【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 境選擇qv=。風(fēng)速選擇為：近風(fēng)口v=7~15m/s，出風(fēng)口v=10~30m/s。 壓力Ptf風(fēng)機(jī)全壓為 Ptf=49kp。 工作介質(zhì)干燥空氣：ρ=M=R=(kg k)Cp=(kg k)C1=(kg k)K=Cp/C1= 轉(zhuǎn)速初選電機(jī)型號(hào)為：Y100L24電機(jī) N=1430r/min。 功率初選電機(jī)的功率為3kw 風(fēng)機(jī)效率一般為80%~90%。初選葉輪大徑D2=。葉輪如圖32。 風(fēng)機(jī)葉輪周速： 風(fēng)機(jī)全壓系數(shù)：圖32風(fēng)機(jī)葉輪示意圖 風(fēng)機(jī)流量系數(shù)： 風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)： 風(fēng)機(jī)進(jìn)口軸向速度： 風(fēng)機(jī)進(jìn)口當(dāng)量直徑： 內(nèi)孔直徑：其中Nah =8。 風(fēng)機(jī)葉輪輪轂外徑： 風(fēng)機(jī)工作輪進(jìn)口直徑： 風(fēng)機(jī)工作輪密封處外徑：1 風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)口直徑：1 風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)口線速度：1 風(fēng)機(jī)葉輪葉片數(shù)： 1風(fēng)機(jī)葉片厚度：根據(jù)以上計(jì)算可以通過風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)選型為 葉輪，并且確定為型軸盤。 蝸室橫截面積當(dāng)量直徑的計(jì)算： （式31） 風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管直徑： 長(zhǎng)度：L=3500mm。 風(fēng)機(jī)近風(fēng)口的選型：根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 ST070104 風(fēng)機(jī)主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)以上已經(jīng)選擇的風(fēng)機(jī)葉輪與軸盤，選擇軸的最小直徑為d=32mm.軸的強(qiáng)度計(jì)算：（1） 葉輪的質(zhì)量(將前盤曲面略看作直面計(jì)算)葉輪軸盤因?yàn)檫x用的為4c型 型軸盤 查風(fēng)機(jī)手冊(cè)可知：因此可以計(jì)算葉輪總質(zhì)量為：（2） 風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速N=1430r/min（3） 風(fēng)機(jī)主軸的最大彎矩以及最大轉(zhuǎn)矩的計(jì)算① 主軸的最大彎矩的計(jì)算，主軸受力如圖33。作用在風(fēng)機(jī)主軸上的主要作用力是葉輪重力與其不平衡力，葉輪經(jīng)過平衡后，仍有允許的殘余不平衡重力。該重力可以造成風(fēng)機(jī)葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)中心線有一定的偏移距離。此距離一般為：。為安全起見，計(jì)算時(shí)取：，因此，由于葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)中心線不一致產(chǎn)生的不平衡力F1 為： （式32）圖33風(fēng)機(jī)主軸受力示意圖葉輪重力與其不平衡力之和：軸端與聯(lián)軸器重力之和：軸承之間軸的重力：主軸與葉輪連接處軸的重力：圖34風(fēng)機(jī)主軸受力彎矩圖主軸支撐座反力計(jì)算：主軸彎矩計(jì)算：主軸彎矩如圖34②風(fēng)機(jī)主軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算③風(fēng)機(jī)主軸的復(fù)合應(yīng)力風(fēng)機(jī)主軸的材料選用45鋼 查得其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τ1]=155MPa 許用彎曲應(yīng)力[σ1]=275MPa。主軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：主軸的最大彎曲應(yīng)力為：按照第三強(qiáng)度理論計(jì)算風(fēng)機(jī)主軸的最大復(fù)合應(yīng)力：（4） 風(fēng)機(jī)主軸剛度校核計(jì)算① 風(fēng)機(jī)主軸的彎曲剛度校核計(jì)算圖35主軸階梯主軸的當(dāng)量直徑：圖36主軸撓度示意圖彎曲撓度：主軸撓度如圖36偏轉(zhuǎn)角：②風(fēng)機(jī)主軸的扭轉(zhuǎn)剛度的校核計(jì)算 （式33）其中：T為扭矩 T= mG為鋼的剪切彈性模量 Ip 為主軸的截面的極慣性矩 （5）主軸的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算所以風(fēng)機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)安全。