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  KZ25-64-8 型轴流式通风机设计【优秀】【word6张CAD图纸全套】【毕业设计】【带开题报告外文翻译】【78页正文26400字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加】B9.Unsteady Flow Analysis in Hydraulic Turbomachinery.pdfKZ25-64-8型轴流式通风机的设计.docvb源程序中导风筒.dwg动叶片结构图A2.dwg叶轮部件结构图A1.dwg开题报告.doc数据流线.dwg译文.doc说明书.doc集流器A1.dwg开题报告KZ25-64-8 型轴流式通风机设计设计(论文)题目型轴流式通风机设计设计(论文)类型(划“√”)工程设计应用研究开发研究基础研究其它√一、本课题的研究目的和意义矿井通风的主要动力是通风机。通风机是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转,加之其功率大,因此其能耗很大。据统计,全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16。风机用电约占全国发电量的 10;另据 1988 年原冶金部的规划资料,我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的 30 ;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的 20 ;煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的 17,由此可见,风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理地选择和使用通风机,不仅关系到矿井的安全生产和职工的身体健康,而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本课题研究目的是了解通风机在现代工业中的重要作用,了解通风机以及原理相似的汽轮机结构原理各部分作用,加深对大型机械实际加工过程以及所采用的典型的加工工艺方法,、工艺路线和实际加工过程所涉及的主要设备。了解通风机叶片以及其他各部分构件在实际中的设计方法,能够自行设计出合理的通风机结构,通过本次设计掌握整体机械结构设计的方法程序和步骤,掌握新学术论文的写作格式,为以后的参加工作或深入学习打下基础。 二、本课题的主要研究内容1、通风机总体方案设计主要结构参数的确定叶轮外径,轮毂比ν,叶片数。选择电动机计算风机轴功率N。注意容量富裕系数以及风机运行工况变化时功率的变化,按最大值选取。参考同类型风机确定。一般电动机的功率应为风机设计点功率的1.05~1.8倍。2、 动叶片的空气动力学设计沿叶片高度划分30个以上的基元级(从叶根到叶顶间距逐渐加大),要求对每一个栅面都要进行计算。要求用一种熟悉的高级语言编写相应的计算程序,借助于计算机来完成动叶片的空气动力学设计计算。3 、动叶片的强度校核动叶片在工作中受力如下1)叶片的离心力。2)由于离心力作用点与支杆中心不重合而产生的离心力附加弯矩。3)动叶片受到的气动力(气流对叶片的作用力)。4)动叶气动力合力作用点与叶片支杆中心不重合而产生的气动力扭矩。一个栅面的气动力合力一般位于距叶型头部25-40处(可近似认为叶片受到的气动力合力作用于叶片中间栅面且距离叶型前缘点25b%处)。动叶片的危险部位1)叶片根部。2)第一铆钉孔处。在本设计中,只要求对叶片根部进行强度校核,安全系数n≥2。4 、动叶片结构和轮毂结构设计动叶片采用钢板模压与支杆铆接结构。进行支杆根部结构的设计,要求叶片在轮毂上可以改变角度,以使叶片调节方便。轮毂采用焊接结构,轮毂上的支杆孔应结合动叶根部结构形状设计。根据叶片与轮毂的加工工艺,选择合适的材料。 5 、轮毂强度校核对固定叶片的轮毂均应进行强度校核。可采用近似计算,即不考虑轮毂圆环表面的影响,认为叶片旋转产生的离心力全部由轮毂的圆盘来承担。安全系数n≥2。6 、各主风筒的设计风机外壳的设计应依据国标和有关行业标准进行,标准中对风筒法兰的的形状尺寸等有明确的要求。对于主风机,主风筒一般均采用中间剖分结构。7 、集流器和扩散器的设计集流器由外集流风筒和流线体形疏流罩构成;扩散器由外筒及流线体形芯筒构成。当电动机位于通风机的出气侧时,应考虑如何消除传动轴的旋转影响。8 、总体结构设计指的是将以上各部分按实际的顺序组合在一起,组成风机的总装图。在总装图中风机的外壳上要画出铭牌示意图、两级叶轮转向和气流方向箭头标志。三、文献综述(国内外研究情况及其发展)通风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车,它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年,英国的圭贝尔发明离心通风机,其叶轮、机壳为同心圆型,机壳用砖制,木制叶轮采用后向直叶片,效率仅为40%左右,主要用于矿山通风。1880年,人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳,和后向弯曲叶片的离心通风机,结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机;1898年,爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机,并为各国所广泛采用;19世纪,轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风,但其压力仅为100~300帕,效率仅为15~25%,直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。