【文章內(nèi)容簡介】 論設(shè)計、各參數(shù)選定和校核，以及裝配圖設(shè)計對通風(fēng)機領(lǐng)域的發(fā)展有著重要意義。由于設(shè)計過程中對通風(fēng)機很多零部件不了解，所以設(shè)計起來有一定難度。但是在老師和通風(fēng)機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，我一定會將此次設(shè)計工作圓滿完成。 5 2 畢業(yè)設(shè)計綜述 設(shè)計任務(wù) 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中給定的離心通風(fēng)機的性能參數(shù)，即通風(fēng)機的風(fēng)量和全壓來設(shè)計離心式通風(fēng)機，并且要求設(shè)計不僅滿足性能參數(shù)要求，同時必須運行可靠。 該通風(fēng)機由電動機 帶 動，電動機位于通風(fēng)機的出口側(cè)。電動機與通風(fēng)機之間用 三角膠帶 傳動。 軸承座采用脂潤滑結(jié)構(gòu)，風(fēng)機底座加裝減震支架。 本設(shè)計 需要完成通風(fēng)機的理論計算和各結(jié)構(gòu)的強度校核，并按照計算數(shù)據(jù)繪制裝配圖和零件圖。 軸流通風(fēng)機性能參數(shù)為：風(fēng)量 smhm /5/18000 33 ? ；全壓 4300Pa。 主要問題及解決方法 對于本次設(shè)計， 主要是 完成對離心通風(fēng)機理論設(shè)計計算，完成對主軸的強度校核、軸承的壽命計算、三角膠帶傳動計算、葉輪受力及回轉(zhuǎn)力矩計算等，同時完成離心通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計并繪制裝配圖和主要零件的零件圖。在設(shè)計過程中，葉片型線和強度、蝸殼型線及通風(fēng)機其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計等都是需要仔細考慮的問題。 解決方法： （ 1）去通風(fēng)機廠里進行實地參觀，請工廠負責(zé)人員幫忙介紹通風(fēng)機各組成部分的作用，同時提出自己的疑問，并與工作人員進行交流。 （ 2）查閱 與通風(fēng)機相關(guān)的書籍，設(shè)計過程嚴(yán)格按照書籍要求計算，對于各系數(shù)和經(jīng)驗值的選取嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)選取。 （ 3）向指導(dǎo)老師請教，對于一些設(shè)計過程的確定，先構(gòu)思方案，再與老師交流，請老師指正。圖紙繪制過程中，細節(jié)部分尤為重要，繪制結(jié)束后請老師幫忙檢查錯誤，并不斷改進。 （ 4）與同學(xué)互相交流，不斷改進設(shè)計方案。 設(shè)計成果及風(fēng)機優(yōu)點 設(shè)計過程中，設(shè)計出的離心通風(fēng)機采用脂潤滑結(jié)構(gòu)，該潤滑方式受溫度影響 6 較小。以三角膠帶為傳動方式，在傳動過程中不僅平穩(wěn)且結(jié)構(gòu)簡單，價格低。風(fēng)機底座加裝減震裝置，有效的避免了通風(fēng)機運轉(zhuǎn)過 程中產(chǎn)生的噪音污染。 7 3 離心通風(fēng)機概述 離心通風(fēng)機的工作原理 離心通風(fēng)機在運轉(zhuǎn)過程中，氣流進入通風(fēng)機，在通風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)過程中，氣流在離心力的作用下速度不斷的增大，由最開始的動能在離開葉片時變成靜壓能。之后靜壓能又隨著流體的壓力增大時變成速度能，氣體由此進入管道內(nèi)。 離心通風(fēng)機的基本結(jié)構(gòu) 圖 21 離心式通風(fēng)機 如圖 21 是離心式 通風(fēng)機的典型結(jié)構(gòu)圖。 通風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，靠三角膠帶驅(qū)動，大帶輪安裝在主軸上 ，小帶輪安裝在電動機上。在電動機運轉(zhuǎn)過程中，電動機驅(qū)動小帶輪轉(zhuǎn)動，同時小帶輪帶動大帶輪轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸進行旋轉(zhuǎn)。氣體順著圖中氣流方向進入吸氣口 1，進而進入葉輪部分，這時氣體在葉片旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生動力，并逐漸向四周流動。當(dāng)氣體經(jīng)過蝸殼時，由于氣體逐漸增大，使部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而從排氣口 6 進入管道。 離心通風(fēng)機的主要零部件 葉輪 葉輪在通風(fēng)機的工作過程中起著重要作用，尤其是葉輪的形狀選擇和尺寸計算是決定通風(fēng)機性價比的好壞的重要因素。離心式通風(fēng)機的葉輪包括葉片、葉輪前盤、葉輪后盤等，其中，葉輪 的前盤如圖 22， 主要有以下幾種類型：第一 8 種是圖 a）所示的平前盤葉輪，第二種是圖 b）所示的錐形前盤葉輪，第三種 是圖 c）所示的弧形前盤葉輪， 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)計采用的是錐弧形前盤葉輪。 