軸流式通風機課程設計

精選資料可修改編輯軸流式通風機課程設計第一節(jié)設計原始條件和要求設計軸流式通風機時，一般應給出下列原始資料：流量（）、全壓（pa）、工作介質密度（）或工作介質溫度、大氣壓力，以及結構上的要求和特殊要求等。初始條件：流量＝4426，風機全壓＝261Pa，介質為空氣，其進口狀態(tài)為標準狀態(tài)（為1個大氣壓，溫度為20℃，空氣密度），設計一廣泛應用于一般工廠、倉庫、辦公室、住宅內的軸流式通風機，要求全壓效率不小于80%。設計目的：要求學生熟練掌握軸流式通風機的基本理論和設計方法，并初步掌握用所學的理論和方法進行軸流式通風機的設計。設計要求：（1）滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近；（2）最高效率值要盡量大些，效率曲線平坦；（3）通風機結構簡單、工藝性好、材料及附件選擇方便；（4）有足夠的強度、剛度，工作安全可靠；（5）運轉穩(wěn)定、噪聲低；（6）調節(jié)性能好，工作適應性強；（7）通風機尺寸盡可能小，重量輕；（8）操作和維護方便，拆裝運輸簡單易行。第二節(jié)設計計算的主要內容設計計算的主要內容為：通風機類型的選擇（離心式、軸流式），方案選擇與比較，驅動方式選取，計算比轉速，葉輪設計計算，葉型選型與設計（確定葉輪外徑及輪轂直徑），計算圓周速度及壓力系數(shù)，求軸向速度，計算扭速，計算平均相對速度及氣流角，選擇葉片數(shù)，選取各截面的升力系數(shù)及相應的攻角，求葉片寬度，葉型的安裝角，葉片型線的繪制，集流器、整流罩和擴散筒的設計計算，通風機主要零部件材料選取，主要零部件強度計算與校核，通風機臨界轉速計算，零部件圖和總裝配圖的繪制。目前大多數(shù)軸流通風機都是采用孤立葉型設計法，這種方法較為簡便有效。此處就采用孤立葉型的設計法來設計一般用的軸流式通風機。其設計計算的主要內容有：一、方案選擇與比較方案類型：葉輪前設置前導葉；葉輪后設置后導葉；單獨葉輪級；葉輪前后都設置導葉。要求：說明選擇這種方案的原因與分析。根據給定條件，此處可直接選用：單獨葉輪級：電機直接驅動葉輪的方式。實際通風機具體的結構方案選擇問題涉及的因素較多，可根據用戶的使用要求及制造廠的生產經驗，參照性能良好的已有產品，初步選定方案。二、選擇電動機及轉速風機的轉速可根據用戶使用要求選取。一般風機與電動機是直接驅動的。為了正確選擇電動機，需要進行軸功率的計算，風機在設計工況下運轉時的軸功率為：（1）所需電機功率為：（2）（k取1.2—1.3）根據所需要的電動機功率，結合用戶的情況，按來選取電動機型號，即可選擇合適的電動機及相應的轉速。電機額定轉速選擇1000，1500，3000三種，根據單級比轉速選擇。如下T30例子我們可以選擇AQ26332型號的電動機，機號為NO3.5，轉速為2850r/min。葉型設計計算1、計算比轉速式中：為葉輪轉速（r/min），由于采用直接驅動，即為電機的轉速，由上可知n=2850r/min；依照有關比轉速的應用，可大致確定通風機類型及葉片型式。一般軸流式通風機有（100~500）。上式計算得，符合要求。2、確定葉輪外徑及輪轂直徑由查圖7－5和圖7－6，選取輪轂比及系數(shù)：一般輪轂比的選擇范圍為：＝0.25~0.75。由圖得Ku=2.6，圖7－5輪轂比υ與比轉速ns的關系圖7－6比轉速ns與系數(shù)Ku的關系則對于標準狀態(tài)下的空氣葉輪外徑為：輪轂外徑為：，取ν=0.4，則Dh=0.12m。