[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品] fbczno1675型煤礦地面用防爆抽出式軸流通風(fēng)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要···························&

2、#183;·································3</p><

3、p>　　緒論···································&

4、#183;··················4</p><p>　　1.1選題的意義············

5、83;····································&

6、#183;4</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外通風(fēng)機(jī)發(fā)展······························

7、··············4</p><p>　　1.3軸流通風(fēng)機(jī)的工作原理················

8、83;·······················5</p><p>　　1.4主要設(shè)計(jì)內(nèi)容·······

9、3;····································&#

10、183;···7</p><p>　　1.5軸流通風(fēng)機(jī)主要工作參數(shù)··························

11、3;···········10</p><p>　　軸流通風(fēng)機(jī)方案設(shè)計(jì)···················

12、3;····················11</p><p>　　2.1通風(fēng)方式的確定··········

13、83;··································11</p>

14、<p>　　2.2通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的確定································

15、83;······12</p><p>　　2.3電機(jī)的選擇························

16、3;························13</p><p>　　主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算······

17、3;·································13</p><p&

18、gt;　　3.1葉片參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算··································

19、;·······13</p><p>　　3.2葉片翼型的選擇·······················

20、3;·····················18</p><p>　　3.3葉片的繪制··········

21、;····································

22、83;··19</p><p>　　3.4后導(dǎo)流器的設(shè)計(jì)計(jì)算····························

23、·············22</p><p>　　其他結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算·················

24、3;··················26</p><p>　　4.1主風(fēng)筒的設(shè)計(jì)············

25、3;··································26</p>

26、<p>　　4.2集流器與流線罩的設(shè)計(jì)································

27、3;······28</p><p>　　4.3擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)························

28、3;······················29</p><p>　　4.4法蘭環(huán)與密封圈········

29、83;····································3

30、1</p><p>　　4.5噪音處理·······························

31、83;···················32</p><p>　　主要零部件的強(qiáng)度計(jì)算···········&#

32、183;··························33</p><p>　　5.1葉片的校核····

33、83;····································&

34、#183;·······33</p><p>　　5.2軸的校核·······················

35、83;···························37</p><p>　　5.3鍵的校核····

36、;····································

37、83;··········38</p><p>　　······················

38、····································39&l

39、t;/p><p>　　6.1通風(fēng)機(jī)的安裝方法·······························&#

40、183;···········39</p><p>　　6.2通風(fēng)機(jī)的維護(hù)···················&#

41、183;···························39</p><p>　　結(jié)論····

42、83;····································&

43、#183;···················40</p><p>　　總結(jié)············&#

44、183;····································

45、············40</p><p>　　參考文獻(xiàn)····················

46、;····································

47、83;42</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　通風(fēng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中的地位和作用是舉足輕重的。通風(fēng)機(jī)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，在礦井掘進(jìn)巷道時(shí)，為了供給工作人員呼吸新鮮空氣，稀釋掘進(jìn)工作面的瓦斯及產(chǎn)生的有害氣體，礦塵，創(chuàng)造良好工作條件，必須對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)。目前對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)的主要設(shè)備為軸流式通風(fēng)機(jī)。軸流式通風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)是流量

48、大，全壓低，比轉(zhuǎn)數(shù)大，流體沿軸向流入、流出葉輪。因有較大的輪轂動(dòng)葉片角度可以作成可調(diào)的。由于動(dòng)葉片角度可隨外界負(fù)荷變化而改變，因而變工況時(shí)，調(diào)節(jié)性能好，可保持較寬的高效工作區(qū)。本文獻(xiàn)綜述了軸流式通風(fēng)機(jī)的作用、分類、現(xiàn)狀發(fā)展，機(jī)械部分的組成和軸流通風(fēng)機(jī)葉片環(huán)按空氣動(dòng)力中的孤立翼型設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　關(guān)鍵字：軸流式通風(fēng)機(jī) 通風(fēng)部件 孤立翼型設(shè)計(jì)</p><p><b&g

49、t;　　Abstract</b></p><p>　　the ventilator sectors of the national economy in the position and role of is very important. The ventilator is widely used in various industrial sector in mine roadway excava

50、tion, in order to supply staff a breath of fresh air, dilute the gas and gas produced the harmful gas, dust, and create a good ore working conditions for heading face, must undertake ventilated. At present, undertake ven

51、tilated heading face the main equipment for the axial flow fan. The performance characteristics of the ax</p><p>　　Key words: Axial flow fan Ventilation parts Isolated to airfoil design</p><p&g

52、t;<b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1選題的意義</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軸流式通風(fēng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門，瓦斯事故歷來是煤礦的主要安全事故，因此礦井要防止瓦斯事故的發(fā)生。礦山在新建、擴(kuò)建或生產(chǎn)時(shí)，都要挖掘巷道，在煤礦掘進(jìn)巷道時(shí)，為了供給工作人員呼吸新鮮空氣，稀釋掘進(jìn)工作面的瓦斯及產(chǎn)

53、生的有害氣體，礦塵，創(chuàng)造良好工作條件，必須對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)。礦井通風(fēng)可以保證人身安全和礦井生產(chǎn)安全，因此礦井通風(fēng)有著非常重要的意義。目前對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)的主要設(shè)備為軸流式通風(fēng)機(jī)。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)軸流通風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)有兩類方法：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。前者簡(jiǎn)單易學(xué)，但需要有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及修正系數(shù)作支撐，并需經(jīng)驗(yàn)地選取效率值，且設(shè)計(jì)計(jì)算易受到影響；后者以三維流理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用通用或?qū)Ｓ密?/p>

54、件由計(jì)算機(jī)計(jì)算求解,計(jì)算精度雖然較高，但設(shè)計(jì)計(jì)算成本亦高，與上述兩種設(shè)計(jì)方法相比，采用孤立翼型設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)，數(shù)學(xué)關(guān)系式簡(jiǎn)單，計(jì)算快捷，容易掌握，且具有足夠的精度。本文就是利用孤立翼型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片設(shè)計(jì)，再結(jié)合UG軟件進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片及主要零部件的建模和裝配，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證裝配的正確性；利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行受力分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，有利于設(shè)計(jì)出高效、低噪葉片。&

55、lt;/p><p>　　通過該論文，熟悉了軸流式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程，掌握了孤立翼型設(shè)計(jì)葉片的方法，熟悉了計(jì)算機(jī)三維造型軟件與分析軟件，體會(huì)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)，提高了分析問題與解決問題的能力，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外通風(fēng)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　風(fēng)機(jī)已有悠久的歷史。中國(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)

56、代離心風(fēng)機(jī)基本相同。1862年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40％左右，主要用于礦山通風(fēng)。1935年，德國(guó)首先采用軸流等壓風(fēng)機(jī)為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年,丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)；旋軸流風(fēng)機(jī)、子午加速軸流風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)和橫流風(fēng)機(jī)也都獲得了發(fā)展。未來風(fēng)機(jī)發(fā)展將進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)代替大型離心風(fēng)機(jī)；降低風(fēng)

