【導(dǎo)讀】流程，小至工業(yè)爐鼓風以及空調(diào)、建筑物通風無不采用通風機。這里設(shè)計的是燒結(jié)廠所。的闡述，然后簡單的分析了包鋼燒結(jié)廠的離心通風機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的參數(shù)。法，其中囊括了故障產(chǎn)生的原因及對其我們應(yīng)該采取什么措施。

　　

【正文】 )ms ? —— 泊松比，鋼的泊松比 ? ? ； 1D —— 圓盤內(nèi)直徑 ()m ； 2D —— 圓盤外直徑 ()m ； 2u —— 圓盤外直徑 2D 處的線速度 ()ms 。 圖 43 等厚圓盤 a)后（中）盤、平前盤； b)圓錐前盤； c)圓弧前盤； 二、葉片離心力在圓盤中產(chǎn)生的切向應(yīng)力 固定在輪盤上的葉片，同樣受離心力的作用。由此引起的輪盤附加應(yīng)力可按下式計算： 21tttfpp??? 式中 tp —— 半圓盤上葉片的總離心力 ()N ； fp —— 半圓盤的離心力 ()N ； 1t? —— 不考慮葉片離心力時輪盤的應(yīng)力 2()Nm 。 如圖 54所示，半圓盤的質(zhì)量為： ? ?22218m D D? ???? 半圓盤重心所在半徑為： 33212223C DDR ? ?? ? 半圓盤的離心力 為： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 23 ? ? ? ?22 3 3 2 3 32 1 2 165412fC wp m R w D D w D D?? ?? ? ? ? ? 式中 ?—— 圓盤厚度 ()m ； ? —— 材料的密度 3()kgm ，鋼板 10 kg m? ?? ； w —— 圓盤旋轉(zhuǎn)角速度 ()rads 。 圖 44 圓盤重心示意圖 設(shè)一個葉片的質(zhì)量為 1m ，葉片重心所在半徑為 CR ,則一個葉片的離心力為： 21 Cp mR w? 圖 45表示一個葉片轉(zhuǎn)半圈所產(chǎn)生的離心力的平均垂直分力 mp 。其計算式如下： 202 si n 2mpd pp ? ??????? p sinp ? ? 2? n ()?? 圖 45 葉片離心力示意圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 24 半圓盤上2Z個葉片離心力的總垂直分力為： 2tmZ kZpp k p ??? 式中 k —— 葉片離心力的分配系數(shù)；前盤取 ? ，后盤取 1k? ，中盤取 2k? ； Z —— 葉片數(shù)。 因此，葉片離心力引起的輪盤附加應(yīng)力可按下式計算 ： 21ttpZkF???? 三、圓盤最大切向應(yīng)力 圓盤在本身的離心力和葉片離心力的作用下，所產(chǎn)生的最大切向應(yīng)力為： max 1 2tt? ? ??? 四、設(shè)計中圓盤強度的計算 按照已經(jīng)給出的參數(shù)，對包鋼通風機圓盤強度的計算如下： 半圓盤重心所在半徑為： 33212223C DDR ? ?? ? 33222 2 6 8 0 1 0 0 03 2 6 8 0 1 0 0 0? ?? ? ? 半圓盤的離心力為： ? ?22 3 32112fC wp m R w D D??? ? ? ? ?21 0 3 31 5 0 0 20 . 6 6 6 1 0 1 0 2 3 8 0 1 0 0 060 ?? ???? ? ? ? ????? ? 公 斤 力 一個葉片的離心力為： 21 Cp mR w? 23 .5 2 1 5 0 06 2 6 .79 8 1 0 6 0? ???? ? ? ???? ? 公 斤 力 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 25 葉 片離心力引起的輪盤附加應(yīng)力為： 前盤 k= 21ttpZkF???? 5 5 1 1 . 3 5 3 6 0 . 57 . 5 23 . 1 4 2 9 9 5 7 7??? ? ? 公 斤 力 毫 米 后盤 k=1 21ttpZkF???? 5 5 1 1 . 3 5 3 6 17 . 5 23 . 1 4 2 9 9 5 7 7??? ? ? 公 斤 力 毫 米 根據(jù)公式可以得出 前盤的最大切向應(yīng)力為： max 1 2tt? ? ??? =+ 3= 公 斤 力 毫 米 后盤的最大切向應(yīng)力為： max 1 2tt? ? ??? 