95kw空空冷却器用轴流风机设计说明

1、95KW空空冷却器用轴流风机设计摘要本次设计的容是对轴流式通风机总体方案和通风机总体结构设 计，机械传动部分设计，对轴流风机工作原理，主要工况参数的意 义的掌握。具体容包括：通风方式的选择，总体结构方案的确定， 轴的设计和校核计算，叶轮的设计和校核计算，导叶的设计计算， 疏流罩、扩散器和集流器的设计和选择，壳体的设计，通风机消声 装置的设计，电机的选择和固定方式的设计，联轴器、键和法兰等 零件的选型校核。关键词： 轴流风机 局部通风设备 机械设计Empty 95KW axial fans used for cooling designAbstract ： This designs conten

2、t is to the 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 parameter significancegrasping. The actual content includes: Ventilates the way the choice, the gross structu

3、re plan determination, the axis design and the examination computation, impellers design examines and examines the computation, guide vanes design calculation, sparse class cover, diffuser and current collector design and choice, shells design, ventilator muffler design, electrical machinerys choice

4、 and fixed way design, components and so on shaft coupling, key and flange shaping examinations.Keywords ： Axial fans Local ventilation equipment Mechanical design摘 要 IAbstract II1 绪 论 11.1 选题的意义 11.2 主要设计容 11.3 国外同类设备发展状况 21.4 轴流通风机的工作原理 31.5 轴 流 通 风 机 主 要 工 作 参 数 31.5.1 风量 41.5.2 风压 41.5.3 功率 41.5

5、.4 效率 51.5.5 转速 51.5.6 无 因 次 的 流 量 系 数 52 轴 流 通 风 机 总 体 结 构 方 案 设 计 72.1 通 风 方 式 的 确 定 72.1.1 压入式通风 72.1.2 抽出式通风 82.2 结 构 方 案 型 式 82.2.1 叶 轮 102.2.2 外 壳 92.2.3 轴 92.3 通 风 机 结 构 形 式 的 确 定 102.3.1 确定通风机的转速n 102.3.2 确定通风机的级型式 102.3.3 确 定 通 风 机 各 级 风 压 比 102.3.4 叶顶圆周 速度ut 和 叶 轮 直 径 D 的 选 择 计 算 102.4 计算电

6、动机 功率并 选 择 电 机 型 号 113 主 要 部 件 的 设 计 计 算 133.1 叶 轮 参 数 的 设 计 计 算 133.1.1 流 量 系 数 和 全 压 系 数 的 确 定 133.1.2 轮 毂 比 和 轮 毂 直 径 的 确 定 143.1.3 叶 片 翼 型 参 数 的 计 算 153.2 叶 片 翼 型 的 选 择 193.2.1 LS 翼 型 坐 标 193.2.2 叶 片 的 绘 制 204 结 构 部 件 的 设 计 计 算 214.1 轴流通风机轴向间隙的确定 214.2 轴流通风机径向间隙的确定 224.3 轴承的选择 264.4 风筒的选择 244.4.

7、1 风 筒 选 用 要 求 244.4.2 局 部 通 风 机 的 风 筒 选 型 275 主 要 零 部 件 强 度 计 算 285.1 叶 轮 强 度 计 算 285.2 轴 的 校 核 266 通 风 机 的 安 装 维 护 和 保 养 276.1 通 风 机 安 装 方 法 276.2 通风机的拆卸 276.3 通风机的维护 286.3.1 叶轮的检修 286.3.2 主轴的检修 296.3.3 转子的检查 296.3.4 机 壳 漏 气 的 检 修 306.3.5 轴承的检修 30结 论 31致 谢 32参 考 文 献 331.1 选 题 的 意 义轴流通风机广泛用于工厂、矿井、隧道

8、、冷却塔、车辆、船舶 和建筑的通风、排尘和冷却，主要由叶轮和机壳组成。当今现代社 会，由于产业集中化，密集化，人们在一般工厂及大型建筑物室工 作的机会越来越多，然而在这样一个封闭的工作坏境下，必然有很 多大型设备产生一些不利呼吸的气体，以及人的集中度高，导致二 氧化碳的密度也有很大的提升，这使得封闭坏境空气质量有很大的 下降，对人们的工作和生活必定有着较大不良的影响，小则有损工 作的心情，导致生产生活的质量下降，大则对人们的身心健康也有 较大的影响，所以在这类工作坏境中，将外界自然空气流通至工作 坏境是相当重要的，这就使得我们对轴流风机的研究有着相当重要 的意义。1.2 主 要 设 计 容本次

