Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機設(shè)計和實現(xiàn)機械設(shè)計和自動化專業(yè)論文設(shè)計

本科論文目錄TOC\o"1-2"\h\z\u9797摘要 I31745Abstract II15749引言 III243821Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機 1317311.1Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機簡介 1169341.2離心引風(fēng)機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1298971.3Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的研究目的與意義 2324081.4論文的主要設(shè)計要求 3101662Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機工作原理 555482.1產(chǎn)品設(shè)計客觀條件 564082.2Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機工作原理 5193692.3實現(xiàn)產(chǎn)品的功能的材料和要求 5205673設(shè)計方案 7134503.1電動機的選擇 765093.2傳動設(shè)計 7158093.3軸的計算 133773.4軸承選取 15264074葉輪強度校核 1768634.1葉片強度計算 17113074.2輪盤強度計算 1891634.3輪蓋的強度計算 20265624.4軸盤的材料選用 21208705.三維建模 2242715.1傳動系統(tǒng)建模 22177945.2葉輪整體建模 2522801結(jié)論 2811646參考文獻 2921339致謝 31本科論文摘要Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機為其中Y5-47NO4的Y代表是引風(fēng)機，5-47是基本型號，NO4是機號就是直徑為400毫米的5-47號引風(fēng)機，而其中的離心指的是引風(fēng)機的葉輪是離心式葉輪，而Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機的性能的作用和引風(fēng)機是一致的：都是依靠輸入的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"機械能來對氣體做功，另機械能轉(zhuǎn)化為氣體的流動能量，引風(fēng)機從爐膛內(nèi)抽風(fēng)，使得爐膛內(nèi)成為負(fù)壓，外部新鮮空氣進入爐膛（有些靠鼓風(fēng)機吹入），以加快爐膛內(nèi)的燃料燃燒它是一種從動的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流體機械[1]。它的主要作用就是和鼓風(fēng)機一起平衡鍋爐內(nèi)的壓強，鼓風(fēng)機加壓吸氣，流量相比少，但壓強高，壓力大，而引風(fēng)機流量大，卻對壓強沒有要求，壓力小。本次設(shè)計內(nèi)容為對Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機的設(shè)計，它適用于各種染質(zhì)鍋爐，而且其最高全壓效率達(dá)85%的離心鍋爐引風(fēng)機，它是一種從動的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流體機械可制成左右兩種旋轉(zhuǎn)模式。引風(fēng)機大體由風(fēng)機由葉輪、機殼、進風(fēng)口、傳動部、調(diào)節(jié)風(fēng)讓等部分組成，本次設(shè)計主要是對迎風(fēng)及整體在體積減小的情況下對結(jié)構(gòu)整體進行優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)鍋爐所需流量與所需風(fēng)壓來對對葉輪的尺寸在變小的基礎(chǔ)上如何進行設(shè)計，將原來的普通的帶傳動改為V帶傳動來進行設(shè)計優(yōu)化。關(guān)鍵詞：Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機；\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流體機械；葉輪；V帶；

