Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты (стр. 5 из 24)

где

- безразмерный коэффициент. Принимаем
.

Расчетный гидравлический КПД:

.

Механический КПД насоса принимаем:

.

Полный КПД насоса:

.

Мощность, затрачиваемая на привод насоса:

.


Крутящий момент на валу насоса:

.

Диаметр вала насоса:

,

где

- допускаемое напряжение материала вала насоса на кручение.

материал вала – легированная сталь с

.

Диаметр втулки выбирается в диапазоне

. Принимаем:

.

Действительный, объемный расход жидкости через колесо:

.

3.1 Размеры и параметры входа на колесо

Диаметр входа на колесо:

.

Скорость движения жидкости на входе в насос:

.

Выбираем колесо с наклонной формой лопатки:

Определяем ширину входа на колесо

.

где

=
;

- скорость потока жидкости при входе на лопатку рабочего колеса;

- относительное уменьшение ширины проточной части колеса.

Окружная скорость колеса на расчетном диаметре:

.

Угол входа жидкости на лопатки без учета стеснения потока лопатками:

.

Величина дополнительного угла атаки:

Угол наклона лопатки на входе в рабочее колесо:

.

Принимаем

.

Задаемся толщиной лопатки на входе:

.

Предварительно выбираем число лопаток:

.

Коэффициент стеснения потока на входе в колесо:

;

Действительная скорость потока жидкости при входе на лопатку:

.

Действительный угол атаки при условии

:

.

где

- меридиональная скорость, с которой жидкость поступает на лопатки.

Действительная разность

(действительный угол атаки):

.

Величина

находится в рекомендованных пределах
.

3.2 Расчет основных размеров выхода из колеса

Окружная скорость на выходе из колеса:


;

где

- коэффициент, определяемый конструкцией насоса. Принимаем
=0,5.

Условие прочности колеса

выполняется.

Наружный диаметр колеса:

.

Задаемся углом выхода потока колеса (угол лопатки)

из диапазона
.

Принимаем

.

Проверяем выбранное число лопаток:

;

Принятое число лопаток

считаем допустимым.

Коэффициент стеснения потока на выходе из колеса:

,

где

- толщина лопатки на выходе. Принимаем
=
=0,003.

Необходимая ширина колеса на выходе при

:


;

принимаем

(ширина проточной части
- условие технологического минимума выполняется).

3.3 Уточнение параметров выхода из колеса

Действительная меридиональная скорость на выходе колеса:

.

Теоретический напор насоса при конечном числе лопаток:

.

Теоретический напор бесконечном числе лопаток:

,

где р – поправочный коэффициент, учитывающий снижение напора за счет конечного числа лопаток:

.


- коэффициент, учитывающий качество обработки колеса и величину выходного угла лопатки

.

Окружная скорость на выходе из колеса (уточненная формула):

.

Уточненный диаметр на выходе колеса:

.

Сравниваем диаметры колеса

и
:

.

полученный результат считаем удовлетворительным. Принимаем

.

Уточняем ширину колеса:

.

Ширина колеса не изменилась.


3.4 Расчет центробежного насоса на кавитацию

Условие работы центробежного насоса без кавитационного срыва:

;

где

- давление срыва на входе в насос;

- коэффициент, определяющий кавитационные качества насоса:

где

.

Проверяем выполнение условия:

;

- условие работы без кавитационного срыва выполняется.


3.5 Профилирование колеса в меридиональном сечении

Для определения формы меридионального сечения, строим линейный график изменения меридиональной скорости и коэффициента стеснения в зависимости от радиуса колеса насоса и находим их значения для каждой расчетного сечения. По полученным значениям

,
,
находим ширину колеса
в каждом расчетном сечении по формуле