ЛОПАТОЧНАЯ МАШИНА
устройство для
преобразования энергии движущейся капельной жидкости или газа в энергию
вращающегося вала (напр., гидротурбина) или наоборот (напр., вентилятор).
Передача
мощности потоку или от потока происходит в результате изменения момента
кол-ва движения жидкости или газа при проходе через рабочее колесо Л. м.
Л. м. были известны ещё до н. э. (реактивная
паровая турбина Герона Александрийского, древнеримские гидравлич.
турбины); издавна применялись водяные и ветряные двигатели - мельницы.
Газовая турбина и осевой компрессор были созданы в кон. 19 в.
Основы теории Л. м. разработаны Л. Эйлером, впервые описавшим осн.
гидромеханич. схему их работы. Теория решёток крыловых профилей, лежащая
в основе расчёта лопаток Л. м., создана рус. учёными Н. Е. Жуковским
и
С. А. Чаплыгиным.
По конструкции Л. м. подразделяют на одноступенчатые
и многоступенчатые. Одноступенчатые машины состоят из рабочего колеса,
устройств для подвода и отвода жидкости. В многоступенчатых Л. м. различают
концевые и промежуточные ступени. Концевые ступени (входная и выходная)
разнятся между собой по схеме; первая состоит из подводящего устройства
с направляющим аппаратом и рабочего колеса, а вторая включает отводящее
устройство, расположенное за последним рабочим колесом. Подвод предназначен
для создания момента скорости у жидкости на входе в рабочее колесо. Отвод
служит для уменьшения кинетич. энергии потока на выходе из Л. м., что повышает
её кпд. Промежуточные ступени одинаковы - колесо и направляющий аппарат.
Рабочее колесо является осн. органом Л. м., на к-ром происходит преобразование
энергии; оно состоит из лопаток, укреплённых на втулке (ступице), к-рая
присоединяется к валу.
Форма и конструкция лопаток определяется
назначением, условиями рабочего процесса, требованиями прочности и технологии
их изготовления. Относительно длинные лопатки (отношение среднего диаметра,
на к-ром расположены лопатки, к их длине меньше 12) осевых тур-бомашин
винтообразно закручены вдоль радиуса. Такая форма учитывает изменение окружной
скорости лопаток и скорости взаимодействующего с ними потока по радиусу.
Лопатки, если они не изготовлены совместно с диском, соединяются
с ним при помощи сварки или механически и могут быть поворотными (для регулирования).
Длина лопаток колеблется от 5-7 мм у малоразмерных турбин до 15
л и более у ветродвигателей. В зависимости от направления скорости потока
в рабочем колесе относительно оси вращения различают Л. м.: осевые, радиально-осевые
(диагональные) и радиальные. По принципу действия Л. м. подразделяют на
активные и реактивные. В первых давление потока на входе и выходе из рабочего
колеса одинаково и равно атмосферному, во вторых давление на входе и выходе
различно. Регулирование мощности Л. м. за счёт изменения расхода жидкости
или газа может производиться несколькими методами. Напр., в гидротурбинах
расход можно менять поворотом лопаток направляющего аппарата или рабочего
колеса. Гидравлич. подобие Л. м. позволяет получать для них не только индивидуальные,
но и типовые характеристики. Так, зависимости между мощностью на валу N,
напором
Н,
частотой
вращения п, расходом Q и характерным размером проточной части
D двух геометрически подобных гидротурбин выражаются формулами:
Л. м. конструируют для работы на капельных
жидкостях (воде, маслах), на газе и паре. Соответственно различают гидромашины,
газовые турбины, паровые турбины. Технич. свойства и конструктивное
выполнение Л. м. см. также в статьях Ветродвигатель, Воздушный винт,
Ковшовая гидротурбина.
Лит.: Теория реактивных двигателей.
Лопаточные машины, М., 1956; Пфлейдерер К., Лопаточные машины для жидкостей
и газов, пер. с нем.. 4 изд., М., 1960; Степанов Г. Ю., Гидродинамика решеток
турбомашин, М., 1962; Ломакин А. А., Центробежные и осевые насосы, 2 изд.,
М.- Л., 1966; Холщевников К. В., Теория и расчет авиационных лопаточных
машин, М., 1970.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я