型離心通風機畢業(yè)設計.doc

畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文） 題題 目目 通用通用 No7C/4-72No7C/4-72 型離心通風機設計型離心通風機設計 學院名稱學院名稱 機械工程學院機械工程學院 指導教師指導教師 李啟成李啟成 職職 稱稱 教授教授 班班 級級 熱能與動力工程熱能與動力工程 12011201 班班 學學 號號 2012414013620124140136 學生姓名學生姓名 仲啟鑫仲啟鑫 2016 年 6 月 4 日 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） i 通用通用 No7C/4-72No7C/4-72 型離心通風機設計型離心通風機設計 摘摘 要要: : 4-72 型離心通風機具有通風效果好、適用性強、噪音低、維護方便等 優(yōu)點。本次設計根據(jù)通風機設計的理論基礎，對離心通風機的主要參數(shù)進行研 究和分析，設計一臺用于工廠及大型建筑物室內(nèi)通風換氣的 4-72 型離心通風機。 本文完成了 4-72 型離心通風機的葉輪、軸盤、軸、帶輪、蝸殼等重要零部件的 設計，重點是離心通風機葉輪的設計計算和軸的設計計算。并進行葉輪、軸、 鍵的強度校核和軸承壽命的校核等。本設計嚴格執(zhí)行最新國家標準及行業(yè)標準， 參照在現(xiàn)有應用的離心通風機的基礎上，完成通用 No7C/4-72 型離心通風機的 設計。離心通風機廣泛應用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑 物的通風、排塵和冷卻。 關鍵詞關鍵詞：離心通風機；葉輪；蝸殼；強度校核 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） ii Universal No7C/4-72 Type Centrifugal Fan Abstract: 4-72 type centrifugal fan ventilation effect is good, strong applicability, low noise, easy maintenance, etc. This design based on the extension design basis, on the basis of the main parameters according to the centrifugal fan, study and analysis, and design a used in factories and large buildings indoor and ventilated take a breath of 4-72 type centrifugal fan. This paper completed the 4-72 type centrifugal fan impeller, shaft, shaft, belt wheel, the design of the volute and other important components, the focus is on the calculation in the design of centrifugal fan impeller and shaft design and calculation. As well as impeller, shaft, key checking respectively and the checking of bearing life. This design strictly carry out the latest national standards and industry standards, with reference to the existing in the practical application of processing of centrifugal fan design drawings, complete the design of centrifugal fan. Design of universal No7C/4-72 type centrifugal fan. Centrifugal fans are widely used in factories, mines, tunnels, cooling towers, vehicles, ships and buildings of ventilation, dust and cooling. Keywords： Centrifugal fan；Impeller；Volute；Strength check 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） iii 目目 錄錄 中文摘要i 英文摘要ii 1 緒論1 1.1 離心通風機概述 .1 1.2 通風機分類1 1.3 通用 4-72 型離心通風機4 2 4-72 型離心通風機的結構形式 .5 2.1 離心通風機的結構形式5 2.2 離心通風機的主要零部件8 3 離心通風機的特性參數(shù) .11 3.1 通風機的流量.11 3.2 通風機的壓強.11 3.3 通風機的轉(zhuǎn)速.11 