9、设计的容及工作量是确定轴流式通风机总体方案设计，总 体结构及其组成，掌握轴流风机工作原理，主要工况参数的意义。 完成主要机械部分设计。轴流式通风机过流部件由集流器，叶轮， 导叶，扩散器等几部分组成。具体设计容包括：拟定总体结构方案 的确定，轴的设计计算，叶轮的设计计算，导叶的设计计算，疏流 罩的设计计算，扩散器的设计计算，集流器的设计计算，壳体的设计，联轴器、法兰等零件的选型校核。保证设计参数流量达到 Q=18000M3/h ,全压达到 H=550Pa,进气压力 P0=101.325KPa，气体温 度 20，介质为空气，主轴转速 1450r/min。 此 外还包 括 设 计 说明书的编写，外文

10、资料的翻译工作。图纸的绘制工作。包括：总体装 配 图 1 ；叶轮零件图1 ；导叶零件图 1 ；壳 体零 件 图1 ；轴 零 件 图1 。1.3 国 外同类设备发展 状况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风 机基 本 相 同 。 1862 年，英国的圭贝尔发明离心风机，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 。 1935年 ，德 国首先采 用轴 流等 压风 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 风机 ；旋轴流 风 机

11、、子午 加速 轴流风机、斜流风机和横流风机也都获得了发展。未来风机发展将进 一步提高风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗；用动叶可调的轴流风机代替大型离心风机；降低风机噪声；提高排 烟 、排尘风机 叶轮 和机 壳 的耐 磨性 ；实现 变转 速调 节和自动 化调 节。 随着科学技术的不断发展，人们对风机使用的要求也愈来愈高，就 目前国外风机技术发展趋势而言，将朝着风机容量不断增大、高效 化、高速小型化和低噪音方向发展。高速小型化。各类风机采用三 元流动叶轮后，在提高效率的同时，压力也可提高。所以在同等条 件下，叶轮外径可减少10%30%,这样就取得缩小体积和减轻重 量 的 明 显

12、效 果 。提 高 转 速 也 是 风 机 小 型 化 的 重 要 途 径 之 一 。 低 噪 声 化。风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一。风机大 型化和高速化使噪声问题更加突出。对低频噪声，风机主要通过改 进风机结构设计，降低本体噪声，若达不到要求，可采取加装消声 器等措施。综上所述，这些技术既是国外风机未来发展趋势，也是 国风机行业在技术方面的努力方向。1.4 轴 流 通 风 机 的 工 作 原 理轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，安不 同于一般的风机它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒 形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，使用安全，可 以接风筒

13、把风送到指定的区域。轴流，就是与风叶的轴同方向的气 流 （即 风 的 流 向 和 轴 平 行 ）， 如 电 风 扇 ,空 调 外 机 风 扇 就 是 轴 流 方 式 。 风流从集风器沿轴向进入，通过原动机驱动叶轮旋转，使风流获得 能量后流入导叶。由于导叶是静止的，其作用是改变风流方向并 使风流的部分动能转换为压能。最后，风流通过扩散风筒进一步降 低流速，将轴向风流的动能转换为静压能沿轴向排出。1.5 轴 流 通 风 机 主 要 工 作 参 数风 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主要的风机设计指标。1.5.1

14、 风 量风量指通风机在单位时间所输送的气体体积。风机说明书中的风 量 与风 压 , 一 般 均指标 准 气 态 下 （即 大 气 压 力 为 760mmHg, 温度为20 C ,湿 度 为 50% ,密度 为 1.2kg/m 3）的 数 值 。 风 量 单 位 常 用的有m3/s, m 3/min, m 3/h 。1.5.2 风 压风 机 风 压 系 指 全 压 H, 单 位 为 Pa, 它 是 单 位 体 积 的 气 体 流 过 风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压Hs与动压Hv之和。一般通风机在较高效率围工作时，其动压约占全压的1020%左右, 1.5.3 功 率功 率 是 指 单

15、 位 时 间 所 做 的 功 , 单 位 kW （ 千 瓦 ） 。 风 机 的 功 率 可 分为:全压有效功率一指单位时间通过风机的空气所获得的实际能量, 它是风机的输出功率, 也称为空气功率。静压有效功率一指单位时间通过风机的空气所获得的静压能量c 它是全压有效功率的一部分。轴功率一电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入 功率。电机功率一考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后，电动 机的功率。1.5.4 效率效率：表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压 效率（也称为空气效率或总效率）和静压效率。1.5.5 转速转速系指风机叶轮每分钟的转数，单位为rad/min 。风机转速改