1935年,德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风;1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机;旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。离心通风机工作时,动力机主要是电动机驱动叶轮在蜗形机壳内旋转,空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用,气体压力和速度得以提高,并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳,从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内,故又称径流通风机。离心通风机主要由叶轮和机壳组成,小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气,用单级叶轮;流量大的可双侧进气,用两个背靠背的叶轮,又称为双吸式离心通风机。叶轮是通风机的主要部件,它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同,叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜;径向叶轮的叶片顶部是向径向的,又分直叶片式和曲线型叶片;后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。前向叶轮产生的压力最大,在流量和转数一定时,所需叶轮直径最小,但效率一般较低;后向叶轮相反,所产生的压力最小,所需叶轮直径最大,而效率一般较高;径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单,机翼型叶片最复杂。为了使叶片表面有合适的速度分布,一般采用曲线型叶片,如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘,以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻,流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。轴流式通风机工作时,动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转,气体从集流器进入,通过叶轮获得能量,提高压力和速度,然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,小型的叶轮直径只有100毫米左右,大型的可达20米以上。小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成,通常安装在建筑物的墙壁或天花板上;大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上,数目一般为2~24。叶片越多,风压越高;叶片安装角一般为10°~45°,安装角越大,风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。斜流通风机又称混流通风机,在这类通风机中,气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮,在叶道中获得能量,并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点,流量范围和效率均介于两者之间。横流通风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮,然后穿过叶轮内部从另一侧排出,气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下,它的尺寸小、转速低。与其他类型低速通风机相比,横流通风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择,而不影响气体的流动状态,气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长,适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。通风机的性能参数主要有流量、压力、功率,效率和转速。另外,噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量,以单位时间内流经通风机的气体体积表示;压力也称风压,是指气体在通风机内压力升高值,有静压、动压和全压之分;功率是指通风机的输入功率,即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90%。通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率,以降低电能消耗;用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机;降低通风机噪声;提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性;实现变转速调节和自动化调节。四、凯时娱乐下载,拟解决的关键问题1、 风机的叶片数,叶片的弦长及其沿动叶片高度的分布规律,叶面与支杆的连接结构,支杆的结构形式,支杆与轮毂的相对关系如何。叶轮的轮毂比,叶片的厚度,叶片的相对扭转角,叶轮所用的材料,叶轮的整体结构形式以及对旋风机两级叶轮有何不同;轴流风机导叶的结构形式,叶片数。