Y5-47N04离心锅炉引风机设计

本科论文目录TOC\o"1-2"\h\z\u9797摘要 I31745Abstract II15749引言 III243821Y5-47N04离心锅炉引风机 1317311.1Y5-47N04离心锅炉引风机简介 1169341.2离心引风机国内外研究现状 1298971.3Y5-47N04离心锅炉引风机的研究目的与意义 2324081.4论文的主要设计要求 3101662Y5-47N04离心锅炉引风机工作原理 555482.1产品设计客观条件 564082.2Y5-47N04离心锅炉引风机工作原理 5193692.3实现产品的功能的材料和要求 5205673设计方案 7134503.1电动机的选择 765093.2传动设计 7158093.3轴的计算 133773.4轴承选取 15264074叶轮强度校核 1768634.1叶片强度计算 17113074.2轮盘强度计算 1891634.3轮盖的强度计算 20265624.4轴盘的材料选用 21208705.三维建模 2242715.1传动系统建模 22177945.2叶轮整体建模 2522801结论 2811646参考文献 2921339致谢 31本科论文摘要Y5-47NO4离心锅炉引风机为其中Y5-47NO4的Y代表是引风机，5-47是基本型号，NO4是机号就是直径为400毫米的5-47号引风机，而其中的离心指的是引风机的叶轮是离心式叶轮，而Y5-47NO4离心锅炉引风机的性能的作用和引风机是一致的：都是依靠输入的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"机械能来对气体做功，另机械能转化为气体的流动能量，引风机从炉膛内抽风，使得炉膛内成为负压，外部新鲜空气进入炉膛（有些靠鼓风机吹入），以加快炉膛内的燃料燃烧它是一种从动的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流体机械[1]。它的主要作用就是和鼓风机一起平衡锅炉内的压强，鼓风机加压吸气，流量相比少，但压强高，压力大，而引风机流量大，却对压强没有要求，压力小。本次设计内容为对Y5-47NO4离心锅炉引风机的设计，它适用于各种染质锅炉，而且其最高全压效率达85%的离心锅炉引风机，它是一种从动的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流体机械可制成左右两种旋转模式。引风机大体由风机由叶轮、机壳、进风口、传动部、调节风让等部分组成，本次设计主要是对迎风及整体在体积减小的情况下对结构整体进行优化设计。根据锅炉所需流量与所需风压来对对叶轮的尺寸在变小的基础上如何进行设计，将原来的普通的带传动改为V带传动来进行设计优化。关键词：Y5-47NO4离心锅炉引风机；\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流体机械；叶轮；V带；

AbstractY5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfanistheYrepresentativeofy5-47no4,whichistheinduceddraftfan.5-47isthebasicmodel.No4istheinduceddraftfanwithadiameterof400mm,andthecentrifugalfanreferstothecentrifugalimpelleroftheinduceddraftfan.Thefunctionoftheinduceddraftfanofy5-47no4centrifugalboileristhesameasthatoftheinduceddraftfan:itdependsontheinputmechanicalenergytoworkonthegasMechanicalenergyisconvertedintoflowenergyofgas.Induceddraftfandrawsairfromthefurnace,whichmakesthefurnacebecomenegativepressure.Externalfreshairentersthefurnace(someareblownbyblower),soastospeedupfuelcombustioninthefurnace.Itisakindofdrivenfluidmachinery[1].Itsmainfunctionistobalancethepressureintheboilertogetherwiththeblower.Theblowerispressurizedandaspiratedwithlessflow,butthepressureishighandthepressureislarge.Theflowoftheinduceddraftfanislarge,butthereisnorequirementforthepressure,andthepressureissmall.Thecontentofthisdesignisthedesignofy5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfan,whichisapplicabletoallkindsofdyeboilers,anditshighesttotalpressureefficiencyis85%ofthecentrifugalboilerinduceddraftfan.Itisadrivenfluidmachinethatcanbemadeintotwokindsofrotationmodes,leftandright.Theinduceddraftfanisgenerallycomposedofimpeller,casing,airinlet,transmissionpart,adjustingairletandotherparts.Thisdesignismainlytooptimizetheoverallstructureinthecaseofwindwardandoverallvolumereduction.Accordingtotherequiredflowandairpressureoftheboiler,howtodesignthesizeoftheimpelleronthebasisofreducing?TheoriginalordinarybeltdriveischangedtoV-beltdrivefordesignoptimization.Keywords:Y5-47no4centrifugalboilerinduceddraftfan;fluidmachinery;impeller;V-belt;

引言随着时代的发展，我们的生活中出现了各种机械设备，这类设备能够实现各种功能达到我们的需求。而通风机就是其中的一种。离心风机是依靠输入的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"机械能，引风机将机械能转化为气体的流动能量以提高压强以此来排送气体，它是一种\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流体机械,现代通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却[6]。锅炉和工业炉窑的通风和引风，\t"/item/%E9%80%9A%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风，谷物的烘干和选送，风洞风源和气垫船的充气和推进等[2]。引风机是通风机的一种，其在锅炉的工作流程中是不可缺少的一环，引风机需要传送的是烟气，烟气的最高温度不可以超过250摄氏度。锅炉内部结构十分复杂，锅炉内部具有引风机排出的烟气，还有一些烟气除尘的设备和对煤等有害物质脱硫的设备，在这之中烟气可能会比较大，这就需要通过使用引风机才能够将烟气排除，不但如此，引风机也可以通过工作来形成锅炉内部燃烧时需要的负压。离心引风机的工作原理是通过转子做离心运动来压缩气体，使压缩气体做功，和离心风机相似用途的风机鼓风相比来说压力相对较低、但流量高很多。引风机的种类大体分为：离心式引风机、轴流式引风机、斜流式（混流式）引风机,离心的含义是因为气流轴向进入风机的叶轮后主要沿径向流动。通过高速运转的离心转动产生的离心力来对气体做功，叶轮也是离心式的所以被称之为离心式引风机。1Y5-47N04离心锅炉引风机1.1Y5-47N04离心锅炉引风机简介如图1.1所示为Y5-47型锅炉离心引风机，它适用于各种染质锅炉，而且其最高全压效率达85%的离心锅炉引风机，它是一种从动的\t"/item/%E7%A6%BB%E5%BF%83%E9%A3%8E%E6%9C%BA/_blank"流体机械可制成左右两种旋转模式。