DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)【含19張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘要 當(dāng)今時(shí)代能源緊缺，然而風(fēng)機(jī)又是耗能大戶。所以，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率己成為風(fēng)機(jī)行業(yè)不可推卸的責(zé)任，也是風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由此，本文提出離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)。 所謂離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)就是針對(duì)一個(gè)特定用戶提出的氣動(dòng)性能參數(shù)及使用條件，設(shè)計(jì)者應(yīng)設(shè)計(jì)出一種專(zhuān)用的離心式風(fēng)機(jī)，除了滿足用戶的使用條件外，還應(yīng)保證用戶需求的性能參數(shù)(即正常運(yùn)行工況)處于風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能曲線的最高效率點(diǎn)，至少應(yīng)處于高效區(qū)域內(nèi)，以達(dá)到最佳節(jié)能目的[34]。 外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)屬于風(fēng)量適中、風(fēng)壓偏高類(lèi)型，同時(shí)外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)體積小、占用空間小、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、經(jīng)久耐用。主要適用于吊頂空調(diào)、立柜式空調(diào)以及凈化、通風(fēng)等場(chǎng)合[1]。 關(guān)鍵字：外轉(zhuǎn)子；離心式；離心式風(fēng)機(jī) Abstract In modern times, the energy shortage, but the fan is a large energy consumption.Therefore, improving the efficiency of the fan's unshirkable responsibility has become a fan industry, is also a air blower technology development inevitable trend.Hence, the personalized design of centrifugal fan is presented. So-called personalized centrifugal fan is designed for a particular user's aerodynamic performance parameters and conditions of use, the designer should design a special centrifugal fan, in addition to meet the user's use condition, also should guarantee the performance parameters of user requirements (i.e., normal operating conditions) is in the highest efficiency point of the fan aerodynamic performance curve, at least in high efficient area, in order to achieve the best energy-saving purpose[34]. Outer rotor centrifugal fan belongs to moderate volume, high wind pressure type, and at the same time the outer rotor centrifugal fan is small size, small footprint, low noise, smooth operation, durable. It is mainly suitable for ceiling air conditioning, cabinet air conditioning and cleaning, ventilation, etc[1]. Key word: Outer rotor；Centrifugal；Centrifugal fan. 目錄 第一章 緒論·······················································1 1.1 引言···················································1 1.2 國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀·······························2 1.3 離心風(fēng)機(jī)概述及DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)············5 1.3.1 離心風(fēng)機(jī)的基本概述·······························5 1.3.2 DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)·····················6 1.3.3 外轉(zhuǎn)子電機(jī)的概念·································6 1.4 本文研究的目的和意義···································7 第二章 離心風(fēng)機(jī)的基本原理·········································8 2.1 離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)·····································8 2.1.1 離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)·······························8 2.1.2 離心風(fēng)機(jī)的工作原理·······························9 2.2 離心風(fēng)機(jī)的基本理論特性································10 2.2.1 離心風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)······························10 2.2.2 離心通風(fēng)機(jī)的基本方程式··························12 2.2.3 離心通風(fēng)機(jī)的理論特性曲線························12 2.2.4 離心風(fēng)機(jī)的損失和效率····························14 第三章 相似設(shè)計(jì)理論··············································15 3.1 相似理論··············································15 3.1.1 概述············································15 3.1.2 相似原理········································15 3.2 通風(fēng)機(jī)的無(wú)因此特性曲線································16 3.3 通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)步驟··································17 3.4 校核理論··············································18 第四章 DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)··························19 4.1 相似設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析和計(jì)算································19 4.1.1 概述············································19 4.1.2 