3.4 通風機的軸功率.12 3.5 通風機的效率.12 4 4-72 型離心通風機主要零部件設計計算.13 4.1 離心通風機的設計要求 .13 4.2 離心通風機設計主要參數(shù).13 4.3 葉輪的設計計算.14 4.4 蝸殼的設計計算.23 4.5 電動機的選擇 25 4.6 V 帶輪設計計算 .26 4.7 軸的設計計算.29 4.8 軸承選型.30 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） iv 5 通用 NO7C/4-72 型離心通風機主要零件的強度校核 .32 5.1 葉輪的強度校核.32 5.2 軸的強度校核.35 5.3 鍵的強度校核 37 5.4 軸承壽命的校核 37 6 通風機的安裝和維護 .38 6.1 通風機安裝方法.38 6.2 通風機的維護.38 結論 .40 參考文獻 .41 謝辭 .42 附錄 .43 1 英文原文.43 2 中文翻譯.53 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁，共 56 頁 1 1 緒論緒論 1 1. .1 1 離離心心通風機概述通風機概述 風機顧名思義是抽風或送風的機械設備。風機的工作原理是輸入電功率， 通過過電機帶動風機葉輪旋轉(zhuǎn)，達到對氣體產(chǎn)生吸風或抽風效果，風機由進風 口、葉輪、外殼、電機等元件組成。電機將電功率轉(zhuǎn)成機械功率帶動葉輪旋轉(zhuǎn)； 進風口導引氣體流暢的進入葉輪；葉輪將旋轉(zhuǎn)時的動能移轉(zhuǎn)給氣體；機殼收集 葉輪吹出的氣體，控制氣體的流向。 通風機的歷史是很悠久的，通風機的發(fā)展在國內(nèi)外來說都是很迅速的，并 且所取得的成果也是十分豐碩。1862 年，第一臺離心通風機由英國的圭貝爾發(fā) 明，這一臺離心通風機的葉輪、機殼為同心圓型，磚制的機殼也是一大特色， 而其葉輪是木制的并采用后直葉片的形式，所以這臺離心通風機僅有 40得效 率；1880 年，蝸形機殼被設計出來，離心通風機的葉片也變成了后向彎曲葉片， 結構相對來說是完善了不少；1898 年，前向葉片的西羅柯式離心通風機被設計 出來，這類通風機在國際上也被廣泛采用。 我國的離心式通風機歷史要從建國后開始說起，1949 年新中國建立后由于 經(jīng)濟發(fā)展的同時，風機作為技術型的代表，也初步得到發(fā)展。在 50 年代初期， 我國也在前蘇聯(lián)的技術資金援助下，我國開始了離心式通風機的制造與生產(chǎn)， 但是由于在研制和生產(chǎn)初期我國的離心通風機產(chǎn)品存在很多缺點，比如機型少， 效率低等。60 年代我國將重點放在風機效率的提升上才有了很大進步。近年來 我國加大了對離心風機的 科研投入， 并且也認識到國內(nèi)外風機技術的差距， 我們不斷引進和學習國外先進技術 ，通過不懈的努力， 縮短了我們與發(fā)達 國家的差距。 1 1. .2 2 通風機分類通風機分類 通風機按氣體流動方向的不同主要分為離心式、軸流式、混流式和橫流式 等類型。 1.2.11.2.1 離心式通風機離心式通風機 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁，共 56 頁 如圖 1.1 所示，離心式風機是一款常見的抽風機產(chǎn)品，由于其使用效率高， 廣泛用于工礦廠房和民用建筑、大型公共建筑、發(fā)電廠等場所，還可以作為空 氣處理設施、熱風循環(huán)設施的配套設備。目前市場上常用的有 4-72-A 式和 4- 72-C 式兩類別離心式風機。 離心通風機工作時，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。這樣流動氣體的壓 力以及速度都會得到提高，并且在離心力的作用下沿著葉道甩向機殼，再從排 氣口排出。因為氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)的，所以又可以稱為 徑流式通風機。 圖 1.1 離心式風機示結構意圖 1-吸氣口；2-葉輪前盤；3-葉片；4-葉輪后盤； 5-機殼；6-排氣口；7-節(jié)流板；8-支架 1.2.21.2.2 軸流式通風機軸流式通風機 如圖 1.2 所示，軸流通風機的布置形式有立式、臥式和傾斜式這三種，小 型的葉輪直徑只有 100 毫米左右，大型的則可達 20 米以上。小型的低壓軸流通 風 機是由葉輪、機殼和集流器這些部件組成的，這些類型的通風機一般安裝在建 筑物的墻壁或天花板上；而大型高壓軸流式通風機則是由集流器、葉輪、流線 體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁，共 56 頁 1-工作輪；2-葉片；3-軸；4-外殼；5-進風口；6-前流線體；7-整流器；8-擴散器 圖 1.2 軸流式通風機結構示意圖 1.2.31.2.3 混流式通風機混流式通風機 如圖 1.3 所示，混流通風機又稱為斜流通風機，在混流通風機中，氣體以 與軸線成某一角度的方向進入葉輪，這樣在葉道中獲得能量后，接下來沿傾斜 方向流出?；炝魍L機的葉輪和機殼通常會是圓錐形。而且混流通風機兼有離 心式通風機和軸流式通風機的特點。 