Кавитационные разрушения

70. Ким Я- А. Кавитационные испытания рабочих колес турбонасосов. — В кн.: Турбостроение. Л., ЛДНТП, 1959, вып. 2, с. 38—40.

стями. Прежде всего, для насосов с достаточно большой подачей наличие бака со свободным уровнем значительно усложняет испытательный стенд. Для водяных насосов создание бака затруднено еще и тем, что он должен быть рассчитан на высокое давление, чтобы можно было проводить1 кавитационные испытания в эксплуатационном режиме по температуре. Поэтому приходится отказываться от устройства в циркуляционной трассе стенда бака со свободным уровнем. Целесообразно в этом случае устанавливать кавитационный бак на байпасе. Возможная схема такого стенда представлена на рис. 7.7.

1. Испытания '(из-за отсутствия достаточного опыта) на первом этапе как на воде, так и на натрии, а именно: снятие гидравлической характеристики; кавитационные испытания; испытания в пусковых и переходных режимах; оценка радиальных сил.

Кавитационные испытания насосов — Схемы 12 — 347

Особый интерес для выявления режимов работы, наиболее опасных с точки зрения кавитационного разрушения, представляет способ скоростной эрозии, разработанный НИСом института Гидропроект. Кавитационные испытания поворотнолопаст-ных гидротурбин, проводимые этим способом, заключается в следующем.

Кавитационные испытания насосов, проведенные во ВНИИГидромаше [57], показали, что при больших размерах разгрузочных отверстий рабочего колеса всасывающая способность достигает значений, соответствующих неразгруженному колесу. Кавитационные характеристики насоса значительно ухудшаются при малых размерах разгрузочных отверстий.

На рис. 2-5 представлена схема экспериментальной установки, предназначенной для кавитационных и энергетических испытаний моделей реактивных турбин и насосов при высоких напорах. Главные насосы установки в зависимости от режима испытания могут работать параллельно, последовательно и индивидуально. При последовательном включении насосы обеспечивают напор в установке до 100 м, что позволяет проводить кавитационные испытания большинства поворотнолопастных гидротурбин при натурных напорах, а радиально-осевых турбин — при напорах, близких к натурным. Конструктивное исполнение установки дает возможность проводить

а) стенд для исследования моделей поворотнолопастных турбин, позволяющий проводить энергетические и кавитационные испытания при диаметре рабочего колеса 315 мм и напоре Н до 15 м;

Весь эксперимент был выполнен на установке замкнутого типа. Энергетические и кавитационные испытания проводились при четырех фиксированных значениях чисел оборотов: 600, 750, 900 и 1 000 об/мин. Количество растворенного в воде воздуха поддерживалось постоянным.

Для контроля полученных результатов автором проводились кавитационные испытания двух моделей ковшовых турбин диаметром 345 мм с числом ковшей 2=22. Испытываемые ковши имели различную форму. Тыльная сторона ковша покрывалась краской с целью получения быстрого эффекта при испытании. Напор струи поддерживался постоянным и равным 75 м. Опыты полностью подтвердили достоверность выполненных ранее исследований на неподвижных образцах: эрозия возникала на тех ковшах, форма которых имела неблагоприятные соотношения углов а, 1р и <р. .

Кавитационные испытания проводились при следующих режимах работы, соответствующих максимальным значениям гидравлического к. п. д.:

67. Иванченко Н. Н., Скурдин А. А., Никитин М. Д. Кавитационные разрушения в дизелях. Л., «Машиностроение», 1970. 152 с.

Советские исследователи-прочпостники показали, что закономерности усталостных разрушений металлов лежат в основе расчета деталей машин под действием переменных напряжений, а также обоснования конструктивных и технологических способов увеличения их прочности. В связи с этим важную роль играют прежде всего концентрация напряжений и абсолютные размеры, как факторы прочности деталей. Анализ значительного экспериментального материала показал существование, с одной стороны, влияния абсолютных размеров на сопротивление усталости как проявление структурной неоднородности материала и влияние дефектов его строения и, с другой, эффект неоднородности напряженного состояния (Г. В. Ужик и др.). На утомляемость деталей наряду с концентрацией напряжений и абсолютных размеров оказывают большое значение качество поверхности, свойство поверхностного слоя и влияние среды (сопротивление усталостному разрушению в коррозионных средах, кавитационные разрушения).

Еще более высокие скорости воды, которые в частности возможны в корпусах насосов и эжекторов, влекут за собой специфическое явление — кавитацию. Кавитационные разрушения металла — обычно комбинированный эффект электрохимической коррозии и ударного действия воды вследствие периодического образования внутри ее потока пузырей и пустот (микрогидроудары).

71. Крянин И. Р., Лопасти гидротурбин. Кавитационные разрушения, изыскание и исследование материалов, Машгиз, 1958.

Воздействие окружающей среды на металлы определяется ее составом, агрегатным состоянием, температурой, скоростью перемещения относительно металлической поверхности и однородностью, так как при больших скоростях перемещения возможны кавитационные разрушения, а неоднородности могут вызывать эрозионные процессы, усиливающие разрушение металла. 16

При местном падении давления в потоке наблюдается также явление выделения растворенного в жидкости газа (воздуха). Воздушные пузырьки переносятся потоком в область более-высокого давления и уничтожаются не так быстро, как паровые. Поэтому выделение воздуха (или газа), растворенного в жидкости, не приводит к столь сильному кавитационному разрушению материалов рабочих элементов гидротормоза. Более того, воздушные пузыри препятствуют резкому возрастанию давления при разрушении паровых каверн. Поэтому в случае содержания в рабочей жидкости большого количества воздуха кавитационные разрушения не имеют столь катастрофического характера, как у жидкости с малым процентным содержанием растворимых газов [22].

49. Крянин И. Р. (ред.) Кавитационные разрушения, изыскание и исследование материалов. М., Машгиз, 1965, с. 78—83.

64. Минеев Л. Н. Кавитационные разрушения в гидротурбинах Камской ГЭС. В кн. Кавитационная и гидроабразивная стойкость металлов в гидротурбинах. М., Машгиз, ,1965, с. И—14.

§ 6. КАВИТАЦИОННЫЕ РАЗРУШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН

кавитации подвержены де- Рис- 24- Кавитационные разрушения детали направляющего аппа- талей "ентробежных насосов:

§ 6. Кавитационные разрушения элементов проточной части гидравлических машин.............54