DGF3.55A外转子离心风机的设计论文[带图纸].doc

南京林业大学本科毕业设计说明书1南京林业大学本科毕业设计题目：DGF3.55A外转子离心风机的设计学院：南方学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：职称：二0一三年五月南京林业大学本科毕业设计说明书2摘要当今时代能源紧缺，然而风机又是耗能大户。所以，提高风机的运行效率己成为风机行业不可推卸的责任，也是风机技术发展的必然趋势。由此，本文提出离心式风机个性化设计。所谓离心式风机个性化设计就是针对一个特定用户提出的气动性能参数及使用条件，设计者应设计出一种专用的离心式风机，除了满足用户的使用条件外，还应保证用户需求的性能参数(即正常运行工况)处于风机气动性能曲线的最高效率点，至少应处于高效区域内，以达到最佳节能目的34。外转子离心风机属于风量适中、风压偏高类型，同时外转子离心风机体积小、占用空间小、噪声低、运转平稳、经久耐用。主要适用于吊顶空调、立柜式空调以及净化、通风等场合1。关键字：外转子；离心式；离心式风机南京林业大学本科毕业设计说明书3AbstractInmoderntimes,theenergyshortage,butthefanisalargeenergyconsumption.Therefore,improvingtheefficiencyofthefansunshirkableresponsibilityhasbecomeafanindustry,isalsoaairblowertechnologydevelopmentinevitabletrend.Hence,thepersonalizeddesignofcentrifugalfanispresented.So-calledpersonalizedcentrifugalfanisdesignedforaparticularusersaerodynamicperformanceparametersandconditionsofuse,thedesignershoulddesignaspecialcentrifugalfan,inadditiontomeettheusersusecondition,alsoshouldguaranteetheperformanceparametersofuserrequirements(i.e.,normaloperatingconditions)isinthehighestefficiencypointofthefanaerodynamicperformancecurve,atleastinhighefficientarea,inordertoachievethebestenergy-savingpurpose34.Outerrotorcentrifugalfanbelongstomoderatevolume,highwindpressuretype,andatthesametimetheouterrotorcentrifugalfanissmallsize,smallfootprint,lownoise,smoothoperation,durable.Itismainlysuitableforceilingairconditioning,cabinetairconditioningandcleaning,ventilation,etc1.Keyword:Outerrotor；Centrifugal；Centrifugalfan.南京林业大学本科毕业设计说明书4目录第一章绪论11.1引言11.2国内外离心风机的研究现状21.3离心风机概述及DGF3.55A外转子离心风机的特点51.3.1离心风机的基本概述51.3.2DGF3.55A外转子离心风机的特点61.3.3外转子电机的概念61.4本文研究的目的和意义7第二章离心风机的基本原理82.1离心风机的基本结构82.1.1离心风机的基本结构82.1.2离心风机的工作原理92.2离心风机的基本理论特性102.2.1离心风机的特性参数102.2.2离心通风机的基本方程式122.2.3离心通风机的理论特性曲线122.2.4离心风机的损失和效率14第三章相似设计理论153.1相似理论153.1.1概述153.1.2相似原理153.2通风机的无因此特性曲线163.3通风机的相似设计步骤173.4校核理论18第四章DGF3.55A外转子离心风机的总体设计194.1相似设计数据分析和计算194.1.1概述194.1.2风机尺寸换算和结构设计20南京林业大学本科毕业设计说明书54.1.3设计风机空气动力略图224.1.4风机各部分材料的选择234.1.5外转子电机的选择254.2校核计算254.2.1叶轮的强度计算254.2.2铆钉的强度计算264.2.3轴承的寿命264.2.4风机平衡校核274.3离心风机设计时几个重要方案的选择27第五章性能分析28第六章DGF3.55A外转子离心风机整体及零件Pro/E图29致谢30参考文献31附录33南京林业大学本科毕业设计说明书6第一章绪论1.1引言离心通风机是一种依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，即一种从动的流体机械。离心式通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；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。离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理1。