SU1714202A1

SU1714202A1 - Method of manufacturing auger

Info

Publication number: SU1714202A1
Application number: SU894800284A
Authority: SU
Inventors: Юрий Анатольевич Бородаев; Евгений Васильевич Грехнев
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Герметичных И Скважинных Насосов
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение относитс к гидромашиностроению и предназначено дл изготовле-Д-/Ани шнековых рабочих колес гидравлических насосов. Цель изобретени - повысить качество шнека путем повышени точности изготовлени лопасти. Дл этого у заготовки 1 координаты средней линии 6 удовлетвор ют указанным услови м^ а угол выреза выполн ют равным ^=360°/The invention relates to hydraulic engineering and is intended for the manufacture of screw impellers for hydraulic pumps. The purpose of the invention is to improve the quality of the screw by increasing the accuracy of blade manufacturing. To do this, at workpiece 1, the coordinates of the centerline 6 satisfy the indicated conditions ^ and the cut angle is equal to ^ = 360 ° /

Description

Изрбретение относитс к насосостроению , а более конкретно к способам изготовлени предвключенного шнека центробежного насоса.The definition relates to pump engineering, and more specifically to methods for manufacturing a pre-connected auger of a centrifugal pump.

Известен способ изготовлени предвключенного шнека из заготовки посредством механической обработки по аналогии с .нарезанием винтовой резьбы на токарном станке.A known method of manufacturing a pre-included auger from a billet by means of machining, by analogy with cutting a screw thread on a lathe.

Такой способ вл етс очень трудоемКИМ и примен етс в услови х единичного производства. Кроме того, имеютс определенные технологические трудности при изготовлении предвключеннцх шнеков с малым втулочным отношением (dBT dBT/DmH, где dei - диаметр втулки, Ошн наружный диаметр шнека) и высокими , тонкими лопатками.Such a method is very labor intensive and is used under single production conditions. In addition, there are certain technological difficulties in the manufacture of pre-included screws with a low stub ratio (dBT dBT / DmH, where dei is the diameter of the sleeve, Oshn is the outer diameter of the screw) and high, thin blades.

Наиболее близким по технической, сущности к предлагаемому вл етс способ изготовлени предвключенного шнека, включающий формирование заготовки в винтовую лопасть с последующим соединением со ступицей. При этом лопатки первой ступени центробежных насосов предвключенного шнека изготавливаютс из плоской дискообразной заготовки, которой придаетс винтова форма посредством штамповки или ковки.The closest in technical terms to the present invention is a method for manufacturing a pre-included auger, including the formation of a billet into a screw blade with subsequent connection to the hub. In this case, the blades of the first stage of the centrifugal pumps of the pre-included screw are made of a flat disc-shaped billet, which is screw-shaped by stamping or forging.

К недостаткам способа относитс ограниченность его применени так как изготовление предвключенного шнека из плоской заготовки штамповкой используетс при больших, втулочных отношени х, т.е. при малой высоте лопаток шнека (предвключенкого колеса).The disadvantages of the method include its limited use, since the manufacture of a pre-included auger from a flat blank by stamping is used for large, sleeve ratios, i.e. with a low height of the auger blades (front wheel).

В насосостроении дл повышени кавитационных качеств центробежного насоса примен ютс предвключенные шнеки с малыми втулочными отношени ми и, соответственно , высокими лопатками.In pump-building, upstream augers with low sleeve ratios and, accordingly, high vanes are used to improve the cavitation qualities of a centrifugal pump.

Геометрические параметры плоской заготовки выбираютс из услови равенства длин заготовки по наружному и внутреннему диаметрам соответствующим длинам винтовой линии шнека на наружном диаметре Ошн и диаметре втулки dei. Ширина кольца-плоской заготовки выбираетс равной высоте лопасти шнека. При этих услови х , как следует из расчетов, длины заготовки на промежуточны) диаметрах больше соответствующих длин винтовой поверхности шнека.The geometrical parameters of a flat blank are chosen from the condition that the blank lengths of the outer and inner diameters are equal to the corresponding screw helix lengths on the outer diameter of Oshn and the diameter of the sleeve dei. The width of the ring-flat billet is chosen to be equal to the height of the auger blade. Under these conditions, as follows from the calculations, the length of the workpiece at the intermediate diameters is greater than the corresponding lengths of the screw surface of the screw.