風(fēng)機(jī)尺寸換算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)··························20 4.1.3 設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力略圖····························22 4.1.4 風(fēng)機(jī)各部分材料的選擇····························23 4.1.5 外轉(zhuǎn)子電機(jī)的選擇································25 4.2 校核計(jì)算··············································25 4.2.1 葉輪的強(qiáng)度計(jì)算··································25 4.2.2 鉚釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算··································26 4.2.3 軸承的壽命······································26 4.2.4 風(fēng)機(jī)平衡校核····································27 4.3 離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇······················27 第五章 性能分析···················································28 第六章 DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)整體及零件Pro/E圖··················29 致謝·······························································30 參考文獻(xiàn)···························································31 附錄·······························································33 6 第一章 緒論 1.1引言 離心通風(fēng)機(jī)是一種依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，即一種從動(dòng)的流體機(jī)械。離心式通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、車(chē)輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。離心風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理[1]。 葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，其又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時(shí)，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。 圖1-1 通風(fēng)機(jī) 為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤(pán)，以增加葉輪的強(qiáng)度和減少葉片與機(jī)殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤(pán)的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的[33]。 離心式風(fēng)機(jī)實(shí)質(zhì)是一種變流量恒壓裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，離心式風(fēng)機(jī)的壓力-流量理論曲線應(yīng)是一條直線。由于內(nèi)部損失，實(shí)際特性曲線是彎曲的。離心式風(fēng)機(jī)中所產(chǎn)生的壓力受到進(jìn)氣溫度或密度變化的較大影響。對(duì)一個(gè)給定的進(jìn)氣量，最高進(jìn)氣溫度(空氣密度最低)時(shí)產(chǎn)生的壓力最低。對(duì)于一條給定的壓力與流量特性曲線，就有一條功率與流量特性曲線。 離心式風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變 化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理[7]。 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(chē)，它的工作原理與現(xiàn)代離心式風(fēng)機(jī)基本相同。 圖1-2 通風(fēng)機(jī) 1862年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心式風(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)。 1880年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，以及后向彎曲葉片的離心式風(fēng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)已算是比較完善了。 1892年法國(guó)研制成橫流風(fēng)機(jī)。 1898年，愛(ài)爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心式風(fēng)機(jī)，并為各國(guó)廣泛采用。 19世紀(jì)，軸流風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25%，直到二十世紀(jì)40年代以后才得到較快的發(fā)展。 1935年，德國(guó)首先采用軸流風(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)以及橫流風(fēng)機(jī)。 2002年，中國(guó)的防爆離心式風(fēng)機(jī)，在化工、石油、機(jī)械等領(lǐng)域廣泛采用[4]。 隨著離心式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，各種不足和問(wèn)題也都開(kāi)始逐一被發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)。但是單一的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再改進(jìn)已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)快速發(fā)展的需求。離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展必須以滿足市場(chǎng)需求為前提，加以創(chuàng)新，研發(fā)出新式的離心式風(fēng)機(jī)，如此才能推動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展。 離心式風(fēng)機(jī)是一臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜的設(shè)備，主要有進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)閥、葉輪、電機(jī)、出風(fēng)口等組成。在不同的狀態(tài)下，離心式風(fēng)機(jī)的用途也不相同。因此，不同的部分運(yùn)行狀況不同時(shí)，離心式風(fēng)機(jī)的效果會(huì)受到影響[6]。 1.2 國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀 離心風(fēng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的通用機(jī)械之一，并且對(duì)日常生活也起著至關(guān)重要的作用，且離心風(fēng)機(jī)行業(yè)規(guī)模約占整個(gè)風(fēng)機(jī)行業(yè)的一半左右。 