Проектирование узла разряжения
Так как узел разряжения является «сердцем РУВП», он должен быть изготовлен максимально точно.
При проектировании узла разряжения учтем все рекомендации и параметры. Для решения проблем, связанных с импеллером версии РУВП, разработанным в ЦНИИ РТК, а именно сложность изготовления и биения лопастей при вращении, будем использовать для изготовления технологию 3D печати, а так же вала на двух опорах.
Общий вид узла разряжения представлен на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Внешний вид узла разряжения
Как видно из рисунка, узел состоит из нескольких частей:
направляющий аппарат (рисунок 3.5);
крышка импеллера (рисунок 3.6);
лопасти (рисунок 3.7);
вал с подшипниками (рисунок 3.8);
переходная муфта (рисунок 3.9);
радиатор (рисунок 3.10).
Рисунок 3.5 – 3D модель направляющего аппарата
Направляющий аппарат является основной деталью, на корпус аппарата ляжет полная нагрузка при использовании узла разряжения. Таким образом, при проектировании направляющего аппарата основное внимание уделялось прочности и массогабаритным параметрам.
Рисунок 3.6 – 3D модель крышки импеллера
Крышка импеллера так же должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать нагрузку со стороны вращающихся лопастей.
Рисунок 3.7 – 3D модель ротора
Проектирование ротора импеллера заняли больше всего времени и средств, так как из геометрии ротора следует эффективность работы импеллера. Для увеличения КПД лопасти составлены из двух частей: внутреннего диска с лопастями и покрывного диска, внутренние поверхности изготавливаются с минимально возможной шероховатостью, для уменьшения потерь на трении с воздухом.
За прототип лопастей выбраны лопасти промышленного центробежного вентилятора.
Рисунок 3.8 – 3D модель вала с подшипниками и муфтой
Для увеличения КПД лопасти садятся на вал с подшипниками, что уменьшает биения при вращении.
После установки лопастей с валом в направляющий аппарат производится притирка, которая способствует уменьшению зазоров между вращающимися деталями.
Применение эластичной муфты необходимо для передачи вращающего момента с вала двигателя на лопасти, а так же исключения влияния их несоосности на работу узла. Муфта позволит легко заменять двигатель импеллера, без полной разборки узла.
Рисунок 3.10 – 3D модель радиатора
Главный минус используемого двигателя – это его нагрев свыше 60, что неблагоприятно сказывается на сопряженных деталях узла разряжения. Так как материал, из которого будут отлиты детали, не выдержит такого нагрева. Для охлаждения двигателя, в узле разряжения предусмотрен радиатор, способный снизить температуру до приемлемой величины.
Спроектированная модель узла разряжения представляет собой отдельный модуль, который при необходимости можно использовать в других разработках.
После проектирования узла, необходимо провести эксперименты по исследованию режимов работы и определению требуемых параметров.
Выводы по разделу
Не смотря на сложность проектирования, широкий диапазон граничных условий, недостаток исследовательской информации, полученный узел имеет высокие теоретические показатели качества.
Конструкция импеллера имеет сложную конфигурацию, поэтому применение технологии 3D печати позволит решить данную проблему.
Для подтверждения теоретических расчетов необходимо провести ряд экспериментов, по итогам которых можно будет говорить о целесообразности использования данного модуля в качестве основного для проектирования РУВП.
Если теоретические расчеты верны, то по результатам проектирования узла разряжения получаем универсальный модуль, который можно использовать в различных проектах.