16、 变时，风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。1.5.6 无因次的流量系数风机性能也可用无因次的流量系数，压力系数和功率系数来表 示。这些无因次性能参数（也称无因次系数）的换算公式是由相似理 论推导出来的。同一类型的风机相似（包括几何相似，运动相似和动 力相似），因此，同一类型风机的无因次性能参数相等。即4QD2UH守4QHD3U 2式中 、分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；空气密度，kg/ m 3;D风机的叶轮外径，m；U叶轮周边切线速度，m/s；H风机的风压，Pa；Q 风机的风量，m/s 根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换 算关系式为:Q/Q (D/D)3(n

17、/n)2H /H ( / )(D/D)(n/n)253N/N ( / )(D/D)5(n/n)3式 中 Q/Q分别为所要换算的两台风机的风 量 ，m3/s ；H/H分 别为所要 换算的两台风机的风压，Pa；N / N 分别为所要换算的两台风机的功率，kW；D/ D分别为所要换算的两台风机的叶轮直经 ，m；n/n分别为所要换算的两台风机的转 速 ，rad/min；/ 分别为所要换算的两台风机工作的空气 密度 ， kg/ m 3。上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算， 也可用于同台风机不同转速, 不同空气密度条件下的性能变化的分 析。2 轴 流 通 风 机 总 体 结 构 方 案

18、设 计2.1 通 风 方 式 的 确 定局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机 通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新鲜风流送入掘进工 作 面。局部通 风机 通风 按 其工 作方 式不 同分 为压 入式、抽出 式二 种。（ .1.1 压 入 式 通 风压 入 式 通 风 是 把 局 部 通 风 机 和 启 动 装 置 安 装 在 离 掘 巷 道 口 10m 外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污 风沿巷道排出。工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风 流 由 风 筒 射 出 后 ，按 紊 动 射 流 的 特 性 使 炮 烟 被 卷 吸 到 射 出 的

19、 风 流 中 ， 二者掺混共同向前移动。用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘 进 通 风 。 其 机 构 如 图 3-2 所 示压入式通风的优点:（ 1 ）局 部 通 风 机 和 启 动 装 置 都 位 于 新 鲜 风 流 中 ，不 易 引 起 瓦 斯 和煤尘爆炸，安全性好；（ 2 ）风筒出口风流的有效射程长，排 烟能力强，工作面通风时间短；（3） 可用柔性风筒，其成本低、重量 轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风 筒，成本高，重量大，运输不便。压入式通风的缺点:（1） 污风沿巷道排出，污染 围 大；（2） 炮烟从掘进巷道排出的 速 度慢， 需 要

20、的 通 风 时 间 长 。 适 用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风0刍和山，5/乂4图3-2压入式通风从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风 安全可靠性较好、经济性好、通风距离远等优点。故在煤矿中得到 广泛应用。考虑到本风机应用环境为矿井掘进段，瓦斯含量较高并 且电动机的散热等都要依靠流动的空气，通风机中的消声材料应避 免灰尘大的地方，应在上风端等等因素考虑，故采用压入式。2.1.2 抽出式通风抽出式通风是把局部通风机安装在离巷道口 10m以外的回风侧 新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。在瓦斯 矿井中一般不使用抽出式通风。抽出式通风的优点很多：（1）污

21、风经风筒排出，掘进巷道中为 新鲜风流，劳动卫生条件好；（2）放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时间短；（3）而且所需排烟的巷道长度为工作面至风筒吸 人口的长度，故排烟时间短，有利于提高掘进速度图3-1 抽出式通风抽出式通风的缺点是（1）风筒吸入口的有效吸程短，风筒吸风 口距工作面距离过远则通风效果不好，（2）过近则放炮时易崩坏风 筒；（3）因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将 有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一般不使 用抽出式通风。2.2 结构方案型式采用多段式壳体，即用径向剖分面将壳体垂直于轴线一段一段 地分割开为多个部分。将风机叶轮、导叶轴等分别装各段壳体