AbstractY5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfanistheYrepresentativeofy5-47no4,whichistheinduceddraftfan.5-47isthebasicmodel.No4istheinduceddraftfanwithadiameterof400mm,andthecentrifugalfanreferstothecentrifugalimpelleroftheinduceddraftfan.Thefunctionoftheinduceddraftfanofy5-47no4centrifugalboileristhesameasthatoftheinduceddraftfan:itdependsontheinputmechanicalenergytoworkonthegasMechanicalenergyisconvertedintoflowenergyofgas.Induceddraftfandrawsairfromthefurnace,whichmakesthefurnacebecomenegativepressure.Externalfreshairentersthefurnace(someareblownbyblower),soastospeedupfuelcombustioninthefurnace.Itisakindofdrivenfluidmachinery[1].Itsmainfunctionistobalancethepressureintheboilertogetherwiththeblower.Theblowerispressurizedandaspiratedwithlessflow,butthepressureishighandthepressureislarge.Theflowoftheinduceddraftfanislarge,butthereisnorequirementforthepressure,andthepressureissmall.Thecontentofthisdesignisthedesignofy5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfan,whichisapplicabletoallkindsofdyeboilers,anditshighesttotalpressureefficiencyis85%ofthecentrifugalboilerinduceddraftfan.Itisadrivenfluidmachinethatcanbemadeintotwokindsofrotationmodes,leftandright.Theinduceddraftfanisgenerallycomposedofimpeller,casing,airinlet,transmissionpart,adjustingairletandotherparts.Thisdesignismainlytooptimizetheoverallstructureinthecaseofwindwardandoverallvolumereduction.Accordingtotherequiredflowandairpressureoftheboiler,howtodesignthesizeoftheimpelleronthebasisofreducing?TheoriginalordinarybeltdriveischangedtoV-beltdrivefordesignoptimization.Keywords:Y5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfan;fluidmachinery;impeller;V-belt;

引言隨著時代的發(fā)展，我們的生活中出現(xiàn)了各種機械設(shè)備，這類設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能達(dá)到我們的需求。而通風(fēng)機就是其中的一種。離心風(fēng)機是依靠輸入的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"機械能，引風(fēng)機將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的流動能量以提高壓強以此來排送氣體，它是一種\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流體機械,現(xiàn)代通風(fēng)機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻[6]。鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)，\t"/item/%E9%80%9A%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)，谷物的烘干和選送，風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進等[2]。引風(fēng)機是通風(fēng)機的一種，其在鍋爐的工作流程中是不可缺少的一環(huán)，引風(fēng)機需要傳送的是煙氣，煙氣的最高溫度不可以超過250攝氏度。鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，鍋爐內(nèi)部具有引風(fēng)機排出的煙氣，還有一些煙氣除塵的設(shè)備和對煤等有害物質(zhì)脫硫的設(shè)備，在這之中煙氣可能會比較大，這就需要通過使用引風(fēng)機才能夠?qū)煔馀懦坏绱?，引風(fēng)機也可以通過工作來形成鍋爐內(nèi)部燃燒時需要的負(fù)壓。離心引風(fēng)機的工作原理是通過轉(zhuǎn)子做離心運動來壓縮氣體，使壓縮氣體做功，和離心風(fēng)機相似用途的風(fēng)機鼓風(fēng)相比來說壓力相對較低、但流量高很多。