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

•II

Рис. 181. Сварные пустотелые лопатки:

а — с вилкообразным стержнем; б — с пикообразным стержнем

340

в соответствии с типом крепления. Часть стержня, входящая

внутрь полой лопатки, обрабатывается так, чтобы стержень плотно прилегал к лопатке по некоторой

стержня, так или иначе оформленному.

Для сохранения обтекаемости листовой лопатки место ее соединения со стержнем закрывается накладкой, так что на этом участке профиль лопатки имеет чечевицеобразное утолщение-

(рис. 183).

Все сказанное относительно конструкции лопаток рабочих колес в значительной мере касается и лопаток НА и СА. Эти аппараты также могут иметь как неподвижные, так и поворот­ ные лопатки. В последнем случае находит применение кон­ струкция, в которой поворачивается лишь хвостовая часть лопатки (рис. 184); при этом неподвижная носовая ее часть служит звеном, связывающим внутреннюю обечайку аппарата

34 L

1600

Рис. 183. Листовая лопатка со стержнем:

1 —лопатка; 2 — стержень; 3 — обтекаемая накладка

342

с кожухом. Ту же функцию выполняют и лопатки, если они являются неповоротными, как это обычно бывает у СА. Если лопатка НА поворачивается целиком, то внутренняя обечайка аппарта делается вращающейся вместе с колесами в виде про­

ставка, заполняющего расстояние между их втулками, и крепится

Рис. 184. Лопатка НА:

а— поворачивающаяся целиком; б — с поворотным закрылком

кэтим втулкам. В некоторых конструкциях большую часть лопа­ ток делают целиком поворотными, а внутренняя обечайка дер­ жится на остальных, трех-четырех лопатках, которые имеют не­ который средний угол установки. Эта конструкция достаточно

проста, но вносит некоторую неопределенность в аэродинамиче­ скую схему аппарата.

§2. ВТУЛКИ И УЗЛЫ КРЕПЛЕНИЯ ПОВОРОТНЫХ ЛОПАТОК РАБОЧИХ КОЛЕС И НАПРАВЛЯЮЩИХ АППАРАТОВ

Конструкция втулок рабочих колес с поворотными лопатками в большой степени определяется типом крепления последних,

так как эта часть узла крепления органически связана со втул­

кой.

34}

Конструкции втулки колес с поворотными лопатками можно разделить на однодисковые (рис. 185) и двухдисковые (рис. 186).

Сечение по вв

Сечение пи М

Рис. 185. Различные конструкции однодисковых вту­ лок и креплений лопаток

Втулка может быть изготовлена сварной (рис. 185 и 186) или состоять из литых и листовых деталей (рис. 187—190). Обе­ чайка с внешней стороны обра­

установки можно разделить на два основных типа

344

Крепления первого типа (см. рис. 185—187) требуют для из­ менения угла установки лопатки освобождения и затем затяжки гаек или клиньев и доступа к этим деталям, обычно находя­ щимся внутри втулки колеса. Крепление второго типа дают возможность изменять и фиксировать угол установки лопатки

извне, через люк в кожухе.

В креплениях первого типа (вентиляторы В и У) стержни пустотелых сварных лопаток оканчиваются резьбовым участком, который ввинчивается в разрезной стакан, приваренный к одно­ дисковой втулке. Закрепление лопатки осуществляется затяж­ кой стакана (см. рис. 185, а). В дальнейшем конструкция раз­ резных стаканов видоизменялась: в одних случаях резьба в них делалась по всей их длине, а в других — для лучшей центри­ ровки лопатки стержень снабжался цилиндрическим участком

(см. рис. 185, б).

При втулках с двумя дисками разрезной стакан закрепляется

между ними, а затяжка его производится снаружи болтом (см.

рис. 186), который контрится специальной шайбой. Недостатком

такого рода креплений является необходимость почти полной

разборки машины для подхода к ее элементам. Другим, весьма существенным, недостатком таких креплений является возмож­

ность коррозии резьбового соединения из-за повышенной влаж­ ности шахтного воздуха. В практике эксплуатации вентиляторов было много случаев, когда и затяжной болт и резьбовой конец стержня со стаканом настолько ржавели, что повернуть ло­

патки не удавалось. Для случая, когда требуется небольшой по­

ворот лопатки (15—30°) резьбовое крепление можно заменить клиновым (см. рис. 185, в). Такая конструкция с успехом при­ меняется для вентиляторов Московского метрополитена, где диапазон изменения производительности невелик. Недостатком клинового крепления является наличие на клине резьбы, подвер­ женной коррозии.

При наличии стержня с резьбой крепление лопатки к втулке можно осуществить и при помощи обыкновенной гайки (см. рис. 187). При таком способе необходимо предотвращать пово­ рот лопатки при затяжке гайки. Проще всего это достигается при помощи штифта, укрепленного в донышке лопатки, и соот­ ветствующих отверстий во втулке. Шаг отверстий в этом случае предопределяет ступени изменения производительности венти­ лятора. Это крепление лопаток было использовано при разра­ ботке опытного вентилятора ВУ. Защита от коррозии достига­ лась применением закрытой бронзовой гайки и смазки специаль­

условиях недостатками резьбовых креплений лопаток являются интенсивная коррозия и большая затрата времени на их пово­ рот, особенно в двухступенчатых вентиляторах (6—8час.). Из-за расположения крепежных элементов под обечайкой втулки

345

(при гаечных креплениях) или на боковых поверхностях дисков

(при разрезных стаканах) для поворота лопаток приходится снимать верхнюю половину кожуха и верхнюю половину кока. Часто приходится даже вынимать весь ротор.

