【正文】 第 二 章 風機主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 風機主要 結(jié)構(gòu) 參數(shù)的確定 確定 電機的轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計 題目可以確定風機的級型為對旋兩級風機 .采用直接驅(qū)動的傳動方式 .為合理的分配兩葉輪的壓力負載選取兩葉輪的風壓比為 1:1.[1] 1 預選電機轉(zhuǎn)速 預選三種電機轉(zhuǎn)速分別為 960r/min 1450r/min 2940r/min 2 確定風機的比轉(zhuǎn)數(shù) 由 文獻 [10]中 公式 : 4 tfvspqnn ? (21) 可求得比轉(zhuǎn)數(shù) ns 分別為 : 4 3 ???n s 。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。因壓力高、葉輪圓周速度大，故設(shè)計時葉5 輪要有足夠的強度。 1 鍋爐用風機 鍋爐用風機根據(jù)鍋爐的規(guī)格可選用離心式或軸流式。相對于離心風機，軸流風機具有流量大、體積小、壓頭低的特點，用于有灰塵和腐蝕性氣體場合時需注意。 1892 年法國研制成橫流通風機； 1898 年，愛爾蘭人設(shè)計出前向葉片的西羅柯式離心風機，并為各國所廣泛采用； 19 世紀，軸流風機已應用于礦井通風和冶金工業(yè)的鼓風，但其壓力僅為 100～ 300 帕，效率僅為 15～ 25％，直到二十世紀 40 年代以后才得到較快的發(fā)展。 風機已有悠久的歷史。局部通風主要有 兩 種方式；一 、 壓入式通風，即將新鮮空氣吹進來，把渾濁的空氣排出； 二、 抽出式通風，即將渾濁空氣抽出利用氣壓 差 將新鮮空氣引入。（ 3） 風機各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 4） 流線罩與擴散器的尺寸參數(shù)計算。風機的兩級葉輪分別用兩個相同型號的隔爆電機驅(qū)動，可根據(jù)需要來調(diào)節(jié)風壓和流量。I 摘要 本文主要論述了風機的分類、應用領(lǐng)域及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。在風機 的入口和出口處采用了外包復式消聲結(jié)構(gòu)來降低噪聲。（ 5）風機噪聲的控制。然而在煤礦掘進工作面采用抽出式通風會導致該處氣壓降低在吸入新鮮空氣的同時瓦斯也隨著大量涌出，因此大多數(shù)煤礦的局部通風都采用壓入式通風。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基 本相同。 1935 年，德 國首先采用軸流等壓通風機為鍋爐通風和引風； 1948 年 ,丹麥制成運行中動葉可調(diào)的軸流風機；旋軸流風機、子午加速軸流風機、斜流風機和橫流風機也都獲得了發(fā)展。 3．斜流式（混流式）風機 在風 機的葉輪中，氣流的方向處于軸流式之間，近似沿錐流動，故可稱為斜流式（混流式）風機。又按它的作用分為鍋爐風機 — 向鍋爐內(nèi)輸送空氣；鍋爐引風機把鍋爐內(nèi)的煙氣抽走。 4 礦井用風機 礦用風機有兩種： （又稱主扇），用來向井下輸送新鮮空氣，其流量較大，采用軸流式較合適，也有用離心式的；另一種是局部風機（又稱局扇），其流量、壓力均小，多采用防爆軸流式風機。 設(shè)計理論基礎(chǔ)分析 我設(shè)計的題目是隔爆對旋軸流 風機 .在兩級的軸流風機中 ,對旋軸流風機是一個很好技術(shù)方案 。 4 3 ???n s 式中 : ns _____ 比轉(zhuǎn)數(shù) 。 由公式算出的比轉(zhuǎn)數(shù)可以看出 ,流量大而壓力小的比轉(zhuǎn)數(shù)大 .反之流量小而壓力大的比轉(zhuǎn)數(shù)小 .顯然前者為軸流風機 .一般當 ns 100時為軸流通風機 .