ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 275
Скачиваний: 1
струкции лопастной системы на внешнюю характеристику, когда приходится изготовлять несколько вариантов рабочих колес, отличающихся лишь одним из параметров (например, при различ ных углах входа или выхода).
Профилирование прямых решеток профилей. Наиболее целе сообразно применять этот метод при построении цилиндрических и плоских круговых решеток. В прямых решетках профилей мо гут применяться либо слабо, либо сильно изогнутые профили.
Решетки со слабо изогну- |
|
|
|
h~7 |
t |
|
" |
|||||||||
тыми |
профилями |
имеют малую |
|
|
|
|
|
|||||||||
кривизну |
«скелетной» |
линии, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
очерчиваемой |
в |
|
большинстве |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
случаев |
круговой |
дугой. |
На |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
рис. 87 |
указаны |
основные |
гео |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
метрические параметры решетки |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
профилей: |
/ — стрела |
прогиба; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Ѳ — угол охвата профиля (Ѳі п а х |
= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
= 45°); /—хорда |
профиля; |
а — |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
расстояние |
точки |
|
максималь- |
д'МЛ |
|
|
|
|
|
|||||||
ного |
прогиба |
от |
передней |
' г |
|
|
|
|
|
|
||||||
К р о м к и; t— шаг |
решетки; |
у—• |
Рис. |
87. |
Параметры |
решетки |
слабо |
|||||||||
угол наклона хорды (или угол |
|
изогнутых профилей |
|
|||||||||||||
установки |
профиля); |
і —• угол |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
атаки |
|
и o ß 2 |
— угол |
отставания — углы |
между |
направлением |
||||||||||
потока |
и касательной к профилю на входе и выходе; |
ßi, |
ß2 —кон |
|||||||||||||
структивные |
углы |
профиля; |
ß x , |
ß 2 — у г л ы |
потока |
на |
входе |
|||||||||
и выходе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для |
профилей |
установлены |
следующие |
зависимости |
(см. |
|||||||||||
рис. 88, |
а—г): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. Коэффициент M, учитывающий влияние конечного числа |
||||||||||||||||
лопаток, в функции от -^- и угла |
у (рис. 88, а). |
|
|
|
||||||||||||
2. |
Коэффициент |
А, |
используемый |
для |
определения |
отклоняю |
||||||||||
щих свойств решетки при натекании, отличающемся от безудар
ного, |
в функции от -J- |
и угла у (рис. 88, б). |
|
||
3. |
Оптимальное отношение |
— |
при различных углах ß x и ß 2 |
||
(рис. |
88, в). |
|
|
|
|
4. |
Угол отклонения |
средней линии профиля Ау1г |
учитываю |
||
щий |
толщину лопаток |
Ау = |
/ ! -^- |
и 7 ) , где s — |
максимальная |
толщина лопатки (рис. 88, г).
Порядок профилирования следующий. Заданными являются углы ßi и ß2 . Определяют параметры решетки. Принимаем в пер вом приближении безударный вход потока на лопатки без учета
143
стеснения потока, т. е. ß* = ßi и ß* = ß2Тогда у* = — 2 ~ ^ '
угол |
поворота |
потока |
Aß* = | ß * — ß * | . |
|||
Определяем |
по графику |
(рис. 88, в) значение -у- при заданных |
||||
углах |
ß x и |
ß 2 . |
Кроме |
того, |
/ = |
. Зная /, определяем по со |
отношению |
-^- |
величину t |
и число |
лопаток: |
||
Рис. 88. Результаты экспериментального исследования решеток профилей
По отношению -у- можем определить |
и. (рис. 88, а) для |
у*. |
|
Величина угла поворота потока |
связана |
с углом охвата: Ѳр, = |
|
= Aß, откуда определяем угол |
Ѳ и угол |
отклонения потока |
за |
рабочим колесом при безударном |
входе: |
|
|
oß* = ± = £ о.
144
Вычисляем радиус круговой дуги профиля р =
Затем вычерчиваем дугу профиля. Для этого задаемся углом
атаки і = 0ч-4° и |
находим ßi = |
ß* - f |
і, а также |
ßa = ß 1 + M , 8 - ^ ( ß 1 _ v |
+ І - Ѳ ) |
||
где Л — определяем |
по графику |
(рис. 88, б), знак «минус» со |
|
ответствует конфузорной решетке, а знак «плюс» — диффузорной. Учет влияния конечной толщины профиля сводится к повороту
— ) , где Дух взято
с графика (рис. 88, г).
