軸流式通風機的設計word格式

1、中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計 中國礦業(yè)大學徐海學院本科生畢業(yè)設計 姓 名：顧昊 學 號：22080948專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計題目： 軸流式通風機 專 題：指導老師： 楊雪峰 職 稱：講師年 月 徐州中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計任務書專業(yè)年級 機自08-1班 學號 22080948 學生姓名 顧昊 任務下達日期： 年 月 日畢業(yè)設計日期： 年 月 日至 年 月 日畢業(yè)設計題目：軸流式通風機的設計畢業(yè)設計專題題目：JBT62軸流式通風機的設計畢業(yè)設計主要內容和要求：JBT62軸流式通風機總體方案設計，葉輪的設計，殼體、集流器、疏流罩、擴散器 、校核計算、外文翻譯等。指導教師簽字：鄭重聲

2、明本人所呈交的畢業(yè)設計，是在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。所有數(shù)據、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經注明引用的內容外，本畢業(yè)設計的研究成果不包含他人享有著作權的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設計的知識產權歸屬與培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計指導教師評閱書指導教師評語（基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內容的理論依據和技術方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導教師簽字：年 月 日中國礦業(yè)

3、大學徐海學院畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字：年 月 日中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計答辯及綜合成績答辯情況提出問題回答問題正確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字：年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人：年 月 日摘 要在礦井掘進巷道時，為了供給工作人員呼吸新鮮空氣，稀釋掘進工作面的瓦斯及產生的有害氣體，礦塵，創(chuàng)造良好工作條件，必須

4、對掘進工作面進行通風。目前對掘進工作面進行通風的主要設備為JBT系列軸流式通風機。本次設計的內容是對JBT62軸流式通風機總體方案和通風機總體結構設計，機械傳動部分設計，對軸流風機工作原理，主要工況參數(shù)的意義的掌握。具體內容包括：通風方式的選擇，總體結構方案的確定，軸的設計和校核計算，葉輪的設計和校核計算，導葉的設計計算，疏流罩、擴散器和集流器的設計和選擇，殼體的設計，通風機消聲裝置的設計，電機的選擇和固定方式的設計，聯(lián)軸器、鍵和法蘭等零件的選型校核。關鍵詞 軸流風機 ；局部通風設備 ；機械設計AbstractWhen mine pit tunneling tunnel, breat

5、hes the fresh air for the supplies staff, the noxious gas which the dilution tunneling working surface's gas and produces, the mine dust, the creation good working condition, must carry on to the tunneling working surface ventilates. At present carries on the well ventilated major installation t

6、o the tunneling working surface is the JBT series axial flow type ventilator.This design's content is to the JBT62 axial fans flow type ventilator overall concept and the ventilator gross structure design, mechanical drive part design, to axial-flow fan principle of work, main operating mode par

7、ameter significance grasping. The actual content includes: Ventilates the way the choice, the gross structure plan determination, the axis design and the examination computation, impeller's design examines and examines the computation, guide vane's design calculation, sparse class cover, dif

8、fuser and current collector design and choice, shell's design, ventilator muffler design, electrical machinery's choice and fixed way design, components and so on shaft coupling, key and flange shaping examinations.Keywords Axial fans Local ventilation equipment Mechanical design1 緒論1.1選題的意義

9、1.2通風機的發(fā)展歷史1.3通風機的分類1.3.1按氣體流動方向分類按氣體流動方向的不同，通風機主要分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。 1）離心式通風機 離心通風機工作時，電動機驅動葉輪在蝸形機殼內旋轉，空氣經吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內的流動主要是在徑向平面內，故又稱徑流通風機。 離心通風機主要由葉輪和機殼組成，小型通風機的葉輪直接裝在電動機上中、大型通風機通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)接。離心通風機一般為單側進氣，用單級葉輪；流量大的可雙側進氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式

10、離心通風機。 葉輪是通風機的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經靜平衡和動平衡校正才能保證通風機平穩(wěn)地轉動。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉的反向傾斜。    前向葉輪產生的壓力最大，在流量和轉數(shù)一定時，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機翼型葉片最復雜。 為了使葉片表面有合適的速度

11、分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 2）軸流式通風機 軸流式通風機工作時，動力機驅動葉輪在圓筒形機殼內旋轉，氣體從集流器進入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風機的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有100毫米左右，大型的可達20米以上。 小型低壓軸流通風機由葉輪、機殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴

12、散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為224。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10°45°，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 3）斜流式通風機 斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。 4）橫流式通風機  橫流通風機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。氣體從轉子外緣的一側進入葉輪，然后穿過葉輪內部從另一側排出，氣體在葉輪內兩次