因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)葉片與葉輪前后盤的連接為焊接，所以葉片的最大彎矩應(yīng)產(chǎn)生在梁的兩端。葉片受力如圖37。當(dāng)葉輪以角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)單個(gè)葉片因本身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力F為： （式34）其中ρ=103 kg/m3ω為葉輪角速度 b為葉片長(zhǎng)=141mm L為葉片寬度=82mm δ為葉片厚度=3mm R為葉片重心到葉輪中心的距離=296mm。C=ρω2 鋼的C= 。圖37風(fēng)機(jī)葉片受力示意圖如圖葉片的重心假定在葉片工作面的O點(diǎn)，將F分解成沿葉片的法向力F1和切向力F2。葉片在F1和F2的作用下，在相應(yīng)的方向彎曲。由F2產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，因葉片的抗彎截面模量大，故可忽略。只計(jì)算F1產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。葉片彎矩如圖38。葉片的抗彎截面模量為：葉片的最大彎矩：圖38葉片受力及彎矩圖葉片的最大彎曲應(yīng)力：輪盤本身的離心切應(yīng)力葉片離心力在圓盤中心產(chǎn)生的應(yīng)力 （式35）半圓盤重心所在半徑 半圓盤的離心力 單個(gè)葉片的離心力所以后盤共計(jì)最大切應(yīng)力軸盤材料的選用計(jì)算軸盤最大直徑d處的線速度為：所以線速度小于30的軸盤選擇一般灰鑄鐵 HT圖39軸盤后盤與軸盤之間的鉚釘強(qiáng)度計(jì)算（切應(yīng)力計(jì)算）軸盤上的轉(zhuǎn)矩為： （式36）在鉚釘分布的圓周半徑R上，鉚釘所受的切應(yīng)力為： （式37）鉚釘初選材料為Q215，Z個(gè)鉚釘所承受的平均切應(yīng)力為：由于風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境為載荷較小、沖擊較小，因此可以選擇剛性土緣聯(lián)軸器。風(fēng)機(jī)電機(jī)的輸出的功率為：3KW 風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為：T= m。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （式38） KA為風(fēng)機(jī)的工作工況系數(shù)鼓風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩變化小，即為透平空氣壓縮機(jī)械。并且原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)。風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器型號(hào)的確定與校核從GB/T432384中查得GY5型剛性凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為400Nm。許用最大轉(zhuǎn)速為8000r/min。適合軸徑為32mm。故合用。風(fēng)機(jī)主軸軸徑為：32mm，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)軸徑在30~38mm中，選擇的鍵的規(guī)格為：b*h=10*8,從鍵的長(zhǎng)度系列中選擇鍵的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=45mm。鍵的強(qiáng)度計(jì)算最脆弱的聯(lián)接端為軸盤（灰鑄鐵）其許用強(qiáng)度為50~60Mpa。所以鍵連接部分滿足要求。滾動(dòng)軸承的選型因?yàn)轱L(fēng)機(jī)主軸的軸端為風(fēng)機(jī)葉輪，所以主軸為一懸臂梁徑向載荷較大而軸向載荷較小。風(fēng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)速不是很高。因?yàn)橹鬏S軸端承受懸臂力，所以要求軸承有一定的調(diào)節(jié)主軸彎曲的能力。綜上，可選擇調(diào)心輥?zhàn)虞S承，根據(jù)軸徑可選擇22209軸承。軸承的壽命計(jì)算 （式39）n為軸承轉(zhuǎn)速n=1430r/min。C為軸承的基本額定動(dòng)載荷ε為指數(shù)，球軸承為3，對(duì)于磙子軸承為10/3。P為軸承載荷，在這里既為徑向載荷。風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)工作，可選預(yù)期壽命為： 軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷為：因此，所選軸承滿足要求。軸承的潤(rùn)滑方式的選擇因?yàn)閐n=32*1430=45760mm/r min1 。所以選擇油脂潤(rùn)滑方式。在風(fēng)機(jī)測(cè)試過程中，要求風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，風(fēng)機(jī)需要有不同的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然也是為了節(jié)能方面的考慮。