圖 1.3 混流式通風機示意圖 1.2.41.2.4 橫流式通風機橫流式通風機 如圖 1.4 所示，橫流式通風機一般是小型的高壓離心通風機，而橫流式通 風機與離心通風機的區(qū)別在于是否具有前向多翼葉輪。橫流式通風機的優(yōu)勢在 于與其他類型通風機相比在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。正是基 于這樣的優(yōu)勢，橫流式通風機與其它類型的風機相比效率會相對較高。而且橫 流式通風機另外一特點是它的軸向?qū)挾热我膺x擇都不會影響氣體的流動狀態(tài)。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁，共 56 頁 而且橫流通風機的出口截面是窄而長得，所以橫流式通風機適宜于安裝在各種 扁平形的設備中。 1-葉輪；2-蝸殼；3-蝸舌 圖 1.4 橫流式風機示意圖 1 1. .3 3 通通用用 4 4- -7 72 2 型型離離心心通風機通風機 4-72 型離心式風機是一款常見的抽風機產(chǎn)品，由于其使用效率高，廣泛用 于工礦廠房和民用建筑、大型公共建筑、發(fā)電廠等場所，還可以作為空氣處理 設施、熱風循環(huán)設施的配套設備。分為 4-72-A 式和 4-72-C 式兩類。 圖 1.5 4-72-A 式 圖 1.6 4-72-C 式 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁，共 56 頁 2 2 4-724-72 型離心通風機的結構形式型離心通風機的結構形式 2.12.1 離心通風機的結構形式離心通風機的結構形式 4-72型離心通風機的結構比較簡單，多數(shù)部件如葉輪和蝸殼一般都用鋼材 料，如下圖2.1是比較常見的4-72型離心通風機的簡圖。 圖 2.l 4-72 型離心式通風機結構示意圖 1-V 帶帶輪 2、3-軸承座 4-主軸 5-軸盤 6-后盤 7-蝸殼 8-葉片 9-前盤 10-進風口 11-出風口 12-底座 2.1.12.1.1 旋轉(zhuǎn)方式不同的結構形式旋轉(zhuǎn)方式不同的結構形式 4-72 型離心風機分左旋和右旋兩種型式，從電機(皮帶輪)側正視，葉輪按 順時針方向旋轉(zhuǎn)為右旋（如圖 2.2），逆時針旋轉(zhuǎn)為左旋（如圖 2.3）。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁，共 56 頁 圖 2.2 左旋 圖 2.3 右旋 2.1.22.1.2 進氣方式不同的結構形式進氣方式不同的結構形式 離心通風機的進氣方式分為單側進氣（又稱單吸）和雙側進氣(又稱雙吸) 兩種。 在特殊情況下，離心通風機的進風口裝有進氣室，按葉輪“左”或“右” 的回轉(zhuǎn)方向，各有五種不同的進口角度位置，如圖 2.4 所示。 圖 2.4 進氣室角度位置示意圖 2.1.32.1.3 離心通風機出風口位置不同的結構形式離心通風機出風口位置不同的結構形式 根據(jù)使用的要求，離心通風機蝸殼出風口方向，規(guī)定了如圖2.5所示的8個 基本出風口位置。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁，共 56 頁 圖 2.5 出風口角度位置示意圖 如基本角度位置不夠，可以采用表 2.1所列的補充角度。 表 2.1 補充角度 補充角度補充角度 120150165195210 2.1.42.1.4 傳動方式不同的結構形式傳動方式不同的結構形式 離心通風機的傳動方式也是需要根據(jù)實際的使用情況來確定最合適的。當 然要確定傳動方式，這些都需要根據(jù)經(jīng)驗和工作要求來定。 目前，我國離心通風機的傳動方式有如圖2.6所示幾種形式。 圖2.6 離心通風機傳動結構形式 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁，共 56 頁 2.22.2 離心通風機的主要離心通風機的主要零部件零部件 2.2.12.2.1 葉輪葉輪 葉輪可以說是通風機最重要的部分，可以說葉輪的形狀和尺寸的確定基本 上可以確定通風機的特性。離心通風機的葉輪一般由前盤、后盤、葉片和軸盤 等組成。 葉輪前盤的型式又分為平前盤、錐形前盤和弧形前盤這幾種，如圖 2.7a、b、c所示。 圖 2.7 葉輪結構形式示意圖 （a）平直前盤 （b）錐形前盤 （c）弧形前盤 （d）雙吸葉輪 葉輪上的主要零件是葉片。離心通風機葉輪的葉片，一般有6-64個.而葉輪 的結構形式又基本上可以由葉片的出口安裝角和葉片形狀決定。（葉輪的形式 主要有如圖2.7所示幾種） （1）葉片出口角不同 離心通風機的葉輪，根據(jù)葉片出口角的不同，可分為如圖2.8所示的前向、 徑向和后向三種。葉片出口角2A大于90的叫作前向葉片，等于90的叫作 徑向葉片，小于90的叫作后向葉片。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁，共 56 頁 圖2.8 前向、徑向和后向葉輪 （2）葉片形狀不同 離心通風機葉片形狀有如圖2.9所示的平板形、圓弧形和中空機翼形等幾種。 目前，前向葉輪一般都采用圓弧形葉片。在后向葉輪中，對于大型通風機多采 用機冀形葉片，而對于中、小型通風機，則以采用圓弧形和平板形葉片為宜。 我國生產(chǎn)的4-72型和4-73型離心通風機均采用中空機翼形葉片。 