Рабочее колесо насоса или крыльчатка, конструкции

Рабочее колесо - основной рабочий орган насоса, передающий энергию, получаемую от двигателя. Наружный и внутренний диаметр по лопаткам, ширину колеса, форму лопаток определяют расчетами.

Различают открытые, полузакрытые и закрытые рабочие колеса.
Открытое рабочее колесо изображено на рис. 1-29. В современном строении колеса этого типа почти не применяют, так как к.п.д. их не превышает 40%. На некоторых землесосных снарядах старой постройки    такие колеса до сих пор еще находятся в эксплуатации. Наряду с указанным недостатком рабочие колеса открытого типа имеют существенные преимущества. Такие колеса менее под вержены засорению, и их очень просто защищают от износа накладками из специальных сталей. Ремонт таких колес очень прост.
Полузакрытые колеса (рис. 1-30) имеют диск со стороны, противоположной всасыванию. Такие колеса не применяют в крупных грунтовых насосах, однако в небольших, для которых вопрос о засоряемости стоит особенно остро, до сих пор некоторые зарубежные фирмы предпочитают   полузакрытые   колеса.

рис. 1-29

рис. 1-30

При использовании закрытых колес (рис. 1-31) получается самый высокий к. п. д., поэтому их применяют почти для всех современных насосах. Эти колеса отличаются большой прочностью, однако ремонт их и защита от износа сложнее, чем открытых и полузакрытых колес

рис. 1-31

Число рабочих лопаток колеблется в пределах от 2 до 5, редко 6. На внешней поверхности дисков закрытого рабочего колеса часто делают радиальные выступы, назначение которых будет рассмотрено ниже. Выступы иногда делают не радиальными, а повторяющими очертание лопаток.
Рабочие колеса, как правило, делают цель нолитыми. В США рабочие колеса крупных грунтовых насосов иногда изготовляют свар ными из литых деталей. Иногда при применении трудно обрабатываемых твердых сплавов рабочие колеса делают с отъемной ступицей, которую изготовляют из более мягкого материала. В некоторых конструкциях к отдельно изготовленной и обработанной ступице из углеродистой стали приливают все остальное колесо из специального износоустойчивого сплава. На рис. 1-32 показаны различные способы крепления колеса на валу. Крепления типа рис. 1-32,а отличаются наличием сквозного отверстия в ступице и крепящей гайки в потоке пульпы. Такие крепления ненадежны, и поэтому их применяют все реже и реже. Иногда сквозное отверстие в ступице делают для удобства обработки, такие отверстия (рис. 1-32,г) потом заваривают.

рис. 1-32

Отверстие в ступице рабочего колеса для посадки на вал делают цилиндрическим или коническим (рис. 1-32,б и в).
Цилиндрическая посадка точно фиксирует положение рабочего колеса и в этом отношении имеет преимущество по сравнению с кони ческим соединением. Недостатком цилиндриче­ской посадки является необходимость тща тельной обработки как конца вала, так и от верстия в ступице. Снятие рабочего колеса с вала при цилиндрических посадках нередко сопряжено с большими трудностями.
Коническая посадка не требует такой точ ности обработки. Достаточно выдержать одну и ту же конусность при обработке отверстия и конца вала. Конусность обычно делают в пределах от 1:10 до 1:20. Конусная посад ка обеспечивает простоту посадки и снятия рабочего колеса. Однако необходимо отметить, что такая посадка, как правило, дает большие биения колеса, что особенно вредно при саль никовом уплотнении на ступице, так как при водит к быстрому износу набивки. К недостат кам конусной посадки следует отнести также менее точное, чем при цилиндрической, поло жение  рабочего  колеса   относительно улитки в продольном направлении. Правда, эту неточность в определенных пределах можно устранить. Для этого нужно переместить вал насоса    в продольном направлении, что предусмотрено  в ряде конструкций.  Шпонки, служащие для соединения рабочего колеса насоса с валом, делают призматической формы из углеродистой стали. В современном землесосостроении все шире и шире применяют винтовой способ соединения рабочего колеса с валом (рис. 1-32,г). Такой способ хотя и сложен в изготовлении, но зато удобен в эксплуатации. Для свинчива ния рабочего колеса при электрическом приво де применяют пуск двигателя в обратном на правлении при застопоренном колесе. При дизельном приводе применяют несложные приспособления. Винтовой способ посадки рабочих колес на вал широко применяют в США. Там применяют двух- и трехзаходную резьбу тра пецеидальной формы. Этот же способ соединения в последние годы начали применять гол ландские землесосостроительные фирмы. В СССР этот способ применен в конструкции грунтового насоса к землесосному снаряду ти па 1000-80. Эту же конструкцию применяют в крупных грунтовых насосах серии Гр, напри мер в насосах 20Гр-8т и 28Гр-8т.
На рабочее колесо грунтового насоса во время работы действуют значительные силы, стремящиеся стянуть его с вала. Силы эти являются результатом разности давлений на передний и задний диски рабочего колеса, из менения направления потока внутри рабочего колеса и давления на участок колеса против ступицы. Осевую силу при сквозных отвер стиях в ступице воспринимает хвостовик вала. При несквозных отверстиях эти силы воспринимают болты, притягивающие торец ступицы рабочего колеса к специальному кольцу на ва лу насоса. Кольцо делают или разъемное по диаметру, надеваемое в специальную выточку в вале, или же цельное, навинчивающееся на вал. Навинчивающееся кольцо сложнее в изго­товлении, но обеспечивает лучшее крепление колеса и не ослабляет вал выточкой, необхо димой для посадки разрезного кольца. Кро ме того, в неразрезном кольце могут быть сде­ланы отверстия с нарезкой для снятия рабоче го колеса с вала при помощи отжимных болтов, что нельзя сделать при разрезном кольце. 
Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. Учебник для учащихся гидроэнергетических, энергетических и энергостроительных техникумов.М.,"Энергия",1970.240 с.