引風(fēng)機的種類大體分為：離心式引風(fēng)機、軸流式引風(fēng)機、斜流式（混流式）引風(fēng)機,離心的含義是因為氣流軸向進入風(fēng)機的葉輪后主要沿徑向流動。通過高速運轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力來對氣體做功，葉輪也是離心式的所以被稱之為離心式引風(fēng)機。1Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機1.1Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機簡介如圖1.1所示為Y5-47型鍋爐離心引風(fēng)機，它適用于各種染質(zhì)鍋爐，而且其最高全壓效率達(dá)85%的離心鍋爐引風(fēng)機，它是一種從動的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流體機械可制成左右兩種旋轉(zhuǎn)模式。其在鍋爐的工作流程中是不可缺少的一環(huán)，輸送的介質(zhì)是煙氣，最高溫度不得超過250度。本次設(shè)計題目為Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機設(shè)計，其工作狀態(tài)為裝在鍋爐尾部，從過路的爐膛內(nèi)抽風(fēng)，另鍋爐爐膛的氣壓變低，和鼓風(fēng)機一起維持鍋爐內(nèi)的壓強平衡。圖1.1Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機1.2離心引風(fēng)機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1離心引風(fēng)機國內(nèi)風(fēng)機發(fā)展?fàn)顩r據(jù)通用機械協(xié)會統(tǒng)計，近些年來一些城鄉(xiāng)企業(yè)甚至村辦企業(yè)開始生產(chǎn)風(fēng)機，但生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為技術(shù)不高的小型風(fēng)機，而國內(nèi)主要城市開始發(fā)展高精端的風(fēng)機發(fā)展?fàn)顩r良好，銷售收入良好，同比呈增長趨勢。通過對風(fēng)機行業(yè)近十二年來的產(chǎn)量變化研究后發(fā)現(xiàn)：受宏觀經(jīng)濟形勢影響，主要為國家或地方投資項目配套的壓縮機、鼓風(fēng)機產(chǎn)量有所下降，其中離心鼓風(fēng)機和葉式鼓風(fēng)機1998年分別下降了24.2%和63.3%，而應(yīng)用量大面廣的軸流通風(fēng)機和其他類型風(fēng)機產(chǎn)量則基本穩(wěn)定，1998年全行業(yè)風(fēng)機產(chǎn)品總產(chǎn)量為218122臺，其中：離心壓縮機59臺，軸流壓縮機12臺，離心鼓風(fēng)機829臺，羅茨鼓風(fēng)機7753臺，葉式鼓風(fēng)機81臺，離心通風(fēng)機67230臺，軸流通風(fēng)機54953臺，其它風(fēng)機87205臺[5]。從生產(chǎn)能力來看，我國生產(chǎn)的離心式風(fēng)機軸流式風(fēng)機和其他的離心壓縮機等風(fēng)機產(chǎn)量不高，但是市場對風(fēng)機的需求更少，這使得風(fēng)機行業(yè)沒有很大的提高，市場達(dá)到了飽和但是產(chǎn)品卻滯銷了。今年以來，經(jīng)初步了解，總的來看，主要生產(chǎn)廠家仍未達(dá)到滿負(fù)荷工作狀態(tài)。1.2.2離心引風(fēng)機國外風(fēng)機發(fā)展?fàn)顩r由于風(fēng)機屬于在發(fā)電、化工等行業(yè)應(yīng)用范圍較廣的通用機械，國外發(fā)達(dá)國家對風(fēng)機產(chǎn)品的制造也很重視，世界上比較大的風(fēng)機制造國主要有日本、德國、意大利、瑞士、美國等[5]。風(fēng)機方面，我國國情不同于工業(yè)發(fā)達(dá)國家，中小型風(fēng)機是勞動力密集型產(chǎn)品，附加值較低，先進的工業(yè)國家不會再在技術(shù)和工藝方面大量投資，但仍在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、便于維護、環(huán)保四個方面注重對產(chǎn)品的改進。國外先進發(fā)達(dá)國家主要對技術(shù)含量高的離心、軸流壓縮機等大型風(fēng)機較為關(guān)注。一些著名廠商，如瑞士蘇爾壽公司不但生產(chǎn)風(fēng)機，還生產(chǎn)汽輪機、鍋爐、大型柴油機等用于大型項目的設(shè)備；對于風(fēng)機產(chǎn)品，國外公司在質(zhì)量上注重于提高機械效率及延長使用壽命，向節(jié)約資源和節(jié)省能量方向發(fā)展；在成本上則加強新材料的研制，降低物耗，并注重整個系統(tǒng)總成本的降低；在維護上從部件的通用化、維護換件簡易化向自動化、無需維修、節(jié)省人力方向發(fā)展；在環(huán)保方面，注重于謀求安全可靠、向低噪聲、低振動等防公害技術(shù)方向發(fā)展[5]。