軸流式通風(fēng)機(jī)課程設(shè)計(jì)

精選資料可修改編輯軸流式通風(fēng)機(jī)課程設(shè)計(jì)第一節(jié)設(shè)計(jì)原始條件和要求設(shè)計(jì)軸流式通風(fēng)機(jī)時(shí)，一般應(yīng)給出下列原始資料：流量（）、全壓（pa）、工作介質(zhì)密度（）或工作介質(zhì)溫度、大氣壓力，以及結(jié)構(gòu)上的要求和特殊要求等。初始條件：流量＝4426，風(fēng)機(jī)全壓＝261Pa，介質(zhì)為空氣，其進(jìn)口狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（為1個(gè)大氣壓，溫度為20℃，空氣密度），設(shè)計(jì)一廣泛應(yīng)用于一般工廠、倉(cāng)庫(kù)、辦公室、住宅內(nèi)的軸流式通風(fēng)機(jī)，要求全壓效率不小于80%。設(shè)計(jì)目的：要求學(xué)生熟練掌握軸流式通風(fēng)機(jī)的基本理論和設(shè)計(jì)方法，并初步掌握用所學(xué)的理論和方法進(jìn)行軸流式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求：（1）滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)應(yīng)在最高效率點(diǎn)附近；（2）最高效率值要盡量大些，效率曲線平坦；（3）通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、材料及附件選擇方便；（4）有足夠的強(qiáng)度、剛度，工作安全可靠；（5）運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、噪聲低；（6）調(diào)節(jié)性能好，工作適應(yīng)性強(qiáng)；（7）通風(fēng)機(jī)尺寸盡可能小，重量輕；（8）操作和維護(hù)方便，拆裝運(yùn)輸簡(jiǎn)單易行。第二節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容為：通風(fēng)機(jī)類型的選擇（離心式、軸流式），方案選擇與比較，驅(qū)動(dòng)方式選取，計(jì)算比轉(zhuǎn)速，葉輪設(shè)計(jì)計(jì)算，葉型選型與設(shè)計(jì)（確定葉輪外徑及輪轂直徑），計(jì)算圓周速度及壓力系數(shù)，求軸向速度，計(jì)算扭速，計(jì)算平均相對(duì)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(yīng)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(kuò)散筒的設(shè)計(jì)計(jì)算，通風(fēng)機(jī)主要零部件材料選取，主要零部件強(qiáng)度計(jì)算與校核，通風(fēng)機(jī)臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算，零部件圖和總裝配圖的繪制。目前大多數(shù)軸流通風(fēng)機(jī)都是采用孤立葉型設(shè)計(jì)法，這種方法較為簡(jiǎn)便有效。此處就采用孤立葉型的設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)一般用的軸流式通風(fēng)機(jī)。其設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容有：一、方案選擇與比較方案類型：葉輪前設(shè)置前導(dǎo)葉；葉輪后設(shè)置后導(dǎo)葉；單獨(dú)葉輪級(jí)；葉輪前后都設(shè)置導(dǎo)葉。要求：說明選擇這種方案的原因與分析。根據(jù)給定條件，此處可直接選用：?jiǎn)为?dú)葉輪級(jí)：電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)葉輪的方式。實(shí)際通風(fēng)機(jī)具體的結(jié)構(gòu)方案選擇問題涉及的因素較多，可根據(jù)用戶的使用要求及制造廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，參照性能良好的已有產(chǎn)品，初步選定方案。二、選擇電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可根據(jù)用戶使用要求選取。一般風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)是直接驅(qū)動(dòng)的。為了正確選擇電動(dòng)機(jī)，需要進(jìn)行軸功率的計(jì)算，風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸功率為：（1）所需電機(jī)功率為：（2）（k取1.2—1.3）根據(jù)所需要的電動(dòng)機(jī)功率，結(jié)合用戶的情況，按來選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)，即可選擇合適的電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇1000，1500，3000三種，根據(jù)單級(jí)比轉(zhuǎn)速選擇。如下T30例子我們可以選擇AQ26332型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，機(jī)號(hào)為NO3.5，轉(zhuǎn)速為2850r/min。