57、機(jī)噪聲；提高排煙、排塵風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)風(fēng)機(jī)使用的要求也愈來愈高，就目前國(guó)外風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)而言，將朝著風(fēng)機(jī)容量不斷增大、高效化、高速小型化和低噪音方向發(fā)展。高速小型化。各類風(fēng)機(jī)采用三元流動(dòng)葉輪后，在提高效率的同時(shí)，壓力也可提高。所以在同等條件下，葉輪外徑可減少10％～30％，這樣就取得縮小體積和減輕重量的明顯效果。提高轉(zhuǎn)速也是風(fēng)機(jī)小型化的重要途徑之一。 低噪聲化。風(fēng)機(jī)的噪

58、聲是工業(yè)生產(chǎn)中噪聲污染源最主要來源之</p><p>　　1.3軸流通風(fēng)機(jī)的工作原理</p><p>　　軸流，就是與風(fēng)葉的軸同方向的氣流(即風(fēng)的流向和軸平行)，氣體沿軸向流動(dòng)的通風(fēng)機(jī)稱為軸向通風(fēng)機(jī)，氣體由集流器流入，在在葉輪中獲得能量，在流入導(dǎo)葉，導(dǎo)葉可將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后氣體流經(jīng)擴(kuò)撒筒，將一部分軸向氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，然后輸入管路中，是工礦企業(yè)常用的一種風(fēng)機(jī)，安

59、裝不同于一般的風(fēng)機(jī)，它的電機(jī)和風(fēng)葉都在一個(gè)圓筒里，外形就是一個(gè)筒形，安裝方便，通風(fēng)換氣效果明顯，使用安全，可以接風(fēng)筒把風(fēng)送到指定的區(qū)域。</p><p>　　1.3.1 基元級(jí)及速度三角形</p><p>　　在研究軸流通風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，一般只對(duì)級(jí)進(jìn)行分析。軸流式式通風(fēng)機(jī)的基元級(jí)是由葉輪和導(dǎo)葉組成的。由于其不同半徑上軸向流動(dòng)面均處于離心力場(chǎng)的作用下，氣流參數(shù)是變化的，因而氣動(dòng)葉片一般沿

60、葉片高度方向呈扭曲狀。為了便于研究其不同半徑流面上的氣體流動(dòng)，習(xí)慣上是把同一半徑上的環(huán)形葉柵展開呈平面葉柵來研究，這種平面葉柵——包括動(dòng)葉和導(dǎo)葉葉柵的組合，稱為基元級(jí)。任意半徑上基元級(jí)的氣體流動(dòng)情況如圖1-1(a)所示。在葉輪進(jìn)口1-1截面處，氣流以絕對(duì)速度流入葉輪，由于葉輪以圓周速度做牽連運(yùn)動(dòng)，故相對(duì)于葉輪而言，氣體以相對(duì)速度進(jìn)入葉輪葉柵。因而在1-1截面由、、三個(gè)速度向量組成了進(jìn)口三角形。同樣，在葉輪葉柵出口，氣體以相對(duì)速度流出，出

61、口圓周速度也為已知，則葉輪葉柵出口絕對(duì)速度也隨之而定。這樣，在2-2截面，由、、組成了葉輪葉柵出口速度三角形。為了研究方便起見，習(xí)慣上將進(jìn)、出口速度三角形畫在一起，如圖1-1(b)所示。</p><p>　　圖1—1 任意半徑上基元級(jí)的氣體流動(dòng)</p><p>　　其中和為和之軸向分速度，、分別表示氣體絕對(duì)速度和相對(duì)速度方向與旋繞方向之夾角，即氣流角。</p><p&

62、gt;　　對(duì)于圓柱體積級(jí)的基元級(jí)的流動(dòng)，。由于軸流通風(fēng)機(jī)中的壓力很小，氣體的密度看成不變，故有。</p><p>　　在導(dǎo)葉中，因無牽連速度的影響，故氣流以、方向角流入導(dǎo)葉葉柵，并以流出、，不存在度度三角形。在多以通風(fēng)機(jī)中，一般取、。</p><p>　　由葉輪進(jìn)出口速度三角形的幾何關(guān)系可得氣流的平均相對(duì)速度及其方向角。</p><p><b>　　(2-

63、1)</b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中 ——在圓周方向的投影。</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b&

64、gt;　　可以看出，當(dāng)時(shí)</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　或稱為扭速，它表征氣流在葉柵中的偏繞現(xiàn)象。、和是通風(fēng)機(jī)計(jì)算中的重要參數(shù)。</p><p>　　1.3.2 葉輪對(duì)氣體的功</p><p>　　由歐拉方程式，葉輪葉柵傳給每公斤氣體之功或理論能量頭為</p

65、><p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　由于到，則有</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　通風(fēng)機(jī)的理論全升壓為</p><p><b>　　(2-8)</b><

66、/p><p>　　式中 ——?dú)怏w密度。</p><p>　　考慮到損失，通風(fēng)機(jī)的全壓流動(dòng)效率為，則通風(fēng)機(jī)的實(shí)際全壓升為 </p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　或?qū)懗?</b></p><p><b>　?。?-10）<

67、;/b></p><p>　　從式(2-9)可知，增加風(fēng)壓有下列三種途徑：</p><p>　?。?）增加葉輪的圓周速度，但它受葉片材料強(qiáng)度和其他條件的限制。</p><p>　?。?）要使，必須。稱為氣流轉(zhuǎn)折角。增大氣流轉(zhuǎn)折角可以增加，但氣流轉(zhuǎn)折角太大將引起效率的急劇下降，一般為。</p><p>　?。?）增加軸向速度亦可增加，但主

68、要增加動(dòng)壓頭。一般的軸流通風(fēng)機(jī)（最大可達(dá)）。</p><p><b>　　1.4主要設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容及工作量是確定FBCZNO16/75型煤礦地面用防爆抽出式軸流通風(fēng)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)及其組成，掌握軸流風(fēng)機(jī)工作原理，主要工況參數(shù)的意義。完成主要機(jī)械部分設(shè)計(jì)。FBCZNO16/75軸流式通風(fēng)機(jī)過流部件由集流器，葉輪，導(dǎo)葉，擴(kuò)散器

69、等幾部分組成。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：擬定總體結(jié)構(gòu)方案的確定，葉輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)計(jì)算，疏流罩的設(shè)計(jì)計(jì)算，擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)計(jì)算，集流器的設(shè)計(jì)計(jì)算，殼體的設(shè)計(jì)、法蘭等零件的選型校核。本設(shè)計(jì)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(gè)部分。將風(fēng)機(jī)葉輪、導(dǎo)葉等分別裝各段殼體，然后用螺栓將這些零件緊固在一起。已知設(shè)計(jì)參數(shù)Q=40m3/s、全壓達(dá)到H=1000Pa、效率在75%以上，以電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)所需風(fēng)機(jī)。</p&

70、gt;<p>　　一般的軸流式風(fēng)機(jī)的主要部件有：葉輪、集風(fēng)器、整流罩、導(dǎo)葉和擴(kuò)散筒、法蘭與密封裝置等。大型軸流式風(fēng)機(jī)還裝有調(diào)節(jié)裝置和性能穩(wěn)定裝置。其風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)圖如1-1 </p><p>　　圖1-1 軸流通風(fēng)機(jī)方案簡(jiǎn)圖</p><p>　　1-集流器；2-流線罩；3-主風(fēng)筒；4-電動(dòng)機(jī)；5葉輪；6擴(kuò)散器</p><p><b>　　1.4.