导叶片与相邻动叶片的数量对应关系。2、 风机所选用电机的型号,性能和结构形式。电机在风筒中的固定方式。电机轴线和风机风筒轴线、风机主风筒的结构形式。主风筒的中分结构形式,内筒直径与外筒直径的相对大小。风筒所用的材料厚度,法兰的厚度。以及当对风机叶片角度进行调节时,应该怎样操作。4、进气风筒的结构形式,集流器的形状尺寸,内外风筒的直径,所选用的材料。通风机是如何考虑消声的,吸声材料是如何更换的,从结构设计上如何实现材料的更换,并能保证更换方便。5、 出风风筒的结构形式,扩散器的结构尺寸,同样应注意其消声结构的形式。6、 通风机的总体长度,风机的支撑情况,风机的转向、气流方向标志,铭牌位置。7、通风机的防爆性能体现在那些方面。8、动叶片支杆的结构形式,叶片和支杆的连接方式,支杆和轮毂各部分材料的选择,如何防止锈蚀。9、叶片在运行中各种力的平衡方式与平衡装置的结构形式。五、研究思路和方法1、学习通风机的相关理论知识,了解通风机、汽轮机基本结构和各部分作用2、根据老师的安排外出参观实习,了解风机具体加工过程,尤其重视观察其加工工艺过程以及各单位具体设计方法和加工过程3、首先采用叶栅设计法设计叶轮和叶片的参数,需要编写程序4、然后进行整流罩、集流器和扩散筒的设计计算5、进行通风机的强度检核6、绘制叶型图、支杆图和叶片图以及整体结构图六、本课题的进度安排总体时间安排1、根据毕业实习报告完成毕业实习,并完成毕业实习报告,实习报告的内容篇幅应为所发报告书的2/3 以上 3.8-3.222、熟悉文献资料、完成开题报告及初步设计 3.23-4.13、总体方案设计 4.2-4.44、动叶片气动力设计及强度校核 4.5-4.305、轮毂设计及轮毂强度计算 5.4-5.86、进出风筒设计 5.97、集流器、流线、绘制图纸(图幅最好不超过1号) 5.19-6.610、整理资料、撰写说明书和和外文资料翻译(约5000汉字) 6.7-6.1211、提交论文、图纸和外文资料译文 6.1312、毕业答辩(大会答辩和小组答辩)和成绩评定 6.16 七、参考文献1.吴玉林, 陈庆光. 通风机和压缩机[M], 北京 清华大学出版社, 2005, 14-200.2.李庆宜. 通风机,北京机械工业出版社,1981.3.商景泰. 通风机手册,北京机械工业出版社,1994.8.4.吴玉林等. 通风机和压缩机,北京 清华大学出版社,2005.2.5.昌泽舟,安庆丰. 轴流式通风机实用技术,北京 机械工业出版社,2005-3-1.6.刘鸿文.材料力学.第四版,北京∶高等教育出版社,2004.1.7.Albert Ruprecht. Unsteady Flow Analysis in Hydraulic Turbomachinery[D]. Institute of Fluid Mechanics and Hydraulic MachineryUniversity of Stuttgart, Germany,1993, 45-56.8. W.J. Calvert, Detailed ˉow measurement and predictions for a three-stage transonic fan.[J] .ASME Journal of Turbomachinery ,1994,116 298-305.指导教师意见摘要研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。合理的设计、选择和使用通风机,关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本设计查阅有关轴流式通风机设计的技术资料,严格执行相应的国家或国际标准,参照现有的在实际应用的轴流风机设计加工的图纸,对相应的尺寸、技术要求等取经验值。采用了目前国内外对于中、高压轴流式通风机设计中广泛应用的叶栅设计法进行叶片叶型的设计。引入了计算机辅助设计,专门编制了相应的计算机应用程序,来自动进行验算,最后直接得到计算结果。采用扭曲机翼型叶片,气动效率高,节能效果极为显著;叶片安装角度可调,可根据矿井生产的变化,随时调节风机状况。关键词轴流式通风机;动叶可调;计算机辅助设计;平面叶栅设计法ABSTRACTThe research and design a good fan of the energy has a tremendous significa-nce. Reasonable design, selection and use of a fan, put a great impact on the mines safety and physical health of miners,as well as on the mines main technical and economic indicators. The design of axial fl-ow fan design access to technical ination, strict implementation of re-levant national or international standards, reference to the practical applic-ation of the existing axial fan design and processing of the drawings, the size of the corresponding technical requi-rements from experience the va-lue . For use at home and abroad in the design of high-pressure axial fa-n blade design widely used BLADE design.The introduction of