kw空空冷却器用轴流风机设计.docx

式中a、P、丫一分别为流垃系数、压力系数、功率系数,无因次：夕“空气密度，kgm'。一风机的叶轮外径，m：U叶轮周边切线速度，m/s：H风机的风压，Pa：Q一风机的风量,m%.依据相像理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换匏关系式为：QQ'=(DD')nn,)HH,=(pp')(DD,)(nn)3NN,(pXDD,)5(n11,)j式中Q/O分别为所要换算的两台风机的风量，m½/'一分别为所要换算的两台风机的风压，Pa：N/M一分别为所要换算的两台风机的功率，kW：0/0分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m："/'一分别为所要换算的两台风机的转速.ra&min:分别为所要换嵬的两台风机工作的空气密度，kgm于提高掘进速度。图3-1抽出式通风抽出式通风的缺点是(1)风筒吸入口的有效吸程短,风简吸风口距工作而距离过远则通风效果不好，(2)过近则放炮时易崩坏风筒；(3)因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花.将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危急，平安性差。在瓦斯矿井中般不运用抽出式通风。2. 2结构方案型式采纳多段式壳体，即用径向剖分面符壳体垂直于轴线一段一段地分割开为多个部分。将风机叶轮、导叶轴等分别装各段壳体，然后用螺栓将这些零件紧固在一起.己知设计参数：流量Q=IB(X)OnJh'全压达到H=550Pa、进气PO=IO1。325KPa、气体温度20U、介质为空气、主轴转速I45rmin.以电机干脆乐动.二级一般轴流的条件卜.，设计所需风机.一般的用轴流式风机主要气动部件有叶轮,前导叶，中导叶，后导叶,2.3通风机结构形式的确定2。31确定通风机的转速n目前轴流通风机多由电动机干脆驱动.对F异步电机，起转速可选为580,720,960、145（）、及2950rmin.轴流通风机提高转速可以削减叶轮直径及机微尺寸，并有利于提高通风机的效率。但是转速的提高也受到肯定的限制。假如提高转速使通风机的比转速增加，有可能得不到合理的通风机级数，而且增加了圆周速度明.从而使通风机噪音增加.风机本设计中，采纳异步电动机干脆驱动方式,转速为n=1450rmin.确定通风机的级型式在一级轴流风机中，常用的级星式有R（叶轮级）的轴流风机、R+S级（叶轮级+中导流级）、以及P+R+S（前导流级+叶轮级+中导流级）。考虑到设许要求及工作环境，所以本设计采纳R级。2.3。 3确定通风机各级风压比风机的风压比是确定各级叶轮和导叶的主要参数之一。考虑到假如采纳风压比为卜I,那么只须要电电机驱动，可以降低所设计通风机成本，还可以减小风机的体积.叶顶圆周速度5和叶轮直径D的选择计兑圆周速度“，是轴流通风机设计中的歪要参数之一.实践表明,提高轴流通风机的圆周速度”，可以提高风机的全压试验证明，叶轮叶顶圆周速度”，=（60-100）nvs比较合适。但是例周速度“，的提高.风机的噪音也将随之提高,3主要部件的设计计算3. I叶轮叁数的设计计算1。 1。1流量系数和全压系数的确定叶轮是通风般主要的部件，其主要作用是把原动机的能量传递给流体。叶轮常用铸铝合金、钢板焊接或其他材料制成.，叶片的空气动力计算，是在满强流量/和全压Pg的条件卜.，为获得高效率低噪音而进行的叶片集合尺寸的计算。为此,把整个叶片分成若干个计鸵截面，然后通过计算得出个基元截面所采纳典型的叶片宽度力及安装角"一级轴流风机的风压比为1：I,设计计算步骤如下：计克流量系数：¢=0.535计算全压系数：羯二0。2543。 