13、受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉速低。 與其他類型低速通風機相比，橫流通風機具有較高的效率。它的軸向寬度可任意選擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉子寬度上仍保持流動均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設備中用來冷卻或通風。 通風機的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內流經通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90%。 通風機未來的發(fā)

14、展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉速調節(jié)和自動化調節(jié)。 1.3.2按壓力分類1.低壓離心通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓PtF1kPa的離心通風機。 2.中壓離心通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為1kPa<PtF<3kPa的離心通風機。 3.高壓離心通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為3kPa<PtF<15kPa的離心通風機。 4.低壓軸流通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為PtF0.5kPa的軸

15、流通風機。 5.高壓軸流通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為0.5kPa<PtF<15kPa的軸流通風機。 1.3.3按比例大小分類比轉速是指要達到單位流量和壓力所需的轉速。 低比轉速通風機（ns=1130）2.中比轉速通風機（ns=3060）3.高比轉速通風機（ns=6081） 按用途分類按通風機的用途分類，可分為引風機（Y）、紡織風機(FZ)、消防排煙風機等。通風機的用途一般以漢語拼音字頭代表。1.4通風機的發(fā)展趨勢1.進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗2.用動葉可調的軸流通風機代替大型離心通風機3.降低通風機噪音4.提高排煙、排塵通風機葉輪

16、和機殼的耐磨性5.實現(xiàn)準變速調節(jié)和自動化調價1.5通風機的應用 通風機廣泛的應用于各個工業(yè)部門，一般講，離心式通風機適用于小流量、高壓力的場所，而軸流式通風機則常用于大流量、低壓力的情況。1.5.1通風換氣用通風機 這類通風機一般是供工廠及各種建筑物通風換氣及采暖通風用，要求壓力不高，但噪聲要求要低，可采用離心式或軸流式通風機。 1.5.2工業(yè)爐（化鐵爐、鍛工爐、冶金爐等）用通風機 此種通風機要求壓力較高，一般為294014700N/m2，即高壓離心通風機的范圍。因壓力高、葉輪圓周速度大，故設計時葉輪要有足夠的強度。 1.5.3礦井用通風機 它有兩種：一種是主通風機（又稱主扇），用來向井下輸送

17、新鮮空氣，其流量較大，采用軸流式較合適，也有用離心式的；另一種是局部通風機（又稱局扇），用于礦井工作面的通風，其流量、壓力均小，多采用防爆軸流式通風機。 1.5.4煤粉通風機 輸送熱電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的煤粉，多采用離心式風機。煤粉通風機根據用途不同可分兩種：一種是儲倉式煤粉通風機，它是將儲倉內的煤粉由其側面吹到爐膛內，煤粉不直接通過風機，要求通風機的排氣壓力高；另一種是直吹式煤粉通風機，它直接把煤粉送給爐膛。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。1.6通風機的性能通風機的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率、效率和轉速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。1.6.1風量Q單位時間

18、內通過通風機輸送氣體的體積量，稱為風量。其單位為/s、/min或/h.1.6.2風壓H單位體積的空氣流經通風機后所獲得的全部能量，稱為風壓，也叫做風壓。其單位為Pa。通風機的全壓H有靜壓兩部分組成，即靜壓用于克服礦井通風阻力，而動壓為擴散器出口（抽出式通風時）或出風井出口（壓入式通風時）的能量損失。1.6.3功率N電動機傳遞給通風機軸的功率，即通風機的輸入功率，又稱軸功率。其單位為KW。當通風機工作時，單位時間內空氣自通風機所獲得的實際能量，即通風機的輸出功率，稱為有效功率，用表示上式風壓是用全壓表示的，故也叫全壓輸出功率。如果用靜壓表示式中 Q-通風機的風量，；H、-通風機的全壓，靜壓，Pa

19、。1.6.4效率（全效率）全效率是指通風機的有效功率與軸功率的比值如通風機的風壓參數(shù)是用靜壓表示，則稱為靜效率1.6.5轉速n 指通風機軸每分鐘的轉數(shù)，單位為。流量、風壓、功率和效率等參數(shù)之間有一定的函數(shù)關系，當其中一個參數(shù)發(fā)生變化時，其他各量也隨著變化。將它們之間的關系繪成曲線，稱為性能曲線。性能曲線形狀與通風機類型有關。改變通風機的風量和風壓，以滿足使用工況變化的要求稱為性能調節(jié)。常用的調節(jié)方法有5種。在進氣管或排氣管中安置節(jié)流閥或風門控制流量。這種方法最簡單，但調節(jié)效果差。葉輪進口前安置1.6.6無因次的流量系數(shù)風機性能也可用無因次的流量系數(shù), 壓力系數(shù)和功率系數(shù)來表示。這些無因次性能參

20、數(shù)(也稱無因次系數(shù))的換算公式是由相似理論推導出來的。同一類型的風機相似(包括幾何相似, 運動相似和動力相似), 因此, 同一類型風機的無因次性能參數(shù)相等。即式中 、分別為流量系數(shù)、壓力系數(shù)、功率系數(shù)，無因次；空氣密度，kg/ m3；風機的葉輪外徑，m；葉輪周邊切線速度，m/s；風機的風壓，Pa；風機的風量，m3/s。根據相似理論及上式無因次系數(shù)式，可得同類型風機性能的換算關系式為:式中分別為所要換算的兩臺風機的風量，m3/s；分別為所要換算的兩臺風機的風壓，Pa；分別為所要換算的兩臺風機的功率，kW；分別為所要換算的兩臺風機的葉輪直經，m；分別為所要換算的兩臺風機的轉速，rad/min；分別

21、為所要換算的兩臺風機工作的空氣密度，kg/ m3。上式可用于同類型風機中任意兩臺風機之間的性能參數(shù)換算，也可用于同臺風機不同轉速, 不同空氣密度條件下的性能變化的分析。1.7軸流通風機原理 軸流式通風機原理是依靠葉輪旋轉，葉片產生升力來輸送流體，把機械能轉化為流體能量。由于流體進入和離開葉輪都是軸向的,故稱為軸流式風機。軸流風機屬于高比轉數(shù)，其特點是流量大，風壓低。軸流式風機風壓一般在450 Pa4500 Pa 之間，主要用于礦井、隧道、船艦倉室的通風；紡織廠通風、工業(yè)作業(yè)場所的通風、降溫；化工氣體排送；熱電廠鍋爐的通風、引風；熱電站、冶金、化工等冷卻塔通風冷卻。1.7.2 軸流通風機基本結構

22、1.7.3主要問題及解決方法本次設計的內容及工作量是確定JBT62軸流式通風機總體方案設計，總體結構及其組成，掌握軸流風機工作原理，主要工況參數(shù)的意義。完成主要機械部分設計。JBT62軸流式通風機過流部件由集流器，葉輪，導葉，擴散器等幾部分組成。具體設計內容包括：擬定總體結構方案的確定，軸的設計計算，葉輪的設計計算，導葉的設計計算，疏流罩的設計計算，擴散器的設計計算，集流器的設計計算，殼體的設計，聯(lián)軸器、法蘭等零件的選型校核。保證設計參數(shù)流量達到Q=5.6m3/s、全壓達到H=3100Pa、效率在以上。此外還包括設計說明書的編寫，外文資料的翻譯工作。圖紙的繪制工作。包括：總體裝配圖 1張；葉輪

23、零件圖 1張；導葉零件圖1張；殼體零件圖1張；軸零件圖1張。1.7.4設計成果及風機優(yōu)點2軸流通風機總體結構方案設計2.1通風方式的確定局部通風機是井下局部地點通風所用的通風設備。局部通風機通風是利用局部通風機作動力，用風筒導風把新鮮風流送入掘進工作面。局部通風機通風按其工作方式不同分為壓入式、抽出式、混合式三種。壓入式通風壓入式通風是把局部通風機和啟動裝置安裝在離掘巷道口10m外的進風側，局部通風機把新鮮風流經風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。工作面爆破后，煙塵充滿迎頭形成炮煙拋擲區(qū)。風流由風筒射出后，按紊動射流的特性使炮煙被卷吸到射出的風流中，二者摻混共同向前移動。用于以排出瓦斯為主的

24、煤巷、半煤巖巷掘進通風。其機構如圖2-1所示壓入式通風的優(yōu)點是局部通風機和啟動裝置都位于新鮮風流中，不易引起瓦斯和煤塵爆炸，安全性好；風筒出口風流的有效射程長，排煙能力強，工作面通風時間短；可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。缺點是污風沿巷道排出，污染范圍大；炮煙從掘進巷道排出的速度慢，需要的通風時間長。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進通風。壓入式通風的缺點是污風沿巷道排出，污染范圍大；炮煙從掘進巷道排出的速度慢，需要的通風時間長。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進通風。圖2-1