圖2.9 葉片形狀 a）平板葉片 b）圓弧窄葉片 c）圓弧葉片 d）機翼型葉片 2.2.22.2.2 機殼機殼 離心通風機的機殼由蝸殼、進風口和風舌等零部件組成。 （1）蝸殼 蝸殼的作用是收集從葉輪出來的氣體，并引導到蝸殼的出口、經(jīng)過出風 口把氣體輸送到管道中或排到大氣中去。 （2）進風口 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁，共 56 頁 進風口又叫做集風器，它是為了保證氣流能均勻地充滿葉輪的進口，使氣 流流動損失最小。離心通風機的進風口有錐形、筒錐形、筒形、筒弧形、弧形、 弧筒形、弧錐形等多種。 2.2.32.2.3 進氣箱進氣箱 進氣箱一般只使用在大型的或雙吸的離心通風機上。其主要作用可使軸承 裝于通風機的機殼外邊，便于安裝和檢修，對改善鍋爐引風機的軸承工作條件 更為有利。 2.2.42.2.4 前導器前導器 一般在大型離心通風機或要求特殊性能調(diào)節(jié)的通風機的進氣口或進風口的 流道內(nèi)裝置前導器。他是用改變前導器葉片角度的方法，來擴大通風機性能、 使用范圍從而提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性，前導器的兩種形式分別是軸向式和徑向式。 2.2.52.2.5 擴散器擴散器 擴散器裝于通風機機殼出口處，其作用是降低出口氣流速度，使部分動壓 轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。根據(jù)出口管路的需要，擴散器有圓形截面和方形截面兩種。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁，共 56 頁 3 3 離心通風機的特性參數(shù)離心通風機的特性參數(shù) 流量、壓力、功率、效率和轉(zhuǎn)速是表示通風機特性的參數(shù)，通常稱為通風機 特性參數(shù)。 3.13.1 通風機的流量通風機的流量 流量(體積流量或質(zhì)量流量)是指單位時間內(nèi)通過風機出口斷面的氣體量(體 積或質(zhì)量)。當用體積流量時，用 Q 表示，單位為立方米每秒(m3s)，當用質(zhì) 量流量時，用表示，單位為千克每秒(kgs)或千克每小時(kgh)，質(zhì)量流mQ 量和體積流量的關系為 (3-1)m=Q Q 其中 為氣體密度，單位為 kgm3。 將單位時間內(nèi)通過風機進口斷面的體積流量稱為理論流量，用 Qth表示。 而實際被利用的流量小于通過葉輪輸送的理論流量，該理論流量為 th=Q Q+q 于是，風機的容積效率為 （3-2） q th QQ QQq 3.23.2 通風機的壓強通風機的壓強 壓強是指風機的壓強升，即進出口斷面單位體積氣體的能量差，用壓強差 表示，單位為帕(Pa)。風機的壓強升又分全壓升、理論壓強、靜壓PPthP 升為和動壓升。stPdP 風機在工作過程中會有流動損失，我們用表示。所以風機實際產(chǎn)生的hP 全壓升是比理論全壓升要小的，即P （3-3） thhP= PP 風機的流動效率為 （3-4）1 ppp p thhh h ppp ththth AAA A AAA 3.33.3 通風機的轉(zhuǎn)速通風機的轉(zhuǎn)速 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁，共 56 頁 轉(zhuǎn)速 n 是風機的轉(zhuǎn)速與風機的流量、壓強和效率是直接相關的。轉(zhuǎn)速 n 的 單位為轉(zhuǎn)每分（rmin） 。 3.43.4 通風機的軸功率通風機的軸功率 軸功率我們用 P 表示，單位為瓦(W)或千瓦（KW） 。 從壓強升的定義可以得出單位體積的氣體經(jīng)過風機后具有的能量為，thP 若理論流量為(m3s)，則單位時間內(nèi)氣體獲得的能量稱為氣體功率即內(nèi)功thQ 率，用 PJ表示，有 (3-5)thth J P =QP 考慮流動損失和容積損失 q 后，實際氣體的有效功率為thPeP (3-6)eththhP = QqPP- 3.53.5 通風機的效率通風機的效率 效率是反映所設計、制造的風機性能優(yōu)劣的指標。實際氣體功率是氣體eP 經(jīng)過葉輪后獲得的能量，風機的軸功率是原動機輸入的功率，所以風機的有sP 效效率為c (3-7) qhthth c QP P A 所以風機的有效效率(總效率) 為c (3-8)cqhm= （其中表示容積效率、表示流動效率、表示機械效率）qhm 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁，共 56 頁 4 4 4-724-72 型離心通風機型離心通風機主要零部件設計計算主要零部件設計計算 4.14.1 離心通風機離心通風機的設計要求的設計要求 對于通風機設計的要求是： （1）滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近； （2）最高效率要高，效率曲線平坦； （3）壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬； （4）結構簡單，工藝性能好； （5）足夠的強度，剛度，工作安全可靠； （6）噪音低； （7）調(diào)節(jié)性能好； （8）尺寸盡量小，重量盡量輕； （9）維護方便。 