1.3Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的研究目的與意義1.3.1課題背景現(xiàn)如今風(fēng)機的種類逐漸擴大，現(xiàn)今于中國石油第八建設(shè)有限公司由于場地原因需要設(shè)計一款新的離心鍋爐引風(fēng)機，在有限的空間大小下需要達(dá)到：壓強800pa以上，流量3000m3/h以上，要求對有著性能高、噪聲低，適用于各種煤質(zhì)并配有消煙除塵裝置的0.2～20噸/時的高精端燃?xì)忮仩t，來設(shè)計出一款引風(fēng)機，通過上網(wǎng)查找相關(guān)數(shù)據(jù)，決定在Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機的基礎(chǔ)上來設(shè)計出一款引風(fēng)機來滿足其要求。1.3.2課題研究目的與意義由于實習(xí)單位的原因我接觸了鍋爐，于是選擇了可以說得上是在一個我沒學(xué)過的專業(yè)上完成我的畢業(yè)設(shè)計，這對我來說完全是一個挑戰(zhàn)+吧離心鍋爐引風(fēng)機讓我學(xué)習(xí)到了鍋爐的基本工作環(huán)境，大大加強了我的工作能力并且開拓了我的知識面，加強了我的自主學(xué)習(xí)能力，為后來的進入社會，尋找工作，積累了大量的實踐經(jīng)驗。本次設(shè)計題目為Y5-47NO4離心鍋爐引風(fēng)機設(shè)計，其工作狀態(tài)為裝在鍋爐尾部，從爐膛內(nèi)抽風(fēng)，使得爐膛內(nèi)成為負(fù)壓，外部新鮮空氣進入爐膛（有些靠送風(fēng)機吹入），以加快爐膛內(nèi)的燃料燃燒。本次設(shè)計為測量鍋爐的各個參數(shù)對現(xiàn)有的引風(fēng)機進行優(yōu)化，對各個部件的大小進行整改并對效率進行優(yōu)化來達(dá)到本次設(shè)計的目的。解決原Y5-47N04鍋爐引風(fēng)機的工作效率過低的問題。提升鍋爐引風(fēng)機的壽命及加強葉輪的使用性能。1.4論文的主要設(shè)計要求1.4.1設(shè)計要求根據(jù)公司所需離心鍋爐引風(fēng)機的的性能參數(shù)要求：壓強800pa以上，流量3000m3/h以上，即離心鍋爐引風(fēng)機的滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)的情況下設(shè)計離心鍋爐引風(fēng)機，并且要求設(shè)計不僅滿足性能參數(shù)要求，同時必須運行的過程中不能存在任何安全隱患。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)。電動機與離心引風(fēng)機之間用聯(lián)軸器與V帶來進行傳動。軸承座會采用脂潤滑結(jié)構(gòu)，風(fēng)機底座加裝減震支架。本設(shè)計需要完成引風(fēng)機的軸承，葉輪等理論計算并且對葉輪進行強度校核，將原有的80％的效率提高至85％以上，并按照計算數(shù)據(jù)繪制裝配圖和零件圖。1.4.2預(yù)期設(shè)計成果（1）零件三維造型及裝配，電子文件，一套；（2）所有非標(biāo)零件圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖）電子文件，一套；（3）裝配圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖）電子文件，1張（至少一張A0）；（4）最復(fù)雜的非標(biāo)件圖紙，打印圖紙3張，A3圖幅；（5）裝配圖，打印圖紙1張；A1或A0圖幅；（6）設(shè)計說明書（40頁以上）；（7）產(chǎn)品實物模型（3D打印或自制的非金屬模型）

2Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機工作原理2.1產(chǎn)品設(shè)計客觀條件于2019年我廠中燃煤鍋爐換成了WNS系列燃?xì)鉄崴仩t，而原先的引風(fēng)機的參數(shù)無法匹配新鍋爐的性能，于是需要一種更先進的鍋爐引風(fēng)機來和這直接拍賣行鍋爐匹配，進行不斷地篩選、排查過后發(fā)現(xiàn)Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機是最適合WNS系列燃?xì)鉄崴仩t的引風(fēng)機。本次所設(shè)計Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機在設(shè)計和圖紙繪制的過程中，旨在利用最少的經(jīng)費和最少的時間，設(shè)計出一種高效、耐用、可靠的引風(fēng)機產(chǎn)品。在整體設(shè)計時，需要綜合考慮產(chǎn)品的裝配工藝以及零件在機械加工過程中的可制造性，在零件的設(shè)計時應(yīng)該在達(dá)到整體功能要求的前提下優(yōu)先選擇簡單的結(jié)構(gòu)，減少產(chǎn)品的加工生產(chǎn)時間。2.2Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機工作原理Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的工作原理就是引風(fēng)機的葉輪給氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的流動勢能，在整個過路的工作狀態(tài)中，引風(fēng)機所需的壓強不高，所以它對于空氣的壓力變化就不大，不需要來考慮氣體受壓力增大或縮小，那么就可以將氣體看做是固體的氣體來進行處理。