型离心通风机毕业设计.doc

毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题题 目目 通用通用 No7C/4-72No7C/4-72 型离心通风机设计型离心通风机设计 学院名称学院名称 机械工程学院机械工程学院 指导教师指导教师 李启成李启成 职职 称称 教授教授 班班 级级 热能与动力工程热能与动力工程 12011201 班班 学学 号号 2012414013620124140136 学生姓名学生姓名 仲启鑫仲启鑫 2016 年 6 月 4 日 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） i 通用通用 No7C/4-72No7C/4-72 型离心通风机设计型离心通风机设计 摘摘 要要: : 4-72 型离心通风机具有通风效果好、适用性强、噪音低、维护方便等 优点。本次设计根据通风机设计的理论基础，对离心通风机的主要参数进行研 究和分析，设计一台用于工厂及大型建筑物室内通风换气的 4-72 型离心通风机。 本文完成了 4-72 型离心通风机的叶轮、轴盘、轴、带轮、蜗壳等重要零部件的 设计，重点是离心通风机叶轮的设计计算和轴的设计计算。并进行叶轮、轴、 键的强度校核和轴承寿命的校核等。本设计严格执行最新国家标准及行业标准， 参照在现有应用的离心通风机的基础上，完成通用 No7C/4-72 型离心通风机的 设计。离心通风机广泛应用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑 物的通风、排尘和冷却。 关键词关键词：离心通风机；叶轮；蜗壳；强度校核 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 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 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） iii 目目 录录 中文摘要i 英文摘要ii 1 绪论1 1.1 离心通风机概述 .1 1.2 通风机分类1 1.3 通用 4-72 型离心通风机4 2 4-72 型离心通风机的结构形式 .5 2.1 离心通风机的结构形式5 2.2 离心通风机的主要零部件8 3 离心通风机的特性参数 .11 3.1 通风机的流量.11 3.2 通风机的压强.11 3.3 通风机的转速.11 3.4 通风机的轴功率.12 3.5 通风机的效率.12 4 4-72 型离心通风机主要零部件设计计算.13 4.1 离心通风机的设计要求 .13 4.2 离心通风机设计主要参数.13 4.3 叶轮的设计计算.14 4.4 蜗壳的设计计算.23 4.5 电动机的选择 25 4.6 V 带轮设计计算 .26 4.7 轴的设计计算.29 4.8 轴承选型.30 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） iv 5 通用 NO7C/4-72 型离心通风机主要零件的强度校核 .32 5.1 叶轮的强度校核.32 5.2 轴的强度校核.35 5.3 键的强度校核 37 5.4 轴承寿命的校核 37 6 通风机的安装和维护 .38 6.1 通风机安装方法.38 6.2 通风机的维护.38 结论 .40 参考文献 .41 谢辞 .42 附录 .43 1 英文原文.43 2 中文翻译.53 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 1 页，共 56 页 1 1 绪论绪论 1 1. .1 1 离离心心通风机概述通风机概述 风机顾名思义是抽风或送风的机械设备。风机的工作原理是输入电功率， 通过过电机带动风机叶轮旋转，达到对气体产生吸风或抽风效果，风机由进风 口、叶轮、外壳、电机等元件组成。电机将电功率转成机械功率带动叶轮旋转； 进风口导引气体流畅的进入叶轮；叶轮将旋转时的动能移转给气体；机壳收集 叶轮吹出的气体，控制气体的流向。 通风机的历史是很悠久的，通风机的发展在国内外来说都是很迅速的，并 且所取得的成果也是十分丰硕。1862 年，第一台离心通风机由英国的圭贝尔发 明，这一台离心通风机的叶轮、机壳为同心圆型，砖制的机壳也是一大特色， 而其叶轮是木制的并采用后直叶片的形式，所以这台离心通风机仅有 40得效 率；1880 年，蜗形机壳被设计出来，离心通风机的叶片也变成了后向弯曲叶片， 结构相对来说是完善了不少；1898 年，前向叶片的西罗柯式离心通风机被设计 出来，这类通风机在国际上也被广泛采用。 