книги из ГПНТБ / Ушаков, Константин Андреевич. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций

Физически она образуется внешними поверхностями втулок ко­

лес, НА и СА.

Рассмотрим элементы проточной части более подробно.

§1. ЛОПАТКИ

Ввентиляторе наиболее сложными по конфигурации являются лопатки, в особенности лопатки рабочих колес. Поперечные

сечения лопаток, переменные по длине, обычно представляют собой крылообразные профили, очерченные плавными кривыми.

Всвязи, с этим выполнение лопаток непосредственно по чер­ тежу, как правило, невозможно и приходится прибегать к по­ мощи шаблонов, болванок и стапелей.

Врезультате аэродинамического расчета вентилятора со­

ставляются чертежи лопаток. На рис. 74 и 77 даны поперечные

сечения лопаток и их взаимное расположение в трех проек­ циях.

В зависимости от типа и конструкции лопатки способ ее изготовления и необходимые при этом приспособления различны.

Наиболее ходовые типы лопаток следующие:

а) сплошные профильные лопатки, выполняемые отливкой или механической обработкой целого куска материала;

б) полые профильные лопатки, выполняемые из листового материала путем выколотки или штамповки;

в) листовые лопатки, профили сечений которых имеют оди­ наковую толщину, равную толщине листа, но могут быть разной формы по длине лопатки.

Остановимся вначале на способе изготовления сплошных про­ филированных лопаток.

Поскольку изготовление таких лопаток механической обра­ боткой сплошных кусков материала очень трудоемко и бывает необходимым лишь в редких случаях, обычно их изготовляют путем отливки, для которой предварительно приходится делать

деревянную модель.

Для изготовления модели из твердого дерева склеивается

заготовка, затем из нее вырезается болванка с очертанием,

соответствующим виду лопатки в плане, и на гранях болванки наносятся линии сечений I, II и т. д. (рис. 171, а). На линиях, нанесенных на боковых гранях болванки, отмечаются точки,

соответствующие точкам тип сечений, и через них проводятся линии mlt тп, тт, mIV и п}, п[г, пЦ}, nlV. После этого верхняя поверхность болванки обрабатывается по верхним половинам

шаблонов, соответствующих сечениям, и в результате образуется верхняя поверхность модели лопатки. Аналогично используя нижние половины шаблонов, получают нижнюю поверхность мо­ дели. Разметив на ней линии контрольных сечений, проверяют

форму модели при помощи сложенных друг с другом половин шаблонов (рис. 171, б).

330

Если лопатки закрепляются на колесе неподвижно с постоян­ ным углом наклона к плоскости вращения, то изготовляют столько моделей лопаток, сколько их будет на колесе и, укре­ пив их на модели втулки, получают модель для отливки колеса целиком. Такая отливка возможна лишь в том случае, если ло­

патки по всей длине не перекрывают друг друга. В противном случае требуется изготовление более сложной модели с отъем­ ными лопатками, однако и при этом отливка не всегда оказы­ вается возможной, и колеса приходится делать сборными из от­ дельных секторов по числу лопаток и собирать их на двух дисках

Рис. 171. Последовательность изготовления модели для литья лопатки:

а — разметка болванки; б -- контролирование по шаблонам

(рис. 172) или отливать лопатки с частью обода втулки и соби­

рать их на втулке йз одного стального диска (рис. 173).

В случае, если лопатки поворотные, их снабжают приливами, имеющими припуск на обработку в соответствии с принятой кон­

струкцией крепления (рис. 174).

Литые лопатки рабочего колеса изготовляются из легких,

магниевых или алюминиевых сплавов.

Магниевые сплавы обладают рядом положительных свойств:

1) малым удельным весом; 2) относительно высокими механи­ ческими свойствами; 3) способностью воспринимать ударные нагрузки большие, чем алюминиевые; 4) химической стойкостью по отношению к щелочам, керосину, бензину и минеральным маслам; 5) отличной обрабатываемостью обычным режущим ин­

струментом, что позволяет применять большую чем для других

металлов скорость резания; 6) легкостью отделочных операций (шлифовка, полировка и т. д.) [80].