其在锅炉的工作流程中是不可缺少的一环，输送的介质是烟气，最高温度不得超过250度。本次设计题目为Y5-47NO4离心锅炉引风机设计，其工作状态为装在锅炉尾部，从过路的炉膛内抽风，另锅炉炉膛的气压变低，和鼓风机一起维持锅炉内的压强平衡。图1.1Y5-47NO4离心锅炉引风机1.2离心引风机国内外研究现状1.2.1离心引风机国内风机发展状况据通用机械协会统计，近些年来一些城乡企业甚至村办企业开始生产风机，但生产的产品主要为技术不高的小型风机，而国内主要城市开始发展高精端的风机发展状况良好，销售收入良好，同比呈增长趋势。通过对风机行业近十二年来的产量变化研究后发现：受宏观经济形势影响，主要为国家或地方投资项目配套的压缩机、鼓风机产量有所下降，其中离心鼓风机和叶式鼓风机1998年分别下降了24.2%和63.3%，而应用量大面广的轴流通风机和其他类型风机产量则基本稳定，1998年全行业风机产品总产量为218122台，其中：离心压缩机59台，轴流压缩机12台，离心鼓风机829台，罗茨鼓风机7753台，叶式鼓风机81台，离心通风机67230台，轴流通风机54953台，其它风机87205台[5]。从生产能力来看，我国生产的离心式风机轴流式风机和其他的离心压缩机等风机产量不高，但是市场对风机的需求更少，这使得风机行业没有很大的提高，市场达到了饱和但是产品却滞销了。今年以来，经初步了解，总的来看，主要生产厂家仍未达到满负荷工作状态。1.2.2离心引风机国外风机发展状况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，国外发达国家对风机产品的制造也很重视，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[5]。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。一些着名厂商，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[5]。1.3Y5-47N04离心锅炉引风机的研究目的与意义1.3.1课题背景现如今风机的种类逐渐扩大，现今于中国石油第八建设有限公司由于场地原因需要设计一款新的离心锅炉引风机，在有限的空间大小下需要达到：压强800pa以上，流量3000m3/h以上，要求对有着性能高、噪声低，适用于各种煤质并配有消烟除尘装置的0.2～20吨/时的高精端燃气锅炉，来设计出一款引风机，通过上网查找相关数据，决定在Y5-47NO4离心锅炉引风机的基础上来设计出一款引风机来满足其要求。1.3.2课题研究目的与意义由于实习单位的原因我接触了锅炉，于是选择了可以说得上是在一个我没学过的专业上完成我的毕业设计，这对我来说完全是一个挑战+吧离心锅炉引风机让我学习到了锅炉的基本工作环境，大大加强了我的工作能力并且开拓了我的知识面，加强了我的自主学习能力，为后来的进入社会，寻找工作，积累了大量的实践经验。本次设计题目为Y5-47NO4离心锅炉引风机设计，其工作状态为装在锅炉尾部，从炉膛内抽风，使得炉膛内成为负压，外部新鲜空气进入炉膛（有些靠送风机吹入），以加快炉膛内的燃料燃烧。本次设计为测量锅炉的各个参数对现有的引风机进行优化，对各个部件的大小进行整改并对效率进行优化来达到本次设计的目的。解决原Y5-47N04锅炉引风机的工作效率过低的问题。提升锅炉引风机的寿命及加强叶轮的使用性能。1.4论文的主要设计要求1.4.1设计要求根据公司所需离心锅炉引风机的的性能参数要求：压强800pa以上，流量3000m3/h以上，即离心锅炉引风机的满负荷运转的情况下设计离心锅炉引风机，并且要求设计不仅满足性能参数要求，同时必须运行的过程中不能存在任何安全隐患。该通风机由电动机带动，电动机位于通风机的出口侧。电动机与离心引风机之间用联轴器与V带来进行传动。轴承座会采用脂润滑结构，风机底座加装减震支架。本设计需要完成引风机的轴承，叶轮等理论计算并且对叶轮进行强度校核，将原有的80％的效率提高至85％以上，并按照计算数据绘制装配图和零件图。1.4.2预期设计成果（1）零件三维造型及装配，电子文件，一套；（2）所有非标零件图（标准CAD图）电子文件，一套；（3）装配图（标准CAD图）电子文件，1张（至少一张A0）；（4）最复杂的非标件图纸，打印图纸3张，A3图幅；（5）装配图，打印图纸1张；A1或A0图幅；（6）设计说明书（40页以上）；（7）产品实物模型（3D打印或自制的非金属模型）