我国的离心式通风机历史要从建国后开始说起，1949 年新中国建立后由于 经济发展的同时，风机作为技术型的代表，也初步得到发展。在 50 年代初期， 我国也在前苏联的技术资金援助下，我国开始了离心式通风机的制造与生产， 但是由于在研制和生产初期我国的离心通风机产品存在很多缺点，比如机型少， 效率低等。60 年代我国将重点放在风机效率的提升上才有了很大进步。近年来 我国加大了对离心风机的 科研投入， 并且也认识到国内外风机技术的差距， 我们不断引进和学习国外先进技术 ，通过不懈的努力， 缩短了我们与发达 国家的差距。 1 1. .2 2 通风机分类通风机分类 通风机按气体流动方向的不同主要分为离心式、轴流式、混流式和横流式 等类型。 1.2.11.2.1 离心式通风机离心式通风机 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 2 页，共 56 页 如图 1.1 所示，离心式风机是一款常见的抽风机产品，由于其使用效率高， 广泛用于工矿厂房和民用建筑、大型公共建筑、发电厂等场所，还可以作为空 气处理设施、热风循环设施的配套设备。目前市场上常用的有 4-72-A 式和 4- 72-C 式两类别离心式风机。 离心通风机工作时，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。这样流动气体的压 力以及速度都会得到提高，并且在离心力的作用下沿着叶道甩向机壳，再从排 气口排出。因为气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内的，所以又可以称为 径流式通风机。 图 1.1 离心式风机示结构意图 1-吸气口；2-叶轮前盘；3-叶片；4-叶轮后盘； 5-机壳；6-排气口；7-节流板；8-支架 1.2.21.2.2 轴流式通风机轴流式通风机 如图 1.2 所示，轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式这三种，小 型的叶轮直径只有 100 毫米左右，大型的则可达 20 米以上。小型的低压轴流通 风 机是由叶轮、机壳和集流器这些部件组成的，这些类型的通风机一般安装在建 筑物的墙壁或天花板上；而大型高压轴流式通风机则是由集流器、叶轮、流线 体、机壳、扩散筒和传动部件组成。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 3 页，共 56 页 1-工作轮；2-叶片；3-轴；4-外壳；5-进风口；6-前流线体；7-整流器；8-扩散器 图 1.2 轴流式通风机结构示意图 1.2.31.2.3 混流式通风机混流式通风机 如图 1.3 所示，混流通风机又称为斜流通风机，在混流通风机中，气体以 与轴线成某一角度的方向进入叶轮，这样在叶道中获得能量后，接下来沿倾斜 方向流出。混流通风机的叶轮和机壳通常会是圆锥形。而且混流通风机兼有离 心式通风机和轴流式通风机的特点。 图 1.3 混流式通风机示意图 1.2.41.2.4 横流式通风机横流式通风机 如图 1.4 所示，横流式通风机一般是小型的高压离心通风机，而横流式通 风机与离心通风机的区别在于是否具有前向多翼叶轮。横流式通风机的优势在 于与其他类型通风机相比在相同性能的条件下，它的尺寸小、转速低。正是基 于这样的优势，横流式通风机与其它类型的风机相比效率会相对较高。而且横 流式通风机另外一特点是它的轴向宽度任意选择都不会影响气体的流动状态。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 4 页，共 56 页 而且横流通风机的出口截面是窄而长得，所以横流式通风机适宜于安装在各种 扁平形的设备中。 1-叶轮；2-蜗壳；3-蜗舌 图 1.4 横流式风机示意图 1 1. .3 3 通通用用 4 4- -7 72 2 型型离离心心通风机通风机 4-72 型离心式风机是一款常见的抽风机产品，由于其使用效率高，广泛用 于工矿厂房和民用建筑、大型公共建筑、发电厂等场所，还可以作为空气处理 设施、热风循环设施的配套设备。分为 4-72-A 式和 4-72-C 式两类。 