UA119693C2

UA119693C2 - Робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора

Info

Publication number: UA119693C2
Application number: UAA201707909A
Authority: UA
Inventors: Андрій Іванович Панфілов; Володимир Григорович Просніцький; Владимир Григорьевич Просницкий
Original assignee: Андрій Іванович Панфілов
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-07-25
Also published as: WO2019022691A1; RU2746769C1

Abstract

Винахід належить до галузі машинобудування і може бути використаний в робочих колесах відцентрових двосторонніх вентиляторів, призначених для роботи в запорошених середовищах. Робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора, що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона якої, виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з вільною стороною, яка виконана за формою гілки параболи, по дузі кола. Дуга кола сполучення сторін западини виконана радіусом , дотичного до кола , концентричного колу , і до сторони, виконаної за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки. Відстань між лопатками на середньому діаметрі . Периферійна частина вільної сторони міжлопаткової западини, на зовнішньому діаметрі робочого колеса , виконана на відстані , від тильної сторони лопатки, гілка параболи виконана згідно з значеннями координат X і Y, узятими в співвідношенні до . За рахунок застосування винаходу досягається можливість підвищення конструктивної міцності і довговічності робочого колеса.

Description

Винахід належить до галузі машинобудування і може бути використаний в робочих колесах відцентрових двосторонніх вентиляторів, призначених для роботи в запорошених середовищах.

Відоме робоче колесо відцентрового вентилятора по патенту США Мо 2287853 від 30.06.1942р., що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона якої, що виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з іншою вільною стороною по радіусу дуги кола.

На відміну від винаходу, що заявляється, в приведеному патенті конструкція центрального диска вентилятора двостороннього всмоктування виконана з М-подібними вирізами. Згідно з патентом, в робочому колесі вентилятора видалена зовнішня частина центрального диска до вхідної кромки лопатки, яка прилягає до передньої поверхні робочої лопатки. Основа У- подібного вирізу у вхідної кромки лопатки описана по радіусу, при якому не забезпечується достатня міцність центрального диска, особливо в конструкціях вентиляторів з назад заломленими робочими лопатками. А це більшість димососів і нагнітачів, які працюють в умовах інтенсивного газоабразивного зношування центральних дисків, що лімітує довговічність цих машин.

Також відоме робоче колесо відцентрового нагнітача по патенту США Мо2653755 від 29.09.1953г., що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона якої, виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з іншою вільною стороною по радіусу дуги кола.

На відміну від винаходу, що заявляється, в основі М-подібних вирізів виконані прорізи, що йдуть всередину центрального диска, внутрішні кромки яких виконані по радіусах, для установки елементів футерівок, що захищають вхідну кромку лопаток від зношування. Проте таке технічне рішення значно знижує міцність центрального диска через збільшення навантажень в основі і концентрації напруженого стану. Для вентиляторів з назад заломленими лопатками таке технічне рішення непридатне, внаслідок неприпустимо великих напружень, що виникають в центральних дисках.

Також відоме робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора по а.с. СРСР

Мо534586, М. Кл. 040 29/28, опубл. 05.11.76, бюл.Ме41, що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона

Зо якої, виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з іншою вільною стороною по радіусу дуги кола.

На відміну від винаходу, що заявляється, в приведеному вентиляторі, западини в центральному диску виконані по радіусу. Сполучення сторін, які створюють вирізи в центральному диску, виконані по двох радіусах, залежних від величини кроку вирізів Її по внутрішньому діаметру і рівному г-(о04 би рі н-(0л2гто9, тобто сторони вирізу обкреслені еліпсом, менша дуга якого сполучається з твірною лопатки, а велика - з протилежною стороною вирізу на його внутрішньому діаметрі.

Проте приведена конструкція робочого колеса відрізняється зниженою конструктивною міцністю центральних дисків.

Найближчим аналогом до винаходу, що заявляється, по сукупності ознак і технічному результату, що досягається, є робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора по а.с.

СРСР Ме1036112, МПК РГО40 29/28, від 26.03.80, що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона якої виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з іншою вільною стороною, виконаною за формою гілки параболи.

На відміну від винаходу, що заявляється, в приведеному вентиляторі сторона западини центрального диска, із сторони, протилежної лопатці, виконана по параболі. При цьому має місце невизначеність в розташуванні параболи в западині, зокрема, її фокусу на прямій, що проходить через вхідну кромку лопатки і її центр кривизни, і осі параболи, що зумовило таку ж невизначеність і погрішність фактичних параметрів конфігурації міжлопаткових западин і співвідношень конструктивних параметрів робочого колеса. Унаслідок чого, даним винаходом не досягнуте зменшення дій знакозмінних навантажень на зубчатий центральний диск і оптимальне зниження концентрації напруження в западині диска. Наприклад, при проходженні прямої з лежачим на ній фокусом параболи, тобто осі У кривої через передню кромку лопатки має місце перегин через неплавне сполучення кривої, відповідної профілю лопатки з гілкою параболи (див. фіг. З АС Мо1036112). Як вказано в опису до винаходу за вказаним авторським свідоцтвом в цьому місці утворюється зона значного комплексного концентратора напруження.