我國(guó)的離心式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)起步較早，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，起初主要是消化吸收國(guó)外的先進(jìn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，生產(chǎn)一般離心風(fēng)機(jī)；20世紀(jì)60、70年代，我國(guó)開(kāi)始獨(dú)立進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)共11個(gè)系列，包括109種規(guī)格，其中很大一部分作為節(jié)能高效產(chǎn)品得到國(guó)家大力扶持、推廣；20世紀(jì)80、90年代，我國(guó)離心風(fēng)機(jī)工業(yè)發(fā)生了巨大變化，不斷地積累風(fēng)機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，不斷地消化國(guó)外技術(shù)，使風(fēng)機(jī)行業(yè)不斷發(fā)展壯大，一批風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)得到巨大發(fā)展，為能源、化工、紡織以及環(huán)保等重要行業(yè)的生產(chǎn)提供離心風(fēng)機(jī)。如今已經(jīng)基本上能夠設(shè)計(jì)生產(chǎn)與重大裝備相匹配的風(fēng)機(jī)。從2000年開(kāi)始，我國(guó)不斷加快工業(yè)化進(jìn)程，給離心風(fēng)機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，2000年～2007年該行業(yè)收入總額以年增長(zhǎng)率20%左右持續(xù)增長(zhǎng)，離心風(fēng)機(jī)銷(xiāo)售市場(chǎng)規(guī)模在2007年達(dá)到大約230億元[3]。 圖1-3 風(fēng)機(jī)部件 雖然我國(guó)的離心風(fēng)機(jī)行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展，但與國(guó)外的先進(jìn)企業(yè)技術(shù)相比，仍然存在著較大的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）我們國(guó)內(nèi)的絕大多數(shù)風(fēng)機(jī)企業(yè)只生產(chǎn)中、小型風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)大型設(shè)備用風(fēng)機(jī)的能力較弱，無(wú)法與國(guó)外公司競(jìng)爭(zhēng)。 2）中、小型離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品普遍存在的不足是外觀質(zhì)量不好，產(chǎn)品表面處理工藝與國(guó)外有較大差距，很難進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。 3）設(shè)計(jì)的離心式通風(fēng)機(jī)，由于過(guò)分提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，使產(chǎn)品不容易加工制造，增加生產(chǎn)成本。 4）部分離心風(fēng)機(jī)基本系列不全，技術(shù)水平比較落后，效率較低，噪聲較高。 5）制造工藝上存在較大差距，國(guó)外已經(jīng)使用了釬焊、開(kāi)槽焊等先進(jìn)工藝制造葉輪，而在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有采用這些工藝。在葉輪焊接方面，國(guó)外采用焊接質(zhì)量更好的數(shù)控自動(dòng)焊接工藝，而國(guó)內(nèi)還是普遍使用手工弧焊的落后工藝。 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為滿足相關(guān)行業(yè)對(duì)配套離心風(fēng)機(jī)的需求，國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)技術(shù)將朝以下幾個(gè)方面發(fā)展： 1）大型化。其容量還會(huì)進(jìn)一步的增大。隨著能源、化工和礦工等行業(yè)生成設(shè)備的不斷增大，與其相配套的風(fēng)機(jī)的容量也必須增大。 2）高效化。進(jìn)一步完善三元流動(dòng)理論，將三元流動(dòng)理論應(yīng)用到離心風(fēng)機(jī)的葉輪設(shè)計(jì)中，提高離心風(fēng)機(jī)的性能。通過(guò)增大離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能范圍，可以提高離心風(fēng)機(jī)在其負(fù)荷不斷變化的情況下的效率。 圖1-4 離心通風(fēng)機(jī) 3）高速小型化。采用三元流動(dòng)葉輪的各類(lèi)風(fēng)機(jī)，不僅提高了效率，而且也增加了風(fēng)機(jī)全壓，所以相同條件下，葉輪直徑可以減少10%～30%，使風(fēng)機(jī)體積減小和重量減輕。在提高轉(zhuǎn)速的同時(shí)也可以極大地減小風(fēng)機(jī)尺寸。保證高速旋轉(zhuǎn)的一批技術(shù)成果的不斷涌現(xiàn)，極大地促進(jìn)了風(fēng)機(jī)高速小型化的發(fā)展。 4）低噪聲化。工業(yè)生產(chǎn)的日常生活中廣泛使用的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響著人們的日常生活。風(fēng)機(jī)大容量化及高速化將會(huì)加重噪聲問(wèn)題，降低噪聲即成為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題。 5）節(jié)能化。離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能潛力很大，開(kāi)發(fā)節(jié)能型離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，并從各個(gè)方面考慮降低離心風(fēng)機(jī)的能耗，更有助于降低國(guó)家能源的消耗[8]。 國(guó)內(nèi)離心風(fēng)機(jī)廠家主要產(chǎn)品有大型工業(yè)鼓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、焦?fàn)t鼓風(fēng)機(jī)、多級(jí)高壓離心鼓風(fēng)機(jī)、單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)等五十多個(gè)系列，四百多種規(guī)格的節(jié)能離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶煉、火力發(fā)電、新型干法水泥、石油化工、污水處理、余熱回收、煤氣回收及核電等領(lǐng)域。 未來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)行業(yè)正大力開(kāi)展節(jié)能降耗工程，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和整合重組，所以工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備需要大量更新，離心風(fēng)機(jī)作為工業(yè)的重要配套設(shè)備，將更多的應(yīng)用于電力、水泥、石油、化工、煤炭、礦山和環(huán)保等領(lǐng)域，在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下，將繼續(xù)保持較快的增長(zhǎng)速度。同時(shí)國(guó)內(nèi)離心風(fēng)機(jī)企業(yè)在如燒結(jié)主抽離心風(fēng)機(jī)、污水處理離心風(fēng)機(jī)、焦化循環(huán)離心風(fēng)機(jī)等產(chǎn)品研制與開(kāi)發(fā)制造上發(fā)展緩慢，與國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)顯得勢(shì)單力薄，市場(chǎng)開(kāi)拓緩慢[5]。 1.3 離心風(fēng)機(jī)概述及DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn) 1.3.1 離心風(fēng)機(jī)的概述 風(fēng)機(jī)在工作中，氣流由風(fēng)機(jī)軸向進(jìn)入葉片空間，然后在葉輪的驅(qū)動(dòng)下一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)；另一方面在慣性力的作用下提高能量，沿半徑方向離開(kāi)葉輪，靠產(chǎn)生的離心力來(lái)做功的風(fēng)機(jī)稱(chēng)為離心式風(fēng)機(jī)。 圖1-5 帶傳動(dòng)離心式通風(fēng)機(jī) 離心式風(fēng)機(jī)是根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能（壓力）。在單級(jí)離心式風(fēng)機(jī)中，氣體從軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向，然后進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中，氣體改變了流動(dòng)方向造成減速，這種減速作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。