22、，然 后用螺栓将这些零件紧固在一起。已知设计参数：流量Q=18000m3/h、 全压达到H=550Pa、进气P0=101.325KPa、气体温度20c、介质为空气 、 主 轴 转速 1450r/min ， 以 电 机 直接驱 动 ，二 级 普 通 轴 流的 条 件下 ，设计所需风机。一般的矿用 轴流 式风 机主要气动部件有 叶 轮，前导叶，中导叶，后导叶，外壳，集流器，疏流罩以及出口处的扩散器组成轴流通风 机 采 用 如 图 2-3 所 示 。2.2.1 叶 轮叶轮是风机的主要部件，决定着风机性能的主要因素是风机翼 型，叶轮外径，外径对轮毂直径的比值和叶轮转速。适用于矿用风 机的翼型有对称翼型

23、，CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E等。叶轮外 径和风机轴转速决定圆周速度，直接影响到风机全压。轮毂比与风 机比转数有关。一般说来，轮毂比大时，轴向速度Ca增大，叶片数目z 和叶片相对宽度 b/l（b为弦 长 ， l 为 叶 展） 也 相 应 增 大 , 风机的风压系数提高；反之。轮 毂 比小, 多 数 取 0.6 ，风压 系 数 也 较 低。叶轮叶片安装角直接影响旋绕速度的增量，影响风机全压。通常，可在10 45围调 整 。2.2.2 外 壳风 机 外 壳 呈 圆 筒 形 ,重 要 的 是 叶 轮 外 缘 与 外 壳 表 面 的 径 向 间 隙应尽可能地减小。通常 径向间隙和叶片展长

24、在0.010.06之间。2.2.3 轴轴 是 传 递 机 械 能 的 重 要 零 件 ,? 原 动 机 的 扭 矩 通 过 它 传 给 叶 轮 轴是风机转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、轴承等零件。轴 靠两端轴承支承，在通风机中作高速回转，因而轴要承载能力大、 耐磨、耐腐蚀。轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。2.3 通 风 机结构形 式的确定2.3.1 确定通 风机的转速 n目前轴流通风机多由电动机直接驱动。对于异步电机，起转速可 选 为 580、 720、 960、 1450 、 及 2950r/min 。 轴 流 通 风 机 提 高 转 速 可以减少叶轮直径及机器尺寸，并有利于

25、提高通风机的效率。但是 转速的提高也受到一定的限制。如果提高转速使通风机的比转速增 加 ，有 可 能 得 不 到 合 理 的 通 风 机 级 数 ，而 且 增 加 了 圆 周 速 度 ut ，从 而 使 通风机噪音增 加。风机本设计中，采用 异步 电动 机直接驱 动方 式，转 速 为 n=1450r/min 。2.3.2 确 定通 风 机的级 型式在 一 级 轴 流 风机 中 ， 常 用 的 级 型 式 有 R（叶 轮 级 ）的 轴流风 机 、R+S 级 （ 叶 轮 级 +中导 流 级 ） 、 以 及 P+R+S （ 前导 流 级 +叶轮 级+中 导 流级）。考虑到设计要求及工作环境，所以本设

26、计采用R级。2.3.3 确 定 通 风 机 各 级 风 压 比风机的风压比是决定各级叶轮和导叶的主要参数之一。考虑到 如 果 采 用 风 压 比 为 1： 1， 那 么 只 需 要 单 电 机 驱 动 ， 可 以 降 低 所 设 计 通风机成本，还可以减小风机的体积。2.3.4 叶 顶 圆 周 速 度 ut 和叶轮直径 D 的选择 计算圆周速度Ut是轴流通风机设计中的重要参数之一。实践表明，提高 轴 流 通 风机 的 圆 周 速 度 ut，可以提高 风 机的全 压ptF。 实 验 证 实 ，叶轮叶顶圆周速度ut = (60 100) m/s比较合适。但是圆周速度ut的提高， 风机的噪音也将随之

27、提高，因为通风机的旋转的噪音与u10成正比， 而涡流噪音与u6成正比13 o叶轮直径D是轴流通风机的一个重要结构参数，其大小直接影响 通风机的性能和结构。常用的一种方法是根据大量试验研究现有通 风 机 的 统 计 资 料 。 人 们 发 现 叶 轮 直 径 D 与 全 压ptF 、 流 量 qv、 及 转 速之间存在一定的关系，即与通风机的比转速ns存在一定的关系。分别计算各种预选方案中通风机的计算比转数ns,由比转数ns查得对应轴流风机的全压系数 tI及全压效率 tF 。 初 步计 算出 通 风 机的叶轮直径D ,然后圆整为标准直径，在求出其叶顶圆周速度ut0具体 计算结果列与表2-1。由表