圖 22 葉輪結(jié)構(gòu)形式示意圖 a)平前盤葉輪 b)錐形前盤葉輪 圖 22 葉輪前盤類型 葉輪的結(jié)構(gòu)不僅與葉片形狀的選擇有關(guān)，同時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)書籍較少，所以本次課題的設(shè)計對通風(fēng)機前向葉輪的發(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）所示的葉片是機翼型。 其中平板型葉片制造最為簡單，應(yīng)用較為廣泛。 本次設(shè)計由于是前向葉輪，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)機翼型葉片 圖 24 葉片形狀 進氣 裝置 離心通風(fēng)機的進氣裝置除了常用的集流器以外，還有進氣箱。常用的集流器有四種，如圖 25。 10 圖 25 常用集流器 通風(fēng)機中的氣體主要通過集流器進入葉輪，但氣體剛進入 集流器時速度一般較小， 且集流器自身的長度較短，所以氣體流動損失較小。即集流器的主要任務(wù)是保證葉輪入口氣流均勻，達到提高葉輪效率的目的。 （ 1）為筒形集流器，這種集流器會在葉輪入口處形成較大的漩渦，對集流效果產(chǎn)生不利影響。如果集流器前面接一段長度大于集流器直徑 34 倍的直管，效果會略有改善。 （ 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)過圓弧形集流器時一般較為平穩(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，對于比轉(zhuǎn)速較大且效率要求較高的通風(fēng)機，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)機的進口處，前導(dǎo)器上裝有葉片，隨著葉片角度的改變可以使通風(fēng)機的性能提高，從而提高通風(fēng)機的效率。 擴散器 擴散器根據(jù)其截面形狀的不同可以分為圓形截面擴散器和方形截面擴散器。氣體進入通風(fēng)機時，最終通過出口處的擴散器將部分氣體的動壓變?yōu)殪o壓。 11 4 離心通風(fēng)機的設(shè)計計算 葉輪設(shè) 計 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，且為 防止除塵 離心式通風(fēng)機。 ① 通風(fēng)機的 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 [1]圖 55 預(yù)選 ?? 。由參考文 獻 [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)機的壓力 P 有關(guān) ， 為了使通風(fēng)機的壓力滿足設(shè)計要求， 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 [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)集流器不同類型的特點，本設(shè)計 采用錐弧形集流器，葉輪入口截面氣流充滿系數(shù) 10?? 。 預(yù)選 , ?? v?? 根據(jù)參考文獻 [1]圖 75，大多數(shù)高效率 前 彎葉片通風(fēng)機的系數(shù) 1? 值都較 大 ，選取 ?? 。 將各值代入?yún)⒖嘉墨I [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 [1]式（ 76） )1(4 211 011 ???? ?? Db 選 取葉道入口前截面氣流充滿系數(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 [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 [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系數(shù) ?? 預(yù)選 21 ??? ，于是 )( i i 2 mb ????? ???????? ???? 確定 mb ? 。 驗算葉道的當(dāng)量擴散角 eq? ，由參考文獻 [1]式（ 34） lZ bDbD bbeq 11112222 s i ns i n2t a n ????? ?? 由參考文獻 [1]式（ 254）和式（ 253）得 14 16 25s in161 ??? ??? ? 16 120s in162 ??? ??? ? 由參考文獻 [1]式（ 717），葉片長度為 )(225120s i n222s i n1212 mRRlbb??????? ???? 將各值代入?yún)⒖嘉墨I [1]式（ 34）得 25s i i ?? ???????? ??eq? ?? , ?? eqeq ?? 小于 5 度， 符合要求 ⑤ 計算滑移系數(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 ? 葉片無限多時，葉道出口子午速度為 )/( 522