РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Полезная модель относится к осевым вентиляторам для перемещения воздуха в системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и может быть использовано в автомобилестроении, преимущественно для автомобиля марки «Газель».
9
Известен осевой вентилятор включающий ступицу чашеобразной формы с ребрами жесткости и лопасти (см. патент РФ на изобретение №2352824, МПК F04D 29/32, 29/70, опубл. 20.04.2009 г.).
Недостатком аналога является сложность конструкции, и изготовления, что снижает потребительские свойства данного вентилятора и увеличивает его себестоимость.
9
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является осевой вентилятор, включающий ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с ребрами жесткости и профилированные лопатки, установленные на ступице на одинаковом расстоянии друг от друга таким образом, что прямая, проходящая через середины корневой и концевой хорд лопатки образуют прямой угол с осью ступицы (см. патент РФ на изобретение №2168069, МПК F04D 19/00, 29/38, опубл. 27.05.2001 г.).
Недостатками прототипа являются сложность конструкции и, следовательно, трудоемкость при ее изготовлении, а также высокий уровень шума и невысокая производительность, что ухудшает процессы теплообмена при работе двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Кроме того ступица прототипа содержит 6 рабочих лопаток, что снижает производительность вентилятора и ухудшает процессы охлаждения ДВС.
Задачей предлагаемого технического решения является создание рабочего колеса вентилятора, которое позволит улучшить шумовые характеристики, увеличить интенсивность теплообменных процессов при охлаждении ДВС транспортных средств, а также максимально упростить технологию производства, что приведет к снижению его себестоимости.
Решение технического результата достигается тем, что рабочее колесо осевого вентилятора, включающее ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с ребрами жесткости, и профилированные лопатки, установленные на ступице на одинаковом расстоянии друг от друга таким образом, что прямая, проходящая через середины корневой и концевой хорд лопатки образует прямой угол с осью ступицы, согласно полезной модели, профилированные лопатки установлены в количестве 8-12 штук, а соотношение высоты лопаток к диаметру ступицы составляет 0,55-0,6, причем угол разворота корневой хорды к плоскости вращения составляет 36-40°, при этом угол разворота хорды по высоте лопатки выполнен с равномерным понижением от корневой хорды до концевой на 8-12°.
Ребра жесткости расположены по всей окружности ступицы на одинаковом расстоянии друг от друга, и выполнены с постепенным увеличением высоты в радиальном направлении.
Данное рабочее колесо позволит снизить уровень шума, издаваемый вентилятором, создать равномерный поток воздуха по всей плоскости рабочей зоны, что увеличит интенсивность охлаждения ДВС автомобилей, а также позволит снизить себестоимость изделия и увеличить срок службы вентилятора за счет сбалансирования конструкции.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид рабочего колеса осевого вентилятора, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - корневой угол лопасти рабочего колеса, на фиг.4 - концевой угол лопасти рабочего колеса, на фиг.5 - понижение по высоте угла разворота лопасти.
Рабочее колесо осевого вентилятора включает ступицу 1, выполненную в виде цилиндрического стакана с ребрами жесткости 2, и профилированные лопатки 3. При этом лопатки 3 установлены на ступице 1 таким образом, что прямая, проходящая через середины корневой и концевой хорд лопатки 3, образует прямой угол с осью ступицы 1. Профилированные лопатки 3 установлены в количестве 8-12 штук и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Соотношение высоты лопаток 3 к диаметру ступицы 1 составляет 0,55-0,6, при этом угол разворота хорды по высоте лопатки 3 от корневой хорды до концевой выполнен с равномерным понижением на 8-12°.
Ребра жесткости 2 расположены по всей окружности ступицы 1 на одинаковом расстоянии друг от друга, и выполнены с постепенным увеличением высоты в радиальном направлении.
Устройство изготавливают из полимера в пресс-форме литьем под давлением, это позволяет получить изделие высокого качества, не требующего дополнительной балансировки, что снижает себестоимость изделия и продлевает срок службы осевого подшипника.
Были проведены эксперименты для определения аэродинамических характеристик и производительности предлагаемого рабочего колеса. При эксперименте использовалось изделие с десятью лопатками, соотношением высоты лопаток к диаметру ступицы 0,58 и углом разворота корневой хорды к плоскости вращения 38° с понижением угла по высоте лопатки на 10°.
С использованием напоромера экспериментально установлено, что данное рабочее колесо превышает напор прототипа на 30-32% при одинаковых оборотах приводного устройства.
При выполнении на ступице менее 8 лопаток повышается уровень шума и снижается напор воздуха, а более 12 лопаток - ухудшаются аэродинамические условия, и снижается интенсивность охлаждения. При увеличении угла разворота корневой хорды к плоскости вращения более 40º и уменьшении менее 36°, а также с изменением угла разворота по высоте лопатки менее 8 и более 12° снижаются аэродинамические характеристики устройства, и уменьшается коэффициент полезного действия.
Соотношение высоты лопаток к диаметру ступицы существенно влияет на прочностные и звуковые характеристики. При уменьшении этого соотношения менее 0,55 снижается производительность и напор, а при увеличении более 0,6 - повышается уровень шума и снижается механическая прочность. Кроме того, ребра жесткости позволяют повысить прочность рабочего колеса при повышенных нагрузках на разрыв, возникающих при вращении под воздействием центробежных сил.
Использование предлагаемого технического решения позволит по сравнению с прототипом улучшить шумовые характеристики, увеличить интенсивность теплообменных процессов из-за увеличения напора воздуха, а также максимально упростить технологию производства и снизить себестоимость.