图 1.5 4-72-A 式 图 1.6 4-72-C 式 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 5 页，共 56 页 2 2 4-724-72 型离心通风机的结构形式型离心通风机的结构形式 2.12.1 离心通风机的结构形式离心通风机的结构形式 4-72型离心通风机的结构比较简单，多数部件如叶轮和蜗壳一般都用钢材 料，如下图2.1是比较常见的4-72型离心通风机的简图。 图 2.l 4-72 型离心式通风机结构示意图 1-V 带带轮 2、3-轴承座 4-主轴 5-轴盘 6-后盘 7-蜗壳 8-叶片 9-前盘 10-进风口 11-出风口 12-底座 2.1.12.1.1 旋转方式不同的结构形式旋转方式不同的结构形式 4-72 型离心风机分左旋和右旋两种型式，从电机(皮带轮)侧正视，叶轮按 顺时针方向旋转为右旋（如图 2.2），逆时针旋转为左旋（如图 2.3）。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 6 页，共 56 页 图 2.2 左旋 图 2.3 右旋 2.1.22.1.2 进气方式不同的结构形式进气方式不同的结构形式 离心通风机的进气方式分为单侧进气（又称单吸）和双侧进气(又称双吸) 两种。 在特殊情况下，离心通风机的进风口装有进气室，按叶轮“左”或“右” 的回转方向，各有五种不同的进口角度位置，如图 2.4 所示。 图 2.4 进气室角度位置示意图 2.1.32.1.3 离心通风机出风口位置不同的结构形式离心通风机出风口位置不同的结构形式 根据使用的要求，离心通风机蜗壳出风口方向，规定了如图2.5所示的8个 基本出风口位置。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 7 页，共 56 页 图 2.5 出风口角度位置示意图 如基本角度位置不够，可以采用表 2.1所列的补充角度。 表 2.1 补充角度 补充角度补充角度 120150165195210 2.1.42.1.4 传动方式不同的结构形式传动方式不同的结构形式 离心通风机的传动方式也是需要根据实际的使用情况来确定最合适的。当 然要确定传动方式，这些都需要根据经验和工作要求来定。 目前，我国离心通风机的传动方式有如图2.6所示几种形式。 图2.6 离心通风机传动结构形式 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 8 页，共 56 页 2.22.2 离心通风机的主要离心通风机的主要零部件零部件 2.2.12.2.1 叶轮叶轮 叶轮可以说是通风机最重要的部分，可以说叶轮的形状和尺寸的确定基本 上可以确定通风机的特性。离心通风机的叶轮一般由前盘、后盘、叶片和轴盘 等组成。 叶轮前盘的型式又分为平前盘、锥形前盘和弧形前盘这几种，如图 2.7a、b、c所示。 图 2.7 叶轮结构形式示意图 （a）平直前盘 （b）锥形前盘 （c）弧形前盘 （d）双吸叶轮 叶轮上的主要零件是叶片。离心通风机叶轮的叶片，一般有6-64个.而叶轮 的结构形式又基本上可以由叶片的出口安装角和叶片形状决定。（叶轮的形式 主要有如图2.7所示几种） （1）叶片出口角不同 离心通风机的叶轮，根据叶片出口角的不同，可分为如图2.8所示的前向、 径向和后向三种。叶片出口角2A大于90的叫作前向叶片，等于90的叫作 径向叶片，小于90的叫作后向叶片。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 9 页，共 56 页 图2.8 前向、径向和后向叶轮 （2）叶片形状不同 离心通风机叶片形状有如图2.9所示的平板形、圆弧形和中空机翼形等几种。 目前，前向叶轮一般都采用圆弧形叶片。在后向叶轮中，对于大型通风机多采 用机冀形叶片，而对于中、小型通风机，则以采用圆弧形和平板形叶片为宜。 我国生产的4-72型和4-73型离心通风机均采用中空机翼形叶片。 图2.9 叶片形状 a）平板叶片 b）圆弧窄叶片 c）圆弧叶片 d）机翼型叶片 2.2.22.2.2 机壳机壳 离心通风机的机壳由蜗壳、进风口和风舌等零部件组成。 （1）蜗壳 蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体，并引导到蜗壳的出口、经过出风 口把气体输送到管道中或排到大气中去。 （2）进风口 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 10 页，共 56 页 进风口又叫做集风器，它是为了保证气流能均匀地充满叶轮的进口，使气 流流动损失最小。