Способ сборки осевого вентилятора и осевой вентилятор

 

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий преимущественно космической техники, в которой предусмотрены жесткие нормы по уровню шума. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение шума осевого вентилятора. Способ сборки осевого вентилятора включает установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей бобышек и выступов втулки, фиксацию бобышек в корпусе, монтаж электродвигателя и рабочего колеса, регулировку зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, фиксацию положения корпуса, бобышек и втулки относительно друг друга, заключающуюся в выполнении радиальных отверстий со стороны цилиндрического корпуса через бобышку и выступ втулки и штифтовке их между собой. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий преимущественно космической техники, в которых предусмотрены жесткие нормы по уровню шума.

Известен способ сборки осевого вентилятора, включающий установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей выступов втулки и корпуса, монтаж электродвигателя и рабочего колеса и фиксацию втулки на корпусе [1].

Известен осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, причем корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и внутренняя поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора [2].

Недостатком указанных способа и конструкции является повышенный шум вентилятора из-за невозможности создать гладкие, обтекаемые поверхности на внутренней поверхности и идентичные боковые поверхности бобышек корпуса и выступов втулки.

Наиболее близким к предложенному способу (прототипом) является способ сборки осевого вентилятора, включающий установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей бобышек и выступов втулки, фиксацию бобышек в корпусе, монтаж электродвигателя и рабочего колеса, регулировку зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, фиксацию положения корпуса, бобышек и втулки друг относительно друга, заключающуюся в выполнении радиальных отверстий со стороны цилиндрического корпуса через бобышку и выступ втулки и штифтовке их между собой [3].

Наиболее близким к предложенной конструкции (прототипом) является осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и вогнутая поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора, при этом бобышки выполнены съемными и снабжены элементами фиксации относительно корпуса и выступов втулки, включающими штифты, размещенные в радиальных отверстиях проходящих через корпус, бобышки и выступы втулки, причем выпуклая поверхность бобышки, обращенная к корпусу, выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а формы бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа втулки, идентичны [3].

Недостатком указанных способа и конструкции является повышенный шум вентилятора на неровностях, возникающих из-за смещения выступов втулки относительно бобышек при регулировке зазоров между лопатками и корпусом и при фиксации бобышек на корпусе.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение шума осевого вентилятора.

Технический результат достигается тем, что в способе сборки осевого вентилятора, включающем установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей бобышек и выступов втулки, фиксацию бобышек в корпусе, монтаж электродвигателя и рабочего колеса, регулировку зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, фиксацию положения корпуса, бобышек и втулки друг относительно друга, заключающуюся в выполнении радиальных отверстий со стороны цилиндрического корпуса через бобышку и выступ втулки и штифтовке их между собой, в отличие от прототипа перед установкой втулки внутрь корпуса совмещают центры сферических поверхностей бобышек и выступов втулок, устанавливают наружную выпуклую поверхность бобышек соосно отверстию корпуса, а после штифтовки заглубляют штифты в отверстия на толщину стенки корпуса, извлекают втулку с бобышками из корпуса и совместно обрабатывают боковую поверхность втулки с бобышками, после чего повторно устанавливают втулку с бобышками внутрь корпуса и повторно фиксируют корпус и бобышки путем штифтовки в те же отверстия вторыми штифтами того же диаметра с заглублением первых штифтов и сохранением штифтовки бобышек выступов втулки первыми штифтами.

Этот результат достигается тем, что в осевом вентиляторе, содержащем цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и вогнутая поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора, при этом бобышки выполнены съемными и снабжены элементами фиксации относительно корпуса и выступов втулки, включающими штифты, размещенные в радиальных отверстиях, проходящих через корпус, бобышки и выступы втулки, причем выпуклая поверхность бобышки, обращенная к корпусу, выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а форма бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа втулки, идентична, в отличие от прототипа в нем элементы фиксации бобышек и втулки относительно корпуса выполнены в виде пары штифтов одного диаметра, установленных в каждом радиальном отверстии, причем длина первого штифта определяется соотношением: H₁ А+Б+h₁ где H₁ - длина первого штифта; А - толщина стенки корпуса в месте выполнения радиального отверстия; Б - толщина бобышки в месте выполнения радиального отверстия; h₁ - необходимая глубина захода штифта в выступ втулки для фиксации, а длина второго штифта определяется соотношением: А+h₂H₂А+Б-h₂ где H₂ - длина второго штифта; h₂ - необходимая глубина захода штифта в бобышку для фиксации, при этом глубина радиального отверстия соответствует сумме длин первого и второго штифтов.

Совокупность всех указанных признаков способа и устройства позволяет снизить шум осевого вентилятора за счет обеспечения идентичности боковых поверхностей бобышек и выступов втулки посредством их совместной обработки после регулировки зазоров между лопатками и корпусом.