4.24.2 離心通風機設計主要參數(shù)離心通風機設計主要參數(shù) 4-72 型離心通風機設計主要參數(shù)： 1、型 號：4-72 型 2、機 號：No7C 3、進氣壓力：P0=101.325KPa 4、氣體溫度：t=20 C 5、介 質(zhì)：空氣 6、全 壓：P=2406Pa 7、流 量：Q=12521m3/h 8、主軸轉(zhuǎn)速：n=1800r/min 根據(jù) 4-72 型離心通風機主要參數(shù)可知：其中“4”表示壓力系數(shù)為 0.4；“72” 表示轉(zhuǎn)速為 72r/min;“7”為機號，就是風機葉輪的外徑 700mm；“C”是傳動方式， 表示皮帶輪傳動；從主軸轉(zhuǎn)速：n=1800r/min、全壓：P=2406Pa、流量： Q=12521m3/h，可查出進口法蘭：D1=600；D2=650；聯(lián)結螺栓：M=8；N=16. 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁，共 56 頁 出口法蘭：A1=398；A2=486；A3=448；A4=536；聯(lián)結螺栓 M=6，N=16.通風 機外形：長高寬=87813951198（mm） ，規(guī)格型號 Y-160L-4，功率 15kW。 4.34.3 葉輪的設計計算葉輪的設計計算 葉輪是通風機的最主要的部件，其中葉片是向流體傳遞能量的唯一零件。 通風機能否獲得所需能量和壓力，和葉輪的設計有極大的關系。 4.3.14.3.1 葉片型式及葉輪外徑的確定葉片型式及葉輪外徑的確定 圖 4.1 葉輪各參數(shù)示意圖 :葉輪外徑；:葉輪進口直徑；:葉片進口直徑；:出口寬度；:進口寬度；D 0 D 1 D 2 b 1 b :葉片出口安裝角；:葉片進口安裝角；:葉片數(shù) 2A 1A Z 通風機的全壓 tF p 與葉輪外徑、轉(zhuǎn)速 n、葉片出口安裝角之間的關系， 2 D A2 可有以下幾個方程來確定： （4-1） 2 2 1 2 tF pu 60 2 2 nD u （4-2） ， （4-3） h2m2 =K1 A Ccot 2 2 2 m m C C u (式中 表示 葉輪出口的無因次子午速度) 2m C 1）全壓系數(shù) 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁，共 56 頁 由表4.1可以看出，前向葉片的全壓系數(shù)較高，徑向次之，后向較低。在其 他幾何參數(shù)相同的情況下，彎曲葉片的全壓系數(shù)比平板葉片的高；機翼型葉片 的全壓系數(shù)比彎曲葉片的高。 表4.1 全壓系數(shù)選擇范圍 A2 t 20300.600.80 4050（機翼形）0.70.9 30600.81.2 901.21.4 1101351.61.8 1351501.82.2 150175（多翼形）2.42.8 查表選葉片出口角=50，選擇后彎機翼葉片。根據(jù)角度，取全壓系數(shù)為 A2 0.9。 2）通風機的效率 前向葉片雖然壓力系數(shù)高，但效率較低。后向葉片雖然壓力高系數(shù)較低， 但是效率高。目前強后向翼型葉片的離心通風機，其效率可達 0.90.92.近年 來，前向通風機的全壓效率也有所提高，可達 0.840.86.通風機的內(nèi)部效率。 （可按表 4.2、4.3 選擇） 表 4.2 葉輪型式與全壓效率的范圍 葉輪型式全壓內(nèi)效率（%） intF 后彎葉片7785 后彎機翼葉片8591 徑向出口葉片7783 徑向直葉片（無前蓋）7072 徑向開式葉片6570 前彎葉片7280 前彎多翼葉6070 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁，共 56 頁 表 4.3 傳動方式和機械效率 傳動方式 機械效率 me 電動機直聯(lián)1.0 聯(lián)軸器直聯(lián)傳動0.98 減速器傳動0.95 V 帶傳動0.92 3）葉輪徑向尺寸 不同類型的離心通風機。在轉(zhuǎn)速 n，全壓 P 相同時，有全壓系數(shù)的不同， 葉輪直徑也將不同。前向葉片的葉輪直徑要小些，徑向次之，后向葉片直徑最 大。 風機的比轉(zhuǎn)速sn （4-4） 125213600 5.545.54 180054.14 1.23 3/4 () 4 2406 qv nn s P tF in 估算全壓系數(shù) t -3-5 2 0.38352.7966 10-1.439 102 2 n tAs 2 -3-5 0.38352.7966 1050-1.439 1054.142 （4-5）0.962 估算葉輪外緣圓周速度： 2 u （4-6） 2406 2 t um/s64.56m/s 21 1.2 0.962 t2 P F 估算葉輪外緣出口直徑: 2 D （4-7） 60u 60 64.56 2 m0.685m 2 n3.1416 1800 D 按優(yōu)先數(shù)系取0.60m 2 D 當時葉片出口圓周速度 u2為：0.60m 2 D 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁，共 56 頁 0.6 1800 u56.55m/s 2 60 4）計算風機的其它參數(shù) 全壓系數(shù) t ： （4-8） 2406 2 tF 0.962 t22 1 u1.2 64.56 22 P 流量系數(shù)： （4-9） v 22 224 q12521 4 0.2175 u3600 0.6056.55D 比直徑 s D ： （4-10） 11 44 t s12 0.962 0.9930.9932.1236 0.2175 D 轉(zhuǎn)速系數(shù)： （4-11） 12 0.4801 34 t 4.3.24.3.2 葉輪入口直徑的確定葉輪入口直徑的確定 在決定葉輪入口集合參數(shù)以前，先分析入口的氣體流動情況。 