離心風(fēng)機是依靠輸入的機械能，引風(fēng)機將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的流動能量以提高壓強以此來排送氣體，它是一種流體機械。它的主要作用就是和鼓風(fēng)機一起平衡過魯能的壓強，鼓風(fēng)機加壓吸氣，流量相比少，但壓強高，壓力大，而引風(fēng)機流量大，卻對壓強沒有要求，壓力小。2.3實現(xiàn)產(chǎn)品的功能的材料和要求離心引風(fēng)機就是鍋爐尾部外排放廢氣（大多是煙氣）的部件，工作原理就是電機帶動葉輪轉(zhuǎn)動，氣體被葉輪所帶動，葉輪的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的流動能量，而氣體到達(dá)一定速度后就會受到離心力影響被甩離葉輪，氣體被從葉輪內(nèi)甩出后，葉輪內(nèi)的氣壓就會低于通風(fēng)管內(nèi)的氣壓，在壓力差的作用下心得氣體就會由通風(fēng)管被壓入引風(fēng)機內(nèi)部，如此往復(fù)氣體就會源源不斷的從葉輪排出。鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，具有煙氣的除塵裝置以及脫硫設(shè)備，煙氣的阻力十分大，只有用過引風(fēng)機的工作排煙才能排除煙氣，根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)使用要求，引風(fēng)機最主要的功能就在其葉輪上，更主要看葉輪是用什么做的，首先葉輪要對鍋爐的粉塵有一定的抗性，就是耐磨損，還有就是要有一定的抗高溫功能，所以在葉輪的材料上一般要求錳鋼板。錳鋼板正好完全滿足了引風(fēng)機葉輪對于材料的需求。

3設(shè)計方案3.1電動機的選擇表3-1Y5-47鍋爐引風(fēng)機性能參數(shù)表機號轉(zhuǎn)速r/min全壓(Pa)流量(m3/h)功率(KW)電機型號4C2900990-14512750-50603Y100L-24C33001285-18733130-57504Y112M-25C29001549-22655360-98707.5Y132S2-25C29201265-18444840-89005.5Y132S1-26C285031489110-1020015Y160M2-26C28502148-314811300-1676018.5Y160L-26C26201824-26588370-1541015Y160M2-28C1820253013780-1543018.5Y180M-48C18201726-250117080-2536022Y180L-48C19802050-299115000-2760030Y200L-49C17402001-292218780-3455037Y225S-49C18202903-319719640-2907037Y225S-49C18202187-273631420-3614045Y225M-412D14502471-360937100-6825075Y280S-412.4D14502638-385440940-7533090Y280M-4如上表所示為本次Y5-47鍋爐引風(fēng)機性能參數(shù)可選用本次設(shè)計電機，本次設(shè)計的Y5-47N04型號離心引風(fēng)機機號選擇為4C壓強要求800pa以上，流量要求3000m3/h左右，選用Y100L-2型號電機作為本次設(shè)計的電機。3.2傳動設(shè)計機械的傳動方式有很多種，其中最常見的就是帶傳動、齒輪傳動以及鏈傳動，帶傳動是一種以單條帶傳動的方式。其具有傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉和抗震等特點。猶豫期只需要一根皮帶這么廉價的傳動方式，而且加工方式簡單，安裝速度快，所以本次設(shè)計采用皮帶傳動。本次皮帶傳動選擇V帶傳動，因為本次引風(fēng)機需要較大的傳動比又因內(nèi)部空間較小所以選擇結(jié)構(gòu)緊湊的V帶，并且V帶傳動是優(yōu)于普通的帶傳動的的標(biāo)準(zhǔn)化也易于制造。（1）選擇V帶帶型現(xiàn)在已知電機型號的功率P=3KW，轉(zhuǎn)速n=2900r/min。工作時長不大于8h。根據(jù)已知的電動機參數(shù)，對離心鍋爐引風(fēng)機的傳動進行設(shè)計。確定計算功率：根據(jù)傳動功率P和帶的工作條件來確定功率PCa的數(shù)值（3-1）式中：PCa功率：kW；KA系數(shù)；P傳動所需的額定功率；選擇V帶帶型及工況系數(shù)：表3-2V帶設(shè)計工況系數(shù)KA工況KA空、輕載啟動重載起動每天工作小時數(shù)/h＜1010-16＞16＜1010-16＞16載荷變動最小液體攪拌機、通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（≤7.5kW）、離心式水泵、壓縮機和輕負(fù)載輸送機1.01.21.3引風(fēng)機屬于輕載啟動，所以工況系數(shù)KA為1.0根據(jù)計算所得：圖3.1普通V帶選型圖本次設(shè)計的Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機計算功率為3KW，小帶輪轉(zhuǎn)速為2900r/min由圖3.3可確定小帶輪直徑。