I.2轮毂比和轮毂直径的确定轮，比由文献81,当通风机的比转数（=281时,可选用2=0。35,按表31,可见,当血=（）.6时，"=（）35-0.45,取、=0。35是合适的.由此得到叶轮轮毅直径为：d=dD=().35×O.56n=O.I96n径ns14.824.931。37o42.5n=1450rmi8074512n等环量设计时沿程36。21,16.914,12.6m/s叶高ZF为24669388常数/Jll=0.85等环量设计时c4,in53。81沿叶高°。为常数在R+S+(r-l11Vs53.55.658.661Q63°级中,291227621CM=（）43。35。30.336。24.(0)6428497571.34().770.580.0。490466401O为0。I和0。8,中间各截面的1可按直线规律变更,通过插值计算得出.叶根几叶顶的叶片总宽度bZ由计算得到，而中间各截面的HZ可按直线规律变更，通过插值计算得出。对于叶片数目的选择计匏.由表3-4,当2=0.35时，Z=480又因为2=巩r=-x(0.9-1.5)×'O*X0.952=5.59-932,1-035I-Cl故选取叶片数目Z=6。表34叶片数目Z及轮毂比2之间的美系jOo30。4Oo50.60.7Z2-64-86-128-1610-20通过计算可以得出J")、a(r)、0(r)等曲线，将这些曲线绘制于图3-1中，可以看到各曲线光滑，证明计算正确无误.S-Xl)COSem1128。331.832.832.632。I4结构部件的设计计算4. 1轴流通风机轴向间隙的确定在无特别说明时，轴向间隙久是指在平均半径处相邻两叶片环边缘间的轴向距离,如图所示46所示距离心I,中导叶和二级叶片的距离22,及二级叶片和中导叶片1.由于从前面叶栅流出的气流，在轴向间隙中其速度场是不匀称的，这将影响后面叶栅的工作及轴流通风机的气动性能,并引起叶片的振动.增加抽向间隙久虽然可以使进入后面叶树的气流趋于匀称,但是由于轴向尺寸的增大,擦性质的不同可分为滑动轴承和滚动轴承。每种乂可分为向心轴承和推力轴承。设计要保证轴流风机运行时的周向载荷和轴向载荷，所以采纳圆锥滚子轴承.滚动轴承有如下特点.摩擦系数小,提南了机械效率，润滑油消耗少，轴承标准化，易r选择，安装简便.但是其耐冲击负荷实力差，安装要求精确，径向力大，且躁声高。图4-7单列圆锥滚子轴承图选用机械手册(GBb297-1994)标准型,其形式如图4-7所示,其参数列丁表4-1°表4132213轴承参数表引起拉伸,后者导致弯曲。叶片根部的离心力最大,一般来说，叶片根部的拉伸应力也最大。式中，-叶片根部的离心拉应力，单位为N11匕叶片根部所受离心力.堆位为N“一叶片根部最小截面积，单位为1由于本设计的叶片均为变截面叶片，所以要依据变截面的离心力鸵法计算离心力。招叶片近似看成叶片截面弦长和相时厚度从叶根到叶顶线性变更(叶根大、叶顶小)，叶片弦长、相对序度可以表示为：=1+Jt2(r-/;)-l+,.v或式中心半径处的截面弦长，单位为m：“一叶根被而弦长，单位为m：月一弦长沿径向变更的系数：叶片随意截面所在半径，单位为m。一叶根半径，单位为m：c一半径，处的截面的相对序度：CQ一叶根械面相对厚度：小相对厚度沿径向变更的系数:轻,所以弯曲应力较小。故机构在应力计算时可忽视拉*应力和弯曲应力,只考虑扭转的效应。轴材料选用45钢,调质处理"I=2*'!%,许用应力=5.88XurNm2oI.轴的转矩M,=9551x2=955】X-=71.23轴的转矩n2950Nom式中Pa通风机轴功率，单位为kW：n叶轮转速，单位为rmin.2.扭转应力转矩为何”的转轴直径为d（单位为m）处的扭转剪切应力r（单位为/%）的计第公式如下：.%=-与4=2.丽。6W1KC0.2di0.20.055j低N/nr式中吗抗扭翻面模量可以看出IHNr,所以轴是平安的。