葉型設(shè)計(jì)計(jì)算1、計(jì)算比轉(zhuǎn)速式中：為葉輪轉(zhuǎn)速（r/min），由于采用直接驅(qū)動(dòng)，即為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由上可知n=2850r/min；依照有關(guān)比轉(zhuǎn)速的應(yīng)用，可大致確定通風(fēng)機(jī)類型及葉片型式。一般軸流式通風(fēng)機(jī)有（100~500）。上式計(jì)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(zhuǎn)速ns的關(guān)系圖7－6比轉(zhuǎn)速ns與系數(shù)Ku的關(guān)系則對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)外形及安裝尺寸可知，對(duì)于NO3.5的風(fēng)機(jī)，，而，所以NO3.5的風(fēng)機(jī)合適。3、計(jì)算圓周速度及壓力系數(shù)算出的圓周速度應(yīng)滿足強(qiáng)度條件及噪聲要求；否則應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。從降低噪聲的角度出發(fā)，應(yīng)取，但當(dāng)葉輪直徑一定時(shí)，過低的圓周速度，將降低風(fēng)機(jī)的流量和風(fēng)壓。一般可取。根據(jù)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(gè)葉片分成幾個(gè)截面，分別計(jì)算各截面的扭速值方法：這里就采用變環(huán)量設(shè)計(jì)先計(jì)算平均直徑截面的扭速，由于η≥0.8，則，取，即。設(shè)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(gè)截面進(jìn)行葉柵的計(jì)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(fēng)機(jī)的全壓效率6、計(jì)算平均相對(duì)速度及氣流角，7、選擇葉片數(shù)Z對(duì)于同一輪轂比υ和葉片弦長(zhǎng)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(nèi)的流動(dòng)損失迅速上升；如果葉片數(shù)過少，將使每個(gè)葉片的負(fù)荷增大，從而使氣動(dòng)性能變壞，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的全壓降低。因此，對(duì)于一定的輪轂比和葉片弦長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)，存在一個(gè)最佳葉片數(shù)（或最佳相對(duì)柵距）。根據(jù)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)軸流式風(fēng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于孤立葉型法設(shè)計(jì)的軸流式風(fēng)機(jī)的最佳葉片數(shù)可按表7－1來選?。罕?－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(shè)計(jì)一般只選擇3至9個(gè)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(jù)其坐標(biāo)比值來繪制葉片各截面。選取CLARKy葉型，其相對(duì)厚度9、選取各截面的升力系數(shù)及相應(yīng)的攻角在選取時(shí)，應(yīng)使值從葉尖向葉根逐漸增加，如果葉型的相對(duì)厚度不變，可取額定工況點(diǎn)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(duì)厚度為變值，可按選取值。各截面的值確定后，相應(yīng)的攻角可根據(jù)葉型的~曲線選取。注意：攻角從葉根到葉尖應(yīng)逐漸減小。10、求葉片寬度b由氣動(dòng)力基本方程式得：（）11、葉型安裝角＝+綜上所述可得機(jī)翼葉型截面尺寸：項(xiàng)目單位計(jì)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?。╫）54.43.93.43（o）42.7629.7923.1618.9115.88z（選取）666661/s298.3298.3298.3298.3298.3m0.0640.0570.0530.0510.04912、葉片型線的繪制根據(jù)上述計(jì)算的數(shù)據(jù)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(qiáng)度及結(jié)構(gòu)工藝的要求作適當(dāng)修正。為改善葉片的受力狀況，各計(jì)算的截面葉型的重心，應(yīng)當(dāng)位于同一半徑上。軸流式通風(fēng)機(jī)翼型葉片設(shè)計(jì)四：風(fēng)筒的設(shè)計(jì)風(fēng)筒結(jié)構(gòu)：采用圓柱形，其內(nèi)部直徑（δ為葉輪外緣與風(fēng)筒內(nèi)壁的徑向間隙尺寸）由表得機(jī)號(hào)為No.3.5的風(fēng)機(jī)的D1=360mm=0.36m，即風(fēng)筒內(nèi)部直徑D=D1=0.36m，則。