25、 壓入式通風抽出式通風抽出式通風是把局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風側。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出。其機構如圖2-2所示在瓦斯礦井中一般不使用抽出式通風。抽出式通風的優(yōu)點是污風經風筒排出，掘進巷道中為新鮮風流，勞動衛(wèi)生條件好；放炮時人員只需撤到安全距離即可，往返時間短；而且所需排煙的巷道長度為工作面至風筒吸入口的長度，故排煙時間短，有利于提高掘進速度。抽出式通風的缺點是風筒吸入口的有效吸程短，風筒吸風口距工作面距離過遠則通風效果不好，過近則放炮時易崩壞風筒；因污風由局部通風機抽出，一旦局部通風機產生火花，將有引起瓦斯、煤塵爆炸的危險，安全性差。在瓦斯礦井中一般不

26、使用抽出式通風。圖2-2 抽出式通風2.1.3混合式通風安裝兩臺局部通風機，一臺作壓入式，一臺作抽出式。新鮮風流由壓入式風機和風筒壓入，氫氣工作面后由抽出式風機和風筒排出。這種通風方式綜合了抽出式和壓入式的有點，避免了各自的缺點。但它有引起瓦斯、煤塵爆炸的危險，及有電耗打與管理復雜的缺點。以上三種通風方式中，為了避免產生循環(huán)風流，應當滿足：（1） 風機的風量不得超過風機所在的巷道風量的70%；（2） 壓入式風機應置于貫穿風流巷道的上風側，抽出式風機置于下風側，風機距掘進巷道口不得小于10m；（3） 混合式通風除應滿足上述要求外，還應使抽出式風機風量大于壓入式風機風量的20%-30%，且抽出式風

27、筒入口與壓入式風機入口之間的重疊距離應大于10m。綜上所述，三種通風方式各有利弊。但壓入式通風安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應用。考慮到本風機應用環(huán)境為礦井掘進段，瓦斯含量較高故采用壓入式。2.2結構方案型式采用多段式殼體，即用徑向剖分面將殼體垂直于軸線一段一段地分割開為多個部分。將風機葉輪、導葉軸等分別裝各段殼體，然后用螺栓將這些零件緊固在一起。已知設計參數(shù)Q=5.6m3/s、全壓達到H=3100Pa、效率在以上，以電機直接驅動，二級普通軸流的條件下，設計所需風機。一般的礦用軸流式風機主要氣動部件有葉輪，前導葉，中導葉，后導葉，外殼，集流器，疏流罩以及出口處的擴散器組成軸流通風機采用如圖

28、2-3所示。葉輪葉輪是風機的主要部件，決定著風機性能的主要因素是風機翼型，葉輪外徑，外徑對輪轂直徑的比值和葉輪轉速。適用于礦用風機的翼型有對稱翼型，CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E等。葉輪外徑和風機軸轉速決定圓周速度，直接影響到風機全壓。輪轂比與風機比轉數(shù)有關。一般說來,輪轂比大時,軸向速度Ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對寬度b/l(b為弦長，l為葉展)也相應增大,風機的風壓系數(shù)提高；反之。輪轂比小,多數(shù)取0.6，風壓系數(shù)也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風機全壓。通常，可在1045°范圍內調整。圖2-3 風機方案簡圖1-軸；2-殼體；3-中導輪；4-后導輪；

29、5-擴散器；6-葉片；7-葉輪；8集流器；9-流線體導葉中導葉和后導葉后在多級軸流式風機葉輪級后設置。它的作用是將前級葉輪的流出氣流方向，轉為軸向流入后級葉輪。后導葉的作用是將最后一級葉輪的出流方向轉為接近軸向流出。剩余的旋繞速度使氣流不僅沿軸向，而且是沿螺線方向在擴散器中流動，有利于改善擴散器的工作。進風口(集流器和整流罩)集流器是強力風機上的一個關鍵部件，它是用2mm厚的A3鋼板，通過剪板、焊接、翻邊制成。 由于其直徑較大，板厚較薄，在翻邊時容易起皺和出現(xiàn)裂紋，這是不允許的。 以前生產廠家做了一付工裝，焊成喇叭口，將圓弧部分在工裝上用手工一點一點敲成的。作用是使氣流順利地進入風機的環(huán)行入口