6通风机的安装维护和保养6. I通风机安装方法风机的安装是将风机机座上的螺孔及战础上的预埋螺栓干脆联接，在调整平衡。7. 2通风机的拆卸通风机的拆卸程序由于结构不同而仃很大的差异，般在通风机的运用说明书中均有说明。通风机在拆卸时应留意以卜.事项.（1）拆卸前,应将拆卸工具和材料打算齐全。（4）机壳和转子时,应留意保持水平位置,防止撞坏机件.（5）拆卸滑动轴承前，应先测量轴村间旗和推力面间隙.拆卸密封前，应先测量密封的间照，（6）拆卸时，应检杳所拆卸的机件是否有打印的标记。对某些须要打印而没有打印的机件，必需补打印，便于装配时还原位罚,°须要打印的包括不许装错位置或方向的机件以及影响通风机平衡度的机件等.如键、盖、轴衬及垫片环、联轴滞销钉、离心式通风机的进气口.轴流通风机的可拆叶片等.（7）拆卸后应将所拆卸的机件进行清洗，除掉尘垢63通风机的雉护通风机及其它机械设备一样,须要正常的维护。通风机的正常维护，是通风机正常运行的保证。通风机的维护贯串在通风机运转的始终，其主要内容就是严格依据有关技术规定要求和操作规程,进行通风机的运转，并对运转中出现的问题进行刚好的修理。通风机在运转中的维护一般比较简洁，维护的工作地也不大,只要加强管理，执行操作规程，同时，还要随时留意检杳通风机各个部位的地螺栓的松动状况，留意电动和通风机发出的不正常声响，发觉问题，刚好处理。通风机的维护，还必需包括通风机前面的除尘设基的维护。除尘设备的正常高效运行，干腌影响通风机的运转和通风机的寿命.6。3.1叶轮的检修叶轮是转子中较易磨损的机件。假如通风机的叶轮假如磨损过多，就将失去转子的平衡，不仅会引起通风机的猛烈振动,而且还可能发生事故.因此，对通风机的叶轮不仅要定期检修，而口石时还要更换新叶轮。对于制成的叶轮,需将叶片的进口和出口处的毛刺除掉,并时行修整,清扫叶道.然后进行静平衡及动平衡校正。表6I叶轮检修数据表误差名称符号单位偏差不大于叶轮叶片安装角度允差入口角<度±1°出口角伙度±1°叶片不垂直度允差l毫米O,OIB叶轮上随意两相邻叶片间弦长允差2金米0.14d主轴的检修主轴是通风机的关键部件,因此对主轴的检修也是较为严格的。主轴的检修主要是检修主轴的表面损坏。在主轴检修时,一般应保证主轴的质量。所以最好保证主轴的材质及原主轴一样.，在没有特别要求时，主轴的材质一般为35或45优质碳素钢,切不行用一般碳索钢代替.转子的检查新制成或检修的叶轮，在装入轴前，应作的平衡校正,以削减转子的动不平衡度。表&2转子装配后的技术要求误差部位误差名称符号允差不大于（亮米）叶轮的外缘径向跳动Ai0。07-Ib联轴器的外圆A'0。05主轴的轴承轴颈As0.01叶轮的外缘两侧端面跳动Bio.i4b联轴器的外缘端面B20.056。3.4机壳漏气的检修对于钢板机壳的通风机，假如机壳漏气的状况严竣,应在中分面上更换密封垫,或加上密封垫.密封垫般用石棉板或石棉绳,也可以用其它代用材料。假如因为飞灰或叶轮及机壳摩擦而使机壳磨损漏气时，应苜先检修叶轮,再焊补机壳损坏部分，检修完毕，应将内面的婵接毛刺打去.6.3,5轴承的检修滚动轴承的损坏，往往由于质珏不好和油脂涧滑不良.假如损坏时，除应更换新轴承外，还应检杳泄滑状况及其它缘由.结论本次设计的轴流通风机用于工作面的通风,由于工作面不能得到正常的主扇的完全通风，所以要用同部风机将风压入工作面，保证工人的平安生产工作环境.此轴流风机叶轮丁壳体上加装有色金属防止产生火花。风机的壳体采纳消声材料.可以为效降低其噪音.随着社会的发展，对良好工作环境的须要,对局部风机的需求量还会增加.轴流通风机的设计是符合市场须要的轴流通风机主要由传动轴、叶轮、导轮、联轴器、壳体、电机和轴承客体几大部分组成.