71、1葉輪</b></p><p>　　葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，決定著風(fēng)機(jī)性能的主要因素是風(fēng)機(jī)翼型、葉輪外徑、外徑對(duì)輪轂直徑的比值和葉輪轉(zhuǎn)速。適用于礦用風(fēng)機(jī)的翼型有對(duì)稱翼型、CLARK-Y翼型、LS翼型和RAF-6E等。葉輪外徑和風(fēng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定圓周速度，直接影響到風(fēng)機(jī)全壓。輪轂比與風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。一般說來,輪轂比大時(shí),軸向速度Ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對(duì)寬度b/l(b為弦長(zhǎng)，l為葉展)也相應(yīng)增大,風(fēng)機(jī)的風(fēng)

72、壓系數(shù)提高；反之。輪轂比小,多數(shù)取0.6，風(fēng)壓系數(shù)也較低。</p><p>　　葉輪由輪轂和葉片組成，其作用是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。輪轂的作用是用用以安裝葉片和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的，其形狀有圓錐形、圓柱型和球形三種。葉片多為機(jī)翼形扭曲葉片，葉片做成扭曲形，其目的是使風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，沿葉片半徑方向獲得相等的全壓。為了在變工況運(yùn)行時(shí)獲得較高的效率，大型軸流風(fēng)機(jī)的葉片一般作成可調(diào)的，即在運(yùn)行時(shí)根據(jù)外界負(fù)荷的變化來改變?nèi)~片

73、的安裝角。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風(fēng)機(jī)全壓。通?？稍?0～45°范圍內(nèi)調(diào)整。</p><p><b>　　1.4.2導(dǎo)葉</b></p><p>　　中導(dǎo)葉和后導(dǎo)葉后在多級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)葉輪級(jí)后設(shè)置。它的作用是將前級(jí)葉輪的流出氣流方向，轉(zhuǎn)為軸向流入后級(jí)葉輪。后導(dǎo)葉的作用是將最后一級(jí)葉輪的出流方向轉(zhuǎn)為接近軸向流出。剩余的旋繞速度使氣流不僅沿軸向，

74、而且是沿螺線方向在擴(kuò)散器中流動(dòng)，有利于改善擴(kuò)散器的工作。</p><p>　　導(dǎo)葉的形式 多采用圓弧形葉片?，F(xiàn)在也有采用機(jī)翼形葉片，中，后導(dǎo)葉還可以采用扭曲機(jī)翼形葉片。導(dǎo)葉的數(shù)目(前導(dǎo)葉，中導(dǎo)葉，后導(dǎo)葉)應(yīng)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以避免氣流通過時(shí)產(chǎn)生同期擾動(dòng)。</p><p>　　1.4.3集流器與流線罩</p><p>　　集流器的作用是使氣流獲得加速，在壓力損失最

75、小的情況下保證進(jìn)氣速度均勻、平穩(wěn)。集風(fēng)器的好壞對(duì)風(fēng)機(jī)性能影響很大，與無集風(fēng)器的風(fēng)機(jī)相比，設(shè)計(jì)良好的集風(fēng)器小可提高10%~15%。集風(fēng)器一般采用圓弧形。</p><p>　　整流罩和導(dǎo)流體是為了獲得良好的平穩(wěn)進(jìn)氣條件，在葉輪或進(jìn)口導(dǎo)葉前裝置與集風(fēng)器相適應(yīng)的整流罩，以構(gòu)成軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣流通道。 整流罩形狀為半圓形或半橢圓形，也可與尾部導(dǎo)流體一起設(shè)計(jì)成流線形。</p><p><b>

76、　　1.4.4擴(kuò)散筒</b></p><p>　　擴(kuò)散筒的作用是將后導(dǎo)葉出來的氣流動(dòng)壓部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為靜壓，以提高風(fēng)機(jī)靜壓。在額定工況下，一級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓在全壓中所占的比例為0.3～0.5，而離心通風(fēng)的只有0.05～0.1，可見軸流通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓是相當(dāng)可觀的。為了提高軸流通風(fēng)機(jī)的靜壓，必須在其最后一個(gè)葉片環(huán)的出口安置擴(kuò)散器，同時(shí)也提高了通風(fēng)機(jī)的靜壓效率。因而在抽出式通風(fēng)機(jī)出口設(shè)置擴(kuò)散器還可以明顯降低排

77、氣噪聲。</p><p><b>　　1.4.5外殼</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)外殼呈圓筒形,重要的是葉輪外緣與外殼內(nèi)表面的徑向間隙應(yīng)盡可能地減小。通常 徑向間隙和葉片展長(zhǎng)在0.01～0.06之間。風(fēng)筒設(shè)計(jì)包括內(nèi)風(fēng)筒和外風(fēng)筒兩部分，在這部分設(shè)計(jì)中主要就風(fēng)筒直徑（指內(nèi)徑）、材料、厚度及安裝時(shí)要保證的間隙等方面進(jìn)行了考慮，考慮到要填充吸聲材料，外風(fēng)筒的設(shè)計(jì)主要以內(nèi)風(fēng)

78、筒的尺寸為依據(jù)。</p><p><b>　　1.4.6軸</b></p><p>　　軸是傳遞機(jī)械能的重要零件,原動(dòng)機(jī)的扭矩通過它傳給葉輪。軸是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的主要零件，電機(jī)與風(fēng)機(jī)采用直接驅(qū)動(dòng)，故也是電機(jī)的輸出軸。</p><p>　　1.4.7法蘭與密封裝置</p><p>　　法蘭環(huán)的設(shè)計(jì)也是很重要的，它用于集流器、內(nèi)

79、風(fēng)筒、擴(kuò)散筒的連接，法蘭的結(jié)構(gòu)也決定了采用何種密封形式。本次設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)徑向尺寸和風(fēng)壓較大，故采用焊接法蘭，平面密封裝置。密封圈采用一般普通橡膠材料。</p><p>　　1.5軸流通風(fēng)機(jī)主要工作參數(shù)</p><p>　　風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動(dòng)的大小也是主要的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)。</p><p><b>　　1.5.1風(fēng)

80、量</b></p><p>　　風(fēng)量指通風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的氣體體積。風(fēng)機(jī)說明書中的風(fēng)量與風(fēng)壓, 一般均指標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)下(即大氣壓力為760mmHg, 溫度為, 濕度為, 密度為1.2kg/m3)的數(shù)值。風(fēng)量單位常用的有m3/s, m3/min, m3/h。</p><p><b>　　1.5.2風(fēng)壓</b></p><p>　　風(fēng)

81、機(jī)風(fēng)壓系指全壓H, 單位為Pa, 它是單位體積的氣體流過風(fēng)機(jī)葉輪時(shí)所獲得的能量增量。它等于風(fēng)機(jī)的靜壓與動(dòng)壓之和。一般通風(fēng)機(jī)在較高效率范圍內(nèi)工作時(shí), 其動(dòng)壓約占全壓的10～20% 左右。</p><p><b>　　1.5.3功率</b></p><p>　　功率是指單位時(shí)間內(nèi)所做的功, 單位 kW（千瓦）。風(fēng)機(jī)的功率可分為:</p><p>　