由下表T30風機外形及安裝尺寸可知，對于NO3.5的風機，，而，所以NO3.5的風機合適。3、計算圓周速度及壓力系數(shù)算出的圓周速度應滿足強度條件及噪聲要求；否則應作適當調整。從降低噪聲的角度出發(fā)，應取，但當葉輪直徑一定時，過低的圓周速度，將降低風機的流量和風壓。一般可取。根據算出的及，即知道本方案的選擇合理。4、求軸向速度（9）5、將整個葉片分成幾個截面，分別計算各截面的扭速值方法：這里就采用變環(huán)量設計先計算平均直徑截面的扭速，由于η≥0.8，則，取，即。設氣流分布規(guī)律為，則任一截面r處的扭速值為通?？蛇x取5個截面進行葉柵的計算，則截面的半徑為：，，則取，則通常變環(huán)量指數(shù)ɑ的取值為0~1，取ɑ=0.5，則，由，得式：η為風機的全壓效率6、計算平均相對速度及氣流角，7、選擇葉片數(shù)Z對于同一輪轂比υ和葉片弦長b而言，葉片數(shù)Z增加，則葉柵稠度τ亦增加，這將引起葉柵升力系數(shù)的下降，并使得流道內的流動損失迅速上升；如果葉片數(shù)過少，將使每個葉片的負荷增大，從而使氣動性能變壞，導致風機的全壓降低。因此，對于一定的輪轂比和葉片弦長的風機，存在一個最佳葉片數(shù)（或最佳相對柵距）。根據國內設計軸流式風機的經驗和試驗數(shù)據，對于孤立葉型法設計的軸流式風機的最佳葉片數(shù)可按表7－1來選取：表7－1最佳葉片數(shù)輪轂比υ0.20.40.50.60.7葉片數(shù)Z2~64~86~128~1610~20本設計一般只選擇3至9個葉片。由于ν=0.4，則取Z=6。8、葉型選取有：RAF－6E葉型、CLARKy葉型、LS葉型、葛廷根葉型和圓弧板葉型。注意要根據其坐標比值來繪制葉片各截面。選取CLARKy葉型，其相對厚度9、選取各截面的升力系數(shù)及相應的攻角在選取時，應使值從葉尖向葉根逐漸增加，如果葉型的相對厚度不變，可取額定工況點的（一般＝（0.8~0.9））作為葉根的值，然后按直線規(guī)律依次向葉尖減小。如葉型的相對厚度為變值，可按選取值。各截面的值確定后，相應的攻角可根據葉型的~曲線選取。注意：攻角從葉根到葉尖應逐漸減小。10、求葉片寬度b由氣動力基本方程式得：（）11、葉型安裝角＝+綜上所述可得機翼葉型截面尺寸：項目單位計算截面12345m0.1060.1520.1960.2400.286m/s7.836.525.755.204.76m/s15.822.6729.2335.8042.66η0.80.80.80.80.8m/s9.219.219.219.219.21N/m2118.77141.90161.35178.71194.94m/s15.0421.4827.9234.4541.32(o)37.7625.3919.2615.5112.88(選取)0.90.840.790.740.70α（選取）（o）54.43.93.43（o）42.7629.7923.1618.9115.88z（選?。?66661/s298.3298.3298.3298.3298.3m0.0640.0570.0530.0510.04912、葉片型線的繪制根據上述計算的數(shù)據及所選取葉型剖面的幾何尺寸，繪制截面的葉片型線，再按強度及結構工藝的要求作適當修正。為改善葉片的受力狀況，各計算的截面葉型的重心，應當位于同一半徑上。