Поскольку заявленный в формуле изобретения способ позволяет собрать только устройство, геометрия которого удовлетворяет заявленной формуле, а заявленное в формуле изобретения устройство не может быть собрано посредством какого-либо другого способа, кроме приведенного в формуле изобретения, то, очевидно, что в заявке описана группа изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом.

На фиг. 1 показан продольный разрез осевого вентилятора, на фиг. 2, 3 показаны операции процесса сборки.

Осевой вентилятор содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого установлена втулка 2, охватывающая электродвигатель 3 с рабочим колесом 4. Втулка 2 снабжена тремя радиальными выступами 5 для крепления к корпусу 1, между корпусом 1 и выступами 5 втулки установлены бобышки 6. Наружные поверхности выступов 5 и вогнутые поверхности бобышек 6 выполнены в виде сферы, центр которой размещен на продольной оси вентилятора. Втулка 2 и бобышки 6 крепятся к корпусу 1 посредством технологических винтов 7, первых штифтов 8 и вторых штифтов 9.

Вентилятор работает следующим образом. При включении электродвигателя 3 рабочее колесо 4 начинает вращаться, при этом лопатки рабочего колеса 4 гонят поток воздуха внутри корпуса 1, обтекая выступы 5 втулки 2 и бобышки 6, при этом винты 7 служат для регулировки зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, а штифты 8 фиксируют положение корпуса и бобышек, а штифты 9 - втулки и бобышек друг относительно друга.

Способ сборки осуществляют следующим образом: перед установкой втулки 2 внутрь корпуса 1 устанавливают бобышки 6 на выступы 5 втулки 2, совмещают центры сферических поверхностей бобышек 6 и выступов 5, устанавливают наружную выпуклую поверхность бобышек 6 соосно отверстию корпуса 1, после чего заводят втулку 2 с бобышками 6 внутрь корпуса 1 и фиксируют бобышки и втулку внутри корпуса технологическими винтами 7. Бобышки 6 можно изготавливать с припуском, т.к. точность фиксации их на корпусе 1 не требуется. После этого производят монтаж электродвигателя 3 с рабочим колесом 4, затем при ослабленной затяжке винтов 7 регулируют равномерность зазора между лопатками колеса 4 и корпусом 1 и фиксируют положение бобышек 6 и выступов 5 относительно корпуса 1 вначале затяжкой винтов 7, а затем выполняют радиальные отверстия через корпус 1, бобышки 6, выступы 5 и фиксируют между собой корпус 1, бобышки 6 и выступы 5 первыми штифтами 8 (фиг. 2) длиной, большей, чем сумма толщин стенки корпуса и бобышки в месте выполнения радиального отверстия. После этого снимают технологические винты 7, заглубляют первые штифты 8 в отверстия на толщину стенки корпуса, извлекают втулку 2 с бобышками 6 (фиг. 3) из корпуса, т.к. штифты 8 не препятствуют этому, и совместно обрабатывают боковую поверхность выступов 5 втулки 2 с бобышками 6 для создания нужного профиля. После этого повторно устанавливают втулку 2 с бобышками 6 внутрь корпуса и повторно штифтуют их относительно корпуса 1 вторыми штифтами 9, устанавливаемыми в те же отверстия, при этом необходимая глубина радиального отверстия соответствует сумме длин штифтов 8 и 9.

Из литературы [(4) стр.119] диаметр штифта, работающего на срез, выбирают из соотношения:,

где - касательное напряжение при срезе;
[] допускаемое касательное напряжение материала штифта;
p - приложенное усилие;
n - количество штифтов;
d - диаметр штифтов.

Откуда максимальное приложенное усилие можно выразить соотношением:
(5)
Для того чтобы зафиксировать корпус с бобышками относительно выступов втулки, необходимо, чтобы штифты вошли в выступ втулки на достаточную глубину, при этом материал втулки работает на смятие от усилия, приложенного вдоль оси корпуса, а глубина из [(4) стр. 120-121] определяется соотношением:
(6)
где h -необходимая глубина захода штифта в выступ втулки для фиксации;
[_см]₁ - допускаемое напряжение смятия материала выступа втулки.

Подставляя в (6) из (5) значение осевой силы p, получаем:

Следовательно для того, чтобы зафиксировать корпус с бобышками относительно выступов втулки, общая длина первого штифта (фиг. 2) должна быть большей, чем сумма толщин стенки корпуса и бобышки в месте выполнения радиального отверстия, т.е. должна удовлетворять соотношению:
(7)
где Н₁ -длина первого штифта;
А - толщина стенки корпуса в месте выполнения радиального отверстия;
Б - толщина бобышки в месте выполнения радиального отверстия.