82、　全壓有效功率─指單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的空氣所獲得的實(shí)際能量, 它是風(fēng)機(jī)的輸出功率, 也稱為空氣功率。</p><p>　　靜壓有效功率─指單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)的空氣所獲得的靜壓能量。它是全壓有效功率的一部分。</p><p>　　軸功率─電動(dòng)機(jī)傳遞給風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率。也就是風(fēng)機(jī)的輸入功率。</p><p>　　電機(jī)功率─考慮了傳動(dòng)機(jī)械效率和電機(jī)容量安全系數(shù)后, 電動(dòng)機(jī)

83、的功率。</p><p><b>　　1.5.4效率</b></p><p>　　效率: 表明風(fēng)機(jī)將輸入功率轉(zhuǎn)化為輸出功率的程度。分為全壓效率(也稱為空氣效率或總效率)和靜壓效率。</p><p><b>　　1.5.5轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速系指風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù), 單位為rad/

84、min。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變時(shí), 風(fēng)機(jī)的流量、風(fēng)壓和軸功率都將隨之改變。</p><p><b>　　軸流通風(fēng)機(jī)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1通風(fēng)方式的確定</p><p>　　軸流通風(fēng)機(jī)是井下局部地點(diǎn)通風(fēng)所用的通風(fēng)設(shè)備。軸流通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是利用局部通風(fēng)機(jī)作動(dòng)力，用風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)把新鮮風(fēng)流送入掘進(jìn)工作面。軸流通風(fēng)機(jī)通風(fēng)按其工作方式不同分為壓入式、抽

85、出式二種。</p><p>　　2.1.1壓入式通風(fēng)</p><p>　　壓入式通風(fēng)是把軸流通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安裝在離掘巷道口10m外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，軸流通風(fēng)機(jī)把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒壓送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)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(fēng)流由風(fēng)筒射出后，按紊動(dòng)射流的特性使炮煙被卷吸到射出的風(fēng)流中，二者摻混共同向前移動(dòng)。用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。</p>

86、<p>　　壓入式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是軸流通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置都位于新鮮風(fēng)流中，不易引起瓦斯和煤塵爆炸，安全性好；風(fēng)筒出口風(fēng)流的有效射程長(zhǎng)，排煙能力強(qiáng)，工作面通風(fēng)時(shí)間短，壓入式通風(fēng)的缺點(diǎn)是污風(fēng)沿巷道排出，污染范圍大；炮煙從掘進(jìn)巷道排出的速度慢，需要的通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。</p><p>　　2.1.2抽出式通風(fēng)</p><p>　　抽出式通風(fēng)是把軸流

87、通風(fēng)機(jī)安裝在離巷道口10m以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)流沿巷道流入，污風(fēng)通過鐵風(fēng)筒由軸流通風(fēng)機(jī)排出。</p><p>　　抽出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是污風(fēng)經(jīng)風(fēng)筒排出，掘進(jìn)巷道中為新鮮風(fēng)流，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；放炮時(shí)人員只需撤到安全距離即可，往返時(shí)間短；而且所需排煙的巷道長(zhǎng)度為工作面至風(fēng)筒吸入口的長(zhǎng)度，故排煙時(shí)間短，有利于提高掘進(jìn)速度。抽出式通風(fēng)的缺點(diǎn)是風(fēng)筒吸入口的有效吸程短，風(fēng)筒吸風(fēng)口距工作面距離過遠(yuǎn)則通風(fēng)效果不好，</p>

88、;<p>　　從以上比較可以看出，兩種通風(fēng)方式各有利弊。但抽出式排煙時(shí)間短，具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，考慮到人員安全，故本設(shè)計(jì)采用抽出式軸流通風(fēng)機(jī)，</p><p>　　2.2通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　確定通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)身n、級(jí)數(shù)、級(jí)型式、葉輪直徑D和葉頂圓周速度u目前軸流通風(fēng)機(jī)多由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。對(duì)于異步電機(jī)，起轉(zhuǎn)速可選為580、720、990、1450、及2950

89、r/min。軸流通風(fēng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速可以減少葉輪直徑及機(jī)器尺寸，并有利于提高通風(fēng)機(jī)的效率。但是轉(zhuǎn)速的提高也受到一定的限制。如果提高轉(zhuǎn)速使通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速增加，有可能得不到合理的通風(fēng)機(jī)級(jí)數(shù)，而且增加了圓周速度，從而使通風(fēng)機(jī)噪音增加。風(fēng)機(jī)本設(shè)計(jì)中，考慮到交流電在礦井應(yīng)用比較廣泛，故采用異步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式，</p><p>　　圓周速度是軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)之一。實(shí)踐表明，提高軸流通風(fēng)機(jī)的圓周速度，可以提高風(fēng)機(jī)的全壓

90、。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，葉輪葉頂圓周速度=m/s比較合適。但是圓周速度的提高，風(fēng)機(jī)的噪音也將隨之提高，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的噪音與成正比，而渦流噪音與成正比 [13]。</p><p>　　葉輪直徑是軸流通風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其大小直接影響通風(fēng)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)。常用的一種方法是根據(jù)大量試驗(yàn)研究現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料。人們發(fā)現(xiàn)葉輪直徑與全壓、流量、及轉(zhuǎn)速之間存在一定的關(guān)系，即與通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速存在一定的關(guān)系。</p>

91、<p>　　設(shè)計(jì)中預(yù)選轉(zhuǎn)速分別n=990r/min和n=1450r/min，通風(fēng)機(jī)的級(jí)數(shù)分別預(yù)選為1、2級(jí)，分別計(jì)算出各種預(yù)選方案中通風(fēng)機(jī)的的計(jì)算比轉(zhuǎn)速，由比轉(zhuǎn)速查得對(duì)應(yīng)的軸流通風(fēng)機(jī)各種級(jí)型式、全壓系數(shù)及全壓效率。初步計(jì)算出不同設(shè)計(jì)方案通風(fēng)機(jī)的葉輪直徑D，然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，再求出其葉頂圓周速度，具體計(jì)算結(jié)果列于下表2-1。</p><p>　　表1 不同方案的計(jì)算結(jié)果</p><p

92、>　　由表1的計(jì)算結(jié)果可以看出，當(dāng)通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=990r/min，通風(fēng)機(jī)的級(jí)型式為單級(jí)R+S時(shí)，這種級(jí)型式的軸流通風(fēng)機(jī)在葉輪后安裝后導(dǎo)流器，其目的在于能夠部分甚至全部利用葉輪出口旋繞動(dòng)能，通風(fēng)機(jī)可以獲得較高的效率、較小的葉輪直徑和軸向長(zhǎng)度，以及較低的圓周速度，即較低的通風(fēng)機(jī)噪聲。因而，從通風(fēng)機(jī)效率、噪聲和結(jié)構(gòu)尺寸等綜合考慮，確定采用單級(jí)R+S級(jí)的級(jí)型式，葉輪直徑D=1.6m，當(dāng)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=990r/min時(shí)，此時(shí)的葉輪葉頂圓周