c-omputer-aided design, specifically the preparation of the c-orresponding c-omputer applications to automatic checking, the final results dir-ectly. Usi-ng twisted aerofoil blades, aerodynamic efficiency, energy conservation is the most effective; blade angle can be adjusted, according to changes in mine production, adjust fan status at any time.Keywords Axial fan; Blade adjustable; computer-aided design; Cascade Design目录摘要IABSTRACTII目录III1 绪论11.1 通风机综述11.1.1 通风机的分类11.1.2 通风机的主要参数21.1.3 通风机发展21.2 轴流式通风机51.2.1 轴流通风机原理51.2.2 轴流通风机基本结构61.3 毕业设计综述71.3.1 设计任务71.3.2 主要问题及解决方法81.3.3 设计成果及风机优点92 方案选择112.1主要结构方案比较112.2 方案的确定133 设计计算153.1 设计计算过程153.1.1 主要结构参数的设计计算153.1.2 叶型参数的设计计算183.2 应用程序设计223.2.1 程序介绍233.2.2 程序主函数233.2.3 程序运行截图234 强度校核264.1 动叶片结构设计274.2 支杆强度校核274.2.1 由离心力引起的应力274.2.2 由气流载荷力引起的应力324.2.3 强度校核344.3 叶轮结构设计344.4 轮盘强度校核354.4.1 支杆及螺母等质量及离心力的计算354.4.2 轮盘强度的校核364.5 应用程序设计384.5.1 程序介绍384.5.2 主程序384.5.3 程序运行截图384.6校核结论395 其他零部件设计415.1 集流器415.2 整流体和扩散筒42参考文献44致谢45附录一46外文翻译46附录二56部分程序代码及运算结果561 绪论在煤矿井下开采时,不但煤层中所含的有毒有害气体(如等CH4、CO、H2、SCO2等)会大量涌出,而且伴随着采煤过程还会产生大量易燃易爆的煤尘;同时,由于地热和机电设备散发的热量,石井下的空气温度和湿度也随之升高。这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤尘和瓦斯,不但严重影响井下工作人员的身体健康,而且对矿井安全也产生了很大的威胁。因此,通风在煤矿生产作业中具有不可忽视的作用。矿井通风的主要动力是通风机。通风机是用于输送气体的机械,从能量的观点来看,它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。可以说它是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转,加之其功率大,因此其能耗很大。据统计,全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16。风机用电约占全国发电量的10;另据1988年原冶金部的规划资料,我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的30;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20 ;煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的17。除此之外,输送气体的各种风机在冶炼厂的输送空气,工厂车间、居民住房、影剧院、宾馆以等的通风和降温方面也有广泛的应用。由此可见,风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。因此研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理的设计、选择和使用通风机,不仅关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响,并且对加快四化建设也有十分重要的意义。1.1 通风机综述1.1.1 通风机的分类通风机根据其气体流动方向不同,可以分为离心式、轴流式和混流式等类型。离心通风机工作时,动力机主要是电动机驱动叶轮在蜗形机壳内旋转,空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用,气体压力和速度得以提高,并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳,从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内,故又称径流通风机。轴流式通风机工作时,动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转,气体从集流器进入,通过叶轮获得能量,提高压力和速度,然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,小型的叶轮直径只有100毫米左右,大型的可达20米以上。混流通风机又称斜流通风机,在这类通风机中,气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮,在叶道中获得能量,并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点,流量范围和效率均介于两者之间。