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，其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。图1-1通风机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33。离心式风机实质是一种变流量恒压装置。当转速一定时，离心式风机的压力-流量理论曲线应是一条直线。由于内部损失，实际特性曲线是弯曲的。离心式风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响。对一个给定的进气量，最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低。对于一条给定的压力与流量特性曲线，就有一条功率与流量特南京林业大学本科毕业设计说明书7性曲线。离心式风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理7。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，它的工作原理与现代离心式风机基本相同。图1-2通风机1862年，英国的圭贝尔发明离心式风机，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，以及后向弯曲叶片的离心式风机，其结构已算是比较完善了。1892年法国研制成横流风机。1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心式风机，并为各国广泛采用。19世纪，轴流风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100300帕，效率仅为1525%，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、子午加速轴流风机、斜流风机以及横流风机。2002年，中国的防爆离心式风机，在化工、石油、机械等领域广泛采用4。随着离心式风机的应用范围越来越广，各种不足和问题也都开始逐一被发现并改进。但是单一的发现问题后再改进已经无法满足市场快速发展的需求。离心式风机的发展必须以满足市场需求为前提，加以创新，研发出新式的离心式风机，如此才能推动市场的发展。离心式风机是一台构造复杂的设备，主要有进风口、风阀、叶轮、电机、出风口等组成。在不同的状态下，离心式风机的用途也不相同。因此，不同的部分运行状况不同时，离心式风机的效果会受到影响6。南京林业大学本科毕业设计说明书81.2国内外离心风机的研究现状离心风机是工业生产不可或缺的通用机械之一，并且对日常生活也起着至关重要的作用，且离心风机行业规模约占整个风机行业的一半左右。我国的离心式风机设计起步较早，从20世纪50年代开始，起初主要是消化吸收国外的先进风机设计制造技术，生产一般离心风机；20世纪60、70年代，我国开始独立进行风机设计，设计生产的风机共11个系列，包括109种规格，其中很大一部分作为节能高效产品得到国家大力扶持、推广；20世纪80、90年代，我国离心风机工业发生了巨大变化，不断地积累风机生产的经验，不断地消化国外技术，使风机行业不断发展壮大，一批风机生产企业得到巨大发展，为能源、化工、纺织以及环保等重要行业的生产提供离心风机。如今已经基本上能够设计生产与重大装备相匹配的风机。从2000年开始，我国不断加快工业化进程，给离心风机行业的快速发展创造了机会，2000年2007年该行业收入总额以年增长率20%左右持续增长，离心风机销售市场规模在2007年达到大约230亿元3。图1-3风机部件虽然我国的离心风机行业获得了巨大的发展，但与国外的先进企业技术相比，仍然存在着较大的差距，主要表现在以下几个方面：1）我们国内的绝大多数风机企业只生产中、小型风机，设计生产大型设备用风机的能力较弱，无法与国外公司竞争。2）中、小型离心风机产品普遍存在的不足是外观质量不好，产品表面处理工艺与国外有较大差距，很难进入国际市场。3）设计的离心式通风机，由于过分提高风机运行效率，使产品不容易加工制造，增加生产成本。4）部分离心风机基本系列不全，技术水平比较落后，效率较低，噪声较高。5）制造工艺上存在较大差距，国外已经使用了钎焊、开槽焊等先进工艺制造叶轮，而在国内还没有采用这些工艺。在叶轮焊接方面，国外采用焊接质量更好的数控自动焊接南京林业大学本科毕业设计说明书9工艺，而国内还是普遍使用手工弧焊的落后工艺。随着工业技术的不断进步，为满足相关行业对配套离心风机的需求，国内外离心风机技术将朝以下几个方面发展：1）大型化。其容量还会进一步的增大。随着能源、化工和矿工等行业生成设备的不断增大，与其相配套的风机的容量也必须增大。2）高效化。进一步完善三元流动理论，将三元流动理论应用到离心风机的叶轮设计中，提高离心风机的性能。通过增大离心风机的节能范围，可以提高离心风机在其负荷不断变化的情况下的效率。图1-4离心通风机3）高速小型化。采用三元流动叶轮的各类风机，不仅提高了效率，而且也增加了风机全压，所以相同条件下，叶轮直径可以减少10%30%，使风机体积减小和重量减轻。在提高转速的同时也可以极大地减小风机尺寸。保证高速旋转的一批技术成果的不断涌现，极大地促进了风机高速小型化的发展。4）低噪声化。工业生产的日常生活中广泛使用的风机产生的噪声严重影响着人们的日常生活。风机大容量化及高速化将会加重噪声问题，降低噪声即成为风机设计中需要重点研究的问题。5）节能化。离心风机的节能潜力很