Для построения профиля сечения вычисляют длину средней линии профиля
|
о • |
Й " ' |
|
|
2 sin |
- у |
|
Полученную |
скелетную линию «одевают» одним из |
известных |
|
профилей, зная |
его координаты у = f (/) для верхней и нижней |
||
поверхности профиля. Полученная |
решетка является |
решеткой |
|
осевого колеса. Для построения профиля решет ки радиального колеса не обходимо принять ее за конформное отображение искомой решетки на ци линдре, развернутом на плоскость, и затем пере нести ее размеры с кон формной диаграммы на нужную поверхность, как это было описано для про филирования с помощью конформных отображе ний.
Решетки с сильно изогнутыми профилями трудно рассчитать с помощью аналитических выражений, поэтому их конструируют на основе опытных данных. На рис. 89, а показаны типы сильно изогнутых профилей решеток, встречающихся в гидротрансфор
маторах, и на рис. 89, б |
приведена |
схема для определения вы |
ходного угла потока для решетки. |
|
|
Выходной угол потока из такой решетки может быть определен |
||
по формуле |
|
|
t g ß 2 |
= - COSß 2 a |
t |
Методика профилирования таких решеток нами не рассматривается.
10 С. П. Стесин |
145 |
§ 29. РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОВ
Расчет внешней характеристики производится после расчета лопастной системы и выбора конструкции для выявления соот
ветствия |
основных |
параметров характеристики (таких, как |
М, |
N, т), /,* |
К 0 , П, d7 5 |
и т. д.) параметрам, указанным в задании |
на |
проектирование гидротрансформатора. Подобные расчеты при ходится часто выполнять при доводке гидротрансформаторов с известной конструкцией, когда исследуется влияние геометри ческих параметров отдельных элементов лопастной системы (уг лов входа и выхода, радиусов колес, числа лопаток в рабочих колесах и т. д.) на преобразующе-нагружающие свойства гидро трансформатора.
Расчету внешней характеристики предшествует расчет вну тренних параметров гидротрансформатора Q я H для различных і. Расход определяется по уравнению (95). Для определения коэф фициентов уравнения (95), связанных с геометрическими пара
метрами |
лопастной |
системы |
|
гидротрансформатора, |
необходимо |
|||||||
сначала |
определить |
следующие расчетные величины: FH2, |
Fr%, |
|||||||||
Fp2 |
— площади |
поперечного |
сечения |
потока, |
нормальные |
к на |
||||||
правлению скорости |
ст, |
на выходе |
из |
соответствующих рабочих |
||||||||
колес. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площади определяются с учетом стеснения потока лопатками |
|||||||||||
по |
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
= |
2ягЬк. |
|
|
|
|
|
|
Кроме этого, |
определяют |
коэффициент сопротивления |
колеса |
||||||||
|
|
|
|
|
к — К |
|
I |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
К — опытный |
коэффициент |
сопротивления, |
принимается |
||||||||
|
|
в пределах |
0,06—0,08; |
|
|
|
|
|
||||
|
Rrcp—средний |
|
гидравлический |
радиус |
канала; |
|
||||||
|
Fwcp |
— средняя |
площадь каналов колеса, нормальная к на |
|||||||||
|
|
правлению |
относительной |
скорости потока. |
|
|||||||
|
Расчет коэффициента к для каждого колеса ведется для не |
|||||||||||
скольких сечений (см. рис. 90). |
На |
рис. 90 обозначено Д / т |
— рас |
|||||||||
стояние по средней линии в меридиональном сечении между выбран ными точками; Д/ = — действительное расстояние вдоль
средней линии тока между выбранными точками; ß — текущий угол наклона лопатки в точке (снимается с конформной диаграммы);
I = £ А/ — длина средней линии профиля лопатки; t = —
текущий шаг лопаток на данном радиусе г; а = t sin ß — ô — ширина канала между лопатками; ô — толщина лопатки в дан ной точке; / = ab — площадь канала между лопатками, нормаль но
ная к направлению скорости w (b — ширина канала на данном
радиусег в меридиональной плоскости); / C D = |
— |
||||
средняя |
площадь канала |
(п — число выбранных |
расчетных то |
||
чек); |
Fœcp |
= fWCpz— |
средняя площадь каналов колеса, нормаль- |
||
|
|
|
|
л n |
2ab |
ная |
к направлению |
относительной скорости; 4# r |
= ^qr j — учет |
||
веренный гидравлический |
радиус канала в данной точке; 4/?г с р = |
||||
4/?гН |
HR™ |
|
|
|
|
= —— ' — - — среднее значение учетверенного гидравли ческого радиуса.