1.1.2 通风机的主要参数通风机的性能参数主要有流量、压力、功率,效率和转速。另外,噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量,以单位时间内流经通风机的气体体积表示;压力也称风压,是指气体在通风机内压力升高值,有静压、动压和全压之分;功率是指通风机的输入功率,即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90%。1.1.3 通风机发展通风机已有悠久的历史,在国内外的得到了较快的发展,并取得了还多优秀的成果。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车,它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年,英国的圭贝尔发明离心通风机,其叶轮、机壳为同心圆型,机壳用砖制,木制叶轮采用后向直叶片,效率仅为40%左右,主要用于矿山通风。1880年,人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳,和后向弯曲叶片的离心通风机,结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机;1898年,爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机,并为各国所广泛采用;19世纪,轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风,但其压力仅为100~300帕,效率仅为15~25%,直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。1935年,德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风;1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机;旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。在当代经济发展过程中,凯时娱乐下载由于风机属于在发电、化工等行业应用范围较广的通用机械,对国民经济具有重大影响,发达国家以及包括我国在内的发展中国家对风机产品的制造都很重视。世界上比较大的风机制造国主要有日本、德国、意大利、瑞士、美国等。比较大的风机制造商主要有日本的日立制作所、荏原制作所、三菱重工业株式会社、川屿重工业株式会社等;英国主要有詹姆斯豪登公司;德国有德马格德拉瓦透平机械公司和KKK公司;瑞士主要有苏尔寿公司等。风机方面,我国国情不同于工业发达国家,中小型风机是劳动力密集型产品,附加值较低,先进的工业国家不会再在技术和工艺方面大量投资,但仍在提高产品质量、降低成本、便于维护、环保四个方面注重对产品的改进。国外先进发达国家主要对技术含量高的离心、轴流压缩机等大型风机较为关注。一些著名厂商,如瑞士苏尔寿公司不但生产风机,还生产汽轮机、锅炉、大型柴油机等用于大型项目的设备。对于风机产品,国外公司在质量上注重于提高机械效率及延长使用寿命,向节约资源和节省能量方向发展;在成本上则加强新材料的研制,降低物耗,并注重整个系统总成本的降低;在维护上从部件的通用化、维护换件简易化向自动化、无需维修、节省人力方向发展;在环保方面,注重于谋求安全可靠、向低噪声、低振动等防公害技术方向发展。近几年我国风机生产企业通过加大科研投入,加强科研攻关和技术改造,采用新技术、新工艺、新材料努力开发适销对路产品,同时采用引进技术、与国外合作等方式发展高新技术产品,使我国风机行业企业在产品的标准化、系列化、通用化、大型化、高效、节能、低噪声等方面有了长足进步,出现了一大批处于国际先进水平的产品,缩短了与发达国家的差距。但就行业整体而言,一些历史长、包袱重的国有企业受资金、体制等因素困挠,技术水平较低。当前世界先进工业国家大型风机产品开发的主要特点是1以节能、节约资源为核心,提高单件效率和耐久性,进而提高整个系统的效率;2加强系统的自动化、事故警报系统的研制,节省维护、监控方面的人力;3为提高竞争能力,力求包括附属部件在内的产品标准化和组合化;4.进一步加强了对低噪声、低振动技术的研究;5不断针对新的需要,开发新的产品;6在工艺上引进柔性制造系统,最大限度地提高产品生产的自动化程度。风机产品大多根据用户需要有不同特性要求,多属小批量生产,特别是一些大型风机产品甚至是单件小批生产,对工艺要求复杂。目前国内生产自动化程度很低,而国外通过研制和采用柔性制造系统,提高了生产的自动化程度。以美国为例,中小风机的生产已全部通过自动线完成,从工艺角度提高了产品质量,降低了产品成本。通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率,以降低电能消耗;用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机;降低通风机噪声;提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性;实现变转速调节和自动化调节。参考文献[1]吴玉林, 陈庆光. 通风机和压缩机[M], 北京 清华大学出版社, 2005, 14-200.[2]李庆宜. 通风机,北京机械工业出版社,1981,114-172.[3]商景泰. 通风机手册,北京机械工业出版社,1994.8,83-130.[4]吴玉林等. 通风机和压缩机,北京 清华大学出版社,2005.2,70-120.[5]昌泽舟,安庆丰. 轴流式通风机实用技术,北京 机械工业出版社,2005.3,80-133.[6]刘鸿文.材料力学.第四版,北京∶高等教育出版社,2004.1,10-255.