對于葉輪入口直徑： 0 D （4-12） 2 0 0 4 v q Dd c （d 為軸直徑，對懸臂式葉輪 d=0，表示葉輪進口速度，可按表 4.4 選擇） 0 c 表 4.4 葉輪進口速度范圍 風 機 類 型進口速度m/s 0 c 低壓風機1014 低中壓風機1219 中高壓風機1530 大型高壓風機3050 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁，共 56 頁 本課題設計的風機全壓為 2406pa，屬于中高壓風機，故選擇。 0 20/cm s 則葉輪入口直徑： 0 Dm （4-13） 12521 3600 m0.320m 0 c4 0 D （4-14） 00.221 0.368 0.60 2 D D 葉片進口直徑： 1 D m （4-15）1.11.1 0.221 m0.365m 10 DD （4-16） 0.3651 0.265 0.60 2 D D 因流量系數(shù)，故選用擴散形進氣，即采用最佳收斂性系數(shù)0.21750.1 并參考公得 1 0.462 0.782 （4-17） 1 1 6 1001006 0.4880.4880.54 1 54.14ns 取 1 0.75 4.3.34.3.3 葉片入口寬度的確定葉片入口寬度的確定 葉片入口寬度是根據(jù)所需要的流量來決定的。通風機設計中，常把葉片入 口的軸向?qū)挾龋ㄒ妶D 4-1）作為葉片入口寬度。這種做法對于低比轉(zhuǎn)速的窄葉 輪，兩者相差不大，但對于高比轉(zhuǎn)速的寬葉輪，差別較大。 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁，共 56 頁 圖 4.2 葉片入口寬度 選擇徑向進氣 （4-18）90cccc 111r11r ， 選擇葉片入口前進氣速度cm/s 1 c0.75c0.75 20 m/s15m/s 10 （4-19） 確定葉片入口寬度 1 b （4-20） q 12521 v bm0.304m 1 36000.243 15 1 1 D c r 4.3.44.3.4 葉片入口角度的確定葉片入口角度的確定 和決定葉片入口直徑一樣，葉片入口角度也是根據(jù)最小的原則來確定，以 保證葉道內(nèi)流力損失最小?？砂慈~片入口氣流角來計算葉片入口安裝角 1 計算入口前氣流角： 1 （4-21） c 15 60 1 tan0.655 1 u0.243 1800 1 則 33 13 1 確定葉片入口幾何角： A1 （4-22）i 11A 選沖角，則i5 47 （4-23）39 1A 4.3.54.3.5 葉片始端形狀葉片始端形狀 從前圖 4.1 可知，靠近葉片前段 A 點的氣流速度，比靠近后盤 B 點的速度 大。當時，A 的氣流角比 B 的氣流角大，氣流沖角將不相等，沖 11AA AB 擊打的地方?jīng)_擊損失大，降低了通風機的效率。隨著葉輪寬度級氣流轉(zhuǎn)彎時速 度不均勻程度的增加，氣流速度沿葉片寬度的變化越大，影響也越厲害。葉片 可以分為 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁，共 56 頁 主部和始端兩部分。如果把始端設計成某種形狀，以保證沿葉片寬度的氣流沖 角變化不大，就會減少簽署的葉片入口沖擊損失。最常用的就是采用斜切的始 端。本課題設計的通風機葉片也采用斜切始端。對于弧形前盤葉片，斜切始端 可提高效率。 圖4.3 葉片入口的始端 a)無始端的葉片 b)、c) 有始端的葉片 1-葉片的主部 2-葉片的端 4.3.64.3.6 葉片數(shù)目的確定葉片數(shù)目的確定 葉片數(shù)目 Z 對通風機性能有很大的影響。 按經(jīng)驗公式計算，對機翼形葉片均偏大，參圖 4.5。 表 4.5 葉片型式和推薦葉片數(shù) 葉片型式推薦葉片數(shù) 強后彎葉片810 后彎機翼葉片812 一般后彎葉片1216 徑向出口高壓鼓風機1020 徑向出口工業(yè)廢氣或廢料輸送510 前彎葉片高壓鼓風機1216 一般前彎葉片1632 強前彎多翼葉片3264 根據(jù)一般后彎葉片選擇，取 Z=12 葉片盡快阻塞系數(shù) 1 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁，共 56 頁 （4-24） 12 0.003 1 1-1-0.9178 1 sin0.243 sin35 11 Z D A 其中選用優(yōu)質(zhì)薄板葉片。