Лопатки осевых вентиляторов из композиционных материалов



Предыдущая | Следующая

 

Лопатки осевых вентиляторов из композиционных материалов Лопатки рабочего колеса осевого вентилятора являются главным рабочим органом, определяющим основные эксплутационные параметры вентилятора, эффективность и надежность его работы. В настоящее время лопатки делают либо из магниевого сплава МЛ-5 либо из композиционного прессматериала ДСВ-4Р-2М.
Предлагается делать лопатки из конструкционного композиционного материала со стеклонаполнителем (стеклопластики), которые по многим параметрам превосходят применяемые материалы, а технология изготовления намного проще, эффективнее и позволяет делать лопатки специального исполнения и адаптированными к предполагаемым условиям эксплуатации вентилятора.
Известно, что стеклопластики по механическим характеристикам сопоставимы с металлом, при этом в 4 раза легче. Кроме того, применение того или иного вида связующего, а также введением специальных добавок, мы можем получить стеклопластики с заданными свойствами, например износостойкие, химстойкие, антиадгезионные, огнестойкие и т.д.
В ООО СКБ «Мысль» разработана технология производства лопаток осевых вентиляторов главного проветривания шахт и метрополитенов, основанная на принципе ручного контактного формования по подготовленным матрицам.
Отличие предлагаемого способа производства от литьевого (для лопаток из МЛ-5) или термопрессования (для лопаток из ДСВ) заключается в отсутствии дорогой оснастки, печей или прессов, а также в относительной простоте самого процесса формования, его гибкости и универсальности. В сочетании с уникальными свойствами самого материала – стеклонаполненного композита, конечное изделие – лопатка рабочего колеса, получается максимально соответствующая предъявленным к ней требованиям по прочности, аэродинамике и эксплутационным характеристикам.
В зависимости от характеристики рабочей среды и предъявленным к лопатке прочностным требованиям можно делать лопатки с однородной структурой наполнителей, комбинированными или пустотелыми. При этом лопатка из стеклонаполненного композита на 15-40 % легче магниевой, запас прочности при критическом случае нагружения составляет 200 %, материал лопатки (при неизменном способе формования) выбирается, исходя из условий эксплуатации.
Ручное контактное формование при кажущейся архаичности тем не менее способно обеспечить требуемую производительность любого потенциального потребителя данного вида изделий, при этом затраты на производство будут сведены к минимуму, поскольку главным условием качественной работы будет требование обеспечения нормальных санитарногигиенических условий на рабочем месте и жесткое соблюдение технологического регламента.
Термореактивные полиэфирные смолы, рекомендуемые для производства лопаток рабочих колес осевых вентиляторов требуют определенного навыка работы с ними, тем не менее широко применяются во всем мире, в том числе и при производстве лопастей ветрогенераторов, крыльчаток вентиляторов, гребных винтов и т.д. Не только набором наполнителей достигается качество конечного изделия, но и выбором системы отверждения и количества ускорителей и пероксида, учетом температуры смолы и цеха, влажность и вариантов последующего отверждения. Только совокупный учет всех значимых факторов в сочетании с грамотной организацией всего технологического цикла – гарантирует получение лопатки полностью отвечающей предъявленным к ней требованиям.
В СКБ проведены исследования стеклопластиков на различных типах связующих, это и изофталевые, бисфенольно-эпоксивинилэфирные, бисфенольнофумаровые смолы и т.д. Эти исследования позволили для каждого отдельного случай рекомендовать оптимальное сочетание связующих, наполнителей, систем отверждения и регламента производства. Кроме этого, нами проведены исследования на термостойкость, позволившие определить критическую температуру нагрева ло патки и разработать ряд рекомендаций по повышению уровня теплового барьера, при котором возможна эксплуатация лопаток без ее разрушения.
Исследования на электростатическую безопасность однозначно подтвердили возможность использования предлагаемых лопаток в шахтных условиях. Лабораторные исследования механических характеристик стеклопластика, а также расчеты ЭВМ с привлечением программы АРМ WinMachine подтвердили высокую прочность лопатки, упругость и стойкость в критических случаях нагружения.
В настоящее время в СКБ «Мысль» освоена технология производства лопаток для шахтных вентиляторов типа ВОД-11, ВОД-16, ВОД-18, ВОМД-24. Цены на лопатки соответствуют сложившемуся уровню цен на данном сегменте рынка, при этом, что наши лопатки обладают целым рядом преимуществ перед выпускаемыми.
Расчетная карта напряжений от действия комбинированных нагрузок на лопатку рабочего колеса (слева – магниевая лопатка, справа – лопатка из композиционного материала