2Y5-47N04离心锅炉引风机工作原理2.1产品设计客观条件于2019年我厂中燃煤锅炉换成了WNS系列燃气热水锅炉，而原先的引风机的参数无法匹配新锅炉的性能，于是需要一种更先进的锅炉引风机来和这直接拍卖行锅炉匹配，进行不断地筛选、排查过后发现Y5-47N04离心锅炉引风机是最适合WNS系列燃气热水锅炉的引风机。本次所设计Y5-47N04离心锅炉引风机在设计和图纸绘制的过程中，旨在利用最少的经费和最少的时间，设计出一种高效、耐用、可靠的引风机产品。在整体设计时，需要综合考虑产品的装配工艺以及零件在机械加工过程中的可制造性，在零件的设计时应该在达到整体功能要求的前提下优先选择简单的结构，减少产品的加工生产时间。2.2Y5-47N04离心锅炉引风机工作原理Y5-47N04离心锅炉引风机的工作原理就是引风机的叶轮给气体做功，将机械能转化为气体的流动势能，在整个过路的工作状态中，引风机所需的压强不高，所以它对于空气的压力变化就不大，不需要来考虑气体受压力增大或缩小，那么就可以将气体看做是固体的气体来进行处理。离心风机是依靠输入的机械能，引风机将机械能转化为气体的流动能量以提高压强以此来排送气体，它是一种流体机械。它的主要作用就是和鼓风机一起平衡过鲁能的压强，鼓风机加压吸气，流量相比少，但压强高，压力大，而引风机流量大，却对压强没有要求，压力小。2.3实现产品的功能的材料和要求离心引风机就是锅炉尾部外排放废气（大多是烟气）的部件，工作原理就是电机带动叶轮转动，气体被叶轮所带动，叶轮的机械能转化为气体的流动能量，而气体到达一定速度后就会受到离心力影响被甩离叶轮，气体被从叶轮内甩出后，叶轮内的气压就会低于通风管内的气压，在压力差的作用下心得气体就会由通风管被压入引风机内部，如此往复气体就会源源不断的从叶轮排出。锅炉的内部结构十分复杂，具有烟气的除尘装置以及脱硫设备，烟气的阻力十分大，只有用过引风机的工作排烟才能排除烟气，根据设备生产使用要求，引风机最主要的功能就在其叶轮上，更主要看叶轮是用什么做的，首先叶轮要对锅炉的粉尘有一定的抗性，就是耐磨损，还有就是要有一定的抗高温功能，所以在叶轮的材料上一般要求锰钢板。锰钢板正好完全满足了引风机叶轮对于材料的需求。

3设计方案3.1电动机的选择表3-1Y5-47锅炉引风机性能参数表机号转速r/min全压(Pa)流量(m3/h)功率(KW)电机型号4C2900990-14512750-50603Y100L-24C33001285-18733130-57504Y112M-25C29001549-22655360-98707.5Y132S2-25C29201265-18444840-89005.5Y132S1-26C285031489110-1020015Y160M2-26C28502148-314811300-1676018.5Y160L-26C26201824-26588370-1541015Y160M2-28C1820253013780-1543018.5Y180M-48C18201726-250117080-2536022Y180L-48C19802050-299115000-2760030Y200L-49C17402001-292218780-3455037Y225S-49C18202903-319719640-2907037Y225S-49C18202187-273631420-3614045Y225M-412D14502471-360937100-6825075Y280S-412.4D14502638-385440940-7533090Y280M-4如上表所示为本次Y5-47锅炉引风机性能参数可选用本次设计电机，本次设计的Y5-47N04型号离心引风机机号选择为4C压强要求800pa以上，流量要求3000m3/h左右，选用Y100L-2型号电机作为本次设计的电机。3.2传动设计机械的传动方式有很多种，其中最常见的就是带传动、齿轮传动以及链传动，带传动是一种以单条带传动的方式。其具有传动平稳、结构简单、价格低廉和抗震等特点。犹豫期只需要一根皮带这么廉价的传动方式，而且加工方式简单，安装速度快，所以本次设计采用皮带传动。