Осевая сила и методы ее разгрузки

Движение газа в рабочем колесе

Движение газа в рабочем колесе центробежного компрессора аналогично движению жидкости в центробежном насосе. Газ под' водится к рабочим колесам в осевом направлении с определенной скоростью, затем отклоняется в радиальном направлении и посту­пает в каналы, образованные лопатками колеса. Проходя через каналы рабочего колеса, частицы газа одновременно участвуют в двух движениях: по окружности вместе с рабочим колесом и отно­сительном, перемещаясь по каналам между лопатками. Скорость абсолютного движения частицы газа С получается геометрическим сложением скоростей окружного U и относительного W движений. Пример сложения скоростей в рабочем - колесе изображен на рис. 82. Теоретический напор, создаваемый машиной, определяется по формуле Эйлера

U₂C₂cos0₂

Нт = ————————— м,

g

где 02—угол между направлениями абсолютной и окружной-ско­ростей движения частиц газа на выходе из колеса.

Формула для расчета теоретического напора. Нт действительна только при радиальном входе газа в рабочее колесо и бесконечно большом числе лопаток.

Действительный напор" всегда меньше теоретического и опре­деляется по формуле

U₂C₂cos0₂

Нт = K = ————————— м,

g

где д'—общий коэффициент напора, учитывающий конечное число лопаток рабочего колеса, потери на трение газа внутри машины; он равен 0,5 для колес с лопатками, загнутыми назад.

При одностороннем всасывании газа ротор ЦКМ подвергается действию силы, направленной вдоль оси вала в сторону всасыва­ния. Причины возникновения осевой силы в ЦКМ те же, что и в центробежных насосах, Уравновешивание осевого усилия достигается симметричным расположением колес на валу, при котором часть из них обращена всасывающим отвер­стием в одну сторону, а другая часть—в противоположную сторону, а также установ­кой разгрузочного поршня (думмиса).

Разгрузочный поршень (рис. 144) пред­ставляет собой диск 3, установленный на ва­лу за рабочим колесом 1 последней ступе­ни. Диск на ободе снабжают лабиринтным уплотнением. Вставные кольца 2, установ­ленные неподвижно в корпусе машины, сов­местно с выступами и впадинами на ободе думмиса обеспечивают необходимое уплотнение. Проникающий че­рез уплотнение газ отводится на всасывание машины. Принцип действия думмиса аналогичен действию разгрузочных дисков цент­робежных насосов.

Рис. 144. Разгрузочный поршень ЦКМ

Указанные способы не обеспечивают полного уравновешивания осевых усилий. Поэтому ЦКМ снабжают опорно-упорными подшип­никами. § 101. Критическое число оборотов

При работе вал ЦКМ вращается с определенным прогибом. Вследствие этого на вал непрерывно действуют две силы: центро­бежная, направленная от оси вращения вала и стремящаяся уве­личить прогиб, и сила веса, направленная всегда вниз. При враще­нии вала угол между направлением центробежной силы и силы веса периодически меняется: эти силы то совпадают по направлению, то направлены в противоположные стороны. В результате этого на вал машины при его вращении действует переменная по величине суммарная сила, частота изменения которой -зависит от числа обо­ротов вала.

При определенном числе оборотов вала Частота изменения этой силы становится равной частоте собственных колебаний вала, и

наступает явление резонанса. Это число оборотов называется кри­тическим, так как при нем вал вместе с насажанными колесами, а от него—подшипники и корпус подвергаются сильному колеба­нию и вибрации.

Если вал работает с числом оборотов ниже критического, то такой вал называется жестким валом. Если его рабочее число обо­ротов выше критического, то он называется гибким впалом.

Критическое число оборотов можно определить подформуле:

У^=299"1/:' 'т ч

30-

я

Ет

Е~G~

об/мин,

где Е — коэффициент упругости, кгс/см, представляющий собой си­лу, необходимую для прогиба вала на 1 см; т— масса вращающе­гося ротора, кгс-с^см; G—вес ротора, кгс.

Рабочее число оборотов вала ЦКМ составляет для жестких ва­лов (0,7— 0,8) п.к, для гибких валов (1,2—1,3) «к-

Длительная работа машины при критическом числе оборотов не допускается. В турбомашинах с гибким валом переход через критическое число оборотов во время пуска осуществляется по воз­можности быстро.

Дата добавления: 2014-12-27