Рис. 90. Расчет коэффициента сопротивления к (точки 1—7 соответст вуют рассматриваемым сечениям лопатки)
Расчет величины к целесообразно вести в табличной форме. Подсчитав геометрические параметры, определяем коэффициенты а, Ь, с и .т. д. по уравнениям, приведенным на с. ПО, а расход Q по уравнению (95) при различных значениях і. По известным вели
чинам |
расходов определяют значения напоров |
НіН = / (і) и |
|||||||
Hfi = |
/ (0 І п |
о |
уравнениям (93а)] и подсчитывают гидравличе |
||||||
ские моменты |
на рабочих |
колесах: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
pgQHtH |
M~r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LT |
|
|
Определяют |
гидравлический к. п. д. т]г = |
-щ- = f (г). |
к. п. д. |
||||||
Определение |
моментов |
|
дискового |
трения |
и |
общего |
|||
Общий к. п. д. |
гидротрансформатора |
подсчитаем, |
приняв |
т)0 = |
|||||
= 0,95-^-0,97 и определив моменты дискового трения и механи ческих потерь.
Момент |
дискового трения смежных поверхностей Мл = |
||||
Обозначим |
Мі мех и |
мех ' |
соответственно |
моменты |
|
механических потерь в уплотнениях |
и подшипниках |
ведущей |
|||
и ведомой |
частей |
гидротрансформатора. |
|
||
10* |
147 |
Для тяговых режимов работы гидротрансформаторов переднего хода при і << 1 (рис. 91):
|
|
Mj_ = Мн |
-]- Ліднт + МлНР |
- I - ѵ И м е х Х ; { |
|
|
(98) |
||||||||
|
|
М2 = МТ |
..J-Мднг — М д Т Р |
— Л 1 и |
е х 2 . J |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
При |
I > 1 перед |
ѵМд Н Т ставят |
знак |
минус. |
|
|
|
|
||||||
|
Для |
обратимых |
режимов |
работы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Мднт — М Д НР — |
|
Ммех1; |
|
|
|
(99) |
|||||
|
|
М2 = Мт - |
|
|
|
|
|
мех2> |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
M дНТ. M ДТР> |
M днр |
соответственно |
|
моменты |
дискового |
|||||||||
|
|
|
|
|
трения |
между |
рабочими |
колесами. |
|||||||
|
Для тормозных режимов работы Мг |
определяется по уравне |
|||||||||||||
нию (98), а момент М2 |
— по уравнению (99). |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Если опоры гидротрансформаторов выполнены в виде подшип |
||||||||||||||
ников качения, а уплотнения лабиринтные, |
|
то |
Мъ |
|
•^мех 2 = |
||||||||||
|
|
|
|
|
s |
0. |
Если |
же |
есть |
уплотнитель- |
|||||
|
|
|
|
|
ные чугунные кольца или манжеты |
||||||||||
|
|
|
|
|
на |
валах, |
то |
моменты |
Ммек |
х и |
|||||
|
|
|
|
|
M мех 2 должны |
определяться |
экс |
||||||||
|
|
|
|
|
периментально |
для каждого |
типа |
||||||||
|
|
|
|
|
гидротрансформатора. |
С |
учетом |
||||||||
|
|
|
|
|
изложенного |
определяем |
общий |
||||||||
|
|
|
|
|
к. |
п. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т). |
|
п2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис . |
91. |
Схема действия |
моментов |
и |
строим |
|
внешнюю |
характери |
|||||||
дискового трения в гидротрансфор |
стику |
гидротрансформатора |
М1, |
||||||||||||
|
|
маторе |
|
|
М 2 |
, |
Л = |
/ (0 |
при |
пх |
= |
const. |
|||
|
|
|
|
|
В |
случае |
несоответствия |
рассчи |
|||||||
танных параметров заданным проводим уточнение геометрии ло пастных систем теоретическим или опытным путем.
§ 30. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЦВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОВ. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК РАСЧЕТА
Как видно из предыдущего, расчет гидротрансформаторов гро моздок, требует больших затрат времени и труда. Для ускорения процесса расчета целесообразно применять ЭЦВМ. Программа и блок-схема, отлаженные для одного варианта расчета, могут быть использованы для расчета других вариантов или других типов гидротрансформаторов. При этом в машину должны быть заложены новые исходные данные. В МАДИ, НАМИ, ВНИИМетмаше составлены блок-схемы и программы для расчета харак теристик гидротрансформаторов соответственно при изменении какого-либо геометрического параметра.
148
