【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 論設(shè)計(jì)、各參數(shù)選定和校核，以及裝配圖設(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展有著重要意義。由于設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)通風(fēng)機(jī)很多零部件不了解，所以設(shè)計(jì)起來(lái)有一定難度。但是在老師和通風(fēng)機(jī)廠里工作人員的指導(dǎo)下，以及同學(xué)的相互討論 、相互答疑下，我一定會(huì)將此次設(shè)計(jì)工作圓滿(mǎn)完成。 5 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)綜述 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)，即通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和全壓來(lái)設(shè)計(jì)離心式通風(fēng)機(jī)，并且要求設(shè)計(jì)不僅滿(mǎn)足性能參數(shù)要求，同時(shí)必須運(yùn)行可靠。 該通風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī) 帶 動(dòng)，電動(dòng)機(jī)位于通風(fēng)機(jī)的出口側(cè)。電動(dòng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)之間用 三角膠帶 傳動(dòng)。 軸承座采用脂潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)底座加裝減震支架。 本設(shè)計(jì) 需要完成通風(fēng)機(jī)的理論計(jì)算和各結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核，并按照計(jì)算數(shù)據(jù)繪制裝配圖和零件圖。 軸流通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)為：風(fēng)量 smhm /5/18000 33 ? ；全壓 4300Pa。 主要問(wèn)題及解決方法 對(duì)于本次設(shè)計(jì)， 主要是 完成對(duì)離心通風(fēng)機(jī)理論設(shè)計(jì)計(jì)算，完成對(duì)主軸的強(qiáng)度校核、軸承的壽命計(jì)算、三角膠帶傳動(dòng)計(jì)算、葉輪受力及回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算等，同時(shí)完成離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制裝配圖和主要零件的零件圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，葉片型線(xiàn)和強(qiáng)度、蝸殼型線(xiàn)及通風(fēng)機(jī)其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等都是需要仔細(xì)考慮的問(wèn)題。 解決方法： （ 1）去通風(fēng)機(jī)廠里進(jìn)行實(shí)地參觀，請(qǐng)工廠負(fù)責(zé)人員幫忙介紹通風(fēng)機(jī)各組成部分的作用，同時(shí)提出自己的疑問(wèn)，并與工作人員進(jìn)行交流。 （ 2）查閱 與通風(fēng)機(jī)相關(guān)的書(shū)籍，設(shè)計(jì)過(guò)程嚴(yán)格按照書(shū)籍要求計(jì)算，對(duì)于各系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)值的選取嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)選取。 （ 3）向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，對(duì)于一些設(shè)計(jì)過(guò)程的確定，先構(gòu)思方案，再與老師交流，請(qǐng)老師指正。圖紙繪制過(guò)程中，細(xì)節(jié)部分尤為重要，繪制結(jié)束后請(qǐng)老師幫忙檢查錯(cuò)誤，并不斷改進(jìn)。 （ 4）與同學(xué)互相交流，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)成果及風(fēng)機(jī)優(yōu)點(diǎn) 設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)出的離心通風(fēng)機(jī)采用脂潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，該潤(rùn)滑方式受溫度影響 6 較小。以三角膠帶為傳動(dòng)方式，在傳動(dòng)過(guò)程中不僅平穩(wěn)且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低。風(fēng)機(jī)底座加裝減震裝置，有效的避免了通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò) 程中產(chǎn)生的噪音污染。 