Подготовка к самостоятельной работе над курсовым проектом. Пример проектирования электромеханического устройства.

 

Используется при самостоятельной подготовке к курсовому проектированию/

Расчет центробежных насосов малой мощности (ЦБН ММ) с учетом масштабного эффекта и характеристик отечественных электродвигателей.

Данный пример построен на основе методик и рекомендаций изложенных в работах Васильцова Э.А. Невелича В.В., Ломакина А,А,, Степанова А.М., Пфлейдерера К.Л., Аринушкина Л.С., Михайлова А.К. и других авторов. При использовании рекомендаций анализировались условия, для которых они выданы, допущения и ограничения, которые принимались при этом с учетом особенностей теории насосов микронной мощности, изложенной выше.

Малорасходные жидкости, газовые и газожидкостные системы применяются в различных устройствах авиации, энергетики, космической, радио- и вычислительной техники, а также при решении задач современной технологии производства, пневмоники, пневмо- и гидротранспорта, при моделировании процессов, испытаниях и для создания импульса Основными элементами систем являются нагнетатели и распределительно-регулирующие устройства Нагнетатели - центробежные насосы и вентиляторы - обычно имеют высокий ресурс работы, компактны.

Рабочий процесс вентиляторов во многом сходен с передачей энергии несжимаемой жидкости в насосах, что обеспечивает единство методов расчета и возможность взаимного использования результатов экспериментальных исследований. Методики расчета основных параметров нагнетателей отличаются особенностями конструктивных решений, обусловленными спецификой соотношения сил давления и инерции в потоке переключаемой среды.

Исследование процессов в малорасходных нагнетателях усложняется из-за малых расходов рабочего тела, крутящих моментов, осевых и радиальных усилий, перепадов давления и температуры в узких каналах, которые не позволяют вводить датчики в поток с существенными поперечными градиентами параметров. Отмеченные особенности затрудняют обработку опыта, а порой приводят к необходимости разработки новых способов прямого или косвенного определения параметров и неоправданным затратам времени на практическое решение поставленных вопросов. Гидродинамика потока в таких элементах своеобразна ввиду крайне малых размеров поперечного сечения каналов, больших относительных шероховатостей, зазоров и существенного влияния параметров уплотнений. Поэтому в расчете нагнетателей, основанном на эмпирических зависимостях и их экстраполяции для хорошо изученных больше размерных устройств, возможны значительные ошибки.

Практически все автономные объекты имеют систему терморегулирования с охлаждающими и термостабилизирующими устройствами. Теплоотвод от какого-либо объекта в сложных системах с промежуточным теплоносителем может быть обеспечен различными нагнетателями двух видов систем: с выбросом теплоносителя и возвратом его после охлаждения в объект. Системы с большим ресурсом работы являются замкнутыми. В зависимости от эксплуатационных условий, температурных и конструктивных требований выбирают рабочее тело, тип нагнетателя, способ отвода тепла, систему охлаждения аппаратуры, устанавливают режим и параметры холодильника излучателя. Таким образом, параметры нагнетателя определяются совокупностью всех конструктивных и энергетических характеристик объекта

Для замкнутой теплоэнергетической автономной системы за основной параметр часто принимают уровень температуры теплоносителя при заданных тепловых нагрузках. Величина внутреннего теплового потока оценивается по затратам мощности в узлах аппарата и зависит от программы работы оборудования, энергоустановок и системы управления объекта. Наибольшее количество тепла выделяется радиоэлектронной аппаратурой, элементами энергетических и двигательных установок. При этом уровень температуры в системе теплоотвода изменяется от -70°С до +800°С и оказывает решающее влияние на выбор нагнетателей и тип теплоносителя. В космической технике широко принимаются системы с отводом тепла при помощи жидкого теплоносителя. Весь гермоотсек закрыт «шубой». Тепло с приборов снимается потоком газа, создаваемым осевым вентилятором, через теплообменник, представляющий собой набор трубок, по которым движется подаваемый гидронасосом теплоноситель. Газ, обдувая трубки, передает свое тепло теплоносителю; направляемому далее по гидромагистрали на радиационную поверхность, расположенную на какой-нибудь части космического аппарата и изолированную от корпуса гермоотсека. Проходя по системе трубок на радиационной поверхности, теплоноситель отдает ей своё тепло, которое излучается в космос. Если в результате охлаждения температура в гермоотсеке становится низкой, специальный датчик подает сигнал перепускному клапану, и теплоноситель движется в обход теплообменника. При повышении температуры приборов до определенного уровня по сигналу датчика перепускной клапан направляет теплоноситель в теплообменник, и начинается отвод тепла из гермоотсека. Малорасходные насосы подают теплоносители или компоненты топлива с различными физико-химическими свойствами, а вентиляторы снимают тепло с объекта воздухом.

В автономных системах широко применяются жидкостные и газовые МН -насосы и вентиляторы мощностью менее 100 Вт с расходом рабочей жидкости параметрами и конструкцией основных узлов. Выбор привода в значительной мере обусловлен ресурсом работы нагнетателя и угловой скоростью вращения ротора, которая достигает десятков тысяч. Такие нагнетатели обладают всеми преимуществами высокооборотных машин, имеют малые габариты и массу, одноступенчатые, работают в области удельных подач (vlw = (1....10)*10^-7 м³с/с). Перспективны МН без подвижных частей различные электроимпульсные, электрогидронамические, термоэлектрические, насосы с пьезоэлементом и т. п.

МН различают по назначению и конструктивному исполнению. Они могут, устанавливаются на стационарных объектах, например, на ретрансляционных станциях с большим ресурсом непрерывной работы, в автономных условиях без обслуживания и т. п. Для подвижных объектов, особенно авиационных и космических систем, нагнетатели должны отвечать дополнительным требованиям: большой надежности и обязательному резервированию; высокой стойкости к ударам, вибрационным нагрузкам и степени герметичности нагнетателя и привода в целом, соседних полостей.