本次皮带传动选择V带传动，因为本次引风机需要较大的传动比又因内部空间较小所以选择结构紧凑的V带，并且V带传动是优于普通的带传动的的标准化也易于制造。（1）选择V带带型现在已知电机型号的功率P=3KW，转速n=2900r/min。工作时长不大于8h。根据已知的电动机参数，对离心锅炉引风机的传动进行设计。确定计算功率：根据传动功率P和带的工作条件来确定功率PCa的数值（3-1）式中：PCa功率：kW；KA系数；P传动所需的额定功率；选择V带带型及工况系数：表3-2V带设计工况系数KA工况KA空、轻载启动重载起动每天工作小时数/h＜1010-16＞16＜1010-16＞16载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓风机（≤7.5kW）、离心式水泵、压缩机和轻负载输送机1.01.21.3引风机属于轻载启动，所以工况系数KA为1.0根据计算所得：图3.1普通V带选型图本次设计的Y5-47N04离心锅炉引风机计算功率为3KW，小带轮转速为2900r/min由图3.3可确定小带轮直径。区间在dd=160~200，带型确定为B型。（2）确定带轮的基准直径dd并验算带速v当带传动的功率和转速一定时，减少主动轮的直径，可以有效降低带速，但是容易导致单根带的传送效率遍地，以至于带的根数增高。同样，小带轮的直径不应该过于小，过小就导致带的所产生的应力（弯曲）增大，则会减少带的使用寿命。如下表3.2为普通V带轮的基准直径。表3-3普通V带轮直径系列基准直径dd50566371758090100112槽型B外径da54606775798794104116根据带轮的选型标准初选小带轮的基准直径dd1为71mm。当带传动的功率一定时，提高带速，则单根V带的传递功率增大，但是带速过高，将会降低带的使用寿命，带速过低，则单根V带的传递功率减少，增加带的根数。带速不宜过低或过高，一般推荐v=5-25m/s，最高不超过30m/s[16]。验算带速v的大小：（3-2）式中：n1小带轮转速，r/min。因为5m/s＜v＜40m/s，所以盐酸成功，可以进行下步计算。（3）大带轮的基准直径计算本次设计的Y5-47N04离心锅炉引风机的每分钟的工作周期为2900次，所以大带轮的转速为2900r/min（3-3）n1表示主动轮的转速，6000r/minn2表示从动轮的转速，2900r/min根据带轮的基准长度取值标准，大带轮的基准直径标准值为180mm。（4）确定窄V带的中心距和基准长度Ld根据一般初选带传动的中心距范围：（3-5）本次设计尽量让机器整体的尺寸缩小，所以中心距尽量取较小值，暂定中心距的长度a0=200mm。根据带的基准长度计算公式：（3-6）根据《机械设计手册》表13-1-30，与812mm相差不大的带基准长度为800mm，所以带的基准长度Ld=800mm根据带的基准长度计算实际中心距a[17]。（3-7）考虑到带轮的本身的尺寸误差、V带的长度误差、带的松紧而产生的力方面的需要，给出中心距的变化范围如下：最小中心距为amin（3-8）最大中心距为amax（3-9）中心距的变化范围为182-218mm。（5）确定带的根数z单根V带的额定基本功率实在实验中得出的数值。然而实际工作条件下和实验得出的数值是不一样的会有误差，因此需要对单根V带的基本额定功率进行试验、更改，从而得到单根V带的额定功率。（3-10）式中：传动比≠1时，单V带额定功率的增加量。Ka包角不等于180°时修正系数KL当带长与实验规定的特定带长不相符时的修正系数[15]。根据dd1=71mm和n1=2900r/min图3.2B型普通V带基准而定功率和功率增量图表3-4B型V带修正系数KL基准长度Ld/mm63071080090010001120125014001600型号BKL0.960.991.01.041.071.04计算V带的根数z。（3-11）由此可得出需要取3根V带来进行传动。（6）确定带的拉力F0初拉力F0小，则会使带的传动能力降低易出现打滑；拉力F0过大，会产生材质问题导致的寿命减小，因此初拉力需要满足的条件：即要发挥带的传动能力，又要保证不损害带的基本结构因而减少带的使用年限。单根V带的初拉力F0可由下式确定：表3-5V带单位质量项目V带型号YZABq/（kg/m）0.0230.0600.1050.170（3-12）式中：Ka小带轮包角修正系数Pca计算功率，kWZV带的根数VV带的速度qB型V带的质量（每单位长度的质量）（7）计算作用在轴上的力FP（3-13）式中：a1小带轮包角3.3轴的计算3.3.1轴的选取轴承是引风机极为关键的零件之一，极大程度影响引风机成品的寿命和可靠性。