93、速度u=82.896m/s。</p><p><b>　　2.3電機(jī)選擇</b></p><p>　　按下式計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率為</p><p><b>　　按kW kW</b></p><p>　　式中─電動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)，對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)，一般。根據(jù)風(fēng)機(jī)的流量、風(fēng)壓和轉(zhuǎn)速等參數(shù)選擇了防爆性電動(dòng)機(jī)，即YB

94、F系列，YBF系列電動(dòng)機(jī)為軸流式風(fēng)機(jī)專用的防爆電機(jī)。計(jì)算功率和風(fēng)機(jī)使用環(huán)境的要求，故選用FBCZN016/75型防爆抽出式軸流主通風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)采用YBF315S-6型、75kW、660V防爆電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　第3章 主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1葉片參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1.1流量系數(shù)和全壓系數(shù)的確定</p>

95、<p>　　葉輪是通風(fēng)最主要的部件，其主要作用是把原動(dòng)機(jī)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(dòng)力計(jì)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(jìn)行的葉片集合尺寸的計(jì)算。為此，把整個(gè)葉片分成若干個(gè)計(jì)算截面，然后通過計(jì)算得出個(gè)基元截面所采用翼型的葉片寬度及安裝角。</p><p>　　按下式計(jì)算流量系數(shù)：</p><p><b>

96、;　?。剑剑?.240</b></p><p>　　按文獻(xiàn)下式計(jì)算全壓系數(shù)：</p><p><b>　　===0.243</b></p><p>　　3.1.2確定葉輪廓比及輪廓直徑d</p><p>　　由文獻(xiàn)【1】圖4-6，當(dāng)通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速=195時(shí)，可選用=0.56，按文獻(xiàn)【1】表4-2如下，當(dāng)=0.

97、,243時(shí)，=0.5~0.6，取=0.56是合適的。由此得到葉輪輪轂直徑為：</p><p>　　d=D=0.561.6m=0.896m</p><p>　　3.1.3輪轂比檢驗(yàn)</p><p>　　為了判斷葉輪葉片根部和后導(dǎo)流器根部是否會(huì)發(fā)生氣流分離，應(yīng)驗(yàn)算是否所取的輪轂比＞；</p><p>　　由文獻(xiàn)下式求得通風(fēng)機(jī)的軸向速度為：<

98、/p><p>　　==m/s= 28.998m/s</p><p>　　則得到通風(fēng)機(jī)的無因次軸向速度為：</p><p>　　= /=28.998/0.8=0.349</p><p>　　由表2-1的計(jì)算結(jié)果得到通風(fēng)機(jī)的全壓效率=0.8，則通風(fēng)機(jī)的理論全壓系數(shù)為：</p><p>　　=0.243/0.8=0.304<

99、;/p><p>　　最佳計(jì)算參數(shù)，由文獻(xiàn)【1】 圖4-7可查得=0.25。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)【1】表4-3如下，可以計(jì)算出二級(jí)R+S級(jí)型式通風(fēng)機(jī)葉輪的計(jì)算函數(shù)為：</p><p>　　由下式可以計(jì)算葉輪的最小允許輪轂比為：</p><p>　　=1/=1/3.06=0.327</p><p>　　由于所決定的輪

100、轂比=0.56＞，所以在葉輪葉片根部不會(huì)產(chǎn)生氣流分離。</p><p>　　對(duì)于導(dǎo)流器，按文獻(xiàn)【1】表4-3如下，可計(jì)算函數(shù)為：</p><p><b>　　==</b></p><p>　　由下式可以得到導(dǎo)流器的最小允許輪轂比為：</p><p>　　由于所決定的輪轂比=0.56＞，所以在后導(dǎo)流器葉片根部也不會(huì)產(chǎn)生氣流

101、分離</p><p>　　3.1.4葉片翼型參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　目前，軸流通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法主要有兩種，一種是利用孤立翼型進(jìn)行空氣動(dòng)力試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為孤立翼型設(shè)計(jì)方法；其特點(diǎn)在于應(yīng)用孤立翼型的特性曲線來進(jìn)行軸流通風(fēng)機(jī)葉片環(huán)氣動(dòng)計(jì)算。另一種是利用平面葉柵的理論和葉柵的吹風(fēng)試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為葉柵設(shè)計(jì)方法。，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

102、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)。</p><p>　　孤立翼型設(shè)計(jì)方法是建立在孤立翼型理論基礎(chǔ)上得軸流通風(fēng)機(jī)葉片的空氣動(dòng)力計(jì)算方法。葉片在空氣動(dòng)力計(jì)算中，是在滿足給定流量q和全壓p的條件下，為獲得高效率和第噪聲而進(jìn)行的葉片幾何尺寸計(jì)算，同時(shí)在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)力求減小機(jī)器尺寸及重量。為此，把整個(gè)葉片分成若干個(gè)計(jì)算截面，然后通過計(jì)算得出 各基元截面所采用翼型的葉片寬度b及葉片安裝角β。整個(gè)葉片的幾何尺寸

103、?？梢杂捎?jì)算得到的各基元截面尺寸光滑過渡得到。</p><p><b>　　1確定計(jì)算截面</b></p><p>　　將整個(gè)葉片分成7個(gè)計(jì)算截面，其中相對(duì)平均半徑為</p><p>　　2各計(jì)算截面葉片環(huán)的氣流參數(shù)和空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)計(jì)算</p><p>　　由式可求得第一個(gè)截面半徑</p><p&g

104、t;<b>　　==0.448</b></p><p>　　同理，可以求得=0.523，=0.589，=0.648，=0.705，=0.753，=0.8。</p><p>　　葉片的其他各個(gè)參數(shù)計(jì)算結(jié)果列于下表3-3，</p><p>　　表3-3 葉輪氣流參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)【1】中對(duì)翼型

105、相對(duì)厚度懂得選取原則，在葉根及頂截面分別選為0.1和0.07，中間各截面的可按直線規(guī)律變化，通過插值計(jì)算得出。</p><p>　　葉根幾葉頂?shù)娜~片總寬度bZ由計(jì)算得到，而中間各截面的bZ可按直線規(guī)律變化，通過插值計(jì)算得出。</p><p>　　對(duì)于葉片數(shù)目的選擇計(jì)算，由文獻(xiàn)【1】表4-4，當(dāng)=0.5～0.6時(shí)，。又因?yàn)?lt;/p><p>　　故選取葉片數(shù)目Z=15。

106、</p><p>　　通過計(jì)算可以得出、、、、等曲線，將這些曲線繪制于圖3中，可以看到各曲線光滑，證明計(jì)算正確無誤</p><p>　　圖2-1氣流參數(shù)及葉片幾何尺寸沿相對(duì)半徑的變化</p><p>　　3.2葉片翼型的選擇</p><p>　　從目前資料來看，可用于孤立翼型設(shè)計(jì)方法的翼型主要有三種：一是平底或接近平底的翼型，國(guó)內(nèi)外常用的有C