При высоких лопатках, изготавливаемых из плоской заготовки посредством преобразовани в винтовую развертку, в средней части развертки в продольном направлении по в тс напр жени сжати , а по наружному и внутреннему диаметрам напр жени раст жени .With high blades made from a flat billet by converting into a screw reamer, in the middle part of the reamer in the longitudinal direction are compressive stresses and in the outer and inner diameters of the tensile stress.

Ввиду небольшой толщины заготовки (лопатки шнека дл обеспечени высоких кавитационных качеств должны быть тонкими ) указанные напр жени при вод т к потере устойчивости, гофрообразованию средней части винтовой развертки, а также к искривлению (отклонению от пр молинейности ) ее высоты. Предотвратить нежелательные влени возможно за счет усложнени технологии, например посредством нагрева и ковки заготовки. Отклонение от винтовой поверхности развертки приводит к снижению кавитационных качеств шнека, поскольку расчетной вл етс модель шнека с винтовой поверхностью.Due to the small thickness of the workpiece (the blades of the auger must be thin to ensure high cavitation qualities), the indicated stresses lead to loss of stability, corrugation of the middle part of the helical sweep, and also to the curvature (deviation from the straightness) of its height. It is possible to prevent undesirable phenomena due to the complexity of the technology, for example, by heating and forging the workpiece. Deviation from the helical surface of the sweep leads to a decrease in the cavitational qualities of the screw, since the screw model with a screw surface is calculated.

Ueifib изобретени - повышение качества предвключенного шнека путем повышени точности изготовлени лопасти.Ueifib of the invention - improving the quality of the upstream screw by increasing the accuracy of the blade manufacturing.

Цель достигаетс тем, что в способе изготовлени предвключенного шнека, включающем формирование заготовки в винтовую лопасть с последующим соединением со ступицей, заготовку выполн ют в форме усеченного конуса с криволинейными образующими и с боковым угловым разрезом вдоль оси, причем координаты средней линии в сечении заготовки вдоль оси конуса удовлетвор ют следующим услови м;The goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing a pre-included screw, including the formation of a billet into a screw blade with subsequent connection to the hub, the billet is made in the form of a truncated cone with curvilinear generators and with a lateral angular section along the axis, and the cone satisfies the following conditions;

l (Dш-dвт)/2; .l (Dш-dвв) / 2; .

D ,0ш + D, 0sh +

где | и D - текущие значени длины и диаметра вдоль средней линии сечени заготовки;where | and D are the current lengths and diameters along the midline of the blank;

dsT - диаметр ступицы шнека: Ош - текущее значение диаметра на высоте шнека;dsT - auger hub diameter: Osh - current value of diameter at auger height;

S - шаг шнековой навивки, а угол разреза выполн ют равнымS is the pitch of the screw winding and the angle of the cut is equal to

360(1-Lm/S),360 (1-Lm / S),

где Lui - длина шнека.where Lui is the length of the screw.

Образующа заготовки,в соответствии с за вл емым преобразуетс в высоту винтовой развертки (лопасти), а длина заготовки вдол ь окружности на любом диаметре равна длине винтовой линии на соответствующем диаметре развертки.The forming blank, in accordance with the claimed, is converted into the height of a helical sweep (blade), and the length of the workpiece along the circumference at any diameter is equal to the length of the helix at the corresponding sweep diameter.