故選取電機轉(zhuǎn)數(shù)為 2940 r/min .風機比轉(zhuǎn)數(shù) ns 為 . 葉輪直徑與葉頂圓周速度 的確定 葉輪 直徑可用 文獻 [3]中 式 (22)計算 : n pKD tfu ? ?260? (22) ?? ????? 式中 : D —— 葉輪直徑 ,單位 m。 9 n —— 電機轉(zhuǎn)速 ,單位 minr n sK u 圖 21 比轉(zhuǎn)數(shù) ns 與系數(shù) ku 的關(guān)系曲線 根據(jù) [6]通風機標準化和系列化的要求將 D 圓整到標準直徑 ,取直徑D= 進一步由公式 (23)可 計算出葉輪葉頂圓周速度 : 60Dnut ?? (23) ???? 10 流量系數(shù)及全壓系數(shù) 1 計算 流量系數(shù) ? 由 流量系數(shù)表達式 (24)得 : uDqtv42??? (24) 2 ???? 2 計算 全壓 系數(shù) ? 由 全壓 系數(shù)表達式 (15)得 : up ttf ??? (25) 2750 2 ???? 電機的選擇 1 確定電機功率 由 [5]電機功率計算 公式 (26)得 : ?tfvtf qpKP 1000? (26) ~ )~( ????? 式中 : K —— 電 動 機 功 率 儲 備 系 數(shù) 對 于 軸 流 風 機 一 般 取11 K=～ 。 本設(shè)計采用電機直接驅(qū)動 方式，葉輪通過輪轂用平鍵和電機軸連接在一起。 常用的選擇輪轂比的方法有兩種 ,一種按經(jīng)驗總結(jié)出表 21 來選取合適的輪轂比 .另一種是根據(jù)前人實驗研究的綜合統(tǒng)計數(shù)據(jù)來選取合適的輪轂比 . 當風機比轉(zhuǎn)數(shù) ?ns 時可選取 ??d 按表 21 當全壓系數(shù) ?? 時 ??d 表 21 不同全壓系數(shù)時推薦采用的輪轂比 t? ? ~ ? _d ~ ~ ~ 綜合兩者考慮 ,參考風機輪轂比對于風機的壓力、流量、效率等影響關(guān)系可知當通風 機風壓較高、流量較小時應選取較大的輪轂比 ,故本設(shè)計選取輪轂比 ??d 3 計 算輪轂直徑 13 當輪轂比確定時 ,輪轂直徑可按公式 (27)得 : mm38 671 ?????dDd (27) 4 驗 證輪轂比 當按等環(huán)量方法進行軸流風機葉片環(huán)氣動計算時 ,葉片根部的氣流分離與否 ,應驗算是否所取輪轂比 ?d mimd? [8] (1)風機的軸向速度由式 (18)得 : )1(4 22 ??? dDqc va ? (28) )(4 22 ???? 式中 : ca —— 風機軸向速度 ,單位 sm 。已知 mD ? 。 mr ? 。 i —— 從輪轂截面算起的計算截面符號 , ?i 。 ??r 。 rt —— 葉輪半徑 ,由式 (22)可知 : mDrt ??. 3 各 截面上氣流的圓周速度 602 rnu ?? (215) smu ??????smu ??????smu ??????smu ??????smu ?????? 式中 : r —— 各計算截面半徑已求得 。 smc u 27503 ????? 。 u —— 各截面上氣流的的圓周速度 ,由式 (215)求得 。? rc s in3 ??m? 。 3 33 ????? m uw cc? 。 ?C 。 [8] 3 葉片頂端和根部的葉 柵稠度 可由 文獻 [8]中下 式求得 : yyCC??? (221) ??? CC?? 。 mbZ ??? 。 444 ????? rbZ?? 。 44 ??? ??CC 。 表 23 葉片數(shù)目與輪轂比之間的關(guān)系 _d Z 2～ 6 4～ 8 6～ 12 8～ 16 10～ 20 根據(jù)表 23當輪轂比為 時 20~10?Z .考慮到在葉柵稠度不變的情況下 ,葉片數(shù)目的增加將會導致通風機的壓力和效率降低 ,故選取第Ⅰ 級葉輪葉片數(shù)目 : 12?Z . 