30、信道，并在葉輪入口處,形成均勻的速度場。目前，礦用通風機集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球。擴散器軸流通風機級的出口動壓在全壓中所占的比例比離心通風機大的多，這是因為軸流風機工作時，通風機級的出口氣流軸向速度相當大，與之相對應的動壓約占通風機全壓的。為了減少軸流風機出口流速，提高靜壓，同時由于井下的空氣潮濕有毒,所以作為擴散器口消聲器的吸聲材料應具有防潮，防腐和阻燃性質。此外由于通風機的出口處安裝擴散器還可以顯著降低通風機的排氣噪音。一般由錐形筒芯和筒殼組成,裝在風機出口側。外殼風機外殼呈圓筒形,重要的是葉輪外緣與外殼內表面的徑向間隙應盡可能地減小。通常 徑向間隙和葉片展長在0.01

31、0.06之間。軸軸是傳遞機械能的重要零件,原動機的扭矩通過它傳給葉輪。軸是風機轉子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、軸承等零件。軸靠兩端軸承支承，在通風機中作高速回轉，因而軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經調質處理。2.3通風機結構形式的確定確定通風機的轉速n目前軸流通風機多由電動機直接驅動。對于異步電機，起轉速可選為580、720、960、1450、及2950r/min。軸流通風機提高轉速可以減少葉輪直徑及機器尺寸，并有利于提高通風機的效率。但是轉速的提高也受到一定的限制。如果提高轉速使通風機的比轉速增加，有可能得不到合理的通風機級數(shù)，而且增加了圓周速度，從而使通

32、風機噪音增加。風機本設計中，考慮到交流電在礦井應用比較廣泛，故采用異步電動機直接驅動方式，預選轉速分別n=1450r/min和n=2950r/min。確定通風機的級型式在二級軸流風機中，常用的級型式有R+R（葉輪級+葉輪級）的對旋軸流風機、R+S+R+S級（葉輪級+中導流級+葉輪級+后導流級）、以及P+R+S+R+S(前導流級+葉輪級+中導流級+葉輪級+后導流級)?？紤]到掘進段工作空間相對狹小，所以本設計采用R+S+R+S級，可以減少風機的軸向尺寸。確定通風機各級風壓比風機的風壓比是決定各級葉輪和導葉的主要參數(shù)之一?？紤]到如果采用風壓比為1：1，那么只需要單電機驅動，可以降低所設計通風機成本，

33、還可以減小風機的體積，有利于在相對狹小的掘進工作面使用。葉頂圓周速度ut和葉輪直徑D 的選擇計算圓周速度是軸流通風機設計中的重要參數(shù)之一。實踐表明，提高軸流通風機的圓周速度，可以提高風機的全壓。實驗證實，葉輪葉頂圓周速度=m/s比較合適。但是圓周速度的提高，風機的噪音也將隨之提高，因為通風機的旋轉的噪音與成正比，而渦流噪音與成正比。葉輪直徑是軸流通風機的一個重要結構參數(shù)，其大小直接影響通風機的性能和結構。常用的一種方法是根據大量試驗研究現(xiàn)有通風機的統(tǒng)計資料。人們發(fā)現(xiàn)葉輪直徑與全壓、流量、及轉速之間存在一定的關系，即與通風機的比轉速存在一定的關系。分別計算各種預選方案中通風機的計算比轉數(shù)，由比轉

34、數(shù)查得對應軸流風機的全壓系數(shù)及全壓效率。初步計算出不同方案通風機的葉輪直徑，然后圓整為標準直徑，在求出其葉頂圓周速度。具體計算結果列與表2-1。由表計算結果看出，當通風機轉速n=1450r/min，=77,一般當100時,優(yōu)先采用離心風機，所以不能滿足要求。所以選擇轉速n=2950r/min，可以滿足要求。表2-1 不同方案的計算結果n/(r/min)14502950備注/Pa1550155077157級型式R+S+R+SR+S+R+S0.35由級型式的范圍0.85計算D/m0.556圓整D/m0.56按文獻12/（m/s）86.502.4計算電動機功率并選擇電機型號按下式計算電動機功率為kW

35、 kW式中電動機功率儲備系數(shù)，對于軸流風機，一般。本題K取1.10P=22.59424.706kw。所以根據計算功率和風機使用環(huán)境的要求，選擇電機型號YB200L1-2,其機構如圖2-4所示YB20L1-2隔爆型三相異步電動機技術數(shù)據：額定功率=30kW滿載時額定電流=56.9A滿載時額定轉速=2950r/min滿載時效率=90%滿載時功率因數(shù)cos=0.89堵轉轉矩/額定轉矩=2N.m堵轉電流/額定電流=7A最大轉矩/額定轉矩=2.2N.m重量=290kg圖2-4 YB200L1-2電機示意圖3 主要部件的設計計算3.1葉輪參數(shù)的設計計算流量系數(shù)和全壓系數(shù)的確定葉輪是通風最主要的部件，其主要