28、计算结果看出，当 通风机转速n=1450r/min ，ns=2838 。所以 选 择 转 速 n=1450r/min ， 可 以 满 足 要 求 。表 2-1 初 步 计 算 结 果n/(r/min)1450备注PtF.i/Pa275PtF.IPtF / Rnns2531n s 5 .54 n q3vPt4 .I级型式RtI由级型式的ns围tF计算D/mD 24.65 回 n Y tI圆整D/m按文献12ut/ (m/s )DnUt602.4 计算电动机功率并选择电机型号按下式计算电动机功率为P KHqv(1.051.10) 50kW = (56.459.1) kW1000 tF1000式中K

29、 电动机功率储备系数，对于轴流风机，一般K 1.051.10根据计算功率和风机使用环境的要求，选择电机型号HTF- I -6.5其 机 构 如 图 2-4 所 示HTF- I -6.5三相异步电动机技术数据：额 定 功 率 =95kW满载时额定电 流 =8.8A满载时额定转 速 =1450r/min满载时效率=90%满载时功率因数cos小=0.89堵转转矩/额定转矩=2.2N.m堵转电流/额定电流=7A最大转矩/额定转矩=2.3N.m重 量 =147kg3主要部件的设计计算3.1 叶轮参数的设计计算3.1.1 流量系数和全压系数的确定叶轮是通风最主要的部件，其主要作用是把原动机的能量传递给流体

30、。叶轮常用铸铝合金、钢板焊接或其他材料制成。叶片的空 气动力计算，是在满足流量qv和全压PtF的条件下，为获得高效率低噪音而进行的叶片集合尺寸的计算。为此，把整个叶片分成若干个 计算截面，然后通过计算得出个基元截面所采用翼型的叶片宽度b及 安装角。一级轴流风机的风压比为1: 1,设计计算步骤如下:计算流量系数:5.64 ut4 0.562=0.53542.51PtF.I tI=122 ut计算全压系数:=0.2542751-1.2 42.51A223.1.2 轮毂比和轮毂直径的确定 轮毂比由文献13,当通风机的比转数ns =281时，可选用d=0.35按表3-1, 可见，当tI=0.16时，d

31、 =0.350.45 ，取d =0.35是合适的 由此得到叶轮轮毂直径为：d=d D=0.35 0.56m=0.196m表3-1不同全压系数t时所推荐采用的轮毂比dt0.4d0.350.450.50.60.60.73.1.3叶片翼型参数的计算1 .确定计算截面将整个叶片分成5个计算截面，其中相对平均半径为rm中0752 .各计算截面叶片环的气流参数和空气动力负荷系数计算叶片各参数计算结果列于3-3。从表中可以看出，各计算截面的叶栅稠度 均未超过1.0 ,所以按孤立翼型设计是合适的。表3-3叶轮气流参数和几何尺寸计算表项目及公式单位计算截面备注12345D (i 1)(1 d2) r 2Ln一d

32、2 m0.0980.1640.2090.2470.28D=0.56md 0.35r r /rtm0.350.5860.7460.8821.0rt 0.28 m为叶轮半径2 rn u60m/s14.824.931.737.542.5n=1450r/m80412incPtFcuU tFC2um/s36.2421.6616.9914.3812.68等环量设 计时沿程 叶高tF为常数tF 0.85Cam53.81等环量设计时沿叶高Ca为常数1m 2 / cu2 ca (u )m/s53.9155.6258.6261.7663.21在R+S级中，C1u 0m arcsin -cam(0)43.6435.

33、2830.3436.9724.572 CCu-Cy m1.3440.7790.5800.4660.401C0.1000.0940.0.0840.080选用Cy1.20一一一0.9根据1/U0最大原则选择CyCyCy1.12一一一0.446bZ 2 rm0.6860.7640.8080.8100.785中间各截面的bZ插计算bZ2 r1.1140.7410.6150.5220.446C 2Cy1.2061.0.9430.8930.899(0)8.707.736.906.165.50m(0)52.3443.0137.2433.1330.07bZ b 1000一 Zmm83.4278.4274.33

34、70.2566.83Z=6C Cbmm8.347.376.625.95.35根据文献13中对翼型相对厚度懂得选取原则，在叶根及顶截面分别选C0为0.1和0.8 ,中间各截面的C可按直线规律变化，通过插值计算得出叶根几叶顶的叶片总宽度bZ由计算得到，而中间各截面的bZ 可按直线规律变化，通过插值计算得出。对于叶片数目的选择计算，由表3-4 ,当d =0.35时，Z 48。 又因为1 0.35(0.9 1.5)-0.952 5.599.321 0.35故选取叶片数目Z=6。表3-4叶片数目Z与轮毂比d之间的关系d0.30.40.50.60.7Z2 6486128161020通过计算可以得出Cy（r