各 計算 截面的葉片 尺寸參數(shù) 1 各 截面的葉片寬度 各計算截面的葉片寬度由下式計算得 : ZrZbZb ??2?? (225) mmb ?? 。 mmb 915 ?? 。 mmbCC ???? 。 ??? ????? ??? m 。 mr ? 。 i —— 從輪轂截面算起的計算截面符號 , ?i 。 7 8 5 7 ???r 。 rt —— 葉輪半徑 ,由式 (22)可知 : mDrt ?? 3 各 截面上氣流的 圓周速度 由式 (215)計算得 602 rnu ?? (215) smu ??????smu ??????smu ??????smu ??????smu ?????? 式中 : r —— 各計算截面半徑已求得 。 smc u 27504 ????? 。 smw m ]2 [ 222 ???? smw m ]2 [ 223 ???? smw m ]2 [ 224 ???? smw m ]2 [ 225 ???? 式中 : ac —— 軸向絕對速度 ,已求得 . u —— 各截面上氣流圓周速度 ,已求得 . uc? —— 各截面上氣流的扭速 . uc1 —— 各截面上氣流的預旋速度 ,即為第 Ⅰ 級葉輪的氣流出口 旋繞速度由式 (216)計算求得 . 3 各 截面的平均相對速度氣流角 各計算截面的平均相對速度氣流角可按式 (219)計算得 : mam wcarcsin?? 31 代入數(shù)值可分別求得各計算截面的平均相對速度氣流角 : ? rc s in1 ??m? 。? rc s in5 ??m? 4 第二級葉輪的空氣動力負荷系數(shù) 由式 (220)可求得各計算截面的空氣動力負荷系數(shù)為 : 1 11 ????? m uw cc? 。 5 55 ????? m uw cc? 由以上計算所得各計算截面的空氣動力負荷系數(shù)均未超過 ,所以第 Ⅱ 級葉輪按孤立翼型法設(shè)計還是合適的 . 第二級葉輪 葉片幾何尺寸的 確定 第二級葉輪 翼型的 確定 對于第 二 級葉輪翼型的選擇參照第 一 級葉輪翼型的選擇原則 綜合考慮決定同樣采用 LS 翼型 .其翼型尺寸坐標可參照表 22LS 翼型的斷面坐標 . 擇 第 二 級葉輪的相對厚度的選擇可同第 一 級 葉輪 即 : ?C 。 ?C 32 葉片頂端和根部的葉柵稠度可由式 (221)求得 : yyCC??? ??? CC?? 。 mbZ ??? 。 444 ????? rbZ?? 。 44 ??? ??CC 。 mmb 182 ?? 。 2. 第二級葉輪 各截面的葉片厚度 各計算截面的葉片厚度可由式 (226)計算得到 : bCC _? mmbCC ???? 。 mmbCC ???? 。 ??? ????? ??? m。 通風機級入口條件對于級的工作有很大影響 ,如果在設(shè)計中缺少其中任何一個部件 ,以及設(shè)計不夠合理 ,都會惡化級的入口條件 ,使地通風機性能變壞 . 集流器對于軸流通風機的性能有 很大的影響 ,實驗證明 ,沒有集流器的軸流通風機要比具有優(yōu)良集流器的通風機的全壓及全壓效率分別低10%～ 12%級 10%～ 15%.有集流器的軸流通風機的流量系數(shù)也要增加一些 .流線罩的有無 ,以及它 的形狀 ,對于軸流通風機的性能是有影響的 ,尤其是當通風機輪轂比較大的時候 。本設(shè)計取 mmDl c ???? 3 集流器外徑 DDc )~(? 。集流器與流線罩通過支撐板焊接在一起。 噪聲治理的基本原理 形成噪聲污染主要是三個因素，即：聲源、傳播媒介和接收體。材料的吸聲性能用吸收系數(shù)來表示，吸聲系數(shù)越大，則表示材料的吸聲性能越好。如對應 1000 赫茲聲波， cm10 厚的超細玻璃棉的吸聲系數(shù)是 。透聲系數(shù)越小，表示透進去的聲能越少，材料的隔聲性能越好。其中，空氣動 力性噪聲的強度最大，是通風機噪聲的主要成分?？紤]到局扇的工作環(huán)境本設(shè)計決定采用目前大多數(shù)軸流風機所采用的外包復式消聲結(jié)構(gòu)。其中做了風機葉輪的空氣動力計算其葉片的外型尺寸計算。