3mm0.003m 氣流進入葉片后的徑向分速和氣流角 r1 ci （4-25） c 15 1r ccm/s16.34m/s 1r1 0.9178 1 （4-26） c 16.34 60 1 tan0.7135 1 u0.243 1800 1 （4-27）35 30 1 （4-28）i39 -35 304 30 選擇葉片出口后徑向分速 2r cm/s 選擇近似雙曲線規(guī)律的圓弧前蓋，故選用 （4-29）cc16.5m/s 2r1r 4.3.74.3.7 葉片出口寬度的確定葉片出口寬度的確定 （4-30） b 0.304 0.243 1 1 bm0.123m 2 0.60 2 D D （4-31）b0.123 0.600.205 22 D （4-32）cu15 56.550.265 2r2 葉片出口阻塞系數(shù) 2 （4-33） 12 0.003 2 1-1-0.975 2 sin0.60 sin50 22 Z D A 葉片出口前徑向分速 r2 c （4-34） c 15 2r c15.38m/s 2r 0.975 2 無限葉片數(shù)氣流出口圓周分速 2u c （4-35）cu -ccot56.55-15.38 cot50 m/s43.64m/s 2u22r2A 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 22 頁，共 56 頁 估算滑差系數(shù) K （4-36） 11 0.826 1.5 1.1901.5 1.1 50 90 21 1 2 2 121- 0.243 0.60 1- 12 K A ZDD 有限葉片氣流出口圓周分速 u2 c （4-37）cc0.826 43.64 m/s36.05m/s 2u2u K 校核全壓系數(shù) t （4-38） c2u 2 th u2 K 其中，； 0.82 tinF 0.86 h （4-39） 36.05 2 0.86 0.8260.906 t 56.55 它說明本風機原選用之有余量，其誤差為0.962 t （4-40） 0.962-0.906 5% 0.962 葉輪出口前、后的氣流速度和角度、 2222 cc 22 、 出口前： （4-41） 2222 ccc36.0515.38 m/s39.2m/s 22u2r （4-42） 2 222 u -cc56.55-36.0515.38 m/s25.63m/s 222u2r （4-43） c 15.38 2r tan0.427 2 c36.05 2u （4-44）23 7 2 出口后: （4-45） 2222 ccc36.0515m/s39.05m/s 22u2r （4-46） 2 222 u -cc56.55-36.0515 m/s25.40m/s 222u2r 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁，共 56 頁 （4-47） 2 c 15 2r tan0.416 2 c36.05 2u （4-48）22 35 2 校核 21 （4-49） 2222 cu16.3422.9 m/s28.13m/s 11r1 （4-50）28.13 25.631.10 12 確定葉片圓弧半徑和中心圓半徑 K R 0 R （4-51） 2211 22 21 - 2cos-cos 22 0.295 -0.2 20.295 cos50 -0.2cos39 1.434 AA rr RK rr m m （4-52） 22 -2cos 0222 22 1.4340.295 -2 1.434 0.295 cos50 1.265 RRrRr KKA m m 4.44.4 蝸殼的設計計算蝸殼的設計計算 機殼的任務是將離開葉輪的氣體導向機殼出口，并將一部分動能轉(zhuǎn)變成靜 壓。 圖 4.4 離心通風機蝸殼 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁，共 56 頁 4.4.14.4.1 選擇蝸殼寬度選擇蝸殼寬度B 根據(jù)統(tǒng)計，我國優(yōu)良的通風機的機殼寬度 B=(24)。也可以按下列公式 2 b 計算選擇 B 值。 （4-53） 0 0.06 2 112.5 55.68 0 0.060.59 112.5 0.292 0.327 ns BD m m （?。?.32mB 4.4.24.4.2 采用平均速度采用平均速度計算蝸殼型線計算蝸殼型線 m c 圖 4.5 離心通風機蝸殼內(nèi)壁型線 （4-54） 0.65 0.75 2 0.65 0.7530.18/ 27.105 31.275/ cc mu m s m s （?。ヽ30m/s m 可以用近似作圖法得到蝸殼內(nèi)壁型線。 4.4.34.4.3 確定蝸殼張開度確定蝸殼張開度 mA 不論通風機的風量大于或小于計算流量，螺旋部分內(nèi)的速度幾乎不變 機殼尺寸與張開度 A 有關，A 的計算如下式： （4-55） q 12521 v m0.24m c3600 0.32 30 m A B 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁，共 56 頁 4.4.44.4.4 確定蝸殼繪制半徑確定蝸殼繪制半徑 a0.150.036mAb0.13330.032mA c0.11670.028mAd0.10.024mA a2 -a0.499mRRA b2 6 -b0.443m 8 RRA （4-56） c2 4 -c0.387m 8 RRA d2 1 -d0.331m 8 RRA 4.4.54.4.5 蝸殼出口長度蝸殼出口長度C 取 4 . 