35、）、（r）、Cy（r）、（r）、（r）等曲线，将这些曲线绘制于图3-1中，可以看到各曲线光滑，证明计算正确无 误。3.2叶片翼型的选择从目前资料来看，可用于孤立翼型设计方法的翼型主要有三种： 一是平底或接近平底的翼型，国外常用的有CLARK-Y翼型，LS翼型 和RAF-6E翼型等；二 是等厚圆弧板翼型；三是NASA-65系列中的某 些翼型13。由于NASA-65系列自成体系，其翼型及叶片中弧线的绘 制方法于一般方法不同，国目前应用较少，故不考虑选择。本设计选定LS翼型3.2.1 LS翼型坐标LS翼型的原始翼型为英国LS螺旋桨翼型，后来稍加修改用于轴流通风机。具结构形式如图3-2所示，其坐标如表

36、3-5所示。图3-2 LS翼型结构图表3-5 LS翼型断面坐标值距前缘点距离x/b5102030405060708090上表面坐标59.78.96.1099.96.87.74.57.36.y / C man26101137293.2.2 叶片的绘制弦长b在叶栅额线及叶栅轴向方向的投影列于下表3-6表3-6弦长b的投影b的投影单位相对半径r0.350.5860.7640.8821.00bsinmm66.053.545.038.433.5bcosmm51.057.359.258.857.8各计算截面翼型的重心坐标、重心距翼型前后边缘的距离在叶栅额线及叶栅轴向方向的投影列于表3-7。表3-7 LS翼

37、型各参数投影项目单位相对半径r0.350.5860.7640.8821.00x00.445bmm50.956.759.960.158.2y00.42Cmaxmm3.53.12.82.52.2x0 sinmm29.423.820.017.114.9x0 cosmm22.725.526.326.225.7(b x)sinmm36.729.725.021.318.6mm28.331.832.832.6(b x0)cos32.14结构部件的设计计算4.1 轴流通风机轴向间隙的确定在无特殊说明时，轴向间隙a是指在平均半径处相邻两叶片环边缘间的轴向距离，如图所示4-6所示a1,中导叶和二级叶片的距离a2,

38、及二级叶片和中导中导叶的距离a3。由于从前面叶栅流出的气流，在轴向间隙中其速度场是不均匀 的，这将影响后面叶栅的工作及轴流通风机的气动性能，并引起叶 片的振动。增加轴向间隙a虽然可以使进入后面叶栅的气流趋于均匀，但是由于轴向尺寸的增大，会增加叶道气流的摩擦损失；过小 的轴向间隙a对通风机噪音道和叶片振动有不利的影响。研究结果表明，轴流通风机级的最佳轴向间隙13a1 a2 a3 0.5b所以a1 a2 a3 0.5 83.42 mm=41.71mm4.2 轴 流 通 风 机 径 向 间 隙 的 确 定在轴流通风机的设计中，叶轮和壳体有一定的间隙。如图所示4-6 。相 对 径 向 间 隙 r 的

39、决 定 原 则 是 ，在 保 证 叶 片 顶 端 与 机 壳 壁 不 相碰的前提下，r应尽可能地小些。通常取r 0.8% 1.5%，而我国目 前对一般轴流通风机生产制造技术中，要求叶片顶端与机壳的径向间隙r应均匀，其单侧径向间隙应在叶轮直径的0.15% 3.5%围。所 以 r ( 0.15% 3.5%)D 0.15% 3.5% 420 mm= 0.63 14.7 mm取 r 10mm。4.3 轴承的选择轴承用来支撑转子零件，并承受转子零件上的多种载荷。根据 轴承中摩擦性质的不同可分为滑动轴承和滚动轴承。每一种又可分 为向心轴承和推力轴承。设计要保证轴流风机运行时的周向载荷和轴向载荷，所以采用

40、圆锥滚子轴承。滚动轴承有如下特点。摩擦系数小，提高了机械效 率，润滑油消耗少，轴承标准化，易于选择，安装简便。但是其耐 冲击负荷能力差，安装要求准确，径向力大，且躁声高。图4-7 单列圆锥滚子轴承图选用机械手册(GB/T 297-1994) 标准型，具形式如图4-7所示，其参数列于表4-1。表4-1 32213 轴承参数表基本尺寸/mm基本额定载荷/kN极限转速-1/r min轴承代号/mmdDTCCrCr脂30000 型9520071.5555157381800323194.4 风筒的选择4.4.1 风筒选用要求选用风筒要与局部通风机选型一并考虑，其原则是：(1)风筒直径能保证最大通风长度时