3= 7 .5 2 + 1 .5 8 = 9 .1 公 斤 力 毫 米 軸盤材料的選用的計算 一、軸盤材料選用的計算理論 軸盤在選擇 材料時，可根據(jù)軸盤最大直徑 d 處的線速度 iu 來確定（見圖 46）。 iu 60nd?? 式中 d —— 軸盤最大直徑 ??m ； n —— 葉輪 的轉(zhuǎn)速 ? ?minr 。 當 iu 小于 30ms時，可選擇一般鑄鐵，如 HT250 ；當 iu 大于 30ms小于 40ms時，可選用較高級的鑄鐵，如 HT350 ；當 iu 大于 40ms時，應(yīng)選用鑄鋼，如 ZG230 450? ,內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 26 亦可選用經(jīng)熱處理后韌性較高的球墨鑄鐵，如 QT450 10? 。 圖 46 軸盤示意圖 二、設(shè)計中材料選用的計算 已知軸盤的最大直徑是 ，葉輪的轉(zhuǎn)速 1500 minr ，那么軸盤最大直徑處的線速度為： ? ?i 3 . 1 4 1 5 0 0 2 . 6 8u 2 1 0 . 3 86 0 6 0nd ms? ??? ? ? 因此，離心通風機軸盤的材料用鑄鋼或經(jīng)熱處理后韌性較高的球墨鑄鐵 ，我們設(shè)計中選用鑄鋼（ ZG230 450? ）作為軸盤的材料。 葉輪用鉚釘?shù)膹姸鹊挠嬎? 一、葉片 與 前、后（中）盤連接鉚釘?shù)淖畲蠹魬?yīng)力 、后（中）盤連接鉚釘最大剪應(yīng)力的計算理論 當葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片與前、后（中）盤的連接鉚釘，承受葉片離心力。在計算鉚釘應(yīng)力時，假定葉片與前盤相連接的鉚釘承受 50% 的葉片離心力；葉片與后（中）盤相連接的鉚釘承受 100% 的葉片離心力。 鉚釘?shù)淖畲蠹魬?yīng)力 ? ?2Nm? 24kpdZ? ?? 式中 p —— 單個葉片的離心力 ??N ； d —— 鉚釘直徑 ??m ； Z —— 鉚釘數(shù)量 ? ?個 ； k —— 分配系數(shù)，對前盤取 ? ，對后（中）盤時取 ? 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 27 由于我們設(shè)計的離心通風機的葉片與前、后（中）盤的連接形式為焊接，所以對于這方面的計算我們可以不進行。 二、后（中）盤與 軸盤連接鉚釘?shù)淖畲蠹魬?yīng)力 （中）盤與軸盤連接鉚釘?shù)淖畲蠹魬?yīng)力計算理論 當離心通風機的葉輪轉(zhuǎn)速為 ? ?minnr ，且通風機功率為 ? ?PkW 時，其轉(zhuǎn)矩為? ?nM Nm 時，可以得出： 9551n PM n? 在圓周半徑 R 上，固定后盤（中盤）與軸盤的鉚釘 所受之力為： nMF R? 式中 R —— 固定后盤（中盤）與軸盤的鉚釘所在的圓周半徑 ??m ； 如果在圓周半徑 R 上，有 Z 個直徑為 d 的鉚釘，則鉚釘所承受的平均剪應(yīng)力為： 2244nMFRd Z d Z? ???? 229551121674PPnd Z nRd Z R?? ? ? 應(yīng)按通風機所需功率為最大時，即 maxPP? 時鉚釘承受最大剪應(yīng)力。 式中 P —— 通風機所需的最大功率 ? ?kW ； n —— 通風機轉(zhuǎn)數(shù) ? ?minr ； d —— 鉚釘?shù)闹睆???m ； Z —— 鉚釘?shù)臄?shù)量 ? ?個 ； R —— 固定后（中）盤與軸盤的鉚釘所在的圓周半徑 ??m 。 已知我們設(shè)計的通風機的參數(shù)有：風機轉(zhuǎn)速 1500 minr ，風機所需的最大功率內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 28 2520kW 。 根據(jù)已知可以得出： 風機葉輪的轉(zhuǎn)矩為： ? ?25209 5 5 1 9 5 5 1 1 6 0 4 5 . 6 81500n PM N mn? ? ? ? 鉚釘所在圓周的半徑： ? ?890 44522DR m m? ? ? 鉚釘?shù)闹睆綖椋?16d mm? 