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  矿井通风的主要动力是通风机。通风机是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转,加之其功率大,因此其能耗很大。据统计,全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。风机用电约占全国发电量的 10%;另据 1988 年原冶金部的规划资料,我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的 30% ;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的 20% ;煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的 17%,由此可见,风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理地选择和使用通风机,不仅关系到矿井的安全生产和职工的身体健康,而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。

  本课题研究目的是了解通风机在现代工业中的重要作用,了解通风机以及原理相似的汽轮机结构原理各部分作用,加深对大型机械实际加工过程以及所采用的典型的加工工艺方法,、工艺路线和实际加工过程所涉及的主要设备。了解通风机叶片以及其他各部分构件在实际中的设计方法,能够自行设计出合理的通风机结构,通过本次设计掌握整体机械结构设计的方法程序和步骤,掌握新学术论文的写作格式,为以后的参加工作或深入学习打下基础。

  选择电动机:计算风机轴功率N。注意容量富裕系数以及风机运行工况变化时功率的变化,按最大值选取。参考同类型风机确定。一般电动机的功率应为风机设计点功率的1.05~1.8倍。

  沿叶片高度划分30个以上的基元级(从叶根到叶顶间距逐渐加大),要求对每一个栅面都要进行计算。

  要求用一种熟悉的高级语言编写相应的计算程序,借助于计算机来完成动叶片的空气动力学设计计算。

  动叶片在工作中受力如下:1)叶片的离心力。2)由于离心力作用点与支杆中心不重合而产生的离心力附加弯矩。3)动叶片受到的气动力(气流对叶片的作用力)。4)动叶气动力合力作用点与叶片支杆中心不重合而产生的气动力扭矩。一个栅面的气动力合力一般位于距叶型头部25%-40%处(可近似认为叶片受到的气动力合力作用于叶片中间栅面且距离叶型前缘点25b%处)。

  动叶片的危险部位:1)叶片根部。2)第一铆钉孔处。在本设计中,只要求对叶片根部进行强度校核,安全系数n≥2。

  动叶片采用钢板模压与支杆铆接结构。进行支杆根部结构的设计,要求叶片在轮毂上可以改变角度,以使叶片调节方便。轮毂采用焊接结构,轮毂上的支杆孔应结合动叶根部结构形状设计。

  对固定叶片的轮毂均应进行强度校核。可采用近似计算,即不考虑轮毂圆环表面的影响,认为叶片旋转产生的离心力全部由轮毂的圆盘来承担。安全系数n≥2。

  风机外壳的设计应依据国标和有关行业标准进行,标准中对风筒法兰的的形状尺寸等有明确的要求。

  集流器由外集流风筒和流线体形疏流罩构成;扩散器由外筒及流线体形芯筒构成。当电动机位于通风机的出气侧时,应考虑如何消除传动轴的旋转影响。

  指的是将以上各部分按实际的顺序组合在一起,组成风机的总装图。在总装图中风机的外壳上要画出铭牌示意图、两级叶轮转向和气流方向箭头标志。

  通风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车,它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年,英国的圭贝尔发明离心通风机,其叶轮、机壳为同心圆型,机壳用砖制,木制叶轮采用后向直叶片,效率仅为40%左右,主要用于矿山通风。1880年,人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳,和后向弯曲叶片的离心通风机,结构已比较完善了。

  1892年法国研制成横流通风机;1898年,爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机,并为各国所广泛采用;19世纪,轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风,但其压力仅为100~300帕,效率仅为15~25%,直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。

  1935年,德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风;1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机;旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。

  离心通风机工作时,动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转,空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用,气体压力和速度得以提高,并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳,从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内,故又称径流通风机。

  离心通风机主要由叶轮和机壳组成,小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气,用单级叶轮;流量大的可双侧进气,用两个背靠背的叶轮,又称为双吸式离心通风机。

  叶轮是通风机的主要部件,它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同,叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜;径向叶轮的叶片顶部是向径向的,又分直叶片式和曲线型叶片;后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。

  前向叶轮产生的压力最大,在流量和转数一定时,所需叶轮直径最小,但效率一般较低;后向叶轮相反,所产生的压力最小,所需叶轮直径最大,而效率一般较高;径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单,机翼型叶片最复杂。

  为了使叶片表面有合适的速度分布,一般采用曲线型叶片,如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘,以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻,流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。

  轴流式通风机工作时,动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转,气体从集流器进入,通过叶轮获得能量,提高压力和速度,然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,小型的叶轮直径只有100毫米左右,大型的可达20米以上。

  小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成,通常安装在建筑物的墙壁或天花板上;大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上,数目一般为2~24。叶片越多,风压越高;叶片安装角一般为10°~45°,安装角越大,风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。

  斜流通风机又称混流通风机,在这类通风机中,气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮,在叶道中获得能量,并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点,流量范围和效率均介于两者之间。

  横流通风机是具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮,然后穿过叶轮内部从另一侧排出,气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下,它的尺寸小、转速低。

  与其他类型低速通风机相比,横流通风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择,而不影响气体的流动状态,气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长,适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。

  通风机的性能参数主要有流量、压力、功率,效率和转速。另外,噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量,以单位时间内流经通风机的气体体积表示;压力也称风压,是指气体在通风机内压力升高值,有静压、动压和全压之分;功率是指通风机的输入功率,即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90%。