В результате при преобразовании заготовки в винтовую развертку в ней не возникают продольные напр жени сжати и раст жени , криволинейна образующа выпр мл етс и преобразуетс в высоту лопасти шнека. Причем поверхность заготовки , образованна указанной криволинейной образующей, развертываетс (преобразуетс ) строго в кольцевой винтовой коноид. При этом, соответственно и поверхности лопасти шнека максимально приближаютс к винтовым поверхност м. Вследствие исключени продольных напр жений сжати и раст жени в винтовой развертке и максимального приближени поверхностей лопатки к кольцевому коноиду повышаетс качество предвключенного шнека, т.е. улу1 шаютс его прочностные и гидродинамические качества. На фиг.1 показана заготовка дл изготовлени предвключенного шнека; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - предвкл юченный шнек, изготавливаемый в соответствии с предлагаемым способом. Способ изготовлени предвключенного шнека осуществл етс следующим образом . Заготовку 1 выполн ют в форме усеченного конуса с криволинейными образующими 2 и 3 и с боковым угловым разрезом (р вдоль оси. Заготовку 1 преобразуют в винтовую лопасть 4, которую жестко соедин ют со ступицей (втулкой) 5. При этом средн лини 6 заготовки 1 вдоль оси конуса преобразуетс в высоту 7 винтовой лопасть;, а криволинейные образующие 2 и 3, - соответственно , - в образующие 8 и 9. Средн лини 6 заготовки 1 удовлетвор ет следующим услови м: | (Ош-Ьвт)/2; D .Ош + где | и D- текущие значени длины и диаметра вдоль средней линии заготовки; dsT диаметр ступицы шнека; Ош - текущее значение диамет|эа на высоте шнека; S- шаг шнековой навивки. Угол разреза выполн ют равным / 360 (1 - Ьщ/З). где Lm - длина шнека. Дл доказательства того, что приведенные услови действительно имеют место, достаточно рассмотреть развертку цилиндрической винтовой линии. В развернутом виде каждый виток представл ет собой отрезок пр мой. Крутизна подъема винтовой линии выражаетс формулой tg (р- h/jr D , где h - шаг винтовой линии; D - диаметр цилиндра. Длина винтовой линии С h/sin 1 Я D/COS 1 л D 4- h так как С вл етс гипотенузой с катетами лО и h. Докажем, что дл преобразовани заготовки .1 в винтовую лопасть 4 (развертку) диаметры D и Ош должны быть св заны между собой соотношением, которое приведено выше. Обозначим шаг винтовой линии (лопасти ) 4 через S. Тогда длина винтовой лопасти 4 С (p- ЛОш/С05 р . Длина окружности заготовки 1 (при 0) с л D Дл исключени продольных напр жений сжати и раст жени в винтовой развертке 4 в результате ее преобразовани из заготовки 1 должно соблюдатьс условие или, подставл соответствующие значени , приведенные выше, получаем V, д D л Ош -Ь S S/sin (p п Ош/cos ул и окончательно V о oSj -ь s /л S/ sin 1 Ош/cos (р- Таким образом, доказано, что приведенное условие соотношени диаметров О и Ош вл етс необходимым дл преобразовани заготовки 1 в винтовую лопасть(развертку ) 4. При этом, поскольку с С и, соответственно, в винтовой развертке 4 отсутствуют продольные напр жени сжати и раст жени , а также вследствие того, что условие соотношени диаметров о и Ош доказано и справедливо дл всех значений О заготовки 1, включа наружный диаметр Он и внутренний d , выполн етс условие Р I (Ош - dBT)/2.As a result, when the preform is converted into a screw scan, longitudinal compressive and tensile stresses do not occur in it, the curvilinear forming straightens out and is converted to the height of the auger blade. Moreover, the surface of the workpiece formed by the said curvilinear generator is unfolded (transformed) strictly into a circular helical conoid. At the same time, respectively, the surfaces of the auger blades are as close as possible to the screw surfaces. Due to the elimination of longitudinal compressive and tensile stresses in the screw reamer and the maximum approach of the blade surfaces to the annular conoid, the quality of the upstream screw, i.e. its strength and hydrodynamic qualities are enhanced. Figure 1 shows a blank for the manufacture of an upstream screw; 2 is a section A-A in FIG. one; on fig.Z - predvkl yuchenny auger, manufactured in accordance with the proposed method. The method of manufacturing the upstream screw is as follows. The workpiece 1 is made in the shape of a truncated cone with curvilinear generators 2 and 3 and with a side angular cut (p along the axis. The workpiece 1 is converted into a screw blade 4, which is rigidly connected to the hub (sleeve) 5. In this case, the middle line 6 of the workpiece 1 along the axis of the cone, the screw blade is transformed into height 7; and the curvilinear generators 2 and 3, respectively, are transformed into generators 8 and 9. The middle line 6 of the workpiece 1 satisfies the following conditions: | (Osh-bvt) / 2; D. Osh + where | and D are the current length and diameter values along the centerline of the workpiece; dsT diameter auger hubs; Osh is the current value of the diameter at the height of the auger; S is the pitch of the auger winding. The cut angle is equal to / 360 (1 - bsc / 3). where Lm is the length of the screw. To prove that the above conditions do place, it is enough to consider the development of a cylindrical helix. In the unfolded form, each coil is a straight line segment. The steepness of the helix is expressed by the formula tg (p-h / jr D, where h is the helix pitch; D is the diameter of the cylinder. The length of the helix C h / sin 1 I D / COS is 1 l D 4- h, since C is a hypotenuse with the LO and h legs. We prove that to convert the workpiece .1 into a screw blade 4 (sweep), the diameters D and Osh should be related to each other by the relation given above. Denote the pitch of the helix (blade) 4 through S. Then the length of the helical blade is 4 C (p-LOSH / C05 p. The circumference of the workpiece 1 (at 0) with l D To eliminate longitudinal compressive and tensile stresses in the helical scan 4 in as a result of its conversion from the workpiece 1, the condition must be met or, substituting the corresponding values given above, we get V, d D l Osh –b SS / sin (p p Osh / cos ul and finally V o oSj-s / l S / sin 1 Osh / cos (p- Thus, it is proved that the reduced condition for the ratio of the diameters O and Osh is necessary for the transformation blanks 1 into a screw blade (scan) 4. In this case, since C and, respectively, in screw scan 4, there are no longitudinal compressive and tensile stresses, and also because the condition for the ratio of the diameters o and Osh is proved and true for all O values of the workpiece 1, including the outer diameter It and the inner d, the condition Р I (Ош - dBT) / 2 is fulfilled.