Крепления второго типа применяются на вентиляторах ВОКД (см. рис. 188 и 189). Для крепления к втулке и для фиксации требуемого угла установки лопатка имеет цилиндрическое основа­ ние, переходящее в конус, а затем в длинный цилиндрический уча­ сток. Конический участок лопатки входит в разрезное коническое гнездо, имеющее на своей наружной поверхности специальные выступы. Крепление этого гнезда к втулке вентилятора выпол­

нено в виде штыкового соединения. Гнездо закладывается во втулку вместе с лопаткой. Во втулке сделаны специальные вы­

резы, которые пропускают выступы, сделанные на коническом гнезде. Специальный замок препятствует повороту гнезда во

втулке.

Фиксация углов достигается специальными зубчатыми шай­ бами с 72 зубцами, позволяющими поворачивать лопатки колеса

ступенями через 5°. Одна шайба укреплена на стержне лопатки, другая — на подвижной втулке, имеющей шпонку, прижимаемую

к венцу лопатки пружиной. Пружина подбирается так, чтобы при повороте лопатки специальным рычагом, вставляемым через люк, имелась возможность отжать нижнюю зубчатую шайбу.

Пружина делается жесткой, чтобы препятствовать повороту ло­ патки до затяжки конуса. Такое устройство позволяет поворачи­ вать лопатки без разъема кожуха — через люк. Крепление не

имеет болтов и гаек, ржавление которых может затруднить по­ ворот лопаток.

Практика эксплуатации вентилятора ВОКД 1,8 (на шахте им. Абакумова треста Сталинуголь) с таким креплением пока­ зала целесообразность его конструкции. На поворот лопаток в двух ступенях двум рабочим требуется 15—20 мин. Осмотр вентилятора, произведенный после 5000 час. непрерывной работы,

показал, что крепление лопаток было в хорошем состоянии —

угольная пыль в него не попадала и коррозии его элементов об­ наружено не было.

В дальнейшем было разработано несколько модификаций этого крепления. Например, в одном случае (см. рис. 188, б) две зубчатые шайбы заменены одной цилиндрической зубчаткой и зубом с пружиной, связанным с одним из дисков втулки. В дру­ гих случаях несколько иначе выполнено крепление штыкового

1незда. На рис. 189, а показан неудачный вариант крепления

лопатки при помощи конуса и зубчатой шайбы. Затяжка конуса возможна только при исключительно тщательном выполнении конусного участка лопатки и конусного гнезда штыкового1 за­ твора. На рис. 189, б приведен вариант использования конуса без применения зубчатой шайбы. Недостатками такого крепле­ ния, как и в предыдущем случае, являются отсутствие у ло-

346

Рис. 187. Крепление ло­ патки гайкой:

/ — лопатка; 2 — в<улка; 3 — ]айка; 4 — шайба; 5 — пру­ жинное кольцо

Рис. 188. Крепление поворотной лопатки:

а—зубчатой шайбой; б — цилиндрической зуб­ чаткой

347

патки центрирующего участка и возможность коррозии отжим­

ных болтов.

Плавное регулирование производительности осевых вентиля­ торов может быть осуществлено двумя путями: 1) одновремен­

ным плавным поворотом лопаток рабочих колес, 2) ступенчатым

изменением угла установки лопаток колес, и плавным регулиро­ ванием при вращающемся колесе поворотом лопаток НА, в зоне

между характеристиками для двух соседних углов установки

лопаток рабочих колес.

Рис. 189. Крепление поворотной лопатки:

и — зубчатой шайбой; б — отжимными болтами

Осуществление первого способа требует довольно сложного

механизма. Вариант его, примененный на вентиляторе диамет­ ром 2,86 м, спроектированном ЦАГИ для одной из шахт Куз­ басса, изображен на рис. 190. Стержни 2 лопаток 1, вращаю­ щиеся в бронзовых втулках 3, имеют на концах конические

шестерни 4, связанные между собой большой конической шестер­ ней 5, которая может вращаться на ступице 6 колеса. Одновре­ менный поворот всех лопаток колеса производится поворотом

большой шестерни, для чего один стержень лопатки снабжен червячным колесом 8. Червяк 7 поворачивается с торца втулки специальным ключом. С шестерней 10 связан простой механизм, позволяющий отсчитывать углы установки лопаток. Для защиты от попадания пыли механизм огражден дисками 9 [82].

Следует, однако, отметить, что при весьма медленном изме­ нении сопротивления шахтной сети нет особой нужды в одно­ временном повороте лопаток рабочих колес во всем диапазоне углов их установки. Поэтому более целесообразно регулировать по второму способу, как это сделано на опытном вентиляторе ВОКД 1,8. На рис. 184, а изображен промежуточный НА этого

вентилятора. Одновременный поворот лопаток аппарата осуще­ ствляется на ходу, при вращении вентилятора. На конце стер-

348

жня консольно подвешенной лопатки 1 прикрепляется рычаг 2. На конце рычага имеется ползушка с шаровым элементом 3. Шаровые элементы всех лопаток связаны с поворотным коль­ цом 4. Разъемное из двух половин кольцо передвигается на

Рис. 190. Рабочее колесо с одновременным поворотом лопаток:

роликах с ребордами, укрепленных на кожухе. Кольцо для вен­ тилятора диаметром 1,8 м передвигается штурвалом от руки.

На рис. 191 приведены основные узлы двух других проме­

жуточных НА с поворотными закрылками. В упрощенной кон­ струкции (рис. 191, б) шаровые элементы заменены калиброван­ ными стержнями, скользящими в тщательно выполненных

349