ПОНЯТИЕ ЛОПАТОЧНОЙ МАШИНЫ (ЛМ)

Раздел 1. ПОНЯТИЕ ЛОПАТОЧНОЙ МАШИНЫ И ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ТЕЧЕНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ.

ПОНЯТИЕ ЛОПАТОЧНОЙ МАШИНЫ (ЛМ)

Лопаточной машиной называется устройство, в проточной части которого к рабочему телу либо подводится механическая энергия, либо от рабочего тела осуществляется отвод механической энергии.

Взаимодействие рабочего тела с устройством осуществляется с помощью лопаток или лопастей специальной формы. Лопатка является основным элементом лопаточной машины.

В общем случае она состоит из пера, замка и бандажной полки. Лопатки могут выполняться заодно с диском (т.е. в них отсутствует замок) или не иметь бандажа.

Рассмотрим простейшую лопаточную машину – вращающийся диск с лопатками. Для рассмотрения лопаточной машины обычно прибегают к таким сечениям:

- сечение меридиональной плоскостью;

- дополнительное сечение.

Меридиональная плоскость – это плоскость, проходящая через ось лопаточной машины. В сечении меридиональной плоскостью лопаточная машина выглядит так (рис.1.1).

1 – вал;

2 – диск;

3 – лопатки;

4 – средняя линия межлопаточного канала;

сеч 1-1 – на входе;

сеч. 2-2 – на выходе.

Рисунок 1.1.

Все параметры, которые мы будем фиксировать на входе в лопаточную машину, будут иметь индекс 1, а на выходе – индекс 2.

Совокупность лопаток на диске называется лопаточным венцом (ЛВ). Лопатки соединены с диском и вращаются вместе с ним.

Совокупность рабочих (вращающихся) лопаток и диска называется рабочим колесом (РК), которое крепится на валу.

Между лопатками образуются межлопаточные каналы, в которых при контакте рабочего тела с лопатками и происходит подвод либо отвод механической энергии. Если в межлопаточный канал вписать окружности, то их центры образуют среднюю линию межлопаточного канала. Радиус, на котором располагается средняя линия межлопаточного канала в меридиональном сечении на входе в лопаточную машину, обозначим r₁, а на выходе – r₂. Саму линию обозначим А-В.

Рассмотрим коническую поверхность, образованную вращением линии А-В. Она рассекает лопаточный венец по средним линиям межлопаточных каналов. Развернём полученное сечение на плоскость. Так мы получим дополнительное сечение.

Контур лопатки, попавшей в сечение, называется профилем. Совокупность профилей лопаток ЛВ называется решёткой профилей. Таким образом, в этом сечении мы видим решётку профилей лопаток.

Добавим ещё одно коническое сечение с радиусами r₁+dr и r₂+dr. Теперь решётка профилей обрела бесконечно малую толщину dr. В этом случае она называется элементарным лопаточным венцом. Рисунок 1.2.

Бывают подвижные и неподвижные ЛВ. Неподвижный ЛВ у насоса называется направляющим аппаратом (НА), у турбин – сопловым аппаратом (СА). Неподвижные ЛВ иногда заменяют на систему каналов.

У насоса совокупность РК и НА (или системы отводных каналов) называется ступенью.

Для турбины ступенью называется СА (или система подводящих каналов), и РК.

Ступень – это минимальная единица ЛМ.

Основные элементы и геометрические параметры профиля лопатки приведены на рисунке, их названия даны в таблице 1.1.

Рисунок 1.3 - Основные элементы и геометрические параметры профиля лопатки

Таблица 1.1 - Основные элементы и геометрические параметры профиля лопатки

Наименование элемента или геометрического параметра профиля	Обозначение
Рабочая часть контура профиля	Корытце
Нерабочая часть контура профиля	Спинка
Средняя линия профиля лопатки	Средняя линия
Радиус входной кромки профиля
Радиус выходной кромки профиля
Максимальная толщина профиля
Координата расположения максимальной толщины профиля
Максимальный прогиб средней линии
Координата расположения максимального прогиба средней линии
Угол изгиба средней линии профиля – угол между касательными в средней линии на входе и выходе	q
Хорда профиля лопатки
Относительная максимальная толщина профиля	`
Относительный прогиб средней линии