區(qū)間在dd=160~200，帶型確定為B型。（2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v當(dāng)帶傳動的功率和轉(zhuǎn)速一定時，減少主動輪的直徑，可以有效降低帶速，但是容易導(dǎo)致單根帶的傳送效率遍地，以至于帶的根數(shù)增高。同樣，小帶輪的直徑不應(yīng)該過于小，過小就導(dǎo)致帶的所產(chǎn)生的應(yīng)力（彎曲）增大，則會減少帶的使用壽命。如下表3.2為普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑。表3-3普通V帶輪直徑系列基準(zhǔn)直徑dd50566371758090100112槽型B外徑da54606775798794104116根據(jù)帶輪的選型標(biāo)準(zhǔn)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1為71mm。當(dāng)帶傳動的功率一定時，提高帶速，則單根V帶的傳遞功率增大，但是帶速過高，將會降低帶的使用壽命，帶速過低，則單根V帶的傳遞功率減少，增加帶的根數(shù)。帶速不宜過低或過高，一般推薦v=5-25m/s，最高不超過30m/s[16]。驗算帶速v的大小：（3-2）式中：n1小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min。因為5m/s＜v＜40m/s，所以鹽酸成功，可以進行下步計算。（3）大帶輪的基準(zhǔn)直徑計算本次設(shè)計的Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的每分鐘的工作周期為2900次，所以大帶輪的轉(zhuǎn)速為2900r/min（3-3）n1表示主動輪的轉(zhuǎn)速，6000r/minn2表示從動輪的轉(zhuǎn)速，2900r/min根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)長度取值標(biāo)準(zhǔn)，大帶輪的基準(zhǔn)直徑標(biāo)準(zhǔn)值為180mm。（4）確定窄V帶的中心距和基準(zhǔn)長度Ld根據(jù)一般初選帶傳動的中心距范圍：（3-5）本次設(shè)計盡量讓機器整體的尺寸縮小，所以中心距盡量取較小值，暫定中心距的長度a0=200mm。根據(jù)帶的基準(zhǔn)長度計算公式：（3-6）根據(jù)《機械設(shè)計手冊》表13-1-30，與812mm相差不大的帶基準(zhǔn)長度為800mm，所以帶的基準(zhǔn)長度Ld=800mm根據(jù)帶的基準(zhǔn)長度計算實際中心距a[17]。（3-7）考慮到帶輪的本身的尺寸誤差、V帶的長度誤差、帶的松緊而產(chǎn)生的力方面的需要，給出中心距的變化范圍如下：最小中心距為amin（3-8）最大中心距為amax（3-9）中心距的變化范圍為182-218mm。（5）確定帶的根數(shù)z單根V帶的額定基本功率實在實驗中得出的數(shù)值。然而實際工作條件下和實驗得出的數(shù)值是不一樣的會有誤差，因此需要對單根V帶的基本額定功率進行試驗、更改，從而得到單根V帶的額定功率。（3-10）式中：傳動比≠1時，單V帶額定功率的增加量。Ka包角不等于180°時修正系數(shù)KL當(dāng)帶長與實驗規(guī)定的特定帶長不相符時的修正系數(shù)[15]。根據(jù)dd1=71mm和n1=2900r/min圖3.2B型普通V帶基準(zhǔn)而定功率和功率增量圖表3-4B型V帶修正系數(shù)KL基準(zhǔn)長度Ld/mm63071080090010001120125014001600型號BKL0.960.991.01.041.071.04計算V帶的根數(shù)z。（3-11）由此可得出需要取3根V帶來進行傳動。（6）確定帶的拉力F0初拉力F0小，則會使帶的傳動能力降低易出現(xiàn)打滑；拉力F0過大，會產(chǎn)生材質(zhì)問題導(dǎo)致的壽命減小，因此初拉力需要滿足的條件：即要發(fā)揮帶的傳動能力，又要保證不損害帶的基本結(jié)構(gòu)因而減少帶的使用年限。單根V帶的初拉力F0可由下式確定：表3-5V帶單位質(zhì)量項目V帶型號YZABq/（kg/m）0.0230.0600.1050.170（3-12）式中：Ka小帶輪包角修正系數(shù)Pca計算功率，kWZV帶的根數(shù)VV帶的速度qB型V帶的質(zhì)量（每單位長度的質(zhì)量）（7）計算作用在軸上的力FP（3-13）式中：a1小帶輪包角3.3軸的計算3.3.1軸的選取軸承是引風(fēng)機極為關(guān)鍵的零件之一，極大程度影響引風(fēng)機成品的壽命和可靠性。軸承擔(dān)周期性的氣體壓力力矩及慣性力[20]。根據(jù)工作性質(zhì)要求軸將引風(fēng)機葉輪中的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力并傳遞動力，因此曲軸是公認(rèn)最為符合條件的軸類零件。3.3.2軸的直徑求出軸功率P2、轉(zhuǎn)速n2以及轉(zhuǎn)矩T2。其中功率P2取決于帶傳動輸出功率即輸入功率及傳動比，帶傳動效率取常值（3-14）往復(fù)活塞式壓縮機的計算傳動比:（3-15）軸的轉(zhuǎn)速（3-16）（3-17）式中：P2軸上的功率N2轉(zhuǎn)速帶傳動的傳動效率i帶傳動的傳動比T2轉(zhuǎn)矩考慮到生產(chǎn)中的加工工藝及經(jīng)濟性并結(jié)合最終的曲軸性能。