因此，對(duì)風(fēng)機(jī)的交流異步電機(jī)的調(diào)速就是對(duì)風(fēng)機(jī)的調(diào)速過程。變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速原理如圖310。圖310風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置流程圖交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性　　(1)調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高。低速時(shí)，特性靜關(guān)率較高，相對(duì)穩(wěn)定性好。　　(2)調(diào)速范圍較大，精度高?！　?3)起動(dòng)電流低，對(duì)系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。　　(4)變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試、維修簡(jiǎn)便?！　?5)易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化?！　?6)必須有專用的變頻電源|穩(wěn)壓器，目前造價(jià)較高?！　?7)在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動(dòng)機(jī)的過載能力大為降低。變速調(diào)速也稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)，它主要由變頻器和控制器兩大部分組成。變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入頻率成比例的關(guān)系，通過改變供給電動(dòng)機(jī)三相電源的頻率值來達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 變頻器 變頻器的作用是將所接收的三相電源（如380V，50Hz）轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)節(jié)的三相電源。變頻器根據(jù)其變頻的原理分為直接變頻和間接變頻。直接變頻為交——交變頻；間接變頻為交——直——交變頻。間接變頻是指將交流經(jīng)整流器后變?yōu)橹绷?，然后再?jīng)逆變器調(diào)制為頻率可調(diào)的交流電。 交——直——交頻器由順變器、中間濾波器和逆變器三部分組成。順變器就是整流器，它是一個(gè)晶閘管一橋式電路，其作用為將定壓定頻的交流電變換為可調(diào)直流電，然后作為逆變器的直流供電電源；中間濾波器由電抗器或電容組成，其作用是對(duì)整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波；逆變器也是三相橋式整流電路，但它的作用與順變器相反，是將直流電變換（調(diào)制）為可調(diào)頻率的交流電，它是變頻器的主要部分。 控制器 控制器是根據(jù)變頻調(diào)速的不同方式產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，控制逆變器中各功率開關(guān)元件的工作狀態(tài)，使逆變器輸出預(yù)定頻率和預(yù)定電壓的交流電?？刂破饔卸N控制方式：一種是以各種集成電路構(gòu)成的模擬控制方式；另一種是以單片機(jī)、微處理器構(gòu)成的數(shù)字控制方式。市場(chǎng)銷售的微電腦變頻器，就是使用單片微機(jī)或微處理器為控制核心的變頻器。 決定功率開關(guān)器件（如晶閘管）動(dòng)作順序和時(shí)間分配規(guī)律的控制方法稱為脈寬調(diào)制（PWM）方法。用這種方法通過改變矩形脈沖的寬度可以控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值；通過改變調(diào)制矩形脈沖波形的頻率（或周期）可以控制交流基波電壓的頻率?？刂破鬏敵鲆唤M等幅而脈沖寬度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖，用此脈沖電壓去觸發(fā)逆變器中的功率開關(guān)器件，起到了功率放大作用。由于各個(gè)矩形脈沖波下的面積接近于正弦波下的面積，因此，逆變器的輸出電壓就接近于正弦波，這樣就能滿足變頻調(diào)速對(duì)電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的要求。在此選擇交流變頻器型號(hào)為：RNB3000 電機(jī)為Y100L24主回路端子接線圖、控制回路接線圖如圖31各端子說明如表31。圖311 變頻器接線說明表31變頻器端子說明本系統(tǒng)采用的傳感器包括壓差傳感器、壓力傳感器和扭矩傳感器。壓差傳感器主要用于檢測(cè)流量，壓力傳感器主要用于檢測(cè)靜壓，扭矩傳感器主要用于檢測(cè)功率信號(hào)。差壓式流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱DPF或流量計(jì))是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