  通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率,以降低电能消耗;用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机;降低通风机噪声;提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性;实现变转速调节和自动化调节。

  1、 风机的叶片数,叶片的弦长及其沿动叶片高度的分布规律,叶面与支杆的连接结构,支杆的结构形式,支杆与轮毂的相对关系如何。叶轮的轮毂比,叶片的厚度,叶片的相对扭转角,叶轮所用的材料,叶轮的整体结构形式以及对旋风机两级叶轮有何不同;轴流风机导叶的结构形式,叶片数。导叶片与相邻动叶片的数量对应关系。

  2、 风机所选用电机的型号,性能和结构形式。电机在风筒中的固定方式。电机轴线和风机风筒轴线的同心度如何调节。

  3、风机主风筒的结构形式。主风筒的中分结构形式,内筒直径与外筒直径的相对大小。风筒所用的材料厚度,法兰的厚度。以及当对风机叶片角度进行调节时,应该怎样操作。

  4、进气风筒的结构形式,集流器的形状尺寸,内外风筒的直径,所选用的材料。通风机是如何考虑消声的,吸声材料是如何更换的,从结构设计上如何实现材料的更换,并能保证更换方便。

  5、 出风风筒的结构形式,扩散器的结构尺寸,同样应注意其消声结构的形式。

  6、 通风机的总体长度,风机的支撑情况,风机的转向、气流方向标志,铭牌位置。

  8、动叶片支杆的结构形式,叶片和支杆的连接方式,支杆和轮毂各部分材料的选择,如何防止锈蚀。

  2、根据老师的安排外出参观实习,了解风机具体加工过程,尤其重视观察其加工工艺过程以及各单位具体设计方法和加工过程

  1、根据毕业实习报告完成毕业实习,并完成毕业实习报告,实习报告的内容篇幅应为所发报告书的2/3 以上 3.8-3.22

  10、整理资料、撰写说明书和和外文资料翻译(约5000汉字) 6.7-6.12

  4.吴玉林等. 通风机和压缩机,北京: 清华大学出版社,:2005.2.

  5.昌泽舟,安庆丰. 轴流式通风机实用技术,北京: 机械工业出版社,2005-3-1.

  研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。合理的设计、选择和使用通风机,关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本设计查阅有关轴流式通风机设计的技术资料,严格执行相应的国家或国际标准,参照现有的在实际应用的轴流风机设计加工的图纸,对相应的尺寸、技术要求等取经验值。采用了目前国内外对于中、高压轴流式通风机设计中广泛应用的叶栅设计法进行叶片叶型的设计。引入了计算机辅助设计,专门编制了相应的计算机应用程序,来自动进行验算,最后直接得到计算结果。采用扭曲机翼型叶片,气动效率高,节能效果极为显著;叶片安装角度可调,可根据矿井生产的变化,随时调节风机状况。

  在煤矿井下开采时,不但煤层中所含的有毒有害气体(如等CH4、CO、H2、SCO2等)会大量涌出,而且伴随着采煤过程还会产生大量易燃易爆的煤尘;同时,由于地热和机电设备散发的热量,石井下的空气温度和湿度也随之升高。这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤尘和瓦斯,不但严重影响井下工作人员的身体健康,而且对矿井安全也产生了很大的威胁。因此,通风在煤矿生产作业中具有不可忽视的作用。矿井通风的主要动力是通风机。通风机是用于输送气体的机械,从能量的观点来看,它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。可以说它是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转,加之其功率大,因此其能耗很大。据统计,全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。风机用电约占全国发电量的10%;另据1988年原冶金部的规划资料,我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的30%;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20% ;煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的17%。除此之外,输送气体的各种风机在冶炼厂的输送空气,工厂车间、居民住房、影剧院、宾馆以等的通风和降温方面也有广泛的应用。由此可见,风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。因此研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理的设计、选择和使用通风机,不仅关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响,并且对加快四化建设也有十分重要的意义。

  离心通风机工作时,动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转,空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用,气体压力和速度得以提高,并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳,从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内,故又称径流通风机。