36、作用是把原動機的能量傳遞給流體。葉輪常用鑄鋁合金、鋼板焊接或其他材料制成。葉片的空氣動力計算，是在滿足流量和全壓的條件下，為獲得高效率低噪音而進行的葉片集合尺寸的計算。為此，把整個葉片分成若干個計算截面，然后通過計算得出個基元截面所采用翼型的葉片寬度及安裝角。根據上述參數(shù)，引入如下幾個無量綱系數(shù)及其關系表達式。（1） 流量系數(shù)：=流量系數(shù)代表不同型號風機在相同葉輪直徑和相同轉速下風量的相對值。（2） 壓力系數(shù)：壓力系數(shù)代表不同型號風機在相同葉輪直徑和相同轉速下風壓的相對值。（3） 直徑系數(shù)： 直徑系數(shù)代表不同型號風機在相同風量和相同風壓下葉輪直徑的相對值。（4） 轉速系數(shù)：轉速系數(shù)代表不同型號

37、風機在相同風量和相同風壓下轉速的相對值。（5） 直徑系數(shù)、轉速系數(shù)與壓力系數(shù)、流量系數(shù)的關系流量系數(shù)、壓力系數(shù)、直徑系數(shù)和轉速系數(shù)這四個無量綱系數(shù)由以上的式子可得：可見，上述四個無量綱系數(shù)的最佳結合就成為每兩個最佳無量綱系數(shù)、或、之間的排列問題。若已知最佳的、可以方便的計算一臺一定風量風壓的通風機的最佳葉輪直徑和最佳轉速。由以上公式可得最佳直徑和最佳轉速的表達式 在軸流式通風機的設計中，通常是在給定風量和風壓的情況下求最佳的葉輪直徑和最佳轉速，所以，無量綱系數(shù)對葉輪的最佳設計具有重要的意思。二級軸流風機的風壓比為1：1，所以第一級葉輪和第二級葉輪參數(shù)相同。故不需要分別計算。以第一級葉輪計算為例

38、，設計計算步驟如下：流量系數(shù)：0.263全壓系數(shù)：=0.345輪轂比和輪轂直徑的確定輪轂比的計算公式為=式中：為輪轂直徑，為外徑。輪轂比是一個重要的參數(shù)，對于風機的全壓、流量和效率都有影響由文獻可推導出：由上式可以看出，輪轂比和全壓成正比，與成反比。當風機生壓或壓力系數(shù)較高時，應取較大的，但是過大，葉片過短，流速損失大，效率降低，使風機性能惡化，當較大時，可以選較小一些的。太小，葉片過長，會引起葉片根部氣流發(fā)生分離。輪轂比由文獻13 ，當通風機的比轉數(shù)=157時，可選用=0.6。按表3-1, 可見，當=0.345時，=0.50.6，取=0.6是合適的。由此得到葉輪輪轂直徑為：d=D=0.60.

39、56m=0.336m表3-1 不同全壓系數(shù)時所推薦采用的輪轂比0.202.0.40.40.350.450.50.60.60.7輪轂比檢驗為了判斷葉輪葉片根部和后導流器根部是否會發(fā)生氣流分離，應驗算是否所取的輪轂比；求得通風機的軸向速度為：=m/s= 35.53m/s則得到通風機的無因次軸向速度為：= /=35.53/0.85=0.411由表2-1的計算結果得到通風機的全壓效率=0.85，則通風機的理論全壓系數(shù)為：=0.345/.86=0.406最佳計算參數(shù)，由文獻13 ，查得=0.2。根據表3-2，可以計算出二級R+S+R+S級型式通風機葉輪的計算函數(shù)為：表3-2 不同通風機級型式的與計算公式

40、級型式函數(shù)RR+SP+RP+R+S-；可以計算葉輪的最小允許輪轂比為：=1/=1/2.531=0.395由于所決定的輪轂比=0.6，所以在葉輪葉片根部不會產生氣流分離。對于導流器，可計算函數(shù)為：=可以得到導流器的最小允許輪轂比為：由于所決定的輪轂比=0.5，所以在后導流器葉片根部也不會產生氣流分離。葉片翼型參數(shù)的計算1. 確定計算截面將整個葉片分成5個計算截面，其中相對平均半徑為2. 各計算截面葉片環(huán)的氣流參數(shù)和空氣動力負荷系數(shù)計算葉片各參數(shù)計算結果列于3-3。從表中可以看出，各計算截面的葉柵稠度均未超過1.0，所以按孤立翼型設計是合適的。表3-3 葉輪氣流參數(shù)和幾何尺寸計算表項目及公式單位計