离心通风机的进风口有锥形、筒锥形、筒形、筒弧形、弧形、 弧筒形、弧锥形等多种。 2.2.32.2.3 进气箱进气箱 进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心通风机上。其主要作用可使轴承 裝于通风机的机壳外边，便于安装和检修，对改善锅炉引风机的轴承工作条件 更为有利。 2.2.42.2.4 前导器前导器 一般在大型离心通风机或要求特殊性能调节的通风机的进气口或进风口的 流道内装置前导器。他是用改变前导器叶片角度的方法，来扩大通风机性能、 使用范围从而提高调节的经济性，前导器的两种形式分别是轴向式和径向式。 2.2.52.2.5 扩散器扩散器 扩散器装于通风机机壳出口处，其作用是降低出口气流速度，使部分动压 转变为静压。根据出口管路的需要，扩散器有圆形截面和方形截面两种。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 11 页，共 56 页 3 3 离心通风机的特性参数离心通风机的特性参数 流量、压力、功率、效率和转速是表示通风机特性的参数，通常称为通风机 特性参数。 3.13.1 通风机的流量通风机的流量 流量(体积流量或质量流量)是指单位时间内通过风机出口断面的气体量(体 积或质量)。当用体积流量时，用 Q 表示，单位为立方米每秒(m3s)，当用质 量流量时，用表示，单位为千克每秒(kgs)或千克每小时(kgh)，质量流mQ 量和体积流量的关系为 (3-1)m=Q Q 其中 为气体密度，单位为 kgm3。 将单位时间内通过风机进口断面的体积流量称为理论流量，用 Qth表示。 而实际被利用的流量小于通过叶轮输送的理论流量，该理论流量为 th=Q Q+q 于是，风机的容积效率为 （3-2） q th QQ QQq 3.23.2 通风机的压强通风机的压强 压强是指风机的压强升，即进出口断面单位体积气体的能量差，用压强差 表示，单位为帕(Pa)。风机的压强升又分全压升、理论压强、静压PPthP 升为和动压升。stPdP 风机在工作过程中会有流动损失，我们用表示。所以风机实际产生的hP 全压升是比理论全压升要小的，即P （3-3） thhP= PP 风机的流动效率为 （3-4）1 ppp p thhh h ppp ththth AAA A AAA 3.33.3 通风机的转速通风机的转速 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 12 页，共 56 页 转速 n 是风机的转速与风机的流量、压强和效率是直接相关的。转速 n 的 单位为转每分（rmin） 。 3.43.4 通风机的轴功率通风机的轴功率 轴功率我们用 P 表示，单位为瓦(W)或千瓦（KW） 。 从压强升的定义可以得出单位体积的气体经过风机后具有的能量为，thP 若理论流量为(m3s)，则单位时间内气体获得的能量称为气体功率即内功thQ 率，用 PJ表示，有 (3-5)thth J P =QP 考虑流动损失和容积损失 q 后，实际气体的有效功率为thPeP (3-6)eththhP = QqPP- 3.53.5 通风机的效率通风机的效率 效率是反映所设计、制造的风机性能优劣的指标。实际气体功率是气体eP 经过叶轮后获得的能量，风机的轴功率是原动机输入的功率，所以风机的有sP 效效率为c (3-7) qhthth c QP P A 所以风机的有效效率(总效率) 为c (3-8)cqhm= （其中表示容积效率、表示流动效率、表示机械效率）qhm 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 13 页，共 56 页 4 4 4-724-72 型离心通风机型离心通风机主要零部件设计计算主要零部件设计计算 4.14.1 离心通风机离心通风机的设计要求的设计要求 对于通风机设计的要求是： （1）满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近； （2）最高效率要高，效率曲线平坦； （3）压力曲线的稳定工作区间要宽； （4）结构简单，工艺性能好； （5）足够的强度，刚度，工作安全可靠； （6）噪音低； （7）调节性能好； （8）尺寸尽量小，重量尽量轻； （9）维护方便。 