Сплав МЛ5 обладает наиболее высокими технологическими свойствами и может подвергаться закалке (режим Т4) и закалке

331

598

Рис. 174. Лопатка из магниевого сплава МЛ5-Т4

333

с последующим старением (режим Тб). Механические свой­ ства сплава МЛ5 в состояниях Т4 и Тб высоки: предел прочности од при режиме Т4 — 26,5 кг/мм2, при режиме Тб —

нение б при режиме Т4 — 9%, при режиме Тб — 6%. Коррозийная стойкость сплава в оксидированном состоянии

удовлетворительна. Сплав можно применять для литья как

в песчаные формы, так и в кокиль, а также для литья под дав­ лением. Более подробные данные о свойствах магниевого сплава МЛ5 приведены в работе [80].

При применении магниевого сплава МЛ5 его необходимонадежно защитить от коррозии путем специального травления,

отливок и нанесения лакокрасочных покрытий, которые необ­ ходимо периодически возобновлять.

Наличие в исходящей струе угольной пыли приводит к эро­ зионному износу лопаток. Для защиты магниевой лопатки от такого износа были проведены испытания специальных гумми­ рованных образцов, которые показали, что наиболее целесооб­ разно гуммирование покрытием К-88.

Поскольку шахтный вентилятор отсасывает весьма влажный

воздух (относительная влажность 90—100%) представляют ин­

терес также алюминиевые сплавы типа магналий (АЛ13,

ВИ-11-3, ВЛ8).

Сплавы этого типа отличаются:

1)высокой удельной прочностью, весьма близкой к удельной прочности магниевых сплавов;

2)более высокой, чем у последних, сопротивляемостьюударным и вибрационным нагрузкам;

3)отличной коррозийной стойкостью в атмосферных усло­

виях.

По корозийной стойкости сплав ВИ-11-3 превосходит другие сплавы.

При изготовлении литых лопаток для своевременного обна­ ружения дефектов необходимо производить их рентгенопросвечивание. Независимо от этого, каждое рабочее колесо после ба­

лансировки должно быть проверено на прочность при повышен­

ной на 10% от нормальной скорости вращения. На рис. 174 показана лопатка, отлитая из магниевого сплава МЛ5-Т4.

Кроме легких сплавов, для изготовления сплошных лопаток

может быть применена дельта-древесина. Это весьма прочный плиточный материал (марки ДСП-10), хорошо склеивающийся

тическом изгибе 28 кг/мм2.

334

Лопатки из дельта-древесины выполняются с хвостовиком,,

снабженным нарезкой специального профиля и ввертывающимся

(рис. 175). По изготовлении лопатки обклеиваются тканью,

(рис. 176). Для выколотки каждой из них необходима чугун­ ная болванка. Модели для отлив­

ков.

Для получения большей вибростойкости можно выполнять,

листовые лопатки с переменной толщиной, составляя их у втулки из трех листов, на некоторой длине из двух и у периферии из одного (рис. 178).

Для упрощения производства вентиляторов малых размеров применяется крепление лопаток приваркой их к диску втулки,

которая в этом случае не имеет обода, например вентилятор

типа МЦ.

Неточность, допущенная при изготовлении полой или листо­

вой лопатки, приведет к тому, что или диаметр вентилятора по­ лучится большим чем у кожуха, или, наоборот, колесо полу­

чится настолько меньше кожуха, что зазор между ними сде­ лается недопустимо большим.

При изготовлении единичного вентилятора или небольшой партии особенно трудно изготовить крученые лопатки. Обычно для малого количества лопаток обшивка для пустотелых лопаток.

335-

Рис. 17b. Последовательность изготовления пустотелой об­ шивки:

1 _ болванка для выколотки нижней части обшивки; 2 — нижняя часть обшивки; 3 — болванка для выколотки верхней части обшивки; 4 — верхняя часть обшивки; 5 — полая лопатка

Рис. 177. Последовательность изготовления бол­ ванки для листовой лопатки:

1 — заготовка болванки; 2 — разметка болванки; 3 — шаб­ лоны для болванки; 4 — контролирование изготовленной бол­ ванки по шаблонам; б — изготовленная лопатка на бол­ ванке

336

выколачивается вручную, а болванки изготовляются из дерева

твердой породы.