41、算截面?zhèn)渥?2345m0.1680.2020.2310.2570.28D=0.56m0.60.7210.820.9181.0m為葉輪半徑m/s51.9062.4072.3679.3986.50n=2950r/minm/s29.2824.3521.2919.1517.57等環(huán)量設計時沿程葉高為常數(shù)m35.53等環(huán)量設計時沿葉高為常數(shù)m/s51.4861.5270.3478.3485.45在R+S級中，(°)43.6435.2830.3426.9724.571.1380.7920.6050.5010.4110.1000.0940.0890.0840.080選用1.2000.9根據1/u最

42、大原則選擇0.9480.456m1.0010.9410.8920.8430.802中間各截面的bZ插計算0.9840.7410.6150.5220.4551.2001.0680.9840.9600.902(°)8.707.736.906.165.50(°)52.3443.0137.2433.1330.07mm83.4278.4274.3370.2566.83Z=12mm8.347.376.625.905.35根據文獻13中對翼型相對厚度懂得選取原則，在葉根及頂截面分別選0為0.1和0.8，中間各截面的可按直線規(guī)律變化，通過插值計算得出。葉根幾葉頂?shù)娜~片總寬度bZ由計算得到，

43、而中間各截面的bZ可按直線規(guī)律變化，通過插值計算得出。對于葉片數(shù)目的選擇計算，由表3-4，當=0.6時，。又因為故選取葉片數(shù)目Z=12。表3-4 葉片數(shù)目與輪轂比之間的關系0.30.40.50.60.7通過計算可以得出、等曲線，將這些曲線繪制于圖3-1中，可以看到各曲線光滑，證明計算是正確的。圖3-1 葉片參數(shù)坐標3.2葉片翼型的選擇從目前資料來看，可用于孤立翼型設計方法的翼型主要有三種：一是平底或接近平底的翼型，國內外常用的有CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E翼型等；二是等厚圓弧板翼型；三是NASA-65系列中的某些翼型13。由于NASA-65系列自成體系，其翼型及葉片中弧線的繪制方

44、法于一般方法不同，國內目前應用較少，故不考慮選擇。本設計選定LS翼型。3.2.1 LS翼型坐標LS翼型的原始翼型為英國LS螺旋槳翼型，后來稍加修改用于軸流通風機。其結構形式如圖3-2所示，其坐標如表3-5所示。圖3-2 LS翼型結構圖表3-5 LS翼型斷面坐標值距前緣點距離5102030405060708090上表面坐標5.9278.696.110099.196.187.374.757.236.9葉片的繪制弦長在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于下表3-6。表3-6 弦長的投影的投影單位相對半徑0.600.7210.820.9181.00mm66.053.545.038.433.5mm51.05

45、7.359.258.857.8各計算截面翼型的重心坐標、重心距翼型前后邊緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于表3-7。表3-7 LS翼型各參數(shù)投影項目單位相對半徑0.600.7210.820.9181.00mm37.134.933.131.329.7mm3.53.12.82.52.2mm29.423.820.017.114.9mm22.725.526.326.225.7mm36.729.725.021.318.6mm28.331.832.832.632.13.3導輪參數(shù)的設計計算導輪參數(shù)的計算計算參數(shù)的確定：在葉片設計時，已經得出；風機的理論全壓系數(shù)=0.406，由文獻13得=0.2。導

46、流器葉片氣流參數(shù)和空氣動力負荷系數(shù)的計算結果列于表3-8。表3-8導向氣流參數(shù)和幾何尺寸計算表項目及公式單位計算截面12345m0.1680.2020.2310.2570.28m/s29.2824.3521.2919.1517.57m35.53m/s5.864.874.263.833.51m/s39.638.437.837.337.1(°)63.6967.6570.2272.0873.481.181.010.900.820.761.250.72m1.0481.0481.0481.0481.0480.990.830.720.650.601.191.231.251.261.27(

47、6;) 6.38.69.711.812.1(°)66.9976.2579.9283.8885.48mm95.2795.2795.2795.2795.27導流器葉片幾何尺寸的計算導流器葉片數(shù)目的確定：選取后導流器葉片的展弦比稍大于葉輪葉片的展弦比，在前面葉輪計算中，已經得到，可取。可得后導流器葉片數(shù)目：又由于導葉的數(shù)目(前導葉，中導葉，后導葉)應與葉輪葉片數(shù)互為質數(shù)，以避免氣流通過時產生同期擾動。所以選定導葉數(shù)目為11。3.4導葉翼型的選擇導葉的翼型多采用圓弧形葉片。也可以采用機翼形葉片，中，后導葉還采用扭曲機翼形葉片?？紤]到圓弧形翼型加工方便，有利于降低成本，故選用此翼型。3.4.1