41、，局部通风机供风量能满足 工作面通风的要求；(2)在允许的条件下，尽可能选择直径较大的风筒，以降低风阻， 减少漏风，节约通风电耗；4.4.2 局部通风机的风筒选型根据需要的局部通风机的工作风量Q通、局部通风机全压H通的值，选择长期运行效率较高的局部通风机根据经验选取风筒5主要零部件强度计算 5.1叶轮强度计算轴流通风机的叶轮旋转式，叶片受离心力和气流流动引起的压 力，前者引起拉伸，后者导致弯曲。叶片根部的离心力最大，一般来说，叶片根部的拉伸应力也最 大。PC F 式中一叶片根部的离心拉应力，单位为N/m3Pc一叶片根部所受离心力，单位为NF一叶片根部最小截面积，单位为m2由于本设计的叶片均为变

42、截面叶片，所以要按照变截面的离心 力算法计算离心力。将叶片近似看成叶片截面弦长和相对厚度从叶根到叶顶线性变化(叶根大、叶顶小)，叶片弦长b、相对厚度C可 以表示为：C一 1 k2(r rh) 1 k2xCh式中b 一半径r处的截面弦长，单位为m；bh 一叶根截面弦长，单位为m；ki 一弦长沿径向变化的系数;r 一叶片任意截面所在半径，单位为m% 一叶根半径，单位为m；c一半径r处的截面的相对厚度；Ch 一叶根截面相对厚度；k2 一相对厚度沿径向变化的系数；x一叶轮半径r处叶片截面离叶根的距离，单位为m根据文献13,计算叶片所受的离心力22 l2PcV 2Rc2Fh 0(l k1x) (1k2X

43、)(rhx)dx式中l 一叶片长度，单位为R!利用上式可以比较精确的求出叶根的离心力。由于叶片是边截 面的，应根据文献13的变截面叶片的叶根离心力的计算公式计算离 心力。如前所述，可以知道的已知条件为：b 0.36 m, bh0.24, c 0.0436 m, Ch 0.0192 m, x 0.35m。可以得到PC=6.0105N通过CAD软件计算叶根截面面积F 1.2 10-2moPc50MPa143式中b为ZL402的拉伸极限强度。所以叶轮选择ZL402可以满 足条件。5.2轴的校核轴流通风机的主轴承受扭转、弯曲和拉压应力，其中拉压变形 产生的拉压应力远小于弯曲变形产生的弯曲应力。因为风机

44、为局部 通风机，叶轮重量轻，所以弯曲应力较小。故机构在应力计算时可 忽略拉压应力和弯曲应力，只考虑扭转的效应。轴材料选用 45 钢，调质处理HB 241 286 ,许用应力625,88 10 N/m。1 .轴的转矩轴的转矩 Mn 9551 凤 9551 -22- 71.23N.mn2950式中Psh通风机轴功率，单位为kn叶轮转速，单位为r/min 。2 .扭转应力转矩为M n的转轴直径为d （单位为m）处的扭转剪切应力 （单 位为Pa）的计算公式如下:622.14 10 N/ mMn Mn M n 71.23W1_d30.2d30.2 0.055316式中Wi抗扭截面模量可以看出,所以轴是安

45、全的6通风机的安装维护和保养6.1 通风机安装方法风机的安装是将风机机座上的螺孔与基础上的预埋螺栓直接联 接，在调整平衡。6.2 通风机的拆卸通风机的拆卸程序由于结构不同而有很大的差异，一般在通风 机的使用说明书中均有说明。通风机在拆卸时应注意以下事项。(1)拆卸前，应将拆卸工具和材料准备齐全。(4)机壳和转子时，应注意保持水平位置，防止撞坏机件。(5)拆卸滑动轴承前，应先测量轴衬间隙和推力面间隙。拆卸 密封前，应先测量密封的间隙。(6)拆卸时，应检查所拆卸的机件是否有打印的标志。对某些 需要打印而没有打印的机件，必须补打印，便于装配时还原位置。需要打印的包括不许装错位置或方向的机件以及影响通

