離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)一、應(yīng)用背景離心風(fēng)機(jī)是谷物清糧裝置的重要部件之一，不僅在各種聯(lián)合收割機(jī)和各種復(fù)式脫粒裝置上得到廣泛應(yīng)用，而且在其他農(nóng)業(yè)機(jī)械，如植保、干燥等機(jī)械上都有廣泛的應(yīng)用。風(fēng)機(jī)在機(jī)械中應(yīng)用很廣泛，大多數(shù)情況下，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流做介質(zhì)進(jìn)工作。例如，在植保機(jī)械上，用氣流輸送、分撒藥粉和藥液，并使藥液霧化；在谷物收割機(jī)機(jī)械及清選機(jī)械上，用氣流進(jìn)行清洗及谷粒分級(jí)；在谷物干燥機(jī)械中，用氣流做熱介質(zhì)傳遞熱能加熱烘干谷物并運(yùn)出水汽；在輸送裝置中，則用氣流輸送各種農(nóng)業(yè)物料。在某些情況下，如氣吸式播種機(jī)，則利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的真空度使種子吸附于排種盤(pán)而排種。此外，農(nóng)業(yè)中也常用風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)換氣機(jī)物料輸送等工作。離心風(fēng)機(jī)是稻麥聯(lián)合收割機(jī)上重要的工作部件，利用谷粒和夾雜物的空氣動(dòng)力學(xué)特性的差異進(jìn)行清選的方法在聯(lián)合收割機(jī)上得到了普通應(yīng)用。為了提高谷粒的清潔度和降低清選損失，風(fēng)機(jī)出口的氣流特性應(yīng)符合要求，包括流量，動(dòng)壓和靜壓應(yīng)沿葉輪寬度方向的分布是均勻的。二、結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，主要由葉輪和殼體組成。清糧風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是風(fēng)機(jī)寬度Bk較大（Bk/D2＝1~2，D2葉輪直徑），葉片數(shù)較少（Z＝4~6片）葉片大多為徑向直葉片或葉片安裝角大于等于60°的后向直葉片，葉片兩端切角以提高出口氣流速度的均勻性。,一般為雙面進(jìn)氣，用進(jìn)風(fēng)口大小或轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。一般用圓筒形或張開(kāi)度不大的蝸形外殼。~清糧風(fēng)機(jī)通常與篩子配合工作，應(yīng)根據(jù)工作條件如篩面負(fù)荷、篩面物體組成及濕度等的變化，經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量(相當(dāng)于調(diào)節(jié)出口風(fēng)量)。所以要求調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便。新的谷物聯(lián)合收獲機(jī)上大多用無(wú)機(jī)變速器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的辦法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，也可用調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口面積的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)機(jī)出風(fēng)口上各點(diǎn)氣流速度的均勻性對(duì)谷粒清潔率及損失率影響顯著。由于清糧風(fēng)機(jī)寬度很大，所以出風(fēng)口氣流速度很不均勻。三、工作原理離心風(fēng)機(jī)利用空氣的離心作用而工作，動(dòng)力傳至風(fēng)機(jī)軸上，使葉輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入葉輪的空氣和葉輪一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，被排除殼外。這時(shí)，葉輪中心處產(chǎn)生一定的真空度，因而周?chē)諝庥植粩嗟谋晃肴~輪，風(fēng)機(jī)就這樣連續(xù)進(jìn)行工作。四、原始參數(shù)（1）清糧室的潁糠等輕雜物重量為0.35kg/s；（2）潁糠等輕雜物飄浮臨界速度為3m/s；（3）清糧室寬度為800mm；采用單層圓筒篩配合離心風(fēng)機(jī)工作，試確定該清選裝置所需離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及功率消耗。五、設(shè)計(jì)方法在參考教材和資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合參考現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要計(jì)算如下：1.風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)的計(jì)算：（1）)氣流流量Q的確定流量Q與進(jìn)入清糧室物料量成正比。式中：q0-進(jìn)入清糧室的谷?；旌衔镔|(zhì)量（kg/s）；μ-進(jìn)入清糧室物料重量與空氣重量之比，清糧風(fēng)機(jī)上，一般取μ＝0.8；γ-空氣重度，取γ=1.2kg／m3因此有：=0.35/0.8*1.2=0.3646(m3/s)（2）氣流出口速度v氣流出口速度應(yīng)大于輕雜物臨界速度，潁糠等輕雜物飄浮臨界速度為3m/s。為確保潁糠等輕雜物能夠被有效吹出清糧室，設(shè)定風(fēng)速略大于飄浮臨界速度，取風(fēng)速v=3.5m/s。（3）全壓H的確定H=Hd+Hs式中：Hd為風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓；Hs為風(fēng)機(jī)出口靜壓,雙篩結(jié)構(gòu)Hs＝20-25kg／m2，單篩結(jié)構(gòu)Hs＝15kg／m2因此有：=1.2*3.5*3.5/2=7.35因?yàn)椴捎脝螌訄A筒篩配合離心風(fēng)機(jī)工作，從而取Hs＝15kg／m2H=Hd+Hs=7.35+15=22.35（kg／m2）=219.03(N/m2)2.