  轴流式通风机工作时,动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转,气体从集流器进入,通过叶轮获得能量,提高压力和速度,然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,小型的叶轮直径只有100毫米左右,大型的可达20米以上。

  混流通风机又称斜流通风机,在这类通风机中,气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮,在叶道中获得能量,并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点,流量范围和效率均介于两者之间。

  通风机的性能参数主要有流量、压力、功率,效率和转速。另外,噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量,以单位时间内流经通风机的气体体积表示;压力也称风压,是指气体在通风机内压力升高值,有静压、动压和全压之分;功率是指通风机的输入功率,即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90%。

  通风机已有悠久的历史,在国内外的得到了较快的发展,并取得了还多优秀的成果。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车,它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年,英国的圭贝尔发明离心通风机,其叶轮、机壳为同心圆型,机壳用砖制,木制叶轮采用后向直叶片,效率仅为40%左右,主要用于矿山通风。1880年,人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳,和后向弯曲叶片的离心通风机,结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机;1898年,爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机,并为各国所广泛采用;19世纪,轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风,但其压力仅为100~300帕,效率仅为15~25%,直到二十世纪40年代以后才得到较快的发展。

  1935年,德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风;1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机;旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。

  在当代经济发展过程中,由于风机属于在发电、化工等行业应用范围较广的通用机械,对国民经济具有重大影响,发达国家以及包括我国在内的发展中国家对风机产品的制造都很重视。世界上比较大的风机制造国主要有日本、德国、意大利、瑞士、美国等。比较大的风机制造商主要有日本的日立制作所、荏原制作所、三菱重工业株式会社、川屿重工业株式会社等;英国主要有詹姆斯?豪登公司;德国有德马格德拉瓦透平机械公司和KKK公司;瑞士主要有苏尔寿公司等。

  风机方面,我国国情不同于工业发达国家,中小型风机是劳动力密集型产品,附加值较低,先进的工业国家不会再在技术和工艺方面大量投资,但仍在提高产品质量、降低成本、便于维护、环保四个方面注重对产品的改进。国外先进发达国家主要对技术含量高的离心、轴流压缩机等大型风机较为关注。一些著名厂商,如瑞士苏尔寿公司不但生产风机,还生产汽轮机、锅炉、大型柴油机等用于大型项目的设备。对于风机产品,国外公司在质量上注重于提高机械效率及延长使用寿命,向节约资源和节省能量方向发展;在成本上则加强新材料的研制,降低物耗,并注重整个系统总成本的降低;在维护上从部件的通用化、维护换件简易化向自动化、无需维修、节省人力方向发展;在环保方面,注重于谋求安全可靠、向低噪声、低振动等防公害技术方向发展。

  近几年我国风机生产企业通过加大科研投入,加强科研攻关和技术改造,采用新技术、新工艺、新材料努力开发适销对路产品,同时采用引进技术、与国外合作等方式发展高新技术产品,使我国风机行业企业在产品的标准化、系列化、通用化、大型化、高效、节能、低噪声等方面有了长足进步,出现了一大批处于国际先进水平的产品,缩短了与发达国家的差距。但就行业整体而言,一些历史长、包袱重的国有企业受资金、体制等因素困挠,技术水平较低。

  1)以节能、节约资源为核心,提高单件效率和耐久性,进而提高整个系统的效率;

  风机产品大多根据用户需要有不同特性要求,多属小批量生产,特别是一些大型风机产品甚至是单件小批生产,对工艺要求复杂。目前国内生产自动化程度很低,而国外通过研制和采用柔性制造系统,提高了生产的自动化程度。以美国为例,中小风机的生产已全部通过自动线完成,从工艺角度提高了产品质量,降低了产品成本。

  通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率,以降低电能消耗;用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机;降低通风机噪声;提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性;实现变转速调节和自动化调节。

  [4]吴玉林等. 通风机和压缩机,北京: 清华大学出版社,:2005.2,70-120.

  [5]昌泽舟,安庆丰. 轴流式通风机实用技术,北京: 机械工业出版社,2005.3,80-133.

  [6]刘鸿文.材料力学.第四版,北京∶高等教育出版社,2004.1,10-255.

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