Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Максимальные быстрота откачки рабочего колеса 5ж,„и отношение давлений г,„„„определяются рядом факторов: тюех зависит от угла а установки лопаток или наклона паза, геометрического параметра а/Ь, характеризующего тпп структуры, и относительной скорости се = и/ои, отношение 5ые» зависит от произведения гКюех определяемого перечисленными факторами, а также торцовой площадью сечения межлопаточиых каналов рабочего колеса. Оптимальные зна ~сния а и и/Ь выбирают из условия обеспечения макси- мальной результирующей вероятности перехода молекул газа через рабочее колесо нли достижения максимально возможного отношения давлений в соответствии с требованиямн, предьявляемыми ц колесу.
Торцовая площадь межлопаточных каналов илн пазов. определяемая нз условия обеспечении заданной быстроты откачки, зависит от ширикы а межлопаточного канала или паза, наружного 09 и начального (внутреннего) 0х дпц, метров и числа з межлопаточных кавв. лов илн пазов. Лопаточные колеса по сравнению с дисковыми прп одинаковых наруж.
ных диаметрах обеспечивают ббль, шую быстроту откачки вследствие большей относительной площадц сечения межлопаточных каналов. Как показали результаты эеоретц. ческнх исследований, увеличение быстроты откачки 5 зависит от нар ного диаметра 09. При 5 =- 50 ... 200 дмэ/с увеличение быстроты качки ие превышает 20%.
Применение лопзточных колес в ТМН с быстротой действия 5 == 400 ... БОО дм'/с пою валяет уменьшить наружный диаметр по сравнению с его значением ддя дисковых колес примерно иа 1О ... 12 ей 1, Дисковое колесо. Раба ше колеса ТМН с быстротой действия до 0,4 ..
0,5 мЧс целесосб. равнее выполнять в виде дисков с рэ. диальиыми пазами (рис. 9.61). Такая конструкция колеса обеспечивает нь огходимую суммарную торцовую плошадь сечения пазов для заданной бысгроты откачки прн сравнительна небольшом диаметре 0„а также отли. чается технологичностью и простотой изготовления, Суммаризз горновая площадь пазов дискового рабочего колеса н0'„-' 48Л вЂ” 4(1 — Л') В01 4 24 — 3 (1 — Л') В0-; х(1 — Л), (9.60) где Л = О,/09 — отношение началь.
ного диаметра пазов к наружному: В09'=- иеэ4ип/ао э — комплекс э П"оянных величин (о — плотность мате- 'т иене риала колеса, кг/ме; п — коэйфипиен запаса по пределу текучести; ае,е предел текучести, Па). Число пазов и0 24Л вЂ” 2 (1 — Лз) В01 а 24 — 3 (1 — Лэ) В01 (9.61) пере Результирующая вероятность п и хода молекул Кеих изменяетс высоте паза пропорционально и изме- нению окружной скорости. Среднее значение результирующей вероятности перехода моле!гул ч дисковое рабочее колесо на среднем ио высоте паза радиусе Квмх ср = А —, (9,62) иэ 1+Л "н где А = /(а, а/ЬК Подставив в уравнение (9.50) значеция Кгеех ер и Е из уравнений (9.62) ц (9.60), получим зависимость длэ определения наружного диаметра дискового рабочего колеса 36,4 (и/8) (А/оиЯ Т/М 2 4 — 3 (1 — Л') В0 и (1 — Лэ)ус Х (48Л вЂ” 4 (1 Лз) В01) На рис.
9.62 зависимость (9.64) приведена при различных значениях иэ для рабочих колес из алюминиевого сплава Д!6 (аел —— 274 МПа: р = =- 2700 кг/мэ; коэффициент запаса па пределу текучести принят п = 5). Большее значение и по сравнению с рекомендуемым в корневом сечении лопаток газовых турбин авиационных двигателей (обычна и =- 2,2 ... 2,5) обьисняется значительными изгиба- ющими усилиями з корневом сечении зри возможной вибрации лопаток, Уменьшение коэффициента п с 5,0 хо 2,0 увеличивает допускаемую окружную скорость иэ рабочего колеса за 40 е иа 55 .. 60е4 при увеличении 5 мех 0 ". 60 ~а, а т„„„в 1,2 ири откачке водорода и в 1,4 ...
1,5 — прн откачке азота, В связи с тенденцией к увеличению часто бал ее оты вращения роторов ТМН все их б .е важное значение приобретает алансировха Допускаемый дис. с 0 „, г см, определяют по элвис ~Рмуле д„н — О,!07юр/пр, гдет„— ротора, г; п — частота враще- П "и ротора, с К зеобх Ри выборе подшипников для ТМН одима стремиться к тому, чтобы 0,075 04 !(5 00 0,7 0,0 е00 рис. э.ээ. заэаенмветь г Нц скоростной фактор йв, равный произ. ведению диаметра йодшипиика а, мм, на частоту вращения ротора и, с К Р' был меньше предельной величины, т.
е. Ьв = е/ир ~( !3 000 мм с '. Каждому значению окружной скорости и, соответствует оптимальное значение Л, при котором комплекс С минимален, следовательно, заданной максимальной быстроте откачки 5юех соответствует минимальный наружный диаметр рабочего колеса О,. Минимальному значению комплекса С иэ 0,09 при оптимальном Лев! 0,82 соответствует и, =.