7 3 離心通風(fēng)機(jī)概述 離心通風(fēng)機(jī)的工作原理 離心通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，氣流進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，在通風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，氣流在離心力的作用下速度不斷的增大，由最開(kāi)始的動(dòng)能在離開(kāi)葉片時(shí)變成靜壓能。之后靜壓能又隨著流體的壓力增大時(shí)變成速度能，氣體由此進(jìn)入管道內(nèi)。 離心通風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 圖 21 離心式通風(fēng)機(jī) 如圖 21 是離心式 通風(fēng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)圖。 通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠三角膠帶驅(qū)動(dòng)，大帶輪安裝在主軸上 ，小帶輪安裝在電動(dòng)機(jī)上。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)小帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)小帶輪帶動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。氣體順著圖中氣流方向進(jìn)入吸氣口 1，進(jìn)而進(jìn)入葉輪部分，這時(shí)氣體在葉片旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生動(dòng)力，并逐漸向四周流動(dòng)。當(dāng)氣體經(jīng)過(guò)蝸殼時(shí)，由于氣體逐漸增大，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而從排氣口 6 進(jìn)入管道。 離心通風(fēng)機(jī)的主要零部件 葉輪 葉輪在通風(fēng)機(jī)的工作過(guò)程中起著重要作用，尤其是葉輪的形狀選擇和尺寸計(jì)算是決定通風(fēng)機(jī)性?xún)r(jià)比的好壞的重要因素。離心式通風(fēng)機(jī)的葉輪包括葉片、葉輪前盤(pán)、葉輪后盤(pán)等，其中，葉輪 的前盤(pán)如圖 22， 主要有以下幾種類(lèi)型：第一 8 種是圖 a）所示的平前盤(pán)葉輪，第二種是圖 b）所示的錐形前盤(pán)葉輪，第三種 是圖 c）所示的弧形前盤(pán)葉輪， 第四種是圖 d）所示的雙葉輪。這幾種葉輪的結(jié)構(gòu)形式多用鉚釘鉚接。本設(shè)計(jì)采用的是錐弧形前盤(pán)葉輪。 圖 22 葉輪結(jié)構(gòu)形式示意圖 a)平前盤(pán)葉輪 b)錐形前盤(pán)葉輪 圖 22 葉輪前盤(pán)類(lèi)型 葉輪的結(jié)構(gòu)不僅與葉片形狀的選擇有關(guān)，同時(shí)還與葉片出口安裝角有著很大聯(lián)系。具體分析如下 （ 1）如圖 23 所示 ，葉片根據(jù)其 葉片出口角 度的 不同 可以分為以下三種情況，圖（ a）所示的是前向葉輪，該葉輪的葉片出口角一般大于 90。 。圖（ b）所示的是徑向葉輪，該葉輪的葉片出口角一般等于 90。 。 圖（ c）所示的是后向葉輪，該葉輪的葉片出口角一般小于 90。 。本次設(shè)計(jì)中，葉輪葉片的出口角為 120 度，所以是前向葉輪。由于前向葉輪的相關(guān)書(shū)籍較少，所以本次課題的設(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)機(jī)前向葉輪的發(fā)展和完善有著很大幫助。 9 圖 23 前向、徑向和后向葉輪示意圖 （ 2） 如圖 24 所示，根據(jù) 葉片形狀 的 不同 ，離心式通風(fēng)機(jī)可以分為以下四種情況，圖 a）所示的葉片是平板型， 圖 b）所示的葉 片是圓弧窄型， 圖 c）所示的葉片是圓弧型， 圖 d）所示的葉片是機(jī)翼型。 其中平板型葉片制造最為簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。 本次設(shè)計(jì)由于是前向葉輪，所以采用的是圓弧形葉片。 a)平板葉片 h)圓弧窄葉片 c)圓弧葉片 d)機(jī)翼型葉片 圖 24 葉片形狀 進(jìn)氣 裝置 離心通風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣裝置除了常用的集流器以外，還有進(jìn)氣箱。常用的集流器有四種，如圖 25。 10 圖 25 常用集流器 通風(fēng)機(jī)中的氣體主要通過(guò)集流器進(jìn)入葉輪，但氣體剛進(jìn)入 集流器時(shí)速度一般較小， 且集流器自身的長(zhǎng)度較短，所以氣體流動(dòng)損失較小。即集流器的主要任務(wù)是保證葉輪入口氣流均勻，達(dá)到提高葉輪效率的目的。 （ 1）為筒形集流器，這種集流器會(huì)在葉輪入口處形成較大的漩渦，對(duì)集流效果產(chǎn)生不利影響。如果集流器前面接一段長(zhǎng)度大于集流器直徑 34 倍的直管，效果會(huì)略有改善。 （ 2）為錐形集流器，比筒形集流器好一些，但效果仍欠佳。 （ 3）為圓弧形集流器，由于氣流經(jīng)過(guò)圓弧形集流器時(shí)一般較為平穩(wěn)，所以目前在生產(chǎn)中應(yīng)用較多。按葉道入口處形成的渦區(qū)大小來(lái)比較，弧形集流器比錐形集流器產(chǎn)生的渦區(qū)要小。 （ 4）為錐弧形集流器，制成先錐形后弧形。這種集流器在葉道入口處產(chǎn)生的渦區(qū)可以忽略，對(duì)于比轉(zhuǎn)速較大且效率要求較高的通風(fēng)機(jī)，錐弧形集流器得到了廣泛的采用。 前導(dǎo)器 前導(dǎo)器有軸向式和徑向式兩種。 