【正文】 取支桿插入葉片長度為葉片高度的 2/3： th232DDh ???? ???? （ ） 葉片根部危險截面以上部分支桿的質(zhì)量： zmV?? （ ） 計(jì)算質(zhì)心 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 如圖 122所示，由數(shù)學(xué)知識可知： ddxVxV???， 0y? ， 0z? ， dV s dx?? 。 計(jì)算 uP uP 取決于傳動功率 shP （即軸功率）、葉片數(shù) z 和平均半徑處的圓周速度 mu 。其計(jì)算公式為： z st mP Plt? ， (N) () 其中： 212st zp p c???， Pa。 取許用安全系數(shù) ??n =5，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 則可由下式對其可靠性克安全性進(jìn)行校驗(yàn)： ? ?synn???? () 式中： s? —— 屈服極限， 2Nm ； y? —— 葉片所受總應(yīng)力， 2Nm ； 葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)葉輪直徑，在 本設(shè)計(jì)中，輪轂圓環(huán)面采用厚度 bg＝ 9mm的鋼板，輪盤采用 pb =20mm的鋼板，兩者焊接，并且其材料均采用 A3鋼。 計(jì)算葉片弦長沿葉輪軸向的投影長度 zb sinzAbb?? () 前級葉片前緣點(diǎn)（或后級葉片后緣點(diǎn)）距輪轂邊緣距離取 3 10mm?? 。 輪轂強(qiáng)度不再單獨(dú)驗(yàn)算。 計(jì)算由該部分支桿引起的離心力 3cP 質(zhì)量近似?。? ? ?22zxm d L??? () 沿 葉輪半徑方向的質(zhì)心： 22hxc DLr ??， () 知支桿引起的離心力為： czC rmP 23 ?? () 估算兩個緊固螺母質(zhì)量 螺母質(zhì)量近似?。? ? ?22 341422216 desmmdseM ???? ?????????? ????? () 對于厚螺母，查得： s ， e ， m ， 代入上式得： 1M 。并且，最大拉應(yīng)力產(chǎn)生在輪盤的內(nèi)徑上。 202 P zKP ??， N； () 20P 表示一個葉片上的支桿、螺母等的離心力 (N)； z 為葉片個數(shù)； K 分配系數(shù)，在此，取 K =1。 主程序 本處的主程序是根據(jù)上述計(jì)算過程來編寫的，主要程序見附錄二。 圖中所涉及到的要求輸入的參數(shù)，在該界面之前都有提示，便于用戶理解和查閱。 由此可知上述設(shè)計(jì)中，葉片核輪盤軍滿足強(qiáng)度要求，可以使用。集流器對通風(fēng)機(jī)性能影響很大，與無集流器的風(fēng)機(jī)相比，設(shè)計(jì)良好的集流器可使風(fēng)機(jī)的效率提高 10%～ 15%。整流罩的形狀可以設(shè)計(jì)成半球形、橢球形或與整流體制造成流線體的形式。 本設(shè)計(jì)中，整流體和擴(kuò)散筒均采用錐形筒的形式，便于制造而且效 果較好。為了保證氣流在擴(kuò)散筒中流動時流動損失較小，擴(kuò)散筒的擴(kuò)壓度不能太大。這次設(shè)計(jì)可以說對大學(xué)所學(xué)到的專業(yè)知識進(jìn)行了系統(tǒng)的整合和檢驗(yàn)，使自己的綜合能力得到了極大的提升。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 參考文獻(xiàn) [1]吳玉林 , 陳慶光 . 通風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī) [M], 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2021, 14200. [2]李慶宜 . 通風(fēng)機(jī) ， 北 京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1981， 114172. [3]商景泰 . 通風(fēng)機(jī)手冊，北 京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ， ， 83130. [4]吳玉林等 . 通風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī) ，北京 : 清華大學(xué)出版社 ， :， 70120. [5]昌澤舟 ， 安慶豐 . 軸流式通風(fēng)機(jī)實(shí)用技術(shù) ，北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ， ， 80133. 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() 此處 2s? ，則可以確定輪盤強(qiáng)度滿足要求 應(yīng) 用程序設(shè)計(jì) 程序介紹 本部分程序與第三章的程序是一個整體，即在葉片葉型參數(shù)計(jì)算完畢以后，根據(jù)結(jié)果利用 Auto CAD2021繪制出軸流式通風(fēng)機(jī)葉片的 葉根、葉頂、平均幾何中間截面葉型的形狀，并且繪制出支桿在葉根處危險截面的形狀，然后利用 CAD山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 計(jì)算出各截面面積，便可以利用本程序進(jìn)行上述的校核。偏安全考慮，內(nèi)徑可直接取用電機(jī)軸外徑計(jì)算，軸外有軸套（材料 A3鋼，與軸盤通過焊接固定在一起），軸套上有鍵槽。 計(jì)算兩緊固螺母的離心力 4cP ，此處可忽略墊片的質(zhì)量。 支桿在葉片根部截面以下的長度： Lx ≥ L1+ L2+L3＋ b， () bg為輪轂厚度。 每個葉片用兩個螺母中間夾一個鎖緊墊片固定在輪轂上，墊片帶有一個內(nèi)齒起防松作用，支桿 對應(yīng)部位有齒槽。為了保證后級葉柵有均勻進(jìn)氣流，消除前后級葉輪間的影響，從減小氣流阻力提高效率的角度考慮，取動葉與導(dǎo)葉之間的軸向間隙 ? ?1 25% ~ 40% b?? ，其中， b 為前級葉片根部葉型的弦長。于是，在氣動力載荷力 hP 的作用下，沿葉片長度 l 方向上葉片根部支桿危險截面受到的彎矩為： ? ? ? ?c os c os22 mhh h h p h h pDDlM P P? ? ? ????? ? ? ?????， Nm? () 其中： 90h????（ ? 即根部葉型安裝角 A? ） uharccospPP? ? () (三 )、應(yīng)力分析 氣動載荷力對葉片根部支桿截面產(chǎn)生的彎矩引起的彎曲應(yīng)力 h? 