轴承担周期性的气体压力力矩及惯性力[20]。根据工作性质要求轴将引风机叶轮中的气体转变为旋转的动力并传递动力，因此曲轴是公认最为符合条件的轴类零件。3.3.2轴的直径求出轴功率P2、转速n2以及转矩T2。其中功率P2取决于带传动输出功率即输入功率及传动比，带传动效率取常值（3-14）往复活塞式压缩机的计算传动比:（3-15）轴的转速（3-16）（3-17）式中：P2轴上的功率N2转速带传动的传动效率i带传动的传动比T2转矩考虑到生产中的加工工艺及经济性并结合最终的曲轴性能。选取轴材料为40铬（40Cr），根据表3-3取A=113,由此可以大概得出轴的最小尺寸：（3-18）轴的最小直径表3-6轴常见的几种材料的A0值轴的材料Q235、20354540CrA0149~126135~112126~103112~973.4轴承选取轴承的正确选用对工作性能有着重大影响，影响其中包括使用寿命、费用及维修时间。轴承是我们在机械行业中较为常见的标准件，应用较为广泛，轴承在机械零件中主要起到固定和支撑的作用[21]。在轴承的选取上，一般情况下，通常在与小轴配合上选择球轴承，在与大轴配合上通常采用滚子轴承。对于与小轴配合使用的轴承，轴承中的所有的种类都适合，一般情况下，通常采用深沟球轴承[22]。本次压缩机设计中的轴为曲轴，而曲轴的工作条件复杂受力成周期性变化，所以尽可能选取承载能力较高的轴承型号。本次设计中的轴承在运动过程中仅承受径向载荷，在众多选择中深沟球轴承都适用于本次设计的使用场景，深沟球轴承有以下优点：（1）精度较高。（2）成本低，易于制造。（3）可承受径向载荷，也可承受一定轴向载荷（4）摩擦小，转速高[23]。根据本次设计的工作条件以及相关配合轴的尺寸，轴承内圈的尺寸为20mm，工作时轴承的径向载荷=286.8N，轴承转速为787r/min，运动时无冲击，预期计算寿命为20000h，根据以上给定的设备运行情况，选取合适的轴承型号。滚动轴承的当量动载荷;当量动载荷的一般计算公式为（3-19）但是对于仅承受径向载荷的轴承（3-20）按照式（3-20）求得的当量动载荷仅为理论值，实际运行环境中，因为多种因素的影响，当量动载荷一般需要乘以一个实验得到的载荷系数fd。对于仅承受径向载荷的轴承当量动载荷为（3-21）式中：fd载荷系数Fr径向载荷表3-7载荷系数表载荷性质举例无冲击或轻微冲击1.0~1.2电动机、汽轮机、通风机、水泵中等冲击1.2~1.8车辆、动力机械、起重机、机床等强大冲击1.8~3.0破碎机、钻探机等按照表3.8，fd=1.0~1.2，取fd=1.2.轴承应有的额定动载荷值（3-22）式中：P当量动载荷n转速预期计算寿命指数，球轴承数值为3本次设计的轴承型号，根据计算以及综合考虑具体的使用情况，按照设计手册选择C=9.38KN的6004轴承。

4叶轮强度校核4.1叶片强度计算由于本设计中叶片为圆形叶片，这种叶片的径向尺寸大于轴向尺寸，所以在计算叶片强度时，会取圆形叶片上的一个窄条，根据参考文献[22]图5-48得如下图4.1，将这个小窄条看作是承受均布载荷的梁，叶片重心近似假设在叶片工作面的O点上。死脑袋超级阿婆女1改局批准你店铺via牛爱就是产品多图4.1圆弧窄叶片的离心力及其分力图可以将小窄条看作是平板叶片，一般情况下，叶轮进口处叶片所受弯曲应力最大，对比结果如下图4.2所示。图4.2窄条位置对比图窄条的叶片角度如图4.2所示按参考文献[7]可得到叶片最大弯曲应力的公式为（4-1）式中：材料密度b单位长度图中圆的半径角速度可见值越小，弯曲应力值越大。中中，由此得本设计中叶轮在进口处所收到的压力是最大的。由图4.2测得叶片与轮盘轮盖的连接为焊接，可以假定叶片为固定的连接物。叶片上的f可分为横向力与纵向力f1和f2，力f2优于受力面积过大可以不计，而f1的弯曲应力需要计算按参考文献[1]得(4-2)式中为叶片厚度：旋转角速度按参考文献[1]得：(4-3)式中：n转速代入（4-2）式可得：材料的密度将各值代入（4-2）式得叶片材料选用16Mn低合金钢，屈服点为，满足要求。4.2轮盘强度计算如图4.3所示图4.3叶轮和轴盘示意图轮盘的直径，中间孔的直径选取轮盘厚度轮盘的最大应力按参考文献[1]计算（4-4）式中u为传动比取69.64叶片引起的附加应力为（4-5）由参考文献[1]式，（4-6）式中：n轮盘厚度由参考文献[1]式，（4-7）式中：单个叶片的质量代入（4-7）中可得轮盘的叶片负荷分配系数K=1于是，轮盘的最大应力为轮盘的材料为Q235A，其屈服点安全系数，安全。