4.24.2 离心通风机设计主要参数离心通风机设计主要参数 4-72 型离心通风机设计主要参数： 1、型 号：4-72 型 2、机 号：No7C 3、进气压力：P0=101.325KPa 4、气体温度：t=20 C 5、介 质：空气 6、全 压：P=2406Pa 7、流 量：Q=12521m3/h 8、主轴转速：n=1800r/min 根据 4-72 型离心通风机主要参数可知：其中“4”表示压力系数为 0.4；“72” 表示转速为 72r/min;“7”为机号，就是风机叶轮的外径 700mm；“C”是传动方式， 表示皮带轮传动；从主轴转速：n=1800r/min、全压：P=2406Pa、流量： Q=12521m3/h，可查出进口法兰：D1=600；D2=650；联结螺栓：M=8；N=16. 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 14 页，共 56 页 出口法兰：A1=398；A2=486；A3=448；A4=536；联结螺栓 M=6，N=16.通风 机外形：长高宽=87813951198（mm） ，规格型号 Y-160L-4，功率 15kW。 4.34.3 叶轮的设计计算叶轮的设计计算 叶轮是通风机的最主要的部件，其中叶片是向流体传递能量的唯一零件。 通风机能否获得所需能量和压力，和叶轮的设计有极大的关系。 4.3.14.3.1 叶片型式及叶轮外径的确定叶片型式及叶轮外径的确定 图 4.1 叶轮各参数示意图 :叶轮外径；:叶轮进口直径；:叶片进口直径；:出口宽度；:进口宽度；D 0 D 1 D 2 b 1 b :叶片出口安装角；:叶片进口安装角；:叶片数 2A 1A Z 通风机的全压 tF p 与叶轮外径、转速 n、叶片出口安装角之间的关系， 2 D A2 可有以下几个方程来确定： （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 叶轮出口的无因次子午速度) 2m C 1）全压系数 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 15 页，共 56 页 由表4.1可以看出，前向叶片的全压系数较高，径向次之，后向较低。在其 他几何参数相同的情况下，弯曲叶片的全压系数比平板叶片的高；机翼型叶片 的全压系数比弯曲叶片的高。 表4.1 全压系数选择范围 A2 t 20300.600.80 4050（机翼形）0.70.9 30600.81.2 901.21.4 1101351.61.8 1351501.82.2 150175（多翼形）2.42.8 查表选叶片出口角=50，选择后弯机翼叶片。根据角度，取全压系数为 A2 0.9。 2）通风机的效率 前向叶片虽然压力系数高，但效率较低。后向叶片虽然压力高系数较低， 但是效率高。目前强后向翼型叶片的离心通风机，其效率可达 0.90.92.近年 来，前向通风机的全压效率也有所提高，可达 0.840.86.通风机的内部效率。 （可按表 4.2、4.3 选择） 表 4.2 叶轮型式与全压效率的范围 叶轮型式全压内效率（%） intF 后弯叶片7785 后弯机翼叶片8591 径向出口叶片7783 径向直叶片（无前盖）7072 径向开式叶片6570 前弯叶片7280 前弯多翼叶6070 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 16 页，共 56 页 表 4.3 传动方式和机械效率 传动方式 机械效率 me 电动机直联1.0 联轴器直联传动0.98 减速器传动0.95 V 带传动0.92 3）叶轮径向尺寸 不同类型的离心通风机。在转速 n，全压 P 相同时，有全压系数的不同， 叶轮直径也将不同。前向叶片的叶轮直径要小些，径向次之，后向叶片直径最 大。 风机的比转速sn （4-4） 125213600 5.545.54 180054.14 1.23 3/4 () 4 2406 qv nn s P tF in 估算全压系数 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 估算叶轮外缘圆周速度： 2 u （4-6） 2406 2 t um/s64.56m/s 21 1.2 0.962 t2 P F 估算叶轮外缘出口直径: 2 D （4-7） 60u 60 64.56 2 m0.685m 2 n3.1416 1800 D 按优先数系取0.60m 2 D 当时叶片出口圆周速度 u2为：0.60m 2 D 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 