2.3 Профилирование рабочего колеса насоса.

Прежде чем приступить к профилированию меридионального сечения рабочего колеса и построению вида лопасти в плане, необходимо принять следующие допущения.

1. C целью облегчения изготовления литых рабочих колёс насосов с n_s = 50200 допустимо принять лопасти цилиндрической формы с образующей, параллельной оси рабочего колеса. Это позволяет профилировать лопасти и межлопастной канал по результатам расчёта только одной средней струи потока. Необходимо представлять, что по мере увеличения n_s это может привести к ухудшению всасывающих свойств насоса. В этом случае расчёт следовало бы проводить для трёх (как минимум) струек: средней, у ведомого и ведущего дисков и строить лопасти не цилиндрической формы, а двоякой кривизны. Это улучшило бы условия натекания жидкости на лопасти и увеличило всасывающую способность.

2. С учётом первого допущения, форма входной кромки - прямая, параллельная оси насоса (вид сверху), а в меридиональном сечении имеет угол наклона от 0 до 30^о, причём меньшие значения соответствуют меньшим n_s.

Контур меридионального сечения строят таким образом, чтобы ширина канала изменялась плавно от входа к выходу. Форму контура канала рекомендуется выполнять подобно форме канала колес, показавших высокие гидравлические свойства.

В качестве основы для построения можно использовать формы каналов для соответствующих n_s (рис. 9). В общем случае ширина канала для любого радиуса колеса может быть определена из условия неразрывности по формуле:

где: V_m=V_m1 =V_m2 – радиальная составляющая абсолютной скорости;

_i – коэффициент стеснения, значение которого определяется в зависимости от толщины лопасти и угла наклона на радиусе.

Однако, такое строение можно использовать только для насосов с небольшим n_s , у которых меридиональный канал практически перпендикулярен оси вращения. Для остальных используются формы каналов уже спроектированных насосов.

После построения меридионального канала указывают расположение входной кромки с центром на диаметре D₁ с учётом принятых выше допущений.

После построения канала колеса насоса в меридиональном сечении приступают к профилированию лопасти. Для обеспечения безотрывного обтекания контура лопасти потоком принимают плавное, без минимумов и максимумов изменение относительной скорости от W_{1 vc} до W₂. При этом для средней линии лопасти может быть выбрана дуга окружности, сопрягаемые дуги различных радиусов, логарифмическая спираль и др. Во всех случаях важно получить плавность перехода от _1л к _2л.

Рассмотрим два способа построения профиля лопасти, принимая во внимание принятое выше допущение о цилиндрической форме лопасти.

Простейшим является способ профилирования лопасти в виде дуги окружности (рис. 12). Под углом _1л + _2л к произвольному радиусу r проводится луч ОВ до пересечения с окружностью r₁. Через точки А и В проводится прямая до пересечения окружности с r₁ в точке С. Отрезок АС делят пополам точкой D и из неё восстанавливают перпендикуляр DE. Из точки А под углом _{2 л} к прямой ОА проводят луч до пересечения с DE в точке К. Из точки К проводят дугу радиусом АК = АС, которая является искомой средней линией лопасти.

Затем из точки К очерчивают рабочую и тыльную поверхности лопасти радиусом АК + /2 или АК - /2 соответственно. После этого толщину лопасти на входе и выходе уменьшают в соответствии с принятым в расчёте ₁ и ₂ и округляют. Все построения желательно выполнять в масштабе 1:1. Среднюю линию лопасти в виде двух сопрягаемых спиралей можно построить по методике, изложенной в учебнике [3].

Построение треугольников скоростей и результатов профилирования рабочего колеса выполняется на листе формата А1, предусмотрев место для построения профиля отливного (спирального) канала насоса. При выполнении курсовой работы, эти рисунки можно выполнять на обычных листах пояснительной записки.