壓力增高主要發(fā)生在葉輪中，其次發(fā)生在擴(kuò)壓過(guò)程中。在多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)中，用回流器使氣流進(jìn)入下個(gè)葉輪，產(chǎn)生更高的壓力。通風(fēng)機(jī)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)，是各企業(yè)普遍使用的設(shè)備，鍋爐通風(fēng)、輕煙除塵、通風(fēng)冷卻都離不開(kāi)通風(fēng)機(jī)。在電站、礦井以及環(huán)保工程通風(fēng)機(jī)更是不可缺少的重要設(shè)備，在采暖通風(fēng)以及特殊用途，如高溫通風(fēng)、防暴通風(fēng)、強(qiáng)腐蝕條件下通風(fēng)，由于其用途不同，要求其必須具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，并且要求高效率、低噪音、大型化和調(diào)節(jié)自動(dòng)化，這一切都要求我們對(duì)通風(fēng)機(jī)有較高的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)能力，我們以學(xué)習(xí)的態(tài)度來(lái)完成本次設(shè)計(jì)[27]。 通風(fēng)機(jī)的種類(lèi)繁多，按作用原理可分為容積式、透平式、噴射式。其中容積式有分為往復(fù)式（用曲軸連桿機(jī)構(gòu)使活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以減小氣體所占的容積，從而使壓力上升）、回轉(zhuǎn)式（主要是羅茨式風(fēng)機(jī)）、透平式又分成離心式（氣體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片通道，在離心力作用下，氣體被壓縮并拋向葉輪外）、軸流式（氣體軸向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片通道，由于葉片與氣體相互作用，氣體被壓縮并軸向排出）、混流式（氣體與主軸成某一角度的方向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉道）、橫流式（氣體橫貫旋轉(zhuǎn)葉道而受到葉片作用而升高壓力）[2]。 1.3.2 DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn) 圖1-6 外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī) 外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)屬于風(fēng)量適中、風(fēng)壓偏高類(lèi)型，且風(fēng)機(jī)體積小、占用空間小、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、經(jīng)久耐用。主要適用于吊頂空調(diào)、立柜式空調(diào)以及凈化、通風(fēng)等場(chǎng)合。 DGF3.55A系列外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)主要特點(diǎn)： 1）效率高于普通外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)； 2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)與風(fēng)機(jī)連為一體，無(wú)傳動(dòng)損耗，運(yùn)行成本較其它傳動(dòng)型式經(jīng)濟(jì)； 3）噪聲低于普通外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)； 4）徹底克服普通外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)在大流量時(shí)，極易產(chǎn)生振喘的弊??； 5）性能曲線較普通外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)平坦，風(fēng)機(jī)可用工況范圍寬[35]。 1.3.3 外轉(zhuǎn)子電機(jī)的概念 當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子(即外磁鋼)總成旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)磁場(chǎng)的作用磁力線穿過(guò)隔離套帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子(即內(nèi)磁鋼)總成和葉輪同步旋轉(zhuǎn),介質(zhì)完全封閉在靜止的隔離套內(nèi),從而達(dá)到無(wú)泄漏抽送介質(zhì)的目的,解決了機(jī)械傳動(dòng)泵的軸封泄漏,是全密封、無(wú)泄漏、無(wú)污染的新型電機(jī)。 1.端蓋 2.轉(zhuǎn)子 3.定子 4. 機(jī)軸 5.軸承 圖1-6 外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 外轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及裝配工藝如下：該電機(jī)轉(zhuǎn)子部分采用鋁殼整體鑄造，把轉(zhuǎn)子疊壓片通過(guò)鑄鋁模與外殼澆鑄成一體，既保證了轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，其鋁外殼又有利于電機(jī)的散熱；在電機(jī)的裝配過(guò)程中，先把電機(jī)機(jī)軸通過(guò)轉(zhuǎn)子底部的軸套孔壓入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，為了保證機(jī)軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)腔的同心度和垂直度專(zhuān)門(mén)制造了壓軸的胎具，確保其同心度在0.05mm以內(nèi)；然后再把端蓋壓入嵌線定子，為保證端蓋壓入后它的上下兩個(gè)軸承箱與定子外圓的同心度和垂直度，也是制造了專(zhuān)用的壓裝胎具；在電機(jī)的裝配過(guò)程中，特別是軸承的安裝，為了不使軸承的內(nèi)外圈受偏心力造成軸承損壞，分別制作了軸承壓裝套。端蓋壓入嵌線定子后，通過(guò)其上下軸承箱內(nèi)的軸承與轉(zhuǎn)子內(nèi)的機(jī)軸配裝在一起，這樣電機(jī)就裝好了[10]。 1.4 本文研究的目的 當(dāng)今時(shí)代能源緊缺，而風(fēng)機(jī)是耗能大戶。故提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率己成為風(fēng)機(jī)行業(yè)不可推卸的責(zé)任，也是風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由此，提出離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)。所謂離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)就是針對(duì)一個(gè)特定用戶提出的氣動(dòng)性能參數(shù)及使用條件，設(shè)計(jì)者應(yīng)設(shè)計(jì)出一種專(zhuān)用的離心式風(fēng)機(jī)，除了滿足用戶的使用條件外，還應(yīng)保證用戶需求的性能參數(shù)(即正常運(yùn)行工況)處于風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能曲線的最高效率點(diǎn)，至少應(yīng)處于高效區(qū)域內(nèi)，以達(dá)到最佳節(jié)能目的[34]。 隨著離心式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，各種不足和問(wèn)題也都開(kāi)始逐一被發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)。但是單一的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再改進(jìn)已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)快速發(fā)展的需求。離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展必須以滿足市場(chǎng)需求為前提，加以創(chuàng)新，研發(fā)出新式的離心式風(fēng)機(jī)才能推動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展。