17 页，共 56 页 0.6 1800 u56.55m/s 2 60 4）计算风机的其它参数 全压系数 t ： （4-8） 2406 2 tF 0.962 t22 1 u1.2 64.56 22 P 流量系数： （4-9） v 22 224 q12521 4 0.2175 u3600 0.6056.55D 比直径 s D ： （4-10） 11 44 t s12 0.962 0.9930.9932.1236 0.2175 D 转速系数： （4-11） 12 0.4801 34 t 4.3.24.3.2 叶轮入口直径的确定叶轮入口直径的确定 在决定叶轮入口集合参数以前，先分析入口的气体流动情况。 对于叶轮入口直径： 0 D （4-12） 2 0 0 4 v q Dd c （d 为轴直径，对悬臂式叶轮 d=0，表示叶轮进口速度，可按表 4.4 选择） 0 c 表 4.4 叶轮进口速度范围 风 机 类 型进口速度m/s 0 c 低压风机1014 低中压风机1219 中高压风机1530 大型高压风机3050 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 18 页，共 56 页 本课题设计的风机全压为 2406pa，属于中高压风机，故选择。 0 20/cm s 则叶轮入口直径： 0 Dm （4-13） 12521 3600 m0.320m 0 c4 0 D （4-14） 00.221 0.368 0.60 2 D D 叶片进口直径： 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 因流量系数，故选用扩散形进气，即采用最佳收敛性系数0.21750.1 并参考公得 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 叶片入口宽度的确定叶片入口宽度的确定 叶片入口宽度是根据所需要的流量来决定的。通风机设计中，常把叶片入 口的轴向宽度（见图 4-1）作为叶片入口宽度。这种做法对于低比转速的窄叶 轮，两者相差不大，但对于高比转速的宽叶轮，差别较大。 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 19 页，共 56 页 图 4.2 叶片入口宽度 选择径向进气 （4-18）90cccc 111r11r ， 选择叶片入口前进气速度cm/s 1 c0.75c0.75 20 m/s15m/s 10 （4-19） 确定叶片入口宽度 1 b （4-20） q 12521 v bm0.304m 1 36000.243 15 1 1 D c r 4.3.44.3.4 叶片入口角度的确定叶片入口角度的确定 和决定叶片入口直径一样，叶片入口角度也是根据最小的原则来确定，以 保证叶道内流力损失最小。可按叶片入口气流角来计算叶片入口安装角 1 计算入口前气流角： 1 （4-21） c 15 60 1 tan0.655 1 u0.243 1800 1 则 33 13 1 确定叶片入口几何角： A1 （4-22）i 11A 选冲角，则i5 47 （4-23）39 1A 4.3.54.3.5 叶片始端形状叶片始端形状 从前图 4.1 可知，靠近叶片前段 A 点的气流速度，比靠近后盘 B 点的速度 大。当时，A 的气流角比 B 的气流角大，气流冲角将不相等，冲 11AA AB 击打的地方冲击损失大，降低了通风机的效率。随着叶轮宽度级气流转弯时速 度不均匀程度的增加，气流速度沿叶片宽度的变化越大，影响也越厉害。叶片 可以分为 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 20 页，共 56 页 主部和始端两部分。如果把始端设计成某种形状，以保证沿叶片宽度的气流冲 角变化不大，就会减少签署的叶片入口冲击损失。最常用的就是采用斜切的始 端。本课题设计的通风机叶片也采用斜切始端。对于弧形前盘叶片，斜切始端 可提高效率。 图4.3 叶片入口的始端 a)无始端的叶片 b)、c) 有始端的叶片 1-叶片的主部 2-叶片的端 4.3.64.3.6 叶片数目的确定叶片数目的确定 叶片数目 Z 对通风机性能有很大的影响。 按经验公式计算，对机翼形叶片均偏大，参图 4.5。 