Стапель представляет собой приспособление, состоящее из набора шаблонов, позволяющих контролировать правильность относительного расположения сечений лопаток и, одновременно проверять контуры профилей в этих сечениях (рис. 179). Ста­

пель должен быть изготовлен весьма тщательно, так как допу­ щенные в нем неточности повторяются на всех изготовляемых лопатках. Для обеспечения плотности прилегания торцовой

части лопатки к втулке и допустимого зазора на периферии не­ обходима соответствующая обработка торцов лопатки. При

этом следует иметь в виду, что при поворотных лопатках необ­ ходимо предусмотреть соответствующие зазоры и у втулки и

у периферии.

При приварке пустотелых лопаток встречается несколько характерных случаев.

1-й случай. Втулка сферическая, лопатки изготовляются для приварки под разными углами ((-'«'^ 10— 45°). В этом случае внутренние торцы болванок обрабатываются по сфери­ ческой поверхности, а наружные, соответствующие наружному диаметру колеса, обрабатываются в соответствии с минималь­ ным углом установки лопатки ©к, в данном случае равным 10°. При этом угле зазор между кожухом и лопаткой будет мини­

мальным, при увеличении угла зазор будет увеличиваться.

2-й случай. Втулка цилиндрическая, лопатки изготовляют­ ся для приварки под одним определенным углом установки.

В этом случае внутренние торцы болванок обрабатываются по цилиндрической поверхности, совпадающей при требуемом угле установки лопатки с цилиндрической поверхностью втулки. Так же, но с учетом толщины обшивки, должны быть обработаны внешние торцы болванок.

3-й случай. Втулка цилиндрическая, лопатки изготовляют­ ся для приварки под разными углами (0к — 10-: 45°).

Для этого случая болванки, нельзя сделать универсальными, т. е. пригодными для любого угла установки лопатки.

При изменении угла внутренние торцы болванок каждый

раз должны обрабатываться соответствующим образом. Внеш­ ние торцовые части болванок лучше всего сделать сменными (на штифтах).

Рассмотренные случаи показывают, что наличие болванок

облегчает изготовление лопатки и пригонку ее к втулке. Выколоченные и проверенные в отдельности по болванкам

заготовки обшивки свариваются затем в стык сплошным швом в специально для этой цели изготовленном кондукторе. После сварки в корневую часть обшивки вваривается донышко. Для облегчения установки лопатки на втулке в донышке сверлят отверстия, а к втулке равномерно по окружности приваривают установочные штифты. Во внешний торец обшивки вваривается

338

крышка или же половинки крышки заготовляются заодно с поло­

винами обшивки. Изготовленные лопатки контролируются по стапелю, подбираются попарно по весу, а затем привариваются к втулке друг против друга. Приварку лопаток к втулке произво­ дят сплошным швом в специальном кондукторе. После изготовь ления колеса его следует отбалансировать на призмах или на ка-|

Рис. 180. Последовательность приклепки пустотелой обшивки к стержню:

J — обшивка; 2 и 3 — донышко; •/ — крышка; 5 — стержень; 6 — готовая лопатка

ком-либо другом приспособлении. Отбалансированное колесо

подвергается обычным прочностным испытаниям при повышен­ ной скорости вращения.

Изготовление некрученых лопаток, например таких, как у вентиляторов серии В, упрощается тем, что их обшивка выпол­ няется из одной заготовки. В остальном изготовление и контроль этих лопаток подобны описанным выше. При массовом изготов­ лении пустотелых лопаток половинки обшивки обычно штам­ пуются, причем для каждой половины изготовляется свой штамп. Сварку выштампованных заготовок производят в кондукторе.

Правильность лопаток проверяется на контрольном стапеле, опи­

санном выше. Доводка внешней формы лопаток производится

доводкой штампов.