風(fēng)筒尺寸的確定：長(zhǎng)度L=（1.5-2.2）D=540~792m，D=360mm為風(fēng)筒的內(nèi)壁直徑；另外，風(fēng)筒長(zhǎng)度也要兼顧考慮到電機(jī)和葉輪安裝好后的軸向尺寸L0，應(yīng)使L>L0。主要零部件材料選取，強(qiáng)度計(jì)算與校核葉片材料選取，強(qiáng)度計(jì)算與校核：動(dòng)葉片在制造時(shí)，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(duì)縫焊接而成。葉片的材料一般選用A3鋼，即Q235鋼。軸流通風(fēng)機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)式，葉片受離心力和氣流流動(dòng)引起的壓力，前者引起拉伸，后者導(dǎo)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(yīng)力也最大。式中—葉片根部的離心拉應(yīng)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(shè)計(jì)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(jì)算離心力。將葉片近似看成葉片截面弦長(zhǎng)和相對(duì)厚度從葉根到葉頂線性變化（葉根大、葉頂小），葉片弦長(zhǎng)、相對(duì)厚度可以表示為：式中—半徑處的截面弦長(zhǎng)，單位為m；—葉根截面弦長(zhǎng)，單位為m；—弦長(zhǎng)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(duì)厚度；—葉根截面相對(duì)厚度；—相對(duì)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(jù)文獻(xiàn)[13]，計(jì)算葉片所受的離心力式中—葉片長(zhǎng)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(yīng)根據(jù)變截面葉片的葉根離心力的計(jì)算公式計(jì)算離心力。如前所述，可以知道的已知條件為：m，,m,m,m。可以得到=6.0105N計(jì)算葉根截面面積m2。50MPa式中為A3鋼的拉伸極限強(qiáng)度。所以葉片選擇A3鋼可以滿足條件。風(fēng)筒材料選取選用風(fēng)筒要與局部通風(fēng)機(jī)選型一并考慮，其原則是：(1)風(fēng)筒直徑能保證最大通風(fēng)長(zhǎng)度時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量能滿足工作面通風(fēng)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(fēng)筒，以降低風(fēng)阻，減少漏風(fēng)，節(jié)約通風(fēng)電耗則風(fēng)筒材料選擇A3鋼。電機(jī)固定件的設(shè)計(jì)與材料的選擇（1）軸承的選擇軸承用來支撐轉(zhuǎn)子零件，并承受轉(zhuǎn)子零件上的多種載荷。根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。每一種又可分為向心軸承和推力軸承。設(shè)計(jì)要保證軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的周向載荷和軸向載荷，所以采用圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承有如下特點(diǎn)。摩擦系數(shù)小，提高了機(jī)械效率，潤(rùn)滑油消耗少，軸承標(biāo)準(zhǔn)化，易于選擇，安裝簡(jiǎn)便。但是其耐沖擊負(fù)荷能力差，安裝要求準(zhǔn)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(jī)構(gòu)如圖所示鍵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖鍵的尺寸為b=25mm,h=14mm,l=90mm。（3）軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，許用應(yīng)力N/m2。轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算為保證風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行，應(yīng)使工作轉(zhuǎn)速離開臨界轉(zhuǎn)速一定范圍。設(shè)計(jì)時(shí)，要求滿足如下條件：的軸，稱為剛性軸。對(duì)剛性軸工作轉(zhuǎn)速的要求：；的軸，稱為柔性軸。對(duì)柔性軸工作轉(zhuǎn)速的要求：。式中：分別為轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速。一般通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，通常在一階臨界轉(zhuǎn)速以內(nèi)工作（即剛性軸），可采用單盤臨界轉(zhuǎn)速的公式近似計(jì)算：式中nc的單位為r/min。 此處，柔度y0取葉輪與風(fēng)筒內(nèi)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(jī)的選取