107、LARK-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，由于NASA-65系列自成體系，其翼型及葉片中弧線的繪制方法于一般方法不同，國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較少，故不考慮選擇。本設(shè)計(jì)選定LS翼型。</p><p>　　3.2.1 LS翼型坐標(biāo)</p><p>　　LS翼型的原始翼型為英國(guó)LS螺旋槳翼型，后來稍加修改用于軸流通風(fēng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)形式如圖2-1所示

108、。其坐標(biāo)如表3-5</p><p>　　圖2-2 LS翼型結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表3-5 LS翼型斷面坐標(biāo)值</p><p><b>　　3.3葉片的繪制</b></p><p>　　弦長(zhǎng)在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于下表3-6。</p><p>　　表3-6 弦長(zhǎng)的投影</p&g

109、t;<p>　　各計(jì)算截面翼型的重心坐標(biāo)、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。</p><p>　　表3-7 LS翼型各參數(shù)投影</p><p>　　根據(jù)表3-5中翼型坐標(biāo)值，可計(jì)算出各計(jì)算截面的翼型尺寸：</p><p>　　=0.56，b=217.2mm，C=21.72mm時(shí)，=2.606mm,=1.955mm。&l

110、t;/p><p>　　=0.654，b=204.8mm，C=19.456mm時(shí)，=2.335mm,=1.751mm。</p><p>　　=0.736，b=190.4mm，C=17.136mm時(shí)，=2.056mm,=1.542mm。</p><p>　　=0.810，b=183.5mm，C=15.596mm時(shí)，=1.872mm,=1.404mm。</p>

111、<p>　　=0.878，b=174.3mm，C=13.994mm時(shí)，=1.679mm,=1.259mm。</p><p>　　=0.941，b=165.9mm，C=12.443mm時(shí)，=1.493mm,=1.120mm。</p><p>　　=1.0，b=158.1mm，C=11.067mm時(shí)，=1.328mm,=0.996mm。</p><p>　　根

112、據(jù)計(jì)算所得到的上述數(shù)據(jù)，繪制=0.56、0.654、0.736、0.81、0.878、0.941及1.0各計(jì)算截面翼型。如附圖1，為了改善葉片受力情況，各計(jì)算截面的翼型重心都落在同一徑向線上，根據(jù)這一原則繪制了葉片圖，圖2，</p><p><b>　　圖2-3通風(fēng)機(jī)葉片</b></p><p>　　3.4后導(dǎo)流器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　

113、　后導(dǎo)流器為擴(kuò)壓式葉柵，其出口氣流壓力要大于入口，為防止氣流倒流，在輪廓中間部分應(yīng)當(dāng)安裝中心圓盤，并在該圓盤的中心設(shè)有軸孔，通常采用鋼板制造。</p><p>　　3.4.1后導(dǎo)流器葉片參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　后導(dǎo)流器同樣選取LS翼型，計(jì)算參數(shù)的確定：在葉片設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)得出；風(fēng)機(jī)的理論全壓系數(shù)=0.304，由文獻(xiàn)【1】圖4-7可查得=0.25。后導(dǎo)流器葉片氣流參數(shù)和空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)

114、的計(jì)算結(jié)果列于下表表。采用等寬葉片，選=0.1，=1.0</p><p>　　表3-8后導(dǎo)葉氣流參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算表</p><p>　　通過計(jì)算可得出、、及。將其畫到下圖2-4上，并用曲線連接光滑，證明計(jì)算無誤。</p><p><b>　　圖2-4、、及圖</b></p><p>　　3.4.2導(dǎo)流器葉片數(shù)目的確定&

115、lt;/p><p>　　導(dǎo)流器葉片數(shù)目的確定：選取后導(dǎo)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(jì)算中，已經(jīng)得到，可取?？傻煤髮?dǎo)流器葉片數(shù)目：</p><p>　　又由于導(dǎo)葉的數(shù)目(前導(dǎo)葉，中導(dǎo)又由于導(dǎo)葉的數(shù)目(前導(dǎo)葉，中導(dǎo)葉，后導(dǎo)葉)應(yīng)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以避免氣流通過時(shí)產(chǎn)生同期擾動(dòng)。所以選定導(dǎo)葉數(shù)目為12。</p><p>　　3.4.3葉片的繪制<

116、/p><p>　　弦長(zhǎng)在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于下表3-6。</p><p>　　表3-6 弦長(zhǎng)的投影</p><p>　　各計(jì)算截面翼型的重心坐標(biāo)、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。</p><p>　　表3-7 LS翼型各參數(shù)投影</p><p>　　根據(jù)表3-5中翼型坐標(biāo)值，

117、可計(jì)算出各計(jì)算截面的翼型尺寸：由于是采用等寬葉片，實(shí)驗(yàn)各截面的x、y各坐標(biāo)值一樣，列于下表。圖略 b=259.75mm，C=25.98mm時(shí)，=3.12mm,=2.34mm。</p><p>　　第4章 其他結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1主風(fēng)筒的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)殼部分是風(fēng)機(jī)的通流部件，它安裝在工作輪葉片的

118、最外側(cè)，用來保護(hù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和減少能量損失，另外還用于連接機(jī)體的前后部分，起承上啟下的作用。</p><p>　　4.11軸流通風(fēng)機(jī)徑向間隙的確定</p><p>　　圖4-1軸流通風(fēng)機(jī)間隙</p><p>　　在軸流通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，葉輪和殼體有一定的間隙。如圖6所示。葉片頂端與機(jī)殼間的徑向間隙對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)的壓力、效率、及噪聲的影響，對(duì)徑向間隙的決定原則是，在保證葉片

119、頂端與機(jī)殼內(nèi)壁不相碰的前提下，應(yīng)盡可能地小些。通常取，而我國(guó)目前對(duì)一般軸流通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)中，要求葉片頂端與機(jī)殼的徑向間隙應(yīng)均勻，其單側(cè)徑向間隙應(yīng)在葉輪直徑的范圍內(nèi)。</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　這里取。</b></p><p><b>　　風(fēng)筒的直徑 </b&

120、gt;</p><p><b>　　風(fēng)筒的厚度去。</b></p><p>　　4.12軸流通風(fēng)機(jī)軸向間隙的確定</p><p>　　在無特殊說明時(shí)，軸向間隙是指在平均半徑處相鄰兩葉片環(huán)邊緣間的軸向距離，由于尾跡的影響，從前面葉柵中流出的氣流，在軸向間隙中其速度場(chǎng)是不均勻的，這將影響后面葉柵的工作及軸流通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，并引起葉片的振動(dòng)。增加軸

121、向間隙雖然可以使進(jìn)入后面葉柵的氣流趨于均勻，但是由于軸向尺寸的增大，會(huì)增加葉道內(nèi)氣流的摩擦損失；過小的軸向間隙對(duì)通風(fēng)機(jī)噪音道和葉片振動(dòng)有不利的影響。研究結(jié)果表明，軸流通風(fēng)機(jī)級(jí)的最佳軸向間隙</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　所以有</b></p><p><b>　　取</