表 4.5 叶片型式和推荐叶片数 叶片型式推荐叶片数 强后弯叶片810 后弯机翼叶片812 一般后弯叶片1216 径向出口高压鼓风机1020 径向出口工业废气或废料输送510 前弯叶片高压鼓风机1216 一般前弯叶片1632 强前弯多翼叶片3264 根据一般后弯叶片选择，取 Z=12 叶片尽快阻塞系数 1 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 21 页，共 56 页 （4-24） 12 0.003 1 1-1-0.9178 1 sin0.243 sin35 11 Z D A 其中选用优质薄板叶片。3mm0.003m 气流进入叶片后的径向分速和气流角 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 选择叶片出口后径向分速 2r cm/s 选择近似双曲线规律的圆弧前盖，故选用 （4-29）cc16.5m/s 2r1r 4.3.74.3.7 叶片出口宽度的确定叶片出口宽度的确定 （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 叶片出口阻塞系数 2 （4-33） 12 0.003 2 1-1-0.975 2 sin0.60 sin50 22 Z D A 叶片出口前径向分速 r2 c （4-34） c 15 2r c15.38m/s 2r 0.975 2 无限叶片数气流出口圆周分速 2u c （4-35）cu -ccot56.55-15.38 cot50 m/s43.64m/s 2u22r2A 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 22 页，共 56 页 估算滑差系数 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 有限叶片气流出口圆周分速 u2 c （4-37）cc0.826 43.64 m/s36.05m/s 2u2u K 校核全压系数 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 它说明本风机原选用之有余量，其误差为0.962 t （4-40） 0.962-0.906 5% 0.962 叶轮出口前、后的气流速度和角度、 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 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 23 页，共 56 页 （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 确定叶片圆弧半径和中心圆半径 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 蜗壳的设计计算蜗壳的设计计算 机壳的任务是将离开叶轮的气体导向机壳出口，并将一部分动能转变成静 压。 图 4.4 离心通风机蜗壳 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 24 页，共 56 页 4.4.14.4.1 选择蜗壳宽度选择蜗壳宽度B 根据统计，我国优良的通风机的机壳宽度 B=(24)。也可以按下列公式 2 b 计算选择 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 （取）0.32mB 4.4.24.4.2 采用平均速度采用平均速度计算蜗壳型线计算蜗壳型线 m c 图 4.5 离心通风机蜗壳内壁型线 （4-54） 0.65 0.75 2 0.65 0.7530.18/ 27.105 31.275/ cc mu m s m s （取）c30m/s m 可以用近似作图法得到蜗壳内壁型线。 4.4.34.4.3 确定蜗壳张开度确定蜗壳张开度 mA 不论通风机的风量大于或小于计算流量，螺旋部分内的速度几乎不变 机壳尺寸与张开度 A 有关，A 的计算如下式： （4-55） q 12521 v m0.24m c3600 0.32 30 m A B 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 25 页，共 56 页 4.4.44.4.4 确定蜗壳绘制半径确定蜗壳绘制半径 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 蜗壳出口长度蜗壳出口长度C 取 4 . 