由上面的公式可以得出鉚釘所受的剪應(yīng)力為： 2244nMFRd Z d Z? ???? 229551121674PPnd Z nRd Z R?? ? ? 2 252021167 0 .0 1 6 6 0 1 5 0 0 0 .4 4 5?? ? ? ? 622 .9 9 1 0 2 .9 9N m M P a? ? ? 鉚釘?shù)牟牧蠟椋?Q235 在其上打孔的許用剪應(yīng)力 p? 為： 鉆孔 145MPa 沖孔 115MPa 計算值與理論值相比較可知： p??? 因此葉輪用鉚釘?shù)膹姸葷M足工作要求。 離心通風機的主軸在運轉(zhuǎn)過程中，同時承受彎矩和轉(zhuǎn)矩，因此在強度 計算時，先分別求出主軸承受的最大彎矩和轉(zhuǎn)矩，然后求出二者所引起的合成應(yīng)力。 軸的最大彎矩 葉輪經(jīng)過平衡以后，仍有允許的殘余不平衡重量。該重量造成葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn) 中心 線有一定距離。此距離一般為 551. 0 10 1. 5 10 m????，為了安全起見，計算時取 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 29 10 m?? 。因此，由于葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)中心線不一致而產(chǎn)生的不平衡力 ? ?1FN為： 521 1 12 .0 1 0 2135nF w m m? ??? ? ? ???? 式中 w —— 葉輪的角速度， ? ?130nws? ??； n —— 葉輪的最大轉(zhuǎn)速 ? ?minr ； 1m —— 葉輪的質(zhì)量， 11 Wm g? ? ?kg 。 葉輪重量逾期不平衡力 之和 ? ?1GN： 21 1 1 12135nG m g F g m????? ? ? ????????? 當離心通風機用 V 帶傳動時，帶拉力 2F ??N 可用下式計算： 2 28653PF nD? 式中 n —— 主軸最大轉(zhuǎn)速 ? ?minr ； P —— 通風機最大需用功率 ? ?kW ； D —— 帶輪節(jié)圓直徑 ??m 。 帶輪重量與帶拉力之和 ? ?2GN 2 2 2 2 28653 PG m g F m g nD? ? ? ? 式中 2m —— 帶輪重量 ? ?kg ； g —— 重力加速度 ? ?2ms 。 離心式通風機一般采用的傳動方式，除電動機直聯(lián)傳動的 A 式外，其他傳動方式如圖 。 下圖中 A 及 B 兩個支撐點的反作用力為 ? ?ARN、 ? ?BRN，以及 A 、 B 、 C 處的彎矩? ?AM N m 、 ? ?BM N m 和 ? ?CM N m 分別用下面的公式求出： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 30 B式 C式 D式 F式 圖 47 離心通風機傳動方式示意圖 對于 B 式： ? ? ? ? ? ?? ?1 5 1 2 4 21 2 4 51 5 12ABAACBG G l l G G lRlR G G G G RM G G lM R l? ? ? ??? ? ? ? ???? 對于 C 式： ? ? ? ? ? ?1 5 1 4 4 2 6 2A G G l l G l G G lR l? ? ? ? ?? ? ?? ?1 2 4 5 61 5 12 6 2BAABR G G G G G RM G G lM G G l? ? ? ? ? ????? 對于 D 式： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 31 ? ? ? ? ? ?? ?? ?1 5 1 4 4 3 6 31 3 4 5 61 5 13 6 3ABAABG G l l G l G G lRlR G G G G G RM G G lM G G l? ? ? ? ??? ? ? ? ? ????? 對于 F 式： ? ? ? ? ? ?? ?1 4 1 3 6 31 3 4 613 6 3ABACABG G l l G G lRlR G G G G RM R lM G G l? ? ? ??? ? ? ? ???? 式中 1G —— 葉輪重量與其不平衡力之和 ??N ； 2G —— 帶輪重量與帶拉力之和 ??N