275 м/с. При больших значениях окружной ско. рости увеличивается комплекс С, а следовательно, и наружный диаметр рабочего колеса 09, рассчитанный на заданную быстроту откачки. Таким образом, для получении минимального наружного диаметра ди. снового рабочего колеса из алюмиии. евого сплава при условии обеспечения заданной быстроты откачки и иеобхо. димой прочности окружную скорость на периферии колеса следует принимать в пределах и, = 250 ... 300 м/с, а Л ин 0,80 ...
0,84 Для создания больших перепадов давлений при меньшем числе рабочих колес э насосе пелесообраэно принимать большие значения окружной скорости иэ и соответствующие им зиаче. иия Л (см. рис. 9.62). При использовании материала с большим пределом текучести диаметр рабочего колеса'0е можно уменьшить. Для рабочих колес из высокопроч. ных сплавов, например ВТ14 (аел = = 1,095 1Ое Па; р = 4,52 10е кг/мэ). значение окружной скорости следует мпхлннчпсдип пддурмнын нлсосы 284 грзаслссс«я*яр«ыс «ассси ОЬ' р,г н9аг (9.69) Олтй /Р;Д е;иг йу хм/а аб г г 3-грпаРАй ряс. Э.эз. Зазнсесасть Сснз Дарг н Яэ Фт аз э/р принимать в пределах ис = 400 ...
500 м/с и йар! = 0,81 ... 0,86. На рис. 9.63 приведены зависимости Сенс, ]сап! и иэ от асл/р, полученные для рабочих колес из материалов с раэ. личными прочностаыми характеристиками а,л/р. Методика определения основных раамеров дискового рабочего колеса ТМН состоит в следующем. Используя графическую зависимость, приведенную на рнс. 9 63, по отношению а,л/р для выбранного материала колеса апределяют оптимальное значение дар! и соответствующую окружную скорость иэ.
Далее задаются углом сс наклона паза и отношением а/Ь. Рис. Э.эч. Схема «Рлсса с лопат«амя пере- менных тслзцнны я ширины Из уравнения (9.60) определяют кам. плекс 48/(пРт), Среднее значение ре, зультнрующей вероятности перехода молекул через рабочее колесо апре, делают по табл. 9,16 или подсчитывают по формуле (9.58) с учетом вырюке. ния (9.62). По заданной быстроте действия пра. ектируемого ва«ууншаго насоса 5 =, (0,95 ...
0,90) 5ысх нз уравнения (9.50) определяют суммарную торца. вую площадь пазов Е. По йайденнып значениям г" и комплекса 4г/(яР]) находят наружный диаметр рабачега колеса Рг, а затем по ]сор! — начзль. ный диаметр пазов Р,. Задавшчсь шириной Ь' (см, рнс. 9 61) дискового колеса (обычж1 Ь' = 2,0 ... 3,0 мм]. определяют шп. рину паза из условия обеспечения выбранной геометрии межлопатачнага канала а = (а/Ь) Ь'/з1п а. (9,65) Число пазов в колесе рассчитывают по формуле (9.6)).
Предложенная методика опаедела ния основных размеров дкскового ра. бочего колеса для улучшения технологии изготовления пазов предпалз. гает каррехтнровку полученных значений. Если расчетная толщина лопатки в корневом сечении меньше ! Мм (что усложняет технологию изго. тавления), необходимо повторить расчет основных размеров паласа, задавшись отношением д «. Харь Па.
вторный расчет дает немного большую толщину лопатки в корневом сечении, При корректировке можно также заданаться необходимой пз констру» тинных соображений толщиной ла' натки в корневом сечении. 2. Лопагочиае колесо. В ТМН с быстротой действия более 0,4 мз/с обычно применяют лопаточные колеса, так как использование раба« чих колес с радиальными пазами привод ит к увеличению радиального размеР а насоса и усложнению технологии наго' ения, а также Огра ичению бм страты действия. Лопаточные раба «чие колеса по сравнению с дисковы ым" имеют более высокий коэффициент т ис.
для пользования торцовой лавер«настил газа переноса мотекул аткачиваемого через межлопаточные каналы. Основные размеры лопаточиого ко. леса ТМН (начальный диамегр Р, у основания лопаток, наружный диа. ,етр Р,, отношение Х = Р,/Р„число з межлопатачных каналов или лопаток, толщина колеса у корня лопатки Н, я на периферии Н„длины Ь1 и Ьэ лопаток в этих сечениях — рис. 9 64), харэктериаующне геометрию рабочего колеса, определяют, исходя из условий обеспечения необходимой структуры межлопаточного канала колеса и допустимого напряжения при разрыве в корневом сечении лопатки, При изменении толщины и длины лопатки по линейному закону (общий случай) основные размеры лопатачного халеса ТМН определяют следу. ющим образом. Приняв отношения диаметров Х =.
— Р,/Рэ = 0,50 .. 0,65, толщии лопатки ф = Ьэ/Ь, = 0,3 ... 1,0 н колеса 6 = Н,/Н, = 1,0 ... 1,3, определяют допускаемую окружную скорость и рабочего колеса на конце лопатки, иатериал которой имеет предел текучести аал и плотность р при коэффициенте запаса л во пределу текучести: и: = — ' (1 — )г)э (О 25 (1 зс);с рл х (в — П(Ь 1)+ + ((1 — йэ]/3] ](В !) (! йф]+ + (зР— 1) (1 — ХВП + + 0,5 (1 )гэ)(1 йф) (! т В)) х (9.66) Толщину лопатки принимают раз. най Ь! = 1 3 мм толщину колеса Н1 чм апредетнют по змпирическон формуле Н, =- 5« + 2, где 5и — рабочая быстрота действия насоса, мэ/с. Па заданной быстроте действия проектируемого вакуумного насоса 5 = = (0,90 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