定子部分主要由叶轮、传动轴、轴承、电机轴和联轴器等组成，通过键、轴承和联轴器把转子连接起来，电机轴通过联轴罂将动力传动到传动轴，传动轴再将动力通过键传递给叶轮，进而将动力传个流体。转子采纳圆惟滚子轴承.可以分担轴向产生的不平衡力。叶轮采纳密信.内加金属芯,在保证强度要求的条件下可以有效削减叶轮质地，以降低无用功，提海效率。同时为了防止叶轮由于偏心和壳体摩擦产生火花，所产生的严竣隐患,在叶片和壳体上安装了有色金属U，以避开产生火花.导轮采纳铸钢材料,可以保证和亮体的焊接强度。通风机的入风简内安装流线体，可以改善流体的流道，提高工作效率。通风机的出风筒内安装扩散潺，可以降低风机流出流体的无用功,提高效率,同时还为利于降低噪音。克体采纳分段设计.便于拆卸和维护及风机之间的连接。本设计的最大创新之处是壳体采纳消材料，可以有效降低噪声。在设计中，拟定多种结构方案进行对比，计算各种方案的可行性，取能满意设计题目的方案，在叶轮和导叶的设计方面采纳孤立翼型法进行设计计算.最终校核各零部件的强度满意设计的要求.本设计主要面对生产工作的通风要求而设计，考虑了环境的要求，同时又有创新的设计，满意工作的需求.致谢诚心感谢我的毕业设计指导老师谢洁飞副教授。感谢他在我做毕业设计的过程中对我的细心辅导和不厌其烦的为我讲解.在这过程中，谢教授在理论和实践中，都绐了我很大的帮助。使我在设计中学习到了很多的东西,也使自己的设计水平有了很大的提高。谢教授治学看法严谨.工作看法仔细负货.为人亲切亲善，学术理论和实践阅历丰富，是我学习的好榜样。同时感谢和我合作的本小组成员。在设计的过程中，我们团结合作,充分发挥J'桀体的力气,遇到技术难关，我们一起商讨解决方法，提出合理方案.在整个设计过程中,是他们给了我无私的帮助,帮助我顺当地完成这次毕业设计。弁考文献I黄清,陈焕新.用MAT1.AB处理通风机性能试验数据.风机技术，2005,(02).2盛赛斌。轴流式风机防堵转限制系统.华东电力，1997,(06)3付怀波，王束恒.提高对旋轴流式风机轴承寿命的探讨.防爆电机，2004.(03)4杨红军.风机紧固件的失效和限制措施。风机技术，2005,(02)5刘敏.矿用轴流通风机现场测试技术的探讨。流体机械，1996.(12)6张池。煤矿轴流式风机风井噪声限制方案探讨.噪声及振动限制，1999,(04)7吴华淼,动叶角度可调轴潦式风机平衡至块的平衡原理。华东电力.1982,(07)8赵艳志，杜付.风机应用及节能分析.发电设备,2(X)6.(01)9苗继军.变频器在轴潦式风机中的应用.山西煤炭，2(X)6,(OI)1()吕文灿.轴流式风机空间流型分析及探讨。工程热物理学报,1993.(02)Il陈佐,叶大均。叶轮机械内部真实流淌探讨的某些进展.中国科学基金，1996.(02)12赵日格杨佳仁。矿井通风机的现场技术改造.风机技术.1997,(04)13昌泽舟。轴流式通风机好用技术.机械工业出版社，200514 J.P.VanDoormal.GoGCRaithby.EnhancementoftheSIMP1.EmcthodforpredictingincompressiblefluidflowsDNumcricalHcalTransfer,1984,(7):147-16315 KorakianitistTHOnlhcPredictionofUnsteadyForcesonGaSTurbineBlades.Pan2：ViscousWake-InieractionandAxial-GapEffecis0ASMEPaper88GT-9(June,198816 MarizoPiller.EnricoNObilaThomasJ.DNSstudyofturbulenttransportatlowPrandllnumbersinachannel11ow。JournalofFluidMechanics,(458):419-441.2(X)2