軸流式通風機翼型葉片設計四：風筒的設計風筒結構：采用圓柱形，其內部直徑（δ為葉輪外緣與風筒內壁的徑向間隙尺寸）由表得機號為No.3.5的風機的D1=360mm=0.36m，即風筒內部直徑D=D1=0.36m，則。風筒尺寸的確定：長度L=（1.5-2.2）D=540~792m，D=360mm為風筒的內壁直徑；另外，風筒長度也要兼顧考慮到電機和葉輪安裝好后的軸向尺寸L0，應使L>L0。主要零部件材料選取，強度計算與校核葉片材料選取，強度計算與校核：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。葉片的材料一般選用A3鋼，即Q235鋼。軸流通風機的葉輪旋轉式，葉片受離心力和氣流流動引起的壓力，前者引起拉伸，后者導致彎曲。葉片根部的離心力最大，一般來說，葉片根部的拉伸應力也最大。式中—葉片根部的離心拉應力，單位為N/m3—葉片根部所受離心力，單位為N—葉片根部最小截面積，單位為m2由于本設計的葉片均為變截面葉片，所以要按照變截面的離心力算法計算離心力。將葉片近似看成葉片截面弦長和相對厚度從葉根到葉頂線性變化（葉根大、葉頂?。~片弦長、相對厚度可以表示為：式中—半徑處的截面弦長，單位為m；—葉根截面弦長，單位為m；—弦長沿徑向變化的系數(shù)；—葉片任意截面所在半徑，單位為m—葉根半徑，單位為m；—半徑處的截面的相對厚度；—葉根截面相對厚度；—相對厚度沿徑向變化的系數(shù)；—葉輪半徑處葉片截面離葉根的距離，單位為m根據文獻[13]，計算葉片所受的離心力式中—葉片長度，單位為m。利用上式可以比較精確的求出葉根的離心力。由于葉片是邊截面的，應根據變截面葉片的葉根離心力的計算公式計算離心力。如前所述，可以知道的已知條件為：m，,m,m,m?？梢缘玫?6.0105N計算葉根截面面積m2。50MPa式中為A3鋼的拉伸極限強度。所以葉片選擇A3鋼可以滿足條件。風筒材料選取選用風筒要與局部通風機選型一并考慮，其原則是：(1)風筒直徑能保證最大通風長度時，局部通風機供風量能滿足工作面通風的要求；(2)在巷道斷面允許的條件下，盡可能選擇直徑較大的風筒，以降低風阻，減少漏風，節(jié)約通風電耗則風筒材料選擇A3鋼。電機固定件的設計與材料的選擇（1）軸承的選擇軸承用來支撐轉子零件，并承受轉子零件上的多種載荷。根據軸承中摩擦性質的不同可分為滑動軸承和滾動軸承。每一種又可分為向心軸承和推力軸承。設計要保證軸流風機運行時的周向載荷和軸向載荷，所以采用圓錐滾子軸承。滾動軸承有如下特點。摩擦系數(shù)小，提高了機械效率，潤滑油消耗少，軸承標準化，易于選擇，安裝簡便。但是其耐沖擊負荷能力差，安裝要求準確，徑向力大，且躁聲高。（2）鍵的選擇鍵的基本尺寸選用鍵25×90(GB/T1095-1979)，其機構如圖所示鍵結構簡圖鍵的尺寸為b=25mm,h=14mm,l=90mm。（3）軸材料選用45鋼，調質處理，許用應力N/m2。轉子的臨界轉速計算為保證風機安全可靠運行，應使工作轉速離開臨界轉速一定范圍。設計時，要求滿足如下條件：的軸，稱為剛性軸。對剛性軸工作轉速的要求：；的軸，稱為柔性軸。對柔性軸工作轉速的要求：。式中：分別為轉子的一階臨界轉速和二階臨界轉速。一般通風機的轉速較低，通常在一階臨界轉速以內工作（即剛性軸），可采用單盤臨界轉速的公式近似計算：式中nc的單位為r/min。 此處，柔度y0取葉輪與風筒內壁的徑向間隙δ的一半。七、零部件圖和總裝配圖的繪制1、電機的選取