雖然功能各異，但是總體上離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展正朝著低能耗、低噪音、高效率的方向發(fā)展。 然而外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)屬風(fēng)量適中，風(fēng)壓偏高類(lèi)型，風(fēng)機(jī)體積小、占用空間小、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、經(jīng)久耐用。主要適用于吊頂空調(diào)、立柜式空調(diào)以及凈化、通風(fēng)等場(chǎng)合[1]。 圖1-7 DGF3.55系列外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī) 第二章 離心風(fēng)機(jī)的基本原理 2.1離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2.1.1 離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 由于本次設(shè)計(jì)的是離心式通風(fēng)機(jī)，故以介紹離心式為主。離心式通風(fēng)機(jī)的主要部件一般由葉輪、蝸殼、導(dǎo)流器、集流器、進(jìn)氣箱以及擴(kuò)散器等組成。如圖： 圖2-1 離心通風(fēng)機(jī) 1-葉輪 2-蝸殼 3-集流器 （一） 葉輪 葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，它的尺寸和形狀對(duì)風(fēng)機(jī)的通風(fēng)機(jī)性能有著重大影響，其作用是轉(zhuǎn)化能量、產(chǎn)生能量。葉輪分為封閉式和開(kāi)式兩種。封閉式葉輪一般由前盤(pán)、后盤(pán)、葉片、輪轂等組成。而葉片又有前彎式、徑向式、后彎式。根據(jù)葉片形狀又分為平板型、圓弧形、機(jī)翼形等。葉片出口角度不同又可分為前向、徑向、后向。 （二）蝸殼 風(fēng)機(jī)的蝸殼由蝸舌和進(jìn)風(fēng)口等組成。其中螺形室是由蝸板和左右兩塊側(cè)板（鋼、塑料板、玻璃鋼等為材料）焊接而成，其作用是收集從葉輪甩出的氣流，并將高速氣流的速度降低，使其靜壓力增加，以此來(lái)克服外界的阻力并將氣流送出。螺形室的輪廓線是阿基米德螺旋線或是對(duì)數(shù)螺旋線，其出口附近的“舌頭”結(jié)構(gòu)稱(chēng)為蝸舌，作用是防止部分氣流在蝸殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。蝸舌有深舌、平舌、線舌三種。蝸舌處流體的流動(dòng)比較復(fù)雜。它的幾何形狀由蝸舌尖部的圓弧半徑r以及距葉輪的距離t決定，對(duì)風(fēng)機(jī)性能和噪音影響較大[14]。 （三）導(dǎo)流器 導(dǎo)流器又稱(chēng)為進(jìn)口風(fēng)量調(diào)節(jié)器。在風(fēng)機(jī)的集流器之前，一般裝置有導(dǎo)流器，運(yùn)行時(shí)通過(guò)改變導(dǎo)流器葉片的角度來(lái)改變風(fēng)機(jī)性能，擴(kuò)大工作范圍和提高調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性。 （四）集流器與進(jìn)氣箱 集流器的作用是在損失最小的情況下引導(dǎo)氣流均勻地充滿葉輪進(jìn)口。集流器的形狀與葉輪入口的間隙大小對(duì)風(fēng)機(jī)的性能均有影響。其基本形狀有圓筒形、圓錐形和錐弧形等。 （五）擴(kuò)散器 擴(kuò)散器又稱(chēng)為擴(kuò)壓器。因蝸殼出口斷面的氣流速度很大，所以在蝸殼末端裝有擴(kuò)散器。其作用是降低氣流速度，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為壓能，另外蝸殼出口到擴(kuò)散器出口截面流速分布不均勻并向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜。因此，擴(kuò)散器一般要做成向葉輪一邊擴(kuò)大，其擴(kuò)散角通常為6°—8°[9]。 2.1.2 離心風(fēng)機(jī)的工作原理 離心式通風(fēng)機(jī)的工作主要依靠離心力完成。氣體在離心風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)是軸向的，后轉(zhuǎn)彎垂直于通風(fēng)機(jī)軸的徑向，當(dāng)氣體通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉輪的葉道間，由于葉片的作用氣體獲得能量，即氣體壓力提高和動(dòng)能增加。當(dāng)氣體獲得能量足以克服其阻力時(shí)則可將氣體輸送到遠(yuǎn)處或高處[15]。 離心通風(fēng)機(jī)的理論公式即離心通風(fēng)機(jī)的基本方程式是利用流體力學(xué)的動(dòng)量矩原理推算而得，其表達(dá)為： （2-1） －――――――――――――――――――離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的理論壓頭 、――――――――――――――葉輪進(jìn)出口的圓周速度 、――――――――――――――氣流質(zhì)點(diǎn)在葉輪進(jìn)出口處的絕對(duì)速度 －――――――――――――――――――重力加速度 、――――――――――――葉輪進(jìn)出口處圓周速度與絕對(duì)速度的夾角 ―――――――――――――――――――氣體的重度 氣體在離心式通風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)如下圖：葉輪安裝在蝸殼1內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體從進(jìn)氣口軸向吸入，然后氣體約轉(zhuǎn)折90度流經(jīng)葉片構(gòu)成的流道，而蝸殼將甩出的氣體集中，再導(dǎo)流，從風(fēng)機(jī)出口6排出，其原理是：氣體在離心式風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)先為軸向，而后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇陲L(fēng)機(jī)的徑向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣體通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉輪葉片流道，由于葉片的作用，氣體獲得能量，即氣體的壓力提高和動(dòng)能增加[11]。 1-蝸殼 2-葉輪 3-輪轂 4-主軸 5-集風(fēng)器 6-蝸殼出口 7-軸箱 8-機(jī)架 9-聯(lián)軸器 圖2-2 氣體流動(dòng)狀態(tài)示意圖 2.2 離心風(fēng)機(jī)的基本理論特性 2.2.1 離心風(fēng)機(jī)的特性參數(shù) （一） 通風(fēng)機(jī)進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)狀況 它是指通風(fēng)機(jī)進(jìn)口處空氣的壓力為一個(gè)大氣壓。溫度為20 ℃，相對(duì)溫度為 50％的氣體狀況。 （二）氣體密度 氣體密度由氣體狀態(tài)方程決定： （2-2） （三）流量 流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)通風(fēng)機(jī)入口的氣體體積或稱(chēng)為容積流量，其單位為m3/h、m3/min、m3/s，用Q來(lái)表示。 （四）通風(fēng)機(jī)的全壓P 氣流在某一點(diǎn)或某一截面上的總壓等于該點(diǎn)或截面上的靜壓和動(dòng)壓之和。而通風(fēng)機(jī)的全壓則定義為通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口截面上的總壓之： （2-3） 注：、、、、、通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口截面的靜壓、密度、速度 （五）通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓Pdf 通風(fēng)機(jī)出口截面上氣體的動(dòng)能表示壓力： （2—4）[26] （六）通風(fēng)機(jī)的靜壓Psf 用通風(fēng)機(jī)的全壓減去動(dòng)壓，即： （2-5） （七）通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 指葉輪每秒鐘旋轉(zhuǎn)的速度，一般稱(chēng)為角速度，用表示。 （八）通風(fēng)機(jī)的功率 1、通風(fēng)機(jī)的有效功率 即在單位時(shí)間內(nèi)獲得有效能量： （2-6） 2、通風(fēng)機(jī)的內(nèi)部功率 等于有效功率加上通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)損失功率： （2-7） 3、通風(fēng)機(jī)的軸功率 等于通風(fēng)機(jī)內(nèi)部功率加上軸承和傳動(dòng)裝置的機(jī)械損失（輸入功率）： （2-8） （九）通風(fēng)機(jī)效率 1、通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率sn 等于通風(fēng)機(jī)全壓有效功率與內(nèi)部功率的比值： （2-9） 2、通風(fēng)機(jī)的靜壓有效功率sf.in 等于通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與通風(fēng)機(jī)內(nèi)部功率之比值： （2-10） 3、通風(fēng)機(jī)的全壓效率if 等于全壓有效功率與輸出功率之比： （2-11） 4、通風(fēng)機(jī)靜壓效率sf 等于靜壓有效功率與軸功率之比： （2-12）[13] 2.2.2 離心通風(fēng)機(jī)的基本方程式 假設(shè)把它當(dāng)做一元流體來(lái)討論，但是氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)是非常復(fù)雜的，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，流速原理分析，基本假設(shè)有： （1）氣體流動(dòng)時(shí)沒(méi)有任何能量損失； （2）葉輪葉片無(wú)限多，葉片厚度無(wú)限?。? （3）氣體做穩(wěn)定流動(dòng)； （4）不考慮氣體的壓縮性（壓縮機(jī)除外）。 而現(xiàn)實(shí)中有些情況與上述條件是有差異的。所以，我們對(duì)那些與實(shí)際情況不符合的地方可以加以修正[16]。 根據(jù)第一條假定，原動(dòng)機(jī)到通風(fēng)機(jī)軸上的外力矩等于葉輪傳給氣體的力矩有： （2—13） 又因?yàn)? （2—14） 得到 （2—15） 根據(jù)動(dòng)量定理，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)由葉片流出的氣體動(dòng)量對(duì)軸心的動(dòng)量矩與葉片入口前流入氣體動(dòng)量對(duì)軸心的動(dòng)量矩之差，等于加給氣體的外力矩： 即 （2—16） 注： -------------氣體的重度 、------葉片無(wú)限多時(shí)葉片出入口氣流切向分速度 、----------葉片入、出口的半徑 所以 （2—17） （2—18） 當(dāng)氣流徑向進(jìn)入時(shí)，有： （2—19） （1—20）[12] 2.2.3 離心通風(fēng)機(jī)的理論特性曲線 1、理論特性曲線 通風(fēng)機(jī)在一定的吸氣狀態(tài)和一定轉(zhuǎn)速下，工作時(shí)通風(fēng)機(jī)的理論全壓和理論流量之間關(guān)系曲線叫做通風(fēng)機(jī)的理論全壓特性曲線。 （2—21） 圖2-3 理論全壓特性曲線 2、理論功率特性曲線 通風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速工作下，不考慮任何損失時(shí)軸功率與理論流量之間的關(guān)系成為： （2—22） 把（1—9）代入（1—10）中得： （2—23） 由特性曲線可以看出，后向葉片功率增加較慢，前向葉片功率增加較快，徑向葉片處于兩者之間。所以，后向葉片的超載能力大[19]。如下圖： 圖2-4 理論功率特性曲線 2.2.4 離心風(fēng)機(jī)的損失和效率 一般情況下通風(fēng)機(jī)的損失包括流動(dòng)損失、容積損失、摩擦損失和外部機(jī)械損失。其中流動(dòng)損失引起通風(fēng)機(jī)壓力下降，容積損失引起流量減小，摩擦損失和外部機(jī)械損失則引起外部功率的消耗[17]。 1、流動(dòng)損失和流動(dòng)效率 流動(dòng)損失產(chǎn)生的原因在于氣體的粘性，包括氣體摩擦損失和渦流損失兩類(lèi)，流動(dòng)效率是實(shí)際全壓和理論全壓之比。 2、容積損失和容積效率 由于存在間隙而引起泄漏所造成的損失就叫容積損失。容積效率為實(shí)際流量與吸入葉輪流量之比。 3、輪盤(pán)摩擦損失 葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪的輪盤(pán)外表面積和輪蓋與周?chē)鷼怏w產(chǎn)生摩擦而引起的損失叫做輪盤(pán)摩擦損失[14]。 第三章 相似設(shè)計(jì)理論 3.1 相似理論 3.1.1 概述 所謂相似設(shè)計(jì)理論，即根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究出來(lái)的性能良好、運(yùn)行可靠的模型來(lái)設(shè)計(jì)與模型相似的通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)，在通風(fēng)設(shè)計(jì)中具有重要地位。在掌握較多空氣的動(dòng)力學(xué)略圖和無(wú)因次性能曲線的情況下，遇見(jiàn)具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，只要在這些空氣動(dòng)力學(xué)略圖中進(jìn)行選擇后即可做產(chǎn)品的結(jié)果設(shè)計(jì)，而無(wú)需在空氣性能上做更多的研討[24]。 3.1.2 相似原理 現(xiàn)象相似條件，在幾何相似的兩體系中。進(jìn)行同一性質(zhì)的過(guò)程，而且體系中各對(duì)應(yīng)點(diǎn)上表示現(xiàn)象特性的同類(lèi)量的比值等于常數(shù)，即成比例關(guān)系時(shí)，則此兩體系為互相相似的現(xiàn)象，對(duì)于兩通風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)必須具備下列條件，才能稱(chēng)為相似現(xiàn)象[18]。 1、幾何相似 相似現(xiàn)象只有發(fā)生在幾何相似的體系內(nèi)，所有幾何相似時(shí)相似的先決條件，是指模型和原型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的幾何尺寸對(duì)應(yīng)邊成比例，對(duì)應(yīng)角相等，葉片數(shù)相等。 注：下式中帶“ˊ”指模型尺寸，不帶“ˊ”指設(shè)計(jì)尺寸 （3-1） （3-2） （3-3） 2、運(yùn)動(dòng)相似 原型與模型各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的同類(lèi)量速度方向相同，大小比值等于常z數(shù)時(shí)，叫做運(yùn)動(dòng)相似。就通風(fēng)機(jī)葉輪的流動(dòng)過(guò)程而言，運(yùn)動(dòng)相似是指 （3-4） （3-5） （3-6） （3-7） 即對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度三角形相似，且對(duì)應(yīng)點(diǎn)兩速度三角形大小相差的倍數(shù)相等。 3、動(dòng)力相似 原型與模型內(nèi)容對(duì)應(yīng)點(diǎn)的同類(lèi)力方向相同，而大小比值等于常數(shù)時(shí)叫動(dòng)力相似。就通風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)而言，作用在基元流體上主要力有慣性力I、粘性力R和總壓力動(dòng)力相似指： （3-8） （3-9） （3-10） （3-11） 根據(jù)理論力學(xué)和流體力學(xué)原理，上式可得 （雷諾數(shù)） （3-12） ---------------------------運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù) ---------------------------特征常數(shù) ---------------------------特征速度 Re是一個(gè)無(wú)因次項(xiàng)，因?yàn)樗怯脕?lái)表示動(dòng)力相似的，所以稱(chēng)為相似準(zhǔn)則數(shù)。要驗(yàn)查所有點(diǎn)是否滿足上述各種關(guān)系式，來(lái)判斷兩通風(fēng)機(jī)是否相似是很困難的，實(shí)際上幾何相似的通風(fēng)機(jī)中，只要能保持葉片入口速度三角形相似，且對(duì)應(yīng)點(diǎn)的慣性力和粘性力比值相等，則流動(dòng)過(guò)程必然相似。因此，兩通風(fēng)機(jī)流動(dòng)過(guò)程相似條件為：1、幾何相似 2、流量系數(shù)相等 3、Re相等[10]。 3.2 通風(fēng)機(jī)的無(wú)因此特性曲線 在Re不變的情況下，P-Q和N-Q關(guān)系曲線為無(wú)因次特性曲線。