122、b></p><p>　　4.1.3 電機(jī)與風(fēng)筒的安裝</p><p>　　Ybf系列專用防爆電機(jī)的機(jī)殼上敷設(shè)有3條軸向固定通筋，其高度約為40mm，每條通筋上設(shè)有2個(gè)螺孔。把電動(dòng)機(jī)塞進(jìn)電機(jī)固定筒后用螺栓聯(lián)接，然后將電機(jī)固定筒與主機(jī)殼間用支撐筋板焊接在一起。這樣做可以保證轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的同軸度，使葉頂間隙均勻以提高風(fēng)機(jī)效率，而且，3條筋條使電機(jī)與固定筒之間形成了一個(gè)環(huán)形通道，在風(fēng)機(jī)葉輪的

123、作用下，氣流從電機(jī)的一端通暢的流向另一端，保證了電機(jī)的正產(chǎn)散熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)安全，消除了普通對(duì)電機(jī)散熱效果差的弊病。風(fēng)筒的長(zhǎng)度包括安裝電機(jī)長(zhǎng)度和葉輪寬度及間隙，取長(zhǎng)度L=1500mm，其通風(fēng)機(jī)主風(fēng)筒的機(jī)構(gòu)圖如4-2。</p><p><b>　　圖4-2 主風(fēng)筒</b></p><p>　　4.2集流器與流線罩設(shè)計(jì)</p><p>　　無集流器的通風(fēng)機(jī)

124、要比有優(yōu)良集流器的通風(fēng)機(jī)全壓及效率分別低10%~12%或10%~15%。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(fēng)機(jī)級(jí)的入口前面建立起均勻的速度場(chǎng)。如果在設(shè)計(jì)中缺少其中一個(gè)或兩個(gè)部件，以及設(shè)計(jì)得不合理，都會(huì)惡化級(jí)的入口條件，使通風(fēng)機(jī)的性能變壞，</p><p><b>　　4.2.1集流器</b></p>&l

125、t;p>　　集流器的型線多為圓弧或雙曲線，這里選擇圓弧型，對(duì)于圓弧集流器，當(dāng)圓弧型線半徑r與葉輪直徑D之比r/D=0.2時(shí)，器損失系數(shù)很小，當(dāng)r/D=0.3時(shí)忽略其損失，故在設(shè)計(jì)中取r/D=0.25～0.3，其設(shè)計(jì)尺寸如下：</p><p>　　則葉輪圓弧半r=0.3D=0.3×1.6=0.48m。</p><p>　　集流器的大端直徑為1.3D=1.3×1.6=

126、2.08m，</p><p>　　長(zhǎng)度為0.25D=0.25×1.6=0.4mm</p><p><b>　　厚度取6mm</b></p><p>　　其圖形如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4.3圓弧集流器</b></p><p>　　4.2.2流線

127、罩的設(shè)計(jì)</p><p>　　流線罩的有無，以及它的形狀，對(duì)軸流風(fēng)機(jī)性能是有影響的，尤其是當(dāng)通風(fēng)機(jī)輪轂比較大時(shí)。流線罩的作用是，使氣流順利地進(jìn)入風(fēng)機(jī)的環(huán)形入口通道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)良好的流線罩可使軸流通風(fēng)機(jī)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(zhǎng)度比較大，且加工難度大。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，其形狀多采用圓弧或多圓弧代替。目前礦用軸流通

128、風(fēng)機(jī)流線罩的行面為球面或橢球面?？紤]到成本和縮小風(fēng)機(jī)的體積方面考慮，本設(shè)計(jì)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，其結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)中取。</b></p><p>　　圖4-4 流線罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　4.3擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)</b></p>

129、<p>　　在額定工況下，一級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓在全壓中所占的比例為0.3～0.5，而離心通風(fēng)的只有0.05～0.1，可見軸流通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓是相當(dāng)可觀的。為了提高軸流通風(fēng)機(jī)的靜壓，必須在其最后一個(gè)葉片環(huán)的出口安置擴(kuò)散器，同時(shí)也提高了通風(fēng)機(jī)的靜壓效率。此外，由于通風(fēng)機(jī)排氣噪聲的聲功率與通風(fēng)出口排入大氣的速度的8次方成正比，因而在抽出式通風(fēng)機(jī)出口設(shè)置擴(kuò)散器還可以明顯降低排氣噪聲。</p><p>　　軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)

130、散器的結(jié)構(gòu)型式隨外殼和芯筒的型式不同而異，本次設(shè)計(jì)選擇外殼是錐形圓筒，芯筒是減縮的，把后導(dǎo)葉焊接在擴(kuò)散器內(nèi)，此外，還填充有消聲材料。</p><p><b>　　（2） 尺寸的確定</b></p><p>　　擴(kuò)散筒的長(zhǎng)度可按經(jīng)驗(yàn)選擇：</p><p><b>　　(4-13)</b></p><p&g

131、t;　　式中 ——擴(kuò)散筒進(jìn)口直徑。</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　等值張開角常取，=其圖如4-5所示。</p><p>　　圖4-5擴(kuò)散器簡(jiǎn)圖.1-連接法蘭；2-后導(dǎo)葉</p><p>　　4.4 法蘭環(huán)與密封圈</p><p><b>　　4.4.

132、1 法蘭環(huán)</b></p><p>　　管道、閥門、設(shè)備之間以及設(shè)備的某些零部件之間，常用螺栓和法蘭相連接。法蘭連接從結(jié)構(gòu)功能和一般設(shè)計(jì)準(zhǔn)則出發(fā)．應(yīng)滿足下列基本要求：工作條件下，法蘭泄漏量被控制在工藝允許的范圍內(nèi)；在各種情況(裝配、開車和操作)中，能經(jīng)受一定的外載和內(nèi)力，具有足夠的強(qiáng)度；便于多次拆裝而又不致影響其密封性能；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于大批生產(chǎn)；對(duì)于管法蘭，由于被連接的對(duì)象是標(biāo)準(zhǔn)件(管子、

133、管件和閥門)，因此還應(yīng)該特別突出互換性的要求。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中都采用整體法蘭，即法蘭環(huán)與被連接件（筒體）牢固地結(jié)成一體，如下圖：</p><p>　　圖4—6 整體法蘭</p><p>　　法蘭上的各種作用力又在殼體上產(chǎn)生一個(gè)附加載荷，為了降低上述因素在殼體上產(chǎn)生的附加應(yīng)力，常在殼體與法蘭環(huán)間加以錐形過渡段[如圖3-3(b)所示]，這種法蘭稱為錐頸

134、法蘭。對(duì)圖3-3中(a)、(c)兩種沒有錐頸的稱為平板法蘭。圖3-3中(b)、(c)均為焊接結(jié)構(gòu)，并把焊接的平板法蘭稱為平焊法蘭，把對(duì)接焊的錐頸法蘭叫做長(zhǎng)頸或高頸對(duì)焊法蘭或簡(jiǎn)稱對(duì)焊法蘭。對(duì)焊法蘭由于存在錐頸過渡段，可以提高強(qiáng)度增加剛性，適用于溫度壓力較高或者殼體直徑較大的場(chǎng)合。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中風(fēng)筒承受較大的壓力，所以采用對(duì)焊法蘭，由于前、后風(fēng)筒的直徑相同，所設(shè)計(jì)的法蘭結(jié)構(gòu)尺寸相同，已知葉輪直徑為1