為 hh MW? ? () 式中： W —— 葉片根部支桿斷面的彎曲斷面系數(shù)（即 抗彎截面模數(shù) ， 3m ，參見參考資料 [3]），為了化簡，可近似將支桿危險截面看作矩形來求解。 由于上式是對單級葉輪軸功率的計(jì)算，故 p 代入的是單級葉輪全壓。于是，前、后級葉輪此部分支桿在沿支桿軸線方向的質(zhì)心同為： h2 2c Drx??， (m) （ ） 計(jì)算離心力 222c z cP m r?? ， (N) （ ） 計(jì)算由此部分支桿引起的拉伸應(yīng)力 22 2cc PS? ?， (N/m2) () 其中： 2S 為葉片根部支桿截面積， m2。 拉伸應(yīng)力的計(jì)算 同樣，首先用 Auto CAD2021畫出支桿的危險截面，用 Area 命分別求出面積0S 。 c) 葉片整體沿半徑的質(zhì)心： yccccc m rmrmrmrmr 1341231121111 ???? （ ） (2) 在沿弦長方向（即葉片寬度方向）上，近似認(rèn)為質(zhì)心處于 b的 50％處。對進(jìn)行 3m ， 4m 的計(jì)算：33mA???；44mA???。在本設(shè)計(jì)中，只對葉片根部進(jìn)行強(qiáng)度校核，取安全系數(shù) n≥ 5（因葉片形狀和受力情況復(fù)雜，校核時有些因素?zé)o法精確考慮在內(nèi)，故取較大的安全系數(shù)值）。 支桿強(qiáng)度校核 在軸流式通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，作用于葉片上的應(yīng)力有葉片本身轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力拉應(yīng)力（扭曲葉片中，離心力也會造成彎曲，作用點(diǎn)在葉片的重心）及動葉片的氣動力作用產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。葉片的材料一般選用 A3鋼。 動葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動葉片在制造時，一般是將葉片的背面和腹面用薄鋼板分別壓制成型，然后在對縫焊接而成。 圖 動葉片整體結(jié)構(gòu) 1葉片， 2鉚釘， 3支桿， 4根部擋板， 5腹面， 6頂部擋板 該部分主要包括動葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支桿強(qiáng)度校核、葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、輪盤強(qiáng)度校核這四部分。其運(yùn)行于Widows XP下的 的主界面截圖如下所示： 1)該程序運(yùn)行過程中所有的參數(shù)輸入均是通過對話框的形式來完成的，如圖： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 2)本程序運(yùn)行過程中運(yùn)算結(jié)果的輸出表示，運(yùn)用了兩種形式。該程序運(yùn)行過程中，用戶只需根據(jù)計(jì) 算機(jī)中對話框的提示，輸入原始數(shù)據(jù)或者根據(jù)運(yùn)算結(jié)果查取輸入標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算機(jī)會自動根據(jù)上述設(shè)計(jì)步驟運(yùn)算、自動劃分截面求解參數(shù)，并且將設(shè)計(jì)過程中所產(chǎn)生的所有相關(guān)參數(shù)的數(shù)值，以及最終運(yùn)算結(jié)果 ,輸出到 d盤下一個名為 中。對于該部分引入了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，利用 Visual Basic語言編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)υ撋綎|科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 部分進(jìn)行計(jì)算，取得了不錯的結(jié)果。中間截面完成后再進(jìn)行其它截面的計(jì)算。 10) 葉片造型 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 選擇的葉型一般為關(guān)于中心線的對稱葉型，在實(shí)際使用中一般需要沿中線進(jìn)行彎折。 根據(jù)上面級個公式可以解出 η /，返回預(yù)取效率處進(jìn)行迭代計(jì)算直至 |η /η| %為止。推薦的常用葉片數(shù)，如表 所示： 輪轂比 ? 葉片數(shù) z 2～ 6 4～ 8 6～ 12 8～ 16 10～ 20 表 推薦葉片數(shù) 本設(shè)計(jì)中通風(fēng)機(jī)前級葉片數(shù) z=16, 后級葉片數(shù) z=15。 B、選定 z 值 根據(jù)國內(nèi)設(shè)計(jì)軸流風(fēng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，一般 z ＝ 8～ 16，前后兩級葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)。 )。 4) 計(jì)算 c2u 同樣，由速度三角形可知，前級葉輪的 2uI uIcc?? ，后級葉輪的 2uII 0c ? 。 根據(jù)上述原則，結(jié)合本設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)葉輪基本結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果，決定采用等環(huán)量法進(jìn)行葉片葉型的設(shè)計(jì)。在通風(fēng)機(jī)中滿足上式的基元級為等環(huán)量級，按照該原則來設(shè)計(jì)葉型即為等環(huán)量設(shè)計(jì)法。不過它們之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，既遵循一定的變化規(guī)律。特別指出：對于礦用通風(fēng)機(jī)主扇，其輪轂比根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 一般為 ～ ，大多為 ～ 。最后通過驗(yàn)算外圓周速度 ut來確定以上計(jì)算結(jié)果的合理性。可知手工計(jì)算必然會浪費(fèi)大量時間，降低了設(shè)計(jì)效率。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文