46、风机平衡度机件等。如键、盖、轴衬及垫片环、联轴器销钉、离心式通风机的进气口。轴流通风机的可拆叶片等。（ 7） 拆 卸 后 应 将 所 拆 卸 的 机 件 进 行 清 洗 ， 除 掉 尘 垢6.3 通 风 机 的 维 护通风机与其它机械设备一样，需要正常的维护。通风机的正常 维护，是通风机正常运行的保证。通风机的维护贯串在通风机运转 的始终，其主要容就是严格按照有关技术规定要求和操作规程，进 行通风机的运转，并对运转中出现的问题进行及时的维修。通风机 在运转中的维护一般比较简单，维护的工作量也不大，只要加强管 理，执行操作规程，同时，还要随时注意检查通风机各个部位的地 螺 栓的松动 状况 ，注意

47、 电 动和 通风 机发 出的 不正 常声响 ，发 现问 题， 及时处理。通风机的维护，还必须包括通风机前面的除尘设备的维 护。除尘设备的正常高效运行，直接影响通风机的运转和通风机的 寿命。6.3.1 叶 轮 的 检 修叶轮是转子中较易磨损的机件。如果通风机的叶轮如果磨损过 多，就将失去转子的平衡，不仅会引起通风机的剧烈振动，而且还 可能发生事故。因此，对通风机的叶轮不仅要定期检修，而且有时 还要更换新叶轮。对于制成的叶轮，需将叶片的进口和出口处的毛 刺除掉，并时行修整，清扫叶道，然后进行静平衡及动平衡校正。表 6-1 叶 轮 检 修 数 据 表误 差 名 称符 号单位偏差不大于叶轮叶片安装角度

48、允差入口角B i度1。出口角B 2度1。叶片不垂直度允差61毫米0.01B1叶轮上任意两相邻叶片间弦长允差6 2毫米0.1班6.3.2 主轴的检修主轴是通风机的关键部件，因此对主轴的检修也是较为严格的。主 轴的检修主要是检修主轴的表面损坏。在主轴检修时，一般应保证 主轴的质量。所以最好保证主轴的材质与原主轴一致。在没有特殊 要求时，主轴的材质一般为35或45优质碳素钢，切不可用普通碳 素钢代替。6.3.3 转子的检查新制成或检修的叶轮，在装入轴前，应作静平衡校正，以减少 转子的动不平衡度。表6-2转子装配后的技术要求误差部位误差名称符号-允差不大于（毫米）1叶轮的外缘径向跳动A0.07 近联轴

49、器的外圆A0.05主轴的轴承轴颈A0.011_叶轮的外缘两侧端面跳动Bi0.1历联轴器的外缘端面B20.056.3.4机壳漏气的检修对于钢板机壳的通风机，如果机壳漏气的情况严重，应在中分 面上更换密封垫，或加上密封垫。密封垫一般用石棉板或石棉纯， 也可以用其它代用材料。如果因为飞灰或叶轮与机壳摩擦而使机壳 磨损漏气时，应首先检修叶轮，再焊补机壳损坏部分。检修完毕， 应将面的焊接毛刺打去。6.3.5 轴承的检修滚动轴承的损坏，往往由于质量不好和油脂润滑不良。如果损坏时，除应更换新轴承外，还应检查润滑情况及其它原因结论本次设计的轴流通风机用于工作面的通风，由于工作面不能得 到正常的主扇的完全通风，

50、所以要用局部风机将风压入工作面，保 证工人的安全生产工作环境。此轴流风机叶轮于壳体上加装有色金 属 防止产生 火花 。风机 的 壳体 采用 消声 材料 ，可以 有效 降低 其噪 音。 随着社会的发展，对良好工作坏境的需要，对局部风机的需求量还 会增加，轴流通风机的设计是符合市场需要的轴流通风机主要由传动轴、叶轮、导轮、联轴器、壳体、电机 和轴承客体几大部分组成。定子部分主要由叶轮、传动轴、轴承、 电机轴和联轴器等组成，通过键、轴承和联轴器把转子连接起来， 电机轴通过联轴器将动力传动到传动轴，传动轴再将动力通过键传 递给叶轮，进而将动力传个流体。转子采用圆锥滚子轴承，可以分 担轴向产生的不平衡力。叶轮采用铸铝，加金属芯，在保证强度要 求的条件下可以有效减少叶轮质量，以降低无用功，提高效率。同 时 为 了 防 止 叶 轮 由 于 偏 心 和 壳 体 摩 擦 产 生 火 花 ，所 产 生 的 严 重 隐 患 ， 在叶片和壳体上安装了有色金属层，以避免产生