Частным случаем этого услови вл етс A special case of this condition is

(Dшн-dвт)/2,(Dshn-dw) / 2,

т.е. средн лини б выпр мл етс и преобразуетс в, высоту 7 винтовой развертки 4,those. the middle line b is rectified and converted to a height of 7 screw scan 4,

Таким образом, через параметры предвключенного шнека: 1, Ош, S, Lut определ ютс параметры криволинейной образующей: d, DH, |, D, по которым выполн ют заготовку 1.Thus, the parameters of the pre-included screw: 1, Osh, S, Lut determine the parameters of the curvilinear generatrix: d, DH, |, D, which are used for the preparation 1.

Выше рассмотрено преобразование Заготовки 1 в винтовую развертку 4 при условии р О, т.е. дл случа , когда вл ютс равными осева длина и шаг шнека (Ьш S).Above, the transformation of the Workpiece 1 into the screw scan 4 under the condition p Oh, i.e. for the case where the axial length and screw pitch are equal (Lm S).

Если LUI S, то угол охвата винтовой линииIf LUI S, the helix coverage angle

e 360U/S.e 360U / S.

откудаfrom where

(1 -1ш/5). (1 -1sh / 5).

Таким образом, максимальна осева длина развертки 4, получаема из заготовки 1, равна S.Thus, the maximum axial length of the sweep 4, obtained from the workpiece 1, is equal to S.

В случае Luj S предвключенный шнек может изготавливатьс из нескольких заготовок , которые преобразуютс в винтовые развертки, устанавливаемые одна за другой на ступице (втулке) предвключенного шнека.In the case of a Luj S, the pre-connected auger can be made from several blanks, which are converted into screw reamers mounted one after the other on the hub (sleeve) of the pre-included auger.

Исключение продольных напр жени сжати и раст жени в винтовой лопасти 4, а также преобразовани средней линии 6 заготовки 1 строго в винтовую поверхность 7 (кольцевой винтовой коноид) повышает качество предвключенного шнека.The elimination of longitudinal stresses of compression and tension in the screw blade 4, as well as the transformation of the centerline 6 of the workpiece 1 strictly into the screw surface 7 (ring-shaped helical conoid) improves the quality of the upstream auger.

Предлагаемый способ изготовлени предвключенного шнека обеспечивает повышение его качества путем повышени точности изготовлени винтовой лопасти и позвол ет использовать его в услови х мелкосерийного и серийного производства.The proposed method of manufacturing a pre-included auger enhances its quality by increasing the precision of manufacturing a helical blade and allows its use in small-scale and mass production conditions.

Claims

Invention Formula

A method of manufacturing a pre-included screw, which includes forming a billet into a screw blade and then connecting it to a hub, characterized in that, in order to improve the quality of the screw by increasing the blade manufacturing accuracy, the blank is made in the shape of a truncated cone with curvilinear generators and with a side angular section along the axis The coordinates of the centerline in the cross section of the workpiece along the axis of the cone satisfy the following conditions:

| (Osh-6W) / 2:

SV L2

D

Du

where | and D are the current values of length and diameter along the midline of the section 1 of the workpiece:

dsT - diameter with, stupid:

Osh - the current value of the diameter of the height of the screw:

S - step screw winding,

and the cut angle is made equal to (p 360 ° / (1 - Lm / S), where 1b is the length of the screw.