1BABCFF KC 故1 41 4 0 240 336C. A.m 蜗壳出口速度 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 电动机的选择电动机的选择 (1)风机静压按下式近似计算 sF P （4-58） PaPaPP 7 . 1484 2 42.21 2 . 1-1760 2 c - 2 d tFsF 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 26 页，共 56 页 (2)压缩性系数，进口为大气0cin （4-59）99477 . 0 1013254 . 12 7 .1484 -1 k2 -1 in sF P P （其中） 。4 . 1k (3)通风机所需轴功率 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)选择电动机功率P （4-61）5.78kWkW02 . 5 15 . 1 sh KPP 可选用 7.5的电动机。 kW 根据机械设计实用手册要求，选 YF132S2-2型电动机。 4.64.6 V V 带轮设计计算带轮设计计算 V 带与带轮传动具有中心距范围广；变换转速方便，结构简单，传动平稳。 能缓冲等优点，在通风机中被广泛采用。 4.6.14.6.1 确定计算功率确定计算功率 ca P （4-62）kW95 . 72 . 1 ca PKP A 其中工作情况系数取： A K2 . 1 A K 4.6.24.6.2 选择选择 V V 带的带型带的带型 根据，并参考机械设计实用手册14选用 B 型。 1ca n、P 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 27 页，共 56 页 表 4.7 V 带截面基本尺寸 图 4.3 V 带截面图 4.6.34.6.3 确定带轮的基准直径确定带轮的基准直径并验算带速并验算带速 d d 1）初选小带轮的基准直径。查机械设计实用手册14，取小带轮的基准直 1d d 径。mm140d 1d 2）验算带速 （4-63） s/m25.21s/m 100060 2900140 100060 nd 11d 因为，故带速合适。s/m25s/m5 3）计算大带轮的基准直径 （4-64）m55.223mm140 1800 2900 idd 1d2d 根据机械设计实用手册14，圆整为。mm224d 2d 4.6.44.6.4 确定确定 V V 带的中心距带的中心距和基准长度和基准长度 d L 1）根据资料，初定中心距。mm200 0 2）计算所需的基准长度 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 28 页，共 56 页 （4-65） 2 21 0012 0 2 2 24 224 140 2 200224 140 24 200 980 dd ddd d-d Ldd - mm 根据机械设计实用手册14，选带的基准长度。mm900 d L 3）计算实际中心距 （4-66）mm240mm 2 009-980 200 2 - 0dd 0 LL 中心距的变化范围为。mm267262 4.6.54.6.5 验算小带轮上的包角验算小带轮上的包角 1 （4-67） 90160 240 3 . 57 140-224-180 3 . 57 d-d-180 1d2d1 4.6.64.6.6 计算带的根数计算带的根数 z z 1）计算单根 V 带的额定功率 r P 由和，查机械设计实用手册14得mm140d 1d min/ r2900n1 。kW8875 . 3 0 P 根据，和 B 型带，查机械设计实用手册14得min/ r2900n161 . 1 i 。kW8129. 0 0 P 查机械设计实用手册14得，于是972 . 0 K90 . 0 L K （4-68）kW1 . 49 . 0972. 08129 . 0 8875. 3 00r L KKPPP 2）计算 V 带的根数 z （4-69）2 . 2 1 . 4 9 z r ca P P 圆整取 3 根。 4.6.74.6.7 计算单根计算单根 V V 带的初拉力的最小值带的初拉力的最小值 min 0 F 查机械设计实用手册14得 B 型带的单位长度质量，所以m/kg18 . 0 q 南华大学机械工程学院毕业设计（论文） 第 29 页，共 56 页 （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 应使带的实际拉