Конічне шнекове колесо із змінним кроком

Конічне шнекове колесо із змінним кроком, що містить лопатки змінного кроку, яке відрізняється тим, що залежність зміни кроку шнекової поверхні, обумовлена витісненням шнековою поверхнею постійного об'єму, розраховується за формулою: Корисна модель належить до галузі насособудування і може бути використана в системах водозабезпечення, в нафтохімічній, будівельній та інших галузях промисловості і сільського господарства при проектуванні насосів з високими антикавітаційними та енергетичними властивостями для перекачування рідин із підвищеною густиною та вмістом мікродомішок. Відомі шнекові насоси з робочими органами у вигляді конічного шнекового колеса [Овсянников Б.В. Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1979. - С.213-214. - Рис. 3.67]. Найбільш близьким є шнековий насос [патент РФ №2099603, Кл F04D3/02, 20.12.97] в якому крок лопаток шнекового колеса змінний, але не наведено залежності зміни кроку. Для зменшення кавітацій бажано, щоб об'єм, який витісняється за один оберт шнекового колеса був постійним. Для конічних шнекових насосів це досягається змінним кроком шнекового колеса. Недоліком відомого шнекового насоса є необґрунтованість залежності зміни кроку його лопаток. Корисною моделлю ставиться завдання визначити залежність зміни кроку шнекової поверхні за умови витіснення постійного об'єму, чим досягаються більш ефективні антикавітаційні показники. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що у конічному шнековому колесі із змінним кроком, що містить лопатки змінного кроку, згідно з корисною моделлю, залежність зміни кроку шнекової поверхні, обумовлена витісненням шнековою поверхнею постійного об'єму, розраховується за формулою: z 3 3 8 Vp 3 4 (ctg 2 ctg 2 з . в) , де: Vp - постійний об'єм, що витісняється за один оберт; з та в , - кути нахилу твірних конусів; з ctg2 . в) де: Vp - постійний об'єм, що витісняється за один оберт; з та в - кути нахилу твірних конусів; - змінний параметр поверхні. Для знаходження залежності зміни кроку гвинтової поверхні будемо розглядати її як поверхню гвинтового коноїда 1 (Фіг.1.) обмежену двома співвісними конусами 2 та 3. Об'єм обмежений конусом визначається за 1 формулою V R2h , в якій R та h відповідно 3 радіус основи та висота відсіку конуса. Об'єм обмежений двома конусами дорівнюватиме різниці об'ємів зовнішнього та внутрішнього конусів: Vp=Vз-Vв. R Відношення ctg , звідки R=hctg . Тоді виh тіснений об'єм буде рівним: 1 3 Vp h ctg2 з ctg2 в . (1) 3 Де з та в - кути нахилу твірних конусів. З формули (1) визначимо висоту h: (13) (ctg 2 19527 Vp 3 (11) 8 4 UA 3 3 (19) z U - змінний параметр поверхні. 3 h 19527 3 Vp 3 ctg 2 ctg2 з . (2) 3 3 8 (ctg 2 (4) . ctg 2 з z 3 3 4 8 u ctg (ctg 3 3 8 4 2 ctg з 2 , звідки в) Vp 3 (ctg 2 з ctg 2 . в) Тоді параметричні рівняння гвинтової лінії із змінним кроком, що обмежує поверхню гвинтового коноїда на зовнішньому конусі запишуться: x 3 3 8 4 ctg з3 Vp (ctg 2 з ctg 2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 3 3 4 з3 Vp (ctg 2 ctg2 з sin , Vp 3 (ctg 2 ctg 2 з (6) в) . в) Гвинтова лінія із змінним кроком, що обмежує поверхню гвинтового коноїда на внутрішньому конусі: в) Vp 3 ctg 4 8 x Отримане рівняння відображає закон зміни кроку гвинтового коноїда і відповідно шнекової поверхні. Параметричні рівняння конуса запишуться: (5) x=ucos , y=usin , z=utg . Прирівнявши вирази (3) та (5) знайдемо їхню спільну лінію, лінію перетину гвинтового коноїда із поверхнею конуса. utg 3 3 8 Vp 3 4 y в Запишемо параметричні рівняння гвинтового коноїда: (3) x=ucos , y=usin , z=b , де u, - змінні параметри поверхні, b=h/2 . Перепишемо рівняння для Z (3) через h із (2). z 4 3 3 8 y 3 3 8 z ctg 4 ctg 4 3 3 8 4 3 в3 в3 Vp (ctg 2 з ctg2 cos , в) Vp (ctg 2 з ctg2 Vp (ctg2 з ctg2 sin , (7) в) . в) Таким чином, конічні гвинтові лінії із змінним кроком (6) та (7) обмежують поверхню гвинтового коноїду, який за один оберт витісняє постійний об'єм Vp. На Фіг.2. побудовано аксонометричне зображення поверхні гвинтового коноїду та конусів, що її обмежують. Застосування запропонованого визначення залежності зміни кроку гвинтового коноїду дозволить проектувати шнекові насоси з покращеними антикавітаційними показниками. cos , в) Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601