選取軸材料為40鉻（40Cr），根據(jù)表3-3取A=113,由此可以大概得出軸的最小尺寸：（3-18）軸的最小直徑表3-6軸常見的幾種材料的A0值軸的材料Q235、20354540CrA0149~126135~112126~103112~973.4軸承選取軸承的正確選用對工作性能有著重大影響，影響其中包括使用壽命、費用及維修時間。軸承是我們在機械行業(yè)中較為常見的標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)用較為廣泛，軸承在機械零件中主要起到固定和支撐的作用[21]。在軸承的選取上，一般情況下，通常在與小軸配合上選擇球軸承，在與大軸配合上通常采用滾子軸承。對于與小軸配合使用的軸承，軸承中的所有的種類都適合，一般情況下，通常采用深溝球軸承[22]。本次壓縮機設(shè)計中的軸為曲軸，而曲軸的工作條件復(fù)雜受力成周期性變化，所以盡可能選取承載能力較高的軸承型號。本次設(shè)計中的軸承在運動過程中僅承受徑向載荷，在眾多選擇中深溝球軸承都適用于本次設(shè)計的使用場景，深溝球軸承有以下優(yōu)點：（1）精度較高。（2）成本低，易于制造。（3）可承受徑向載荷，也可承受一定軸向載荷（4）摩擦小，轉(zhuǎn)速高[23]。根據(jù)本次設(shè)計的工作條件以及相關(guān)配合軸的尺寸，軸承內(nèi)圈的尺寸為20mm，工作時軸承的徑向載荷=286.8N，軸承轉(zhuǎn)速為787r/min，運動時無沖擊，預(yù)期計算壽命為20000h，根據(jù)以上給定的設(shè)備運行情況，選取合適的軸承型號。滾動軸承的當(dāng)量動載荷;當(dāng)量動載荷的一般計算公式為（3-19）但是對于僅承受徑向載荷的軸承（3-20）按照式（3-20）求得的當(dāng)量動載荷僅為理論值，實際運行環(huán)境中，因為多種因素的影響，當(dāng)量動載荷一般需要乘以一個實驗得到的載荷系數(shù)fd。對于僅承受徑向載荷的軸承當(dāng)量動載荷為（3-21）式中：fd載荷系數(shù)Fr徑向載荷表3-7載荷系數(shù)表載荷性質(zhì)舉例無沖擊或輕微沖擊1.0~1.2電動機、汽輪機、通風(fēng)機、水泵中等沖擊1.2~1.8車輛、動力機械、起重機、機床等強大沖擊1.8~3.0破碎機、鉆探機等按照表3.8，fd=1.0~1.2，取fd=1.2.軸承應(yīng)有的額定動載荷值（3-22）式中：P當(dāng)量動載荷n轉(zhuǎn)速預(yù)期計算壽命指數(shù)，球軸承數(shù)值為3本次設(shè)計的軸承型號，根據(jù)計算以及綜合考慮具體的使用情況，按照設(shè)計手冊選擇C=9.38KN的6004軸承。

4葉輪強度校核4.1葉片強度計算由于本設(shè)計中葉片為圓形葉片，這種葉片的徑向尺寸大于軸向尺寸，所以在計算葉片強度時，會取圓形葉片上的一個窄條，根據(jù)參考文獻[22]圖5-48得如下圖4.1，將這個小窄條看作是承受均布載荷的梁，葉片重心近似假設(shè)在葉片工作面的O點上。死腦袋超級阿婆女1改局批準(zhǔn)你店鋪via牛愛就是產(chǎn)品多圖4.1圓弧窄葉片的離心力及其分力圖可以將小窄條看作是平板葉片，一般情況下，葉輪進口處葉片所受彎曲應(yīng)力最大，對比結(jié)果如下圖4.2所示。圖4.2窄條位置對比圖窄條的葉片角度如圖4.2所示按參考文獻[7]可得到葉片最大彎曲應(yīng)力的公式為（4-1）式中：材料密度b單位長度圖中圓的半徑角速度可見值越小，彎曲應(yīng)力值越大。中中，由此得本設(shè)計中葉輪在進口處所收到的壓力是最大的。由圖4.2測得葉片與輪盤輪蓋的連接為焊接，可以假定葉片為固定的連接物。葉片上的f可分為橫向力與縱向力f1和f2，力f2優(yōu)于受力面積過大可以不計，而f1的彎曲應(yīng)力需要計算按參考文獻[1]得(4-2)式中為葉片厚度：旋轉(zhuǎn)角速度按參考文獻[1]得：(4-3)式中：n轉(zhuǎn)速代入（4-2）式可得：材料的密度將各值代入（4-2）式得葉片材料選用16Mn低合金鋼，屈服點為，滿足要求。4.2輪盤強度計算如圖4.3所示圖4.3葉輪和軸盤示意圖輪盤的直徑，中間孔的直徑選取輪盤厚度輪盤的最大應(yīng)力按參考文獻[1]計算（4-4）式中u為傳動比取69.64葉片引起的附加應(yīng)力為（4-5）由參考文獻[1]式，（4-6）式中：n輪盤厚度由參考文獻[1]式，（4-7）式中：單個葉片的質(zhì)量代入（4-7）中可得輪盤的葉片負(fù)荷分配系數(shù)K=1于是，輪盤的最大應(yīng)力為輪盤的材料為Q235A，其屈服點安全系數(shù)，安全。4.3輪蓋的強度計算類比輪盤的強度計算，葉片負(fù)荷分配系數(shù)為K=0.5。則輪蓋的最大應(yīng)力為輪盤的材料為Q235A，其屈服點安全系數(shù)，安全。4.4軸盤的材料選用如圖4.4所示圖4.4軸盤示意圖軸盤的最大直徑，由參考文獻[7]得軸盤最大直徑處線速度為（4-8）式中：軸盤的最大直徑ha基準(zhǔn)線上槽深n轉(zhuǎn)速軸盤最大直徑處線速度由于，則軸盤的材料選用鑄造碳鋼ZG230-450。

