РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкции рабочих колес центробежных вентиляторов.
Известно рабочее колесо вентилятора, описанное в способе изготовления изделия типа и преимущественно колеса вентилятора [патент РФ №2020284]. В дисках рабочего колеса вентилятора выполнены пазы, в которые вставлены ориентированные специальным образом лопатки с выступами и зафиксированные в них. Перед каждым пазом выполнена прорезь, сообщающаяся с пазом, в начале и/или в конце которой выполнен пересекающий разрез. Кромки прорези с увеличением ширины кромок отогнуты в сторону начала или конца прорези. Лопатки с выступами устанавливают в пазы через проем между отогнутыми кромками до полного соприкосновения с дисками.
Недостаток заключается в повышенной сложности технологического процесса изготовления колеса, обусловленной сложностью выполнения пазов и прорезей, а также процессов ориентации и введения лопатки с выступами в паз и последующего отгиба кромки прорези. Колесо обладает не высокими эксплуатационными характеристиками: нет достаточной жесткости и точности установки лопаток из-за невозможности обеспечить достаточно жесткую и точную фиксацию лопатки с выступом в пазу.
Наиболее близким по конструкции и, выбранным за прототип, является рабочее колесо центробежного вентилятора [Калинушкин М.П. «Насосы и вентиляторы: Учебное пособие для вузов», 6-е издание, М., «Высшая школа», 1987, с.86-87]. Колесо содержит несущий и покрывной диски и расположенные между ними листовые лопатки, крепление которых осуществляется с помощью шипов, выполняемых при заготовке лопаток. При сборке рабочего колеса шипы лопаток вставляют в сквозные
отверстия, имеющиеся в дисках, и затем расклепывают или прихватывают сваркой
Недостатком является повышенная сложность технологического процесса изготовления рабочего колеса, обусловленная необходимостью применения сложных, трудоемких и дорогостоящих технологических процессов: расклепывания шипов или сварки для крепления лопаток. Кроме того, такое рабочее колесо не имеет достаточной жесткости. Вибрация, возникающая на периферии несущего и покрывного дисков при работе вентилятора, приводит к ускоренному разрушению рабочего колеса и снижению надежности работы вентилятора.
Задачей изобретения является упрощение и удешевление технологического процесса изготовления рабочего колеса, повышение надежности работы центробежного вентилятора.
Предложено рабочее колесо центробежного вентилятора, которое содержит несущий и покрывной диски с круглыми сквозными отверстиями. Между дисками расположены листовые лопатки. Каждая лопатка собрана из левого и правого прилегающих друг к другу листов с шипами на их боковых кромках. Шипы вставлены в отверстия, а отгиб шипов к наружной поверхности дисков на левом листе лопатки выполнен влево, на правом - вправо, с перекрытием в несущем и покрывном дисках отверстий лепестками шипов, которые в них вставлены. При этом перед сборкой рабочего колеса левый и правый листы лопаток могут быть соединены механически, например, заклепками, либо склеены между собой, например, эпоксидным клеем.
Рабочее колесо предлагаемой конструкции изготавливается по упрощенной, удешевленной и высокопроизводительной технологии. Сквозные отверстия круглой формы в несущем и покрывном дисках выполняются в автоматическом режиме с большой производительностью и гарантированной точностью, с отклонением центров отверстий от центров разметки с погрешностью в пределах не более 0,01 мм, на вырубном прессе с
числовым программным управлением положения заготовки относительно пуансона перед прошивкой очередного отверстия. Цилиндрическая форма рабочей части пуансона определяет предельную простоту конструкции и изготовления, минимальную стоимость штамповой оснастки, и, как показали расчеты, для изготовления вентиляторов различных типоразмеров, с любым требуемым количеством и расположением отверстий на несущем и покрывном дисках рабочего колеса, требуется всего два комплекта штамповой оснастки: с диаметром пуансона 10 мм для изготовления рабочих колес с диаметрами до 300 мм и с диаметром пуансона 15 мм для изготовления рабочих колес с диаметрами больше 300 мм. Значительно упрощается и технологический процесс изготовления лопаток, поскольку они собираются из двух листов, толщина каждого из которых в два раза меньше, чем толщина однолистовых лопаток с такой же механической прочностью, а степень сложности и точности изготовления изделий из листовых материалов определяется их толщиной.
