применение на двигателях специального маховика, аккумулирую­ щего энергию в периоды неполной нагрузки, позволяет преодолеть непродолжительные по времени пиковые нагрузки крана. В рассмот­ ренном случае номинальная мощность двигателя N H может быть

меньше Л^акс и разность между ними УѴ“акс — N K будет преодоле­

ваться за счет кинетической энергии, накопленной движущимися частями механизмов и маховиком.

Запас кинетической энергии, который при этом может быть израс­ ходован на преодоление пиковых нагрузок, определяется по формуле

= 0,5/пр (©макс— ®мин), (ЗбЗ)

200

ЧАСТЬ ПЯТАЯ

ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ И УСТАНОВКИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Г лава XXV

ВЕНТИЛЯТОРЫ

§ 106. Принцип действия и устройство вентиляторов

Машины, предназначенные для создания давления до 0,015 МН/м2 и перемещения воздуха или газа, называются в е н т и л я т о р а- м и. Вследствие незначительного повышения давления в вентиляторе сжимаемость газов невелика и при расчетах ею пренебрегают, считая газ несжимаемым.

По конструктивному признаку вентиляторы делятся на центробеж­ ные и осевые. Ц е н т р о б е ж н ы й вентилятор (рис. 113, а) имеет рабочее колесо 3, спиральный кожух 7 и станину 8. Рабочее колесо состоит из ступицы 5, заднего диска 2 и переднего кольца 1, к кото­ рым крепятся лопатки 4. Число последних зависит от назначения

итипа вентилятора и колеблется от шести до шестидесяти четырех.

Увентиляторов, используемых для перемещения пылевидных грузов, число лопаток небольшое. Лопатки изготовляют из листовой стали толщиной 2—8 мм. Кожух вентилятора имеет входной 6 круглого сечения и выходной 9 прямоугольного или круглого сечения патрубки .

При вращении рабочего колеса воздух под действием центробежной

203

силы отбрасывается к периферии, в результате чего понижается дав­ ление у входа в колесо и происходит подсасывание воздуха. На рабо­ чем колесе увеличиваются давление и скорость воздуха. Поток воздуха с рабочего колеса поступает в кожух спиральной формы, где скорость его снижается и кинетическая энергия частично преобразуется в ста­ тическое давление.

По величине создаваемого давления центробежные вентиляторы делятся на низкого (до 1000 Н/ма), среднего (1000 3000 Н/м2) и вы­ сокого (3000 -г- 15 000 Н/м2) давления. Данная классификация является условной, поскольку с изменением частоты вращения изменяется раз­ виваемый вентиляторами напор.

В зависимости от чистоты транспортируемого потока воздуха или газа вентиляторы делят на работающие на чистом воздухе или газе и на пылевые, предназначенные для перемещения пыли, стружек, хлопка и т. д.

мого в кожухе и закрываемого обтекателями 3. В некоторых случаях

электродвигатель выносится из потока воздуха.

В осевом вентиляторе воздух движется в осевом направлении и его частички не подвергаются воздействию центробежных сил инерции, как, например, в центробежных.

При движении частичек воздуха в межлопастном канале им пере­ дается энергия, затрачиваемая на вращение колеса. Лопатки рабо­ чего колеса могут иметь симметричный и несимметричный профиль. Вентиляторы с симметричным профилем лопаток могут работать при любом направлении вращения колеса. Направление потока воздуха у них изменяется в зависимости от направления вращения колеса. Осе­ вые вентиляторы развивают малые напоры, поэтому их используют для подачи больших объемов воздуха или газа при малых давлениях, например для вентиляции помещений, цехов и т. д.

Частички воздуха или газа, попав на лопатку рабочего колеса центробежного вентилятора, совершают сложное движение: перемеща­ ются вдоль лопастей с относительной скоростью w и вращаются вместе с колесом с окружной скоростью и. Кроме того, воздух имеет абсо­ лютную скорость с — скорость относительно неподвижного корпуса,

равную векторной сумме относительной и окружной скоростей. Окружная скорость потока определяется по формуле

60 ’

где D — диаметр описываемый точкой окружности, м; п — частота вращения, об/мин.