4.3轮盖的强度计算类比轮盘的强度计算，叶片负荷分配系数为K=0.5。则轮盖的最大应力为轮盘的材料为Q235A，其屈服点安全系数，安全。4.4轴盘的材料选用如图4.4所示图4.4轴盘示意图轴盘的最大直径，由参考文献[7]得轴盘最大直径处线速度为（4-8）式中：轴盘的最大直径ha基准线上槽深n转速轴盘最大直径处线速度由于，则轴盘的材料选用铸造碳钢ZG230-450。

5.三维建模5.1传动系统建模根据3.2的计算，我们得到带轮相关的一系列参数，现根据这些数据使用UG进行三维建模，首先UG的建模环境下，使用草图命令，作出如图5.1所示的小带轮草图。图5.1V带轮草图示意图我们已经建立小带轮的草图，对草图进行旋转命令操作，我们能够得到一个回转体，为本次建模小带轮的基本轮廓，具体如图5.2所示图5.2V带轮草图回转图接着我们在回转体中心利用孔命令建立一个直径与电机直径相等的孔，最后完善键槽等细节，最终得到如图5.3所示的小带轮完整三维模型。图5.3小V带轮三维图对于大带轮的建模设计参照小带轮建模，对于配合面的距离要保持一致，保证V带在旋转过程中保持在同一平面内，避免因错位导致皮带易磨损造成的传递效率损失，首先建立大带轮模型草图，如图5.4所示。图5.4大V带轮草图对草图进行回转操作，我们得到如图5.5所示的回转体，为本次大带轮的基本轮廓，整体回转中心的孔需要与其配合的曲轴直径大小相等。图5.5大V带轮回转体由于大带轮的基准直径较大，所以大带轮相应的重量也会增加，为了减轻整体重量，在不影响整体结构强度的前提下，对大带轮做了相应的减重处理。以及键槽尺寸完全按照标准参数进行建模，最终获得大带轮模型如图5.6所示。图5.6大带轮三维图以上为本次往复活塞式压缩机设计的传动部分的建模，还没有涉及到主体部分的建模，以下将详细描述整体结构的建模过程。本次设计除了对传动系统的从正常的带传动改为V带传动之外，还将正常的12个叶片的叶轮传动改良到了16个叶片的叶轮传动。这大大提高了整体机组的工作效率。5.2叶轮整体建模5.2.1叶轮的初步介绍叶轮既指装有叶片的轮盘，是引风机的组成部分。叶轮可以根据形状以及开闭合情况进行分类。根据开闭合情况可分为：（1）闭式；（2）前半开式；（3）后半开式；（4）开式。根据形状可分为：离心式叶轮类与前向叶轮类，本次设计的引风机所采用的就是离心式叶轮。离心通风机叶轮的叶片形状有单板型、圆弧型和机翼型等几种。本次设计改良采用机翼型叶片，其具有良好的空气动力学特性，效率高、强度好、刚度大。其缺点是，制造工艺复杂，并且当输送含尘浓度高的气体时，叶片容易磨损，叶片磨穿后，杂质进入叶片内部，使叶轮失去平衡而产生振动。在整个工做过程中叶轮是唯一的做工部件，他将给流过的气体一个离心力，让气体在蜗牛壳中进行离心运动，由之前对叶片的强度计算可知，叶片采用16Mn材料制作起着抗腐蚀，抗风化的作用。5.3.1叶轮的三维建模叶轮建模的第一是关于轮盘的建模，首先在原点建立高10mm的圆柱，然后对其进行6mm的边倒圆，以圆柱的中心做一个草图，画出大致轮廓，具体如图5.7所示。图5.7轮盘草图之后我们选择旋转命令，角度选择360°以圆柱的轴线为矢量进行旋转。由此会得到一个回转体，对其圆心打一个致敬为40mm的贯穿孔，最终结果如图5.8所示，轮盘建模完成。图5.8轮盘然后我们对叶轮的叶片进行三位建模，首先选择曲面上的曲线命令，选择曲面为轮盘的上表面，样条约束中的指定点选择在曲面上的一条较直的曲线。具体如图5.9所示。图5.9曲面上的曲线将起始点沿Y轴向上提高10mm终点沿Y轴提高20mm，建立两点，将两点连接做一条与曲面接近平行的平面，在平面上实用艺术线条画一条对称的艺术线条，然后运用投影曲线，将所做曲面上的曲线投影，然后运用扫掠命令做出单一一个叶片，具体效果如图5.10所示图5.10叶片将叶片装配上轮盘后进行阵列特征，布局选择圆型，数量填写16，节距角为22.5°最终叶轮整体三维如图5.11所示。图5.11叶轮