135、600，根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】表5-3可得，連接法蘭的螺栓孔為24個(gè)M16.如下圖4-7：</p><p><b>　　圖4—7 法蘭環(huán)</b></p><p><b>　　4.4.2 密封圈</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)如果泄漏嚴(yán)重，會(huì)使風(fēng)壓降低，達(dá)不到預(yù)期的壓力，使風(fēng)機(jī)整體性能下降，所以風(fēng)機(jī)密封是很重要的。</

136、p><p>　　本次設(shè)計(jì)中法蘭密封面采用的是光滑密封面，光滑密封面亦稱平面密封面，密封面并非一光滑的平面，在平面上往往開有2~4條按同心圓分布的三角形界面的溝槽（即法蘭水線）。與其它類型相比，光滑密封面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，其次這種結(jié)構(gòu)密封面的寬度較大，故使用中常采用非金屬或金屬軟質(zhì)墊片。此次設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)壓力不大，故可采用此種密封方式。</p><p>　　密封材料采用的是普通橡膠板，這種墊片的y

137、、m值最低，密封性能好，適用于溫度和壓力很低的場(chǎng)合。符合風(fēng)機(jī)的使用條件。墊片的厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇10mm。</p><p><b>　　4.5噪音的處理</b></p><p>　　局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音很大，常達(dá)dB，大大超過《規(guī)程》規(guī)定的允許標(biāo)準(zhǔn)?！兑?guī)程》規(guī)定：作業(yè)場(chǎng)所的噪聲，不應(yīng)超過85dB(A)。大于85dB(A)時(shí)，需配備個(gè)人防護(hù)用品；大于或等于90 dB(A)

138、時(shí)，還應(yīng)采取降低作業(yè)場(chǎng)所噪音的措施。軸流通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音大，工人長(zhǎng)期在這樣噪音下工作，易于煩躁疲勞，降低勞動(dòng)生產(chǎn)率，并能引起聽力減退。因此應(yīng)對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)采取消聲措施。降低噪音的措施一是研制、選用低噪音高效率局部通風(fēng)機(jī)；二是在現(xiàn)有軸流通風(fēng)機(jī)上安設(shè)消音器。軸流通風(fēng)機(jī)消音器是一種能使聲能衰減并能通過風(fēng)流的裝置。對(duì)消音器的要求是通風(fēng)阻力小、消音效果好、輕便耐用。本設(shè)計(jì)采用微孔板做的消音器。孔（孔徑1mm）中來回摩擦而消耗能量的。微孔板消音器是在外

139、殼內(nèi)設(shè)兩層微孔板風(fēng)筒；其直徑分別比外殼小50mm、80mm，內(nèi)外層穿孔率分別為2%和1%。微孔板消音器的芯筒也用微孔板制作。這種消音器可使局部通風(fēng)機(jī)噪音有效降低。</p><p><b>　　主要零部件強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　軸流風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒可用鋼板內(nèi)加鋁襯，葉片采用鋼板制作或風(fēng)筒用鋼板制作，葉片采用鋁材料，以保證葉輪與機(jī)殼發(fā)生碰撞或摩擦?xí)r，不能出現(xiàn)火花而

140、引起事故。當(dāng)通風(fēng)機(jī)輸送易爆易燃等級(jí)或含塵量比較高的氣體介質(zhì)時(shí)，則通風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)殼都必須采用鋁材料制作，若機(jī)殼用鋼板制作，內(nèi)壁需加鋁襯板。</p><p>　　具體選擇如下表：表6-1 風(fēng)機(jī)各部件材料的選擇</p><p>　　以上材料的選擇根據(jù)上文中的推薦，并結(jié)合自己的設(shè)計(jì)需要而選取的。</p><p><b>　　5.1葉片的校核</b>

141、</p><p>　　軸流通風(fēng)機(jī)的葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片受到離心力和氣流流動(dòng)壓力；前者造成拉伸，后者導(dǎo)致彎曲。在扭曲葉片中，離心力也會(huì)造成彎曲。離心力和由它所引起的應(yīng)力在葉片頂端為零，向葉根逐步增大，到葉片根部達(dá)到最大值[4]。作用在葉片上的總離心力為</p><p><b>　　(6-1)</b></p><p>　　式中 ——單個(gè)葉片質(zhì)量

142、，</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　A——葉片的平均截面積，由CAD的面域命令可得到；</p><p><b>　　——葉片長(zhǎng)度；</b></p><p>　　——葉片中心至葉輪中心之距離，</p><p><b>　　——葉輪角速度，。

143、</b></p><p>　　圖6—1 軸流風(fēng)機(jī)葉片拉伸計(jì)算圖</p><p>　　則離心力 </p><p>　　葉片根部的拉伸應(yīng)力為：</p><p><b>　　(6-2)</b></p><p>　　式中 S——對(duì)于葉片焊接在輪轂上的葉輪，S為焊縫面積；

144、對(duì)于葉片通過葉柄固定在輪轂上的葉輪，S指葉柄的橫截面積。本次設(shè)計(jì)采用的是固定方式，葉片葉柄橫截面積為。</p><p>　　則拉伸應(yīng)力 </p><p>　　氣流流動(dòng)壓力引起的荷載力可以分解為切向力和軸向力，計(jì)算中假設(shè)荷載力作用在葉片平均半徑的位置上。</p><p>　　切向力決定于傳動(dòng)功率、葉片數(shù)和葉片平均半徑處的圓周速度：</p>

145、<p><b>　　(6-3)</b></p><p>　　式中 ——軸功率(kW)；</p><p>　　——葉片數(shù)（個(gè)）；第一級(jí)葉片數(shù)=15</p><p>　　——葉片平均半徑處的圓周速度。</p><p>　　則切向力 </p><p>　

146、　軸向力決定于葉輪產(chǎn)生的靜壓差、葉片長(zhǎng)度和葉片平均半徑圓周上的節(jié)距：</p><p><b>　　(6-4)</b></p><p>　　式中 ——葉輪產(chǎn)生的靜壓差；</p><p><b>　　第一級(jí)葉輪產(chǎn)生的</b></p><p>　　——葉片全長(zhǎng)(m)；0.352m；</p&g

147、t;<p>　　——葉片平均半徑圓周上的節(jié)距。葉片節(jié)距為0.261m；</p><p>　　則軸向力 </p><p>　　荷載力就等于切向力和軸向力的合力，為：</p><p><b>　　(6-5)</b></p><p>　　為了求得氣流荷載力引起的彎矩，先要根據(jù)葉輪圖確定葉片根部截面的法

148、線與圓周切線之間的夾角，以及荷載力與圓周切線之夾角。</p><p>　　圖6—2 軸流通風(fēng)機(jī)葉片上的氣流荷載力</p><p>　　在葉片長(zhǎng)度方上受到的彎矩為：</p><p><b>　　(6-6)</b></p><p>　　式中 </p><p><

149、;b>　　則 </b></p><p>　　最大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在葉片根部， </p><p><b>　　(6-7)</b></p><p>　　式中 ——葉片根部端面的彎曲斷面系數(shù)。</p><p>　　則 </p><p>　　于是，葉片