1BABCFF KC 故1 41 4 0 240 336C. A.m 蝸殼出口速度 d c （4-57）s/m42.21s/m 32 . 0 336. 03600 8288q c v d CB m059 . 0 0295 . 0 10 . 0 05 . 0 t 2 D 取m044 . 0 t m0354 . 0 0177 . 0 06. 003 . 0 r 2 D 取m030 . 0 r 4.54.5 電動機的選擇電動機的選擇 (1)風機靜壓按下式近似計算 sF P （4-58） PaPaPP 7 . 1484 2 42.21 2 . 1-1760 2 c - 2 d tFsF 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 26 頁，共 56 頁 (2)壓縮性系數(shù)，進口為大氣0cin （4-59）99477 . 0 1013254 . 12 7 .1484 -1 k2 -1 in sF P P （其中） 。4 . 1k (3)通風機所需軸功率 sh P （4-60） 2 2 2 1000 21 428288 0 99477 1484 7 1 2 23600 1000 0 82 0 98 5 02 d sFv sh inme c Pq P . . kW .kW 其中；。82 . 0 in 98 . 0 me (4)選擇電動機功率P （4-61）5.78kWkW02 . 5 15 . 1 sh KPP 可選用 7.5的電動機。 kW 根據(jù)機械設計實用手冊要求，選 YF132S2-2型電動機。 4.64.6 V V 帶輪設計計算帶輪設計計算 V 帶與帶輪傳動具有中心距范圍廣；變換轉(zhuǎn)速方便，結構簡單，傳動平穩(wěn)。 能緩沖等優(yōu)點，在通風機中被廣泛采用。 4.6.14.6.1 確定計算功率確定計算功率 ca P （4-62）kW95 . 72 . 1 ca PKP A 其中工作情況系數(shù)?。?A K2 . 1 A K 4.6.24.6.2 選擇選擇 V V 帶的帶型帶的帶型 根據(jù)，并參考機械設計實用手冊14選用 B 型。 1ca n、P 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 27 頁，共 56 頁 表 4.7 V 帶截面基本尺寸 圖 4.3 V 帶截面圖 4.6.34.6.3 確定帶輪的基準直徑確定帶輪的基準直徑并驗算帶速并驗算帶速 d d 1）初選小帶輪的基準直徑。查機械設計實用手冊14，取小帶輪的基準直 1d d 徑。mm140d 1d 2）驗算帶速 （4-63） s/m25.21s/m 100060 2900140 100060 nd 11d 因為，故帶速合適。s/m25s/m5 3）計算大帶輪的基準直徑 （4-64）m55.223mm140 1800 2900 idd 1d2d 根據(jù)機械設計實用手冊14，圓整為。mm224d 2d 4.6.44.6.4 確定確定 V V 帶的中心距帶的中心距和基準長度和基準長度 d L 1）根據(jù)資料，初定中心距。mm200 0 2）計算所需的基準長度 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 28 頁，共 56 頁 （4-65） 2 21 0012 0 2 2 24 224 140 2 200224 140 24 200 980 dd ddd d-d Ldd - mm 根據(jù)機械設計實用手冊14，選帶的基準長度。mm900 d L 3）計算實際中心距 （4-66）mm240mm 2 009-980 200 2 - 0dd 0 LL 中心距的變化范圍為。mm267262 4.6.54.6.5 驗算小帶輪上的包角驗算小帶輪上的包角 1 （4-67） 90160 240 3 . 57 140-224-180 3 . 57 d-d-180 1d2d1 4.6.64.6.6 計算帶的根數(shù)計算帶的根數(shù) z z 1）計算單根 V 帶的額定功率 r P 由和，查機械設計實用手冊14得mm140d 1d min/ r2900n1 。kW8875 . 3 0 P 根據(jù)，和 B 型帶，查機械設計實用手冊14得min/ r2900n161 . 1 i 。kW8129. 0 0 P 查機械設計實用手冊14得，于是972 . 0 K90 . 0 L K （4-68）kW1 . 49 . 0972. 08129 . 0 8875. 3 00r L KKPPP 2）計算 V 帶的根數(shù) z （4-69）2 . 2 1 . 4 9 z r ca P P 圓整取 3 根。 4.6.74.6.7 計算單根計算單根 V V 帶的初拉力的最小值帶的初拉力的最小值 min 0 F 查機械設計實用手冊14得 B 型帶的單位長度質(zhì)量，所以m/kg18 . 0 q 南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 29 頁，共 56 頁 （4-70） 2 0 2 2 5 500 2 5 0 9729 5000 18 21 25 0 972 3 21 25 192 247 ca min . -KP Fq K z . - . N .N 應使帶的實際拉