這組曲線適用于轉(zhuǎn)速不等，尺寸不同的同一類(lèi)通風(fēng)機(jī)，所以又叫同類(lèi)型特性曲線。無(wú)因次特性曲線可直接由試驗(yàn)求得，或由單體特性曲線換算得到。 圖3-1 通風(fēng)機(jī)無(wú)因次特性曲線 要保持尺寸不同的所有同一類(lèi)型的通風(fēng)機(jī)的Re都相等，不是隨便可以辦到的，不過(guò)只要Re大于它的臨界值，即通風(fēng)機(jī)的流動(dòng)狀態(tài)處在阻力平方區(qū)時(shí)，或是兩通風(fēng)機(jī)的Re值相差不超過(guò)2-3倍時(shí)可以忽略Re的影響，同一無(wú)因次特性曲線它們都適用[20]。 同系列通風(fēng)機(jī)愛(ài)不同轉(zhuǎn)速，尺寸和氣體密度條件下的特征： 1、轉(zhuǎn)速不同的通風(fēng)機(jī)的特性 （3-13） （3-14） （3-15） 2、尺寸不同的通風(fēng)機(jī)的特性 （3-16） （3-17） （3-18） 3、密度不同的通風(fēng)機(jī)的特性 （3-19） （3-20） 4、比轉(zhuǎn)速直徑系數(shù)和周速系數(shù) 只靠流量系數(shù)Q和全壓系P表示通風(fēng)機(jī)的特性是不夠的。因?yàn)樗鼈儾荒芊从惩L(fēng)機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速，所以需要討論另外一些系數(shù)。 （1）比轉(zhuǎn)數(shù) （3-21） 兩通風(fēng)機(jī)在相似情況下工作時(shí)，它們的比轉(zhuǎn)數(shù)相等，在不同的工況下對(duì)應(yīng)不同的比轉(zhuǎn)數(shù)。通常把通風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)的比轉(zhuǎn)數(shù)作為該系列通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù) （2）直徑系數(shù) 其標(biāo)志通風(fēng)機(jī)葉輪直徑大小 （3-22） 表示所討論的葉輪直徑比Q=1 P=1/2的標(biāo)準(zhǔn)葉輪增大倍數(shù)。 （3）周速系數(shù) 圓周速度和出口速度的比值叫做周數(shù)系數(shù)，用表示 （3-23） 周速系數(shù)表示通風(fēng)機(jī)在一定全壓條件下葉輪周速的大小[22]。 3.3 通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)步驟 1、根據(jù)給定的流量、壓力、氣體狀態(tài)等一系列參數(shù)將它換算為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)口狀態(tài)（）的流量和全壓。 2、比轉(zhuǎn)數(shù)的確定 首先選取轉(zhuǎn)速如通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)為直連轉(zhuǎn)動(dòng)，那么通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速只能根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選取。由選取的轉(zhuǎn)速及換算好的流量全壓來(lái)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)最后找出比轉(zhuǎn)數(shù)ns接近式相等的模型機(jī)器。 3、確定比轉(zhuǎn)數(shù)后，根據(jù)模型的無(wú)因次特性曲線，找出最高效率點(diǎn)壓力系數(shù)流量系數(shù)全壓效率值. 4、由值根據(jù)式 （3-24） 確定、及圓周速度 5、確定幾何比例常數(shù) 由圓周速度及轉(zhuǎn)速可得葉輪外徑 （3-25） 　　（3-26） 已知D2后也可根據(jù)系列風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)略圖，確定新風(fēng)機(jī)的尺寸。 6、通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算零部件的強(qiáng)度[28]。 3.4 校核理論 離心通風(fēng)機(jī)的零件，應(yīng)具備有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行安全和使用壽命。因此，設(shè)計(jì)者必須在經(jīng)濟(jì)合算的基礎(chǔ)上合理確定離心通風(fēng)機(jī)的尺寸和材料。離心通風(fēng)機(jī)大部分零件的強(qiáng)度計(jì)算都是近似的。 通風(fēng)機(jī)的校核包括： a、葉輪的強(qiáng)度計(jì)算 b、主軸的強(qiáng)度計(jì)算 c、主軸的臨界速度 d、滾動(dòng)軸承的校核 但是，這次的設(shè)計(jì)特殊，因?yàn)槭峭廪D(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)，所以在校核過(guò)程中還必須有轉(zhuǎn)子的平衡校核[25]。 第四章 DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì) 4.1 相似設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析和計(jì)算 4.1.1 概述 本次設(shè)計(jì)是以DGF3.55B外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)為模型機(jī)，用相似理論和相似設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)所需的通風(fēng)機(jī)。 需設(shè)計(jì)DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)： 流量Q：3800-----4800m3/h 壓力P：460------445pa 功率：76％左右 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：選為933r/min 已知DGF3.55B外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的基本參數(shù) 流量Q：4900-------5800m3/h 壓力P：480--------450pa 功率：76％左右 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：選為933r/min 基本計(jì)算 由DGF3.55B基本參數(shù)值做無(wú)因次曲線 DGF3.55B參數(shù)值表 表4-1 DGF3.55B參數(shù)值 1 2 3 4 5 Q(m3/h) 4871 5070 5267 5503 5772 P (pa) 478 477 476 463 452 (％) 73.9 73.5 73.2 69 66.7 由 （4-1） （4-2） 得、無(wú)因次參數(shù)、數(shù)值表 表4-2 設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)參數(shù)值 1 2 3 4 5 Q’ 0.00410 0.00417 0.00434 0.00453 0.00475 P’ 0.00277 0.00276 0.00275 0.00268 0.00262 我們以DGF3.55B為模型機(jī)設(shè)計(jì)新通風(fēng)機(jī)則可以認(rèn)為要設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)和模型機(jī)有相同的無(wú)因次曲線。我們也認(rèn)為兩通風(fēng)機(jī)遵守比例定律，其在無(wú)因次曲線上，對(duì)應(yīng)點(diǎn)成比例。則 (模型機(jī)) （設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)） 兩風(fēng)機(jī)、是相同的，根據(jù)比例定律 得 （4-3） 已知 （4-4） 根據(jù)DGF3.55B風(fēng)機(jī)系列，選D2=359mm以滿足設(shè)計(jì)要求 （4-5） 4.1.2 風(fēng)機(jī)尺寸換算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、葉輪 已知模型機(jī)葉輪主要尺寸為 表4-3 模型機(jī)主要尺寸 D2’ D1’ B2’ B1’ 2’ 390 285 100 137 45° 按相似原理得出設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)葉輪主要尺寸 表4-4 設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)主要尺寸 D2 D1 B2 B1 2 359 257 90 123 45° 葉輪其他部分尺寸按同比例放大或縮小，對(duì)應(yīng)角相等。 