204

Рассматривать различные составляющие скоростей потока удобнее всего графически с помощью векторов скоростей. Для этого строят

треугольники скоростей, соответствующие входу потока на рабочее колесо и выходу из него.

Треугольники скоростей на входе потока в межлопастной канал рабочего колеса вентилятора и на выходе из него даны на рис. 114.

К рабочему колесу газ подводится в направлении оси вала с аб­ солютной скоростью с„. Поток газа к входным кромкам лопаток обыч­ но подходит в радиальном направлении с абсолютной скоростью съ

поэтому вектор ее направлен по радиусу колеса. Частичке газа, по­ ступившей на лопатку колеса с абсолютной скоростью Cj, сообщается

сг

Рис. 114. Треугольники скоростей рабочего колеса центробежного . вентилятора

окружная скорость иъ направленная по касательной к окружности входных кромок. Зная абсолютную сх и окружную (переносную) их скорости и направление их векторов, построим входной парал­

лелограмм скоростей и найдем относительную скорость Для обеспечения безударного входа газа лопатке колеса придают такой профиль, чтобы вектор скорости w±совпадал с направлением касатель­

ной к ее профилю.

Частичка газа, совершив путь вдоль лопатки, подходит к выходной кромке колеса с относительной w2и окружной и2скоростями. При этом вектор скорости w2 направлен по касательной к профилю лопатки, а вектор скорости и2 — по касательной к окружности колеса в сторону

вращения.

Абсолютную скорость выхода газа с2 находят построением парал­ лелограмма скоростей на диаметр колеса D2. Угол между абсолютной и окружной скоростями на рис. 114 обозначен через а, а между отно­

сительной и окружной — через ß.

§ 108. Теоретический напор вентилятора

Найдем зависимость между давлением, развиваемым колесом вен­ тилятора, и скоростями потока газа в межлопастных каналах. При этом примем, что газ несжимаем, колесо имеет бесконечное множество

205

тонких лопаток одинакового профиля и отсутствуют гидравлические потери во время прохождения газа через вентилятор.

Применим к потоку газа, проходящему через межлопастной канал, закон моментов количества движения. В соответствии с этим законом приращение момента количества движения относительно какой-либо оси за время т равно моменту импульса всех внешних сил за то же

время.

При протекании через колесо секундной массы Мг = рVs момен­ ты количества движения ее относительно оси вращения на входе М х в каналы и выходе М 2 из них будут соответственно равны:

М х = pHjC^cosa! и Af2 = pHgc2# 2cosa2.

Приращение момента количества движения равно импульсу дей­

При вращении колеса с угловой скоростью со мощность, передавае­

Мощность, передаваемая потоку в вентиляторе (в кВт), также равна произведению давления, развиваемого им, рт на его произво­

дительность:

Решая совместно уравнения (372) и (373), найдем теоретическое

Обычно при входе на лопатки колеса скорость схнаправлена по радиусу и ах = 90°, что создает условия безударного входа. Для этого случая

уравнение Эйлера записывается в таком виде:

где с2и = c2cos а 2— проекция абсолютной скорости с2 на окружную.

206

Используя геометрические соотношения, полученные из треу­ гольников скоростей на входе и выходе,

Второй и третий члены уравнения (379) характеризуют увеличе­ ние давления при прохождении газа через рабочее колесо и определя­ ют статическое давление:

Следует иметь в виду, что каждый из членов уравнения (381) в от­ дельности физического смысла не имеет.

Таким образом, полное теоретическое давление, развиваемое вентилятором, складывается из статического и динамического давле­ ний:

ред. Тип лопатки определяется углом схода потока ß2. У лопаток,

207