5.三維建模5.1傳動系統(tǒng)建模根據(jù)3.2的計算，我們得到帶輪相關(guān)的一系列參數(shù)，現(xiàn)根據(jù)這些數(shù)據(jù)使用UG進行三維建模，首先UG的建模環(huán)境下，使用草圖命令，作出如圖5.1所示的小帶輪草圖。圖5.1V帶輪草圖示意圖我們已經(jīng)建立小帶輪的草圖，對草圖進行旋轉(zhuǎn)命令操作，我們能夠得到一個回轉(zhuǎn)體，為本次建模小帶輪的基本輪廓，具體如圖5.2所示圖5.2V帶輪草圖回轉(zhuǎn)圖接著我們在回轉(zhuǎn)體中心利用孔命令建立一個直徑與電機直徑相等的孔，最后完善鍵槽等細(xì)節(jié)，最終得到如圖5.3所示的小帶輪完整三維模型。圖5.3小V帶輪三維圖對于大帶輪的建模設(shè)計參照小帶輪建模，對于配合面的距離要保持一致，保證V帶在旋轉(zhuǎn)過程中保持在同一平面內(nèi)，避免因錯位導(dǎo)致皮帶易磨損造成的傳遞效率損失，首先建立大帶輪模型草圖，如圖5.4所示。圖5.4大V帶輪草圖對草圖進行回轉(zhuǎn)操作，我們得到如圖5.5所示的回轉(zhuǎn)體，為本次大帶輪的基本輪廓，整體回轉(zhuǎn)中心的孔需要與其配合的曲軸直徑大小相等。圖5.5大V帶輪回轉(zhuǎn)體由于大帶輪的基準(zhǔn)直徑較大，所以大帶輪相應(yīng)的重量也會增加，為了減輕整體重量，在不影響整體結(jié)構(gòu)強度的前提下，對大帶輪做了相應(yīng)的減重處理。以及鍵槽尺寸完全按照標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行建模，最終獲得大帶輪模型如圖5.6所示。圖5.6大帶輪三維圖以上為本次往復(fù)活塞式壓縮機設(shè)計的傳動部分的建模，還沒有涉及到主體部分的建模，以下將詳細(xì)描述整體結(jié)構(gòu)的建模過程。本次設(shè)計除了對傳動系統(tǒng)的從正常的帶傳動改為V帶傳動之外，還將正常的12個葉片的葉輪傳動改良到了16個葉片的葉輪傳動。這大大提高了整體機組的工作效率。5.2葉輪整體建模5.2.1葉輪的初步介紹葉輪既指裝有葉片的輪盤，是引風(fēng)機的組成部分。葉輪可以根據(jù)形狀以及開閉合情況進行分類。根據(jù)開閉合情況可分為：（1）閉式；（2）前半開式；（3）后半開式；（4）開式。根據(jù)形狀可分為：離心式葉輪類與前向葉輪類，本次設(shè)計的引風(fēng)機所采用的就是離心式葉輪。離心通風(fēng)機葉輪的葉片形狀有單板型、圓弧型和機翼型等幾種。本次設(shè)計改良采用機翼型葉片，其具有良好的空氣動力學(xué)特性，效率高、強度好、剛度大。其缺點是，制造工藝復(fù)雜，并且當(dāng)輸送含塵濃度高的氣體時，葉片容易磨損，葉片磨穿后，雜質(zhì)進入葉片內(nèi)部，使葉輪失去平衡而產(chǎn)生振動。在整個工做過程中葉輪是唯一的做工部件，他將給流過的氣體一個離心力，讓氣體在蝸牛殼中進行離心運動，由之前對葉片的強度計算可知，葉片采用16Mn材料制作起著抗腐蝕，抗風(fēng)化的作用。5.3.1葉輪的三維建模葉輪建模的第一是關(guān)于輪盤的建模，首先在原點建立高10mm的圓柱，然后對其進行6mm的邊倒圓，以圓柱的中心做一個草圖，畫出大致輪廓，具體如圖5.7所示。圖5.7輪盤草圖之后我們選擇旋轉(zhuǎn)命令，角度選擇360°以圓柱的軸線為矢量進行旋轉(zhuǎn)。由此會得到一個回轉(zhuǎn)體，對其圓心打一個致敬為40mm的貫穿孔，最終結(jié)果如圖5.8所示，輪盤建模完成。圖5.8輪盤然后我們對葉輪的葉片進行三位建模，首先選擇曲面上的曲線命令，選擇曲面為輪盤的上表面，樣條約束中的指定點選擇在曲面上的一條較直的曲線。具體如圖5.9所示。圖5.9曲面上的曲線將起始點沿Y軸向上提高10mm終點沿Y軸提高20mm，建立兩點，將兩點連接做一條與曲面接近平行的平面，在平面上實用藝術(shù)線條畫一條對稱的藝術(shù)線條，然后運用投影曲線，將所做曲面上的曲線投影，然后運用掃掠命令做出單一一個葉片，具體效果如圖5.10所示圖5.10葉片將葉片裝配上輪盤后進行陣列特征，布局選擇圓型，數(shù)量填寫16，節(jié)距角為22.5°最終葉輪整體三維如圖5.11所示。圖5.11葉輪

結(jié)論本次設(shè)計題目為往Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機設(shè)計，本文主要是進行Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的造型設(shè)計和傳動機構(gòu)的計算建模，完成的主要內(nèi)容有Y5-47N04離心鍋爐引風(fēng)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動設(shè)計以及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了滿足產(chǎn)品的使用要求，做到結(jié)構(gòu)外形盡可能簡潔美觀，同時降低加工成本，機器的實際操作性強，安全可靠。其中傳動設(shè)計、由于現(xiàn)在已有的引風(fēng)機結(jié)構(gòu)已經(jīng)基于完美化，所以本次設(shè)計只能另辟蹊徑，增加葉輪中葉片的數(shù)量并且將傳動模式改為V帶傳動，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行合理的優(yōu)化，在保證工作效率的前提下能夠適當(dāng)?shù)慕档透鞑糠植考鐜?、活塞環(huán)的磨損。通過對帶傳動的計算，