風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算：（1）計(jì)算葉輪外徑D2D2＝60／（πn）對(duì)清糧風(fēng)機(jī)，壓力系數(shù)＝0.3-0.4。選擇轉(zhuǎn)速n及壓力系數(shù)可算得D2，其值應(yīng)符合總體配置要求，而轉(zhuǎn)速應(yīng)符合傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求。比轉(zhuǎn)數(shù)ns表示風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)流量Q、壓力P及轉(zhuǎn)速n之間的綜合特性。比轉(zhuǎn)數(shù)ns愈大，則表示風(fēng)機(jī)流量大、壓力低，故可通過(guò)風(fēng)機(jī)類(lèi)型選取比轉(zhuǎn)數(shù)。采用的風(fēng)機(jī)為后向直葉片，因此確定風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)ns=8。=0.4根據(jù)n=nsH3/4/Q1/2=8*219.033/4/0.36461/2=754.326（r/min）因此有：D2＝60／（πn）=60/（3.14*754.326）=0.541（m）（2）風(fēng)機(jī)寬度BB＝（0.9-1）BsBs-清糧室寬度,根據(jù)原始參數(shù)可得Bs=800(mm)通常B＝Bs=800(mm)（3）風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)Q1u2==21.361Q1=2Q/（D22u2π）=2*0.3646/(0.541^2*21.361*π)=0.037（4）風(fēng)機(jī)進(jìn)口孔直徑D0和葉輪內(nèi)徑D1計(jì)算葉輪內(nèi)徑D1。D1過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)使得相對(duì)速度w增大，增加也到損失，降低效率。為使w最小，可推出最佳內(nèi)外徑比公式D1/D2≥1.194?Q1D1/D2≥0.398風(fēng)機(jī)進(jìn)口孔直徑D0式中，c0-氣流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口的速度，c0=15m/s因此：D0=0.124(m)葉輪內(nèi)徑D1D1=（1.05~1.15）D0=1.1*0.124=0.1364（m）驗(yàn)證D1/D2：D1/D2=0.1364/0.541=0.252<0.398故參數(shù)選取不合適。因D2過(guò)大，影響風(fēng)機(jī)的平衡，故修正D2=0.2728，這時(shí)D1/D2=0.1364/0.2728=0.5>0.398，能滿(mǎn)足D1/D2≥0.398的要求，故合適。此時(shí)，Q1=2Q/（D22u2π）=2*0.3646/(0.2728^2*21.361*π)=0.146（5）出風(fēng)口高度SS＝Q／（Bv）=0.3646/（0.8*3.5）=0.13（m）出風(fēng)口高度還應(yīng)根據(jù)氣流對(duì)篩子的作用程度來(lái)修正。3.葉片參數(shù)的確定（1）葉片進(jìn)口寬度b1和葉片出口寬度b2：前向葉輪：對(duì)前向葉輪，一般b1=b2，可按下式估算：Q1=（0.85~1.15）D1b1/D2因?yàn)镼1=0.146;D1/D2≥0.398所以b1=b2=0.367（m）(2)葉片安裝角M:取M=600（3）葉片數(shù)Z：因?yàn)榍寮Z風(fēng)機(jī)葉片數(shù)少，取Z=4。4.風(fēng)機(jī)外殼的設(shè)計(jì)（1）用型風(fēng)機(jī)一般用蝸殼型外殼，清糧風(fēng)機(jī)大多用圓筒形外殼。圓筒形外殼構(gòu)造簡(jiǎn)單，外廓尺寸小、制造容易，但損失較大，氣流出口速度不均勻。外殼直徑DK=(1.05～1.12)D2=1.1*0.2728=0.3（m）通用型離心風(fēng)機(jī)的蝸殼斷面形狀可為矩形、圓弧形及其他形狀。矩形斷面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便，風(fēng)機(jī)效率較高；蝸殼外形為對(duì)數(shù)螺旋線(xiàn)，為了便于設(shè)計(jì)制造，可用簡(jiǎn)單畫(huà)法。（2）畫(huà)蝸殼外線(xiàn)螺旋線(xiàn)蝸殼形殼體的簡(jiǎn)便畫(huà)法如圖所示。圖中正方形的邊長(zhǎng)為A/4。由此表可取A=40mm。從正方形的四個(gè)頂角，分別以R1、R2、R3、R4為半徑繪出相連的圓弧，即為所求螺線(xiàn)蝸殼的外形。其中：R4=D2/2+A/8=0.1414mR3=D2/2+3A/8=0.1514mR2=D2/2+5A/8=0.1614mR1=D2/2+7A/8=0.1984m繪出相接觸的圓弧，即為蝸殼的外線(xiàn)。（3）殼體寬度B蝸形外殼B=(1.5～2.0)b1圓筒形外殼B=b+(5～10)公式中，b葉輪寬度；b1-葉輪進(jìn)口寬度。單位mm。本次設(shè)計(jì)中采用蝸形外殼從而B(niǎo)=(1.5～2.0)b1=2*0.367=0.734(m)5.風(fēng)機(jī)功耗N式中η-風(fēng)力效率，通常清糧室效率較低，一般取η≤0.5；ηm-傳動(dòng)效率,是聯(lián)軸器和軸承的傳動(dòng)效率，ηm=0.95*0.995=0.94525故=0.3646*219.03/（102*0.5*0.94525）=1.676.電機(jī)的選型為生產(chǎn)機(jī)械選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)，首先應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的性能是否滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械的要求，例如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速性能指標(biāo)以及各種運(yùn)行狀態(tài)等。在這個(gè)前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的電動(dòng)機(jī)。（1）電動(dòng)機(jī)型式的選擇考慮到電機(jī)的使用環(huán)