一般安裝在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)口處，前導(dǎo)器上裝有葉片，隨著葉片角度的改變可以使通風(fēng)機(jī)的性能提高，從而提高通風(fēng)機(jī)的效率。 擴(kuò)散器 擴(kuò)散器根據(jù)其截面形狀的不同可以分為圓形截面擴(kuò)散器和方形截面擴(kuò)散器。氣體進(jìn)入通風(fēng)機(jī)時(shí)，最終通過(guò)出口處的擴(kuò)散器將部分氣體的動(dòng)壓變?yōu)殪o壓。 11 4 離心通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 葉輪設(shè) 計(jì) 指定 Q=18000/3600=5 sm/3 P=4300pa 根據(jù)任務(wù)要求 采用三角膠帶傳動(dòng)，且為 防止除塵 離心式通風(fēng)機(jī)。 ① 通風(fēng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速、葉片出口角與輪徑的確定。 初 選取 n=950r/min 比轉(zhuǎn)速為： 43004343????? P Qnn s 根據(jù)比轉(zhuǎn)速值，由參考文獻(xiàn) [1]圖 55 預(yù)選 ?? 。由參考文 獻(xiàn) [1]中式 （ 73） ，根據(jù) ?和sn 值估算出葉片出口角 2b? ? 9 6 3 8 3 107 9 6 3 8 3 3253252 ???????????????? sbn?? 2b? 值與通風(fēng)機(jī)的壓力 P 有關(guān) ， 為了使通風(fēng)機(jī)的壓力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求， 確定?1202 ?b? 壓力系數(shù)為 )( 253 ????????? ??? 圓周速度為： )/( 4300222 smPu ????? ?? )( 22 mnuD ???? ?? 取整，確定 mD ? )/( 2 smnDu ????? ?? 43002 222???? up?? 12 ②確定葉輪入口參數(shù)。 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 710），葉輪入口喉部直徑為： 330110 )1(vnn QD ???? ? ?? 由于是徑向自由入口， 0?? 。 根據(jù)集流器不同類(lèi)型的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì) 采用錐弧形集流器，葉輪入口截面氣流充滿(mǎn)系數(shù) 10?? 。 預(yù)選 , ?? v?? 根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]圖 75，大多數(shù)高效率 前 彎葉片通風(fēng)機(jī)的系數(shù) 1? 值都較 大 ，選取 ?? 。 將各值代入?yún)⒖嘉墨I(xiàn) [1]式（ 710），得 )( 330 mD ???? 確定喉部直徑 mD ? 葉道入口直徑 mD ? 葉片入口最大和最小直徑 mDmD , m in1m a x1 ?? 于是， )/( 11 smnDu ????? ?? 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 76） )1(4 211 011 ???? ?? Db 選 取葉道入口前截面氣流充滿(mǎn)系數(shù) ?? 將各值代入上式，得 1 ????b，確定 mb ? 葉道入口前速度為 13 )/( 51111 smbD Qc vnm ???????? ???? n1 ???? ? ??? ， 確定 ?251?b? ③確定葉片數(shù)。 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 718）， 2s i n 1212 12 bbDD DDZ ???? ???? 式中， i i 2 ????? ?b?? 于是， 25120s i ???????? ???Z 取 Z=16 ④葉輪出口寬度 2b 的確定 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 725） 22221111212112 s i ns i n ??? ??????? ZD ZDbbbb ??? 選取葉片厚底 ??? ??? 。 選取葉道出口截面氣流充滿(mǎn)系數(shù) ?? 預(yù)選 21 ??? ，于是 )( i i 2 mb ????? ???????? ???? 確定 mb ? 。 驗(yàn)算葉道的當(dāng)量擴(kuò)散角 eq? ，由參考文獻(xiàn) [1]式（ 34） lZ bDbD bbeq 11112222 s i ns i n2t a n ????? ?? 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 254）和式（ 253）得 14 16 25s in161 ??? ??? ? 16 120s in162 ??? ??? ? 由參考文獻(xiàn) [1]式（ 717），葉片長(zhǎng)度為 )(225120s i n222s i n1212 mRRlbb??????? ???? 將各值代入?yún)⒖嘉墨I(xiàn) [1]式（ 34）得 25s i i ?? ???????? ??eq? ?? , ?? eqeq ?? 小于 5 度， 符合要求 ⑤ 計(jì)算滑移系數(shù)和理論壓力 泄漏量為 ??? 32 0 PDQ ??? 取 , ??? ?m 得 )/( 3 smQ ???????? ? 理論流量為 )/( 3 smQ nT ?????? 容積效率為 5 ??? Tnv ? 葉片無(wú)限多時(shí)，葉道出口子午速度為 )/( 522