В процессе сборки рабочего колеса значительно упрощаются и оказываются предельно точными, определяемыми точностью изготовления деталей рабочего колеса, и максимально производительными операции ориентирования, совмещения и продевания шипов лопаток через сквозные отверстия в несущем и покрывном дисках. Это происходит за счет того, что эти отверстия имеют круглую форму, так что исключается необходимость в угловом ориентировании шипов относительно отверстий, а ширина шипов соответствует диаметру отверстий, и последующего отгиба лепестков шипов к наружной поверхности дисков влево и вправо, соответственно в сторону левого и правого листов лопаток. Отогнутые таким образом лепестки обеспечивают точную, жесткую и прочную фиксацию лопаток в сборе с несущим и покрывным дисками. Они полностью перекрывают сквозные отверстия в дисках за счет соответствующего выбора их высоты, так что рабочее колесо имеет достаточную точность, жесткость и прочность. Частота собственных механических колебаний рабочего колеса
выше «лопаточной» частоты на рабочей скорости, а виброактивность минимальна, чем обеспечивается достаточно надежная работа вентилятора. Показатели жесткости, прочности и виброактивности рабочего колеса улучшаются, если левый и правый лепестки лопаток склеивают либо соединяют механически по поверхности прилегания их друг к другу. Увеличения жесткости лопаток достигается за счет того, что клеевая либо воздушная прослойка между левым и правым лепестками лопаток обеспечивает эффективное демпфирование вибраций колеса. Аэродинамические характеристики вентилятора с предлагаемым рабочим колесом сохраняются на высоком уровне, поскольку отсутствует возможность обратных перетечек воздуха из зоны нагнетания в зону всасывания проточной части вентилятора через неплотно перекрытые сквозные отверстия в несущем и покрывном дисках рабочего колеса. При изготовлении колеса нет необходимости в дополнительном проведении сложной, трудоемкой операции клепки или сварки в процессе сборки лопаток с дисками. Выполнение указанных операций неизбежно сопровождается возникновением остаточных механических или термических напряжений и деформаций, приводящих к снижению прочности, повышению виброактивности и, как следствие, к ускоренному разрушению рабочего колеса и снижению надежности работы вентилятора. Только совокупность отличительных признаков позволит решить поставленную задачу.
На фиг.1 и 2 изображено рабочее колесо центробежного вентилятора.
Рабочее колесо центробежного вентилятора содержит листовые лопатки, собранные из прилегающих друг к другу левого 1 и правого 2 листов соответственно с шипами 3 и 4 на боковых кромках, расположенные между несущим диском 5 и покрывным диском 6. Шипы 3 и 4 левого 1 и правого 2 листов лопаток вставлены в сквозные отверстия 7 и 8, имеющие круглую форму, соответственно несущего 5 и покрывного 6 дисков и отогнуты к наружной поверхности дисков на левом листе 1 влево, а на правом
листе 2 - вправо, с перекрытием лепестками шипов 3 и 4 сквозных отверстий 7 и 8 в несущем 5 и покрывном 6 дисках, в которые они вставлены (фиг.1). Несущий диск 5 установлен на ступице 9 рабочего колеса (фиг 2).
Перед сборкой рабочего колеса левый 1 и правый 2 листы лопаток могут быть склеены между собой или соединены механически.
Предложенная конструкция рабочего колеса позволяет: упростить, удешевить и повысить производительность технологического процесса его изготовления; увеличить до требуемых значений точность, жесткость, прочность конструкции и нижнюю частоту его собственных механических колебаний и за счет этого повысить надежность работы центробежного вентилятора. При этом указанные преимущества достигаются без усложнения конструкции и технологии изготовления и без увеличения металлоемкости.