注： 1）原模型機(jī)采用幾個(gè)中空機(jī)翼形葉片，則設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)就采用幾個(gè)中空機(jī)翼形葉片； 2）葉片始端形狀采用模型風(fēng)機(jī)的樣式，斜切始端，可以減小葉片入口沖擊提高通風(fēng)機(jī)效率，前盤(pán)采用弧形，后盤(pán)采用平板形。 3）葉片和前、后盤(pán)連接采用焊接，后盤(pán)和軸盤(pán)采用鉚接，具體尺寸見(jiàn)圖； 4）葉輪和集風(fēng)口得配合其徑向間隙由相關(guān)尺寸公差保證（說(shuō)見(jiàn)圖中標(biāo)準(zhǔn)）。軸向間隙5-8mm，因?yàn)榇颂庨g隙對(duì)風(fēng)機(jī)的性能影響很大，所以要特別保證間隙精度。 2、集風(fēng)器 采用矩形集風(fēng)器，作用是將氣體導(dǎo)向葉輪，集風(fēng)器開(kāi)關(guān)和集風(fēng)器與葉輪間隙大小對(duì)通風(fēng)機(jī)性能有很大的影響。 其主要尺寸，也是依照相似原理由模型機(jī)尺寸換算得到，說(shuō)見(jiàn)圖中標(biāo)準(zhǔn)。 注： （1）集風(fēng)器和葉輪配合注意兩點(diǎn)：一是集風(fēng)器出口和葉輪入口的間隙，采用軸向間隙和徑向間隙，二是集風(fēng)器出口中形狀和葉輪入口附近前盤(pán)形狀相匹配，這樣可以最大限度減少流動(dòng)損失使氣體流動(dòng)連續(xù)，即減速規(guī)律相一致； （2）為了保證強(qiáng)度，增加了相應(yīng)部分材料的壁厚，具體尺寸詳見(jiàn)圖； （3）特別要保證集風(fēng)器喉部和出口尺寸精度[31]。 3、蝸殼 蝸殼設(shè)計(jì)主要是蝸殼形線如何取得，在此仍采用和模型機(jī)一樣的畫(huà)法，正方形畫(huà)法。相似原理計(jì)算得到機(jī)殼最大張開(kāi)度A可得 （4-6） 則蝸殼內(nèi)壁形線 （4-7） （4-8） （4-9） （4-10） 以Ra 、Rb 、Rc 、Rd為半徑，以a為邊長(zhǎng)的正方形四個(gè)頂點(diǎn)為圓心順次在頂點(diǎn)所在的象限的下一象限作圓弧和坐標(biāo)軸相交，最后連成的曲線即為蝸殼的形線。如圖： 圖4-1 通風(fēng)機(jī)蝸殼型線 注： 1）蝸殼形線要保證最大流量滿足設(shè)計(jì)要求，所以要對(duì)現(xiàn)得形線進(jìn)行驗(yàn)證： （4-11) B-----------蝸殼寬度 所以是滿足要求的 2）為了保證蝸殼強(qiáng)度，在相應(yīng)部分材料增加了厚度，另外在蝸殼側(cè)板外加有加強(qiáng)角鋼，在蝸殼側(cè)板內(nèi)加油補(bǔ)強(qiáng)角鋼： 3）蝸殼的蝸舌則采用短舌，其半徑為r，根據(jù) （4-12） 取0.005得出r=2mm 4）蝸殼出口截面積FCB 依據(jù)FCB=1.3-1.4 取1.35 得 （4-13） 其中0.346為蝸殼出口高，0.26為蝸殼出口寬，亦是蝸殼的寬。 5、前導(dǎo)器 要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的流量變化范圍，除了保證最大流量以外，還需設(shè)前導(dǎo)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)控制，但此設(shè)計(jì)主要側(cè)重于風(fēng)機(jī)的本身設(shè)計(jì)，所以圖中并未詳畫(huà)出[32]。 4.1.3 設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力略圖 在空氣與機(jī)械雜質(zhì)混合的情況下，其密度隨雜質(zhì)的濃度呈正比例增加。通風(fēng)機(jī)的通流部分可用其氣動(dòng)略圖來(lái)表示，按同一種氣動(dòng)略圖制造不同尺寸和結(jié)構(gòu)的通風(fēng)機(jī)均屬于同一種類(lèi)型，利用氣動(dòng)略圖可以設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，此時(shí)必須知道繪制通風(fēng)機(jī)的基本元件（進(jìn)氣管、葉輪和蝸殼）。 在離心通風(fēng)機(jī)中，蝸殼的寬度B一般是不變的，而且大于葉輪的寬度。蝸殼的外壁大多數(shù)按螺旋性或正方形法則用圓弧來(lái)繪出。外殼在最靠近葉輪處轉(zhuǎn)變?yōu)槲伾?，由蝸舌和作為外殼的延長(zhǎng)的平面所界定的機(jī)殼部分稱(chēng)為機(jī)殼出口。機(jī)殼出口長(zhǎng)度C和寬度B構(gòu)成通風(fēng)機(jī)的出口截面。在某種情況下，根據(jù)布置的需要，可以在葉輪后面配置帶葉片的或無(wú)葉片單位徑向擴(kuò)壓器以及其他形式的機(jī)殼（如有兩個(gè)或更多出口的蝸殼，直流式機(jī)殼等）來(lái)代替螺旋形機(jī)殼。 為了調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的工況可以采用各種形式的導(dǎo)流器，普遍采用的是裝在通風(fēng)機(jī)進(jìn)口的軸向?qū)Я髌?。離心通風(fēng)機(jī)與進(jìn)氣箱、擴(kuò)壓器、導(dǎo)流器或與其中一種元件的組合稱(chēng)為通風(fēng)機(jī)裝置[27]。如圖表示： 圖4-2 通風(fēng)機(jī)裝置圖 我們實(shí)際生活中，我們所接觸的每一種機(jī)械，都要求有較好的性能和材料。而在本次設(shè)計(jì)中，為了滿足設(shè)計(jì)要求，而且進(jìn)行強(qiáng)度校核，我們?cè)跐M足強(qiáng)度、剛度、扭矩等條件下，考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用選取最優(yōu)材料。 4.1.4 風(fēng)機(jī)各部分材料的選擇 （1）葉輪組件結(jié)構(gòu)形式的確定 其中包括葉片的形式對(duì)通風(fēng)機(jī)性能的影響，葉片形狀和前盤(pán)形狀的選擇，從效率和噪音的角度出發(fā)選擇后彎圓弧葉片。 （2）集流器與葉輪進(jìn)口的間隙結(jié)構(gòu)的確定 集流器與葉輪進(jìn)口的間隙結(jié)構(gòu)包括對(duì)口和套口兩種，根據(jù)間隙形式對(duì)氣流流動(dòng)的影響選擇套接。 （3）調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)一般有節(jié)流調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)、導(dǎo)向器調(diào)節(jié)以及變速導(dǎo)向器聯(lián)合調(diào)節(jié)，節(jié)流調(diào)節(jié)的性能調(diào)節(jié)，變速器調(diào)節(jié)雖效率較高，但成本較高，且安全可靠性低，因此一般用風(fēng)機(jī)采用導(dǎo)向器調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)門(mén)尺寸根據(jù)集流器進(jìn)口安裝尺寸來(lái)確定，在限定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量大小。 （5） 蝸殼的設(shè)計(jì) 蝸殼的作用是將離開(kāi)葉輪的氣體導(dǎo)向機(jī)殼出口，并將氣體的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，為了制造方便，離心式通風(fēng)機(jī)的蝸殼普遍采用矩形截面。 （6）軸承端蓋的設(shè)計(jì) 軸承端蓋用以固定軸承及調(diào)節(jié)軸承間隙并承受軸向力，還有密封作用[12]。 （7）材料的選取根據(jù)風(fēng)機(jī)的用途和工礦來(lái)定。例如，介質(zhì)腐蝕性、溫度、含塵量、防爆性、經(jīng)濟(jì)適用性等[29]。 序號(hào) 名稱(chēng) 圖紙代號(hào) 材料 1 總裝配圖 DGF3.55A-00 2 蝸殼部件 DGF3.55A-10 Q235 3 連體側(cè)板 DGF3.55A-10-1 Q235 1.2 4 右側(cè)板 DGF3.55A-10-2 Q235 1.2 5 蝸殼板 DGF3.55A-10-3 Q235 1.0 6 集風(fēng)圈 DGF3.55A-10-4 Q235 1.2 7 風(fēng)舌貼板 DGF3.55A-10-5 Q235 1.0 8 出口法蘭 DGF3.55A-20 Q235 1.5 9 法蘭橫條 DGF3.55A-20-1 Q235 1.5 10 法蘭豎條 DGF3.55A-20-2 Q235 1.5 11 風(fēng)口角件 DGF3.55A-20-3 Q235 2.0 12 葉輪部件 DGF3.55A-30 Q235 13 葉片 DGF3.55A-30-1 Q235 1.0 14 前后盤(pán) DGF3.55A-30-2 Q235 1.0 15