Для фиксации бобышек относительно корпуса после установки вторых штифтов они должны войти в бобышки на достаточную глубину, определяемую из [(4) стр. 120-121] соотношением:
(8)
где h₂ - необходимая глубина захода штифта в бобышку для фиксации;
[_см]₂ - допускаемое напряжение смятия материала бобышки.

Подставляя в (8) из (5) значение осевой силы p, получаем:
(9)
Но одновременно первые штифты должны фиксировать бобышки относительно выступов втулки, для чего нужен заход первого штифта в бобышку на глубину h₂, т. е. второй штифт не должен доходить до края бобышки на ту же глубину h₂.

Отсюда А+h₂Н₂А+Б-h₂ или, подставляя из (9) значение h₂, получаем:
(10)
где Н₂ - длина второго штифта.

Например, для стальных штифтов и бобышек [(4) стр.119-120]
[] = 0,6[]; [_см] = 2[], где [] - допускаемое напряжение на растяжение,
принимая d=2 мм, получим необходимую глубину захода штифта в бобышку:

Для того чтобы бобышка удовлетворяла условиям прочности при работе на смятие, ее минимальная толщина Б_min в месте выполнения радиального отверстия из (10) должна быть:
Максимальная необходимая глубина радиального отверстия из суммы (7) и (10) при одинаковом материале бобышек и втулки определяется соотношением:
Н₁+Н₂=2(А+Б)
Совместная обработка боковых поверхностей выступов втулки и бобышек после регулировки равномерности зазора между лопатками колеса и корпусом обеспечивает создание гладкой обтекаемой поверхности, что снижает шум осевого вентилятора при работе.

Литература:
1. Патент RU N 2061907. кл. F 04 D 19/00. 1993 г.

2. Патент RU N 2011890. кл. F 04 D 25/08. 1991 г.

3. Патент RU N 2133383. кл. F 04 D 19/00. 1999 г.

4. Р.С. Кинасошвили "Сопротивление материалов". "Наука". М. 1975 г.

Формула изобретения

1. Способ сборки осевого вентилятора, включающий установку втулки внутрь корпуса, совмещение центров сферических поверхностей бобышек и выступов втулки, фиксацию бобышек в корпусе, монтаж электродвигателя и рабочего колеса, регулировку зазора между лопатками рабочего колеса и корпусом, фиксацию положения корпуса, бобышек и втулки друг относительно друга, заключающуюся в выполнении радиальных отверстий со стороны цилиндрического корпуса через бобышку и выступ втулки и штифтовке их между собой, отличающийся тем, что перед установкой втулки корпуса совмещают центры сферических поверхностей бобышек и выступов втулок, устанавливают наружную выпуклую поверхность бобышек соосно отверстию корпуса, а после штифтовки заглубляют штифты в отверстия на толщину стенки корпуса, извлекают втулку с бобышками из корпуса и совместно обрабатывают боковую поверхность втулки с бобышками, после чего повторно устанавливают втулку с бобышками внутрь корпуса и повторно фиксируют корпус с бобышками путем штифтовки в те же отверстия вторыми штифтами того же диаметра с заглублением первых штифтов и сохранением штифтовки бобышек и выступов втулки первыми штифтами.

2. Осевой вентилятор, содержащий цилиндрический корпус, расположенное в нем рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя, закрепленного на корпусе посредством охватывающей его втулки с радиальными выступами, корпус с внутренней стороны снабжен бобышками по числу выступов втулки, а наружная поверхность каждого выступа и вогнутая поверхность соответствующей бобышки выполнены в виде контактирующих между собой сфер одного диаметра, центр которых расположен на оси вентилятора, при этом бобышки выполнены съемными и снабжены элементами фиксации относительно корпуса и выступов втулки, включающими штифты, размещенные в радиальных отверстиях, проходящих через корпус, бобышки и выступы втулки, причем выпуклая поверхность бобышки, обращенная к корпусу, выполнена цилиндрической того же диаметра, что и внутренняя поверхность корпуса, а форма бобышки и выступа втулки в сечении, перпендикулярном оси выступа втулки, идентична, отличающийся тем, что в нем элементы фиксации бобышек и втулки относительно корпуса выполнены в виде пары штифтов одного диаметра, установленных в каждом радиальном отверстии, причем длина первого штифта определяется соотношением
Н₁ А + Б + h₁,
где Н₁ - длина первого штифта;
А - толщина стенки корпуса в месте выполнения радиального отверстия;
Б - толщина бобышки в месте выполнения радиального отверстия;
h₁ - необходимая глубина захода штифта в выступ втулки для фиксации,
длина второго штифта определяется соотношением
А + h₂ H₂ A + Б - h₂,
где Н₂ - длина второго штифта;
h₂ - необходимая глубина захода штифта в бобышку для фиксации,
при этом глубина радиального отверстия соответствует сумме длин первого и второго штифтов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3