48、 圓弧板翼型圓弧板翼型是由葛廷根大學研究出來的。該翼型的特點是制造方便，但是效率要差一些，目前在通風機設計中仍然得到較多應用。葉片的繪制弦長在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于表3-9。表3-9 弦長的投影的投影單位相對半徑0.600.7210.820.9181.00mm93.8093.8093.8093.8093.80mm39.8422.9516.6710.067.424 結構部件的設計計算4.1集流器的設計集流器與流線罩一起，組成了光滑的漸縮形流道。其作用是使氣流在其中得到加速，以便在損失很小的條件下，能在軸流通風機級的入口前面建立起均勻的速度場。但是考慮到掘進通風時，經常需要多個風機并聯(lián)工

49、作，并聯(lián)通常采用法蘭連接，設計集流器會導致兩臺風機的連接困難，況且掘進通風對風機的要求不是特別嚴格。綜合考慮，本設計不安裝集流器。4.2流線罩的設計流線罩的有無，以及它的形狀，對軸流風機性能是有影響的，尤其是當通風機輪轂比較大時。流線罩的作用是，使氣流順利地進入風機的環(huán)形入口通道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場。實驗表明，設計良好的流線罩可使軸流通風機的流量增加10%左右。流線罩通常為半球形或流線型。流線形流線罩是一種理想的形狀，但其軸向長度比較大，且加工難度大。因此，在實際設計中，其形狀多采用圓弧或多圓弧代替。目前礦用軸流通風機流線罩的行面為球面或橢球面?？紤]到成本和縮小風機的體積方面考慮

50、，本設計采用半球形流線罩，半球形流線罩的型線半徑等于輪轂半徑，設計中取m。其結構如圖4-1所示。圖4-1 流線罩結構簡圖4.3擴散器的設計軸流通風機擴散器的結構型式隨外殼和芯筒的型式不同而異，常用的擴散器型式如圖4-2、4-3、4-4、4-5所示圖4-2 殼體為圓筒，芯筒為流線體圖4-3 殼體和芯筒都為流線體圖4-4 殼體為流線體，芯筒為圓筒圖4-5 殼體和芯筒圓筒都為流線體從工藝考慮，流線型外殼加工不方便，增加成本；從工作環(huán)境考慮，采礦掘進面工作空間相對狹小，不適用流線體外殼。所以采用如圖4-2的形式。4.4軸流通風機軸向間隙的確定在無特殊說明時，軸向間隙是指在平均半徑處相鄰兩葉片環(huán)邊緣間的

51、軸向距離，如圖所示4-6所示圖4-6 軸流通風機間隙在二軸流通風機的級中，通常有三個軸向間隙，即一級葉片和中導葉的距離，中導葉和二級葉片的距離，及二級葉片和中導葉。由于從前面葉柵流出的氣流，在軸向間隙中其速度場是不均勻的，這將影響后面葉柵的工作及軸流通風機的氣動性能，并引起葉片的振動。增加軸向間隙雖然可以使進入后面葉柵的氣流趨于均勻，但是由于軸向尺寸的增大，會增加葉道內氣流的摩擦損失；過小的軸向間隙對通風機噪音道和葉片振動有不利的影響。研究結果表明，軸流通風機級的最佳軸向間隙13所以mm=41.71mm4.5軸流通風機徑向間隙的確定在軸流通風機的設計中，葉輪和殼體有一定的間隙。如圖所示4-6。相對徑向間隙的決定原則是，在保證葉片頂端與機殼內壁不相碰的前提下，應盡可能地小些。通常取，而我國目前對一般軸流通風機生產制造技術中，要求葉片頂端與機殼的徑向間隙應均勻，其單側徑向間隙應在葉輪直徑的范圍內。所以 mm= mm取mm。4.6軸承的選擇軸承用來支撐轉子零件，并承受轉子零件上的多種載荷。根據軸承中摩擦性質的不同可分為滑動軸承和滾動軸承。每一種又可分為向心軸承和推力軸承。設計要保證軸流風機運行時的周向載荷和軸向載荷，所以采用圓錐滾子軸承。滾動軸承有如下特點。摩擦系數(shù)小，提高了機械效率，潤滑油消耗少，軸承