Внаслідок чого в подібній конструкції виникає зона, чутлива до коливань конструкції, що приводить до утворення тріщин в центральному диску безпосередньо перед вхідною кромкою бо лопатки. Таким чином, виконання сторони западини протилежній лопатці по безперервній кривій, що плавно змінюється, забезпечує плавне, але недостатнє зниження концентрації напруження в небезпечній зоні.

Високий рівень концентрації напруження в основі западини пояснюється ефектом концентрації напруження, який залежить від різних конструктивних елементів, конфігурація яких визначається аеродинамічною схемою і конструкцією робочого колеса: кількістю лопаток, кутом виходу, діаметром входу, радіусом сполучення в основі западини. За інших рівних умов, визначальним чинником є не тільки величина радіуса сполучення сторін западини, але і конфігурація всієї западини - від сторони, відповідної передній подерхні лопатки до верхньої кромки вирізу в центральному диску на зовнішньому діаметрі 72. Чим більш плавною є кривизна сторони западини, яка протилежна робочій поверхні лопатки, тим повніше використовується матеріал частини зуба, що залишається, тим нижче концентрація напруження в западині і нижче завантаженість в центральному диску. Отже, виявлення і встановлення оптимальної конфігурації міжлопаткової западини і співвідношень конструктивних параметрів робочого колеса залишається актуальною.

В основу винаходу поставлена задача удосконалити робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора шляхом оптимізації конфігурації міжлопаткової западини і співвідношень конструктивних параметрів робочого колеса, зменшити дію знакозмінних навантажень на зубчатий центральний диск і концентрацію напружень в западині диска, і за рахунок цього підвищити конструктивну міцність і довговічність робочого колеса.

Задача вирішена тим, що в робочому колесі віддентрового двостороннього вентилятора, що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжлопатковими западинами, одна сторона якої виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з іншою вільною стороною, виконаною за формою гілки параболи, по, дузі кола, згідно з винаходом, дуга кола сполучення сторін западини виконана радіусом / 75 2, дотичної до кола "В концентричного колу 72, і до сторони, виконаної за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, де 02. зовнішній діаметр робочого колеса, бо. діаметр розташування вхідної кромки лопатки концентричний о. Ов. внутрішній діаметр западини, узятий в межах (4-1 бо густота лопаткової решітки се узята, рівною (12,5), дер) - довжина лопатки, ЇсР відстань між лопатками на середньому діаметрі

Осв------ 5

Зо 2 ; при цьому периферійна частина вільної сторони міжлопаткової западини, на . . . . о а-00075 . . зовнішньому діаметрі робочого колеса г, виконана на відстані ; Від тильної сторони лопатки, гілка параболи виконана, згідно з значеннями координат Х і У, узятими в наступному співвідношенні до 72:

Ів 7/7 | 0 7,74 х 103 | 1,22 х 102 | 1,73 х 102 | 2,35 х 102 | 3,45 х 102 | 4,56 х 102) 5,29 х 102 ів 7772 | о |4діхлоз|л1иохл1о2|220х102|441хло2|ввіхл02| 01542 | 0,2042

Вісь симетрії М гілки параболи проходить через центр дуги кола сполучення радіусом г, а вершина параболи сполучена з цією дугою кола в точці її перетину із згаданою віссю сицетоі

Завдяки тому, що дуга кола сполучення сторін западини виконана радіусом 55 г, дотичного до кола Ов, концентричного колу 02. і до сторони, виконаної за формою, відповідною формі робочій поверхні лопатки, де 02. зовнішній діаметр робочого колеса, бо. діаметр розташування вхідної кромки лопатки концентричний ог Ов. внутрішній діаметр западини, узятий в межах по4- 60 густота лопатевої решітки с узята рівною фі 4- 2).

Осв -2---- 5 де І - довжина лопатки, ЇсР. відстань між лопатками на середньому діаметрі 2 ,; периферійна частуна вільної сторони міжлопадткової западини, на зовнішньому діаметрі робочого колеса 72 виконана на відстані ато, 2, від тильної сторони лопатки, гілка параболи виконана, зудно з вищеприведеним в таблиці значенням координат Х і У, узятим в співвідношенні до 2, досягнута оптимізація конфігурації міжлопаткової западини і співвідношень конструктивних параметрів робочого колеса. Це дозволило плавно, без перегинів з'єднати сторону, відповідну за формою робочій, лото а Друуилежною стороною западини.

Також, розмістити основу западини на діаметрі 877 О та змінити густоту лопаткової решітки Йср від 1,4 до 2,5, що дозволило врізати лопатку в центральний диск на мінімально необхідну величину. Завдяки чому, забезпечена плавна зміна жорсткості від лопаткової решітки до центральної частини несучого диска. Також, досягнуто значне зниження навантажень на елементи робочого колеса вентилятора та, як наслідок, підвищення його конструкційної міцності і довговічності.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на: фіг. 1 - приведений загальний вигляд робочого колеса відцентрового двостороннього вентилятора; фіг. 2 - загальний вигляд робочого колеса віддентрового двостороннього вентилятора в розрізі по осі; фіг. З - фрагмент зубчатого центрального диска із міжлопатковими западинами.

Робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора містить лопатки 1, покриваючі диски 2, кільця жорсткості 3, зубчатий центральний диск 4 із міжлопатковими западинами 5, одна сторона б якої виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки 1 і сполучена з іншою, вільною стороною 7, виконаною за формою гілки параболи. Вільна сторона 7 згаданої міжлопаткової западини 5 центрального диска 4 сполучена із стороною 6, відповідною формі робочої поверхні лопатки 1 по дузі кола 8. Дуга кола сполучення сорін 8 западини 5 виконана радіусом / 7 2, дотичного до кола "8, концентричного колу 72-,ідо сторони 6, виконаної за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки 1, де 02. зовнішній діаметр робочого колеса, бо. діаметр кола розташування вхідної кромки лопатки 1 концентричного о. Внутрішній діаметр западини (Ов) узятий в межах (04-116)005. Густота лопаткової решітки ЙсР узята рівною 485) оде ІЇ - довжина лопатки, ЇсР відстань між

Осв-----5--- лопатками на середньому діаметрі 2 . Периферійна частина вільної сторони 7 міжлопаткової западини 5, на зовнішньому діаметрі робочого колеса 02 виконана на відстані а-000702 від тильної сторони лопатки 1. Гілка параболи вільної сторони 7 западини 5 виконана згідно з значеннями координат Х і У, узятими в наступному співвідношенні до 02

В

72 | 0 | 7,74 х 103 | 1,22 х 102 | 1,73 х 102 | 2,35 х 102 | 3,45 х 102 | 4,56 х 102 | 5,29 х 102 тів 7772 | о |адіхл1оз|1лох102|2,20х102| 441 х102|881х102| 01542 0,2042

Вісь симетрії У гілки параболи проходить через центр дуги кола сполучення 8 радіусом ", а

Зо вершина параболи сполучена з цією дугою кола 8 в точці 9 її перетину із згаданою віссю симетрії.

Відцентрові вентилятори МДР-30000 ії НР-325005МУ були випробувані в промислових умовах на Криворізькому північному гірничо-збагачувальному комбінаті. В результаті випробувань встановлене наступне. Максимальне напруження в западині центрального диска у віддентровому вентиляторі МДР-30000, який виготовлений згідно з винаходом по а.с. СРСР 1036112 складає Отах-276,4 МПа. Максимальне напруження в западині центрального диска у віддентровому вентиляторі НР-325005МУУ, виготовленому згідно з заявленим винаходом, складає ОСтах-393,49 МПа.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Робоче колесо відцентрового двостороннього вентилятора, що містить лопатки, покриваючі диски, кільця жорсткості, зубчатий центральний диск із міжхлопатковими западинами, одна сторона якої, виконана за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, сполучена з вільною стороною, яка виконана за формою гілки параболи, по дузі кода Яке, відрізняється тим, що дуга кола сполучення сторін западини виконана радіусом ги 5 2, дотичного до кола Ов. концентричного колу ог. і до сторони, виконаної за формою, відповідною формі робочої поверхні лопатки, де 02. зовнішній діаметр робочого колеса, бо. діаметр розташування вхідної кромки лопатки концентричний 2 Ов. внутрішній діаметр западини, узятий в межах (504711 бо. густота лопаткової решітки Йсе узята рівною еВ, де І - Осв-- 5 довжина лопатки, ЇсР - відстань між лопатками на середньому діаметрі 2 ; при цьому периферійна, частина вільної сторони міжлопаткової западини, на зовнішньому діаметрі робочого колеса 72, виконана на відстані ато, 2, від тильної сторони лопатки, гілка пардболи виконана згідно з значеннями координат Х і У, узятими в наступному співвідношенні до 72: З - в 7772 | о | 7лахтоз | 122х102 | 1,73х102 | 2,35х102 | 345х102 | 4,56х102 | 5,29х102 7/9 7772 | о | 4діх1оз | 1м1ох102 | 22ох102 | 4д1х102 | 8,81х102 | 01542 | 02042 при цьому вісь симетрії М гілки параболи проходить через центр дуги кола сполучення радіусом г, а вершина параболи сполучена з цією дугою кола в точці її перетину із згаданою віссю симетрії. ї З Шк З Ох х й ваше: х р Кх х х лив о, й х Ії роя Ти М Ті : А ї Ні жк СХ : Я З й : Н ; шен ЩО В ! х у М МИ 7 х ща ; в я хи р 7 х чад нення Е У де ИЙ й М беж. ке кжкжинх вен я фіг. 1 в 41 у т о ! і ! А ЗО є шин ! ши НИ ! НИ : о ! шк ШИ ! шІш Ї ! ї Іі ї !

у в.

Фіг. 2