结论本次设计题目为往Y5-47N04离心锅炉引风机设计，本文主要是进行Y5-47N04离心锅炉引风机的造型设计和传动机构的计算建模，完成的主要内容有Y5-47N04离心锅炉引风机的结构设计、传动设计以及整体结构设计。为了满足产品的使用要求，做到结构外形尽可能简洁美观，同时降低加工成本，机器的实际操作性强，安全可靠。其中传动设计、由于现在已有的引风机结构已经基于完美化，所以本次设计只能另辟蹊径，增加叶轮中叶片的数量并且将传动模式改为V带传动，在结构设计上在现有产品的基础上进行合理的优化，在保证工作效率的前提下能够适当的降低各部分部件如带、活塞环的磨损。通过对带传动的计算，我可以掌握到本科阶段所学到的各种设计方法和计算原理，对于我以后高层次的学习甚至是毕业后的工作中有着非常有效的帮助。经过以上步奏，已经基本得到大部分的设计数据，利用UG与SolidWorks进行三维建模并装配，通过本次建模过程我们可以清晰了解引风机的特点。并对设计的三维模型到处图纸，最终得到一系列的设计文件。

参考文献毛义军,祁大同,刘秋洪.基于非定常流场的离心风机气动噪声分析[J].西安交通大学学报,2005,(09):989-993.成心德.离心通风机[M].北京：化学工业出版社,2007.石雪松，徐常武.通用机械[J].化学工业出版社.2003,(07):233-245.佚名.风机行业现状及发展趋势[J].通用机械,2005,(03):032-035.徐旭常,毛健雄,曾瑞良.燃烧理论与燃烧设备[M].北京:机械工业出版社,1990.林宗虎,张永照.锅炉手册[M].北京:机械工业出版社,1994.宋亚丽,陈涛.离心风机叶轮的流固耦合强度分析[J].机械制造,2016,(06):128-155.巩云鹏,田万禄.机械设计课程设计[M].沈阳:东北大学出版社,2000.孙志礼,冷兴聚,魏严刚.机械设计[M].沈阳:东北大学出版社,2000.张家荣,赵延元.工程常用物质的热物理性质手册[M].北京:新时代出版社,1987.孙学强.机械加工技术[M].北京:艺术科技,2019.陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:等教育出版社,2004.王翠.零件机械加工工艺的设计原则分析[J].南方农机,2017,(02):063-081.刘伟,程维明,肖静文.基于改进可行方向法和随机方向法的V带传动优化[J].轻工机械,2014,(02):055-067.侯长来.带传动初拉力测定装置的设计[J].计量与测试技术,2005,(12):344-363.杨黎明,杨志勤.机械设计简明手册[M].北京:国防工业出版社,2008.罗仕雨,罗洪佳.SF自润滑轴承及其装配[J].现代机械,2011,(07):183-189.魏奇,一种超低温复合滑动轴承的设计探讨[J].硅谷,2014,(15):423-439.甘永立,几何量公差与检测[M],上海：上海科学技术出版社,2010.关慧珍,冯辛安.机械制造装配设计[M].北京：机械工业出版社,2013.高永祥.零件三维建模与制造[M].北京:机械工业出版社,2011.陈国华,程本松.机械传动[M].北京:机械工业出版社,2005.成心德.离心通风机[M].北京:化学工业出版社,2007.巩云鹏，田万禄.机械设计课程设计[M].沈阳:东北大学出版社,2000.

致谢时光匆匆流如水，转眼就即将步入社会，就将走上我们不知去向叶不知尽头的路途。再也见不到向老师那样对我们耳提面命淳淳教诲的领路人了，首先，我要感谢，杨老师与何老师两位指导老师，本课题的研究与写作是在导师的指导下完成的，我在论文的写作过程中，由于不是本专业的课题，在计算与原理上可以说是完全的从头学起，没有老师的一一指点，就不会有我这篇毕设论文的完成，导师渊博的知识、敏锐的思维、精辟入理的分析以及严谨的治学态度将使我受益终生。其次我要感谢我的大学四年来的小伙伴们，是他们帮我客服在三维建模上的问题，给我想办法，互相帮助完成毕业设计，十分感谢帮助过我的每一个人，我会铭记在心。希望在将来还能重逢，互诉衷肠。在此，我很感谢大学四年以来班主任对我的关心、爱护和谆谆教导，感谢朋友们这四年来带给我的酸甜苦辣。这是一份宝贵的经历，以后不会再有。也很感谢智能学院每一位教过我、帮助过我的老师，你们为人师表的风范令我敬仰，严谨治学的态度令我敬佩。同时，我也要感谢本论文引用的各位学者的专著，如果没有这些学者的研究成果的启发和帮助，我将无法完成本篇论文的最终写作。再次我也表示抱歉，由于我的学术水平有限，可能会有不够妥当之处，恳请各位指导老师加以斧正。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发