一种后倾多翼风机的设计论文[带图纸].doc

大学本科毕业设计说明书1大学本科毕业设计题目：一种后倾多翼风机的设计学院：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：二0一三年六月大学本科毕业设计说明书2摘要离心风机是市场上常见的一种通风机，它是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；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，在社会各工业中具有十分重要的作用。本文根据离心风机的发展，简单地阐述了它的研究现状；通过从离心风机的工作原理、构造和改进方式详细地介绍了其发展的状况；分析了离心风机目前存在的问题，针对这些问题，提出了其未来的发展趋势；最后对离心风机的设计进行了总结和设想，并对其发展报以美好的祝愿。关键词：离心风机发展趋势设计大学本科毕业设计说明书3AbstractCentrifugalfaniscommononthemarketforaventilator,itisafollowerofthefluidmachine.Itreliesontheinputofmechanicalenergy,andcanimprovegaspressuretosendthegassidebysidemechanical.Centrifugalfansarewidelyusedinfactories,mines,tunnels,coolingtowers,vehicles,ships,andbuildingventilation,dustexhaustandcooling；boilersandindustrialfurnaces,ventilationandthewind；air-conditioningequipmentandhouseholdappliances,coolingandventilation；graindryingandsending；inflatablewindtunnelwindsource,hovercraftpropulsionandsoon.Soitplaysaveryimportantroleintheindustrialsociety.Thepapersimplydescribedthecurrentstatusofcentrifugalfanaccordingtothedevelopmentofit.Thepaperalsointroducedindetailthedevelopmentofthecentrifugalfanthroughtheworkingprincipleandimprovementwayofit.Inaddition,itanalyzedtheproblemsatpresentofthecentrifugalfanandputforwarditsdevelopmenttrendinthefuturetosolvetheseproblemsfinally,ithadasummaryandputforwardthehypothesisofthecentrifugalfanwithgoodwishes.KeyWord:Centrifugalfan,Developmenttrend,Design大学本科毕业设计说明书4目录第一章绪论61.1引言61.2国内外离心风机的研究现状71.2.1国内离心风机研究与发展概况71.2.2国外离心风机研究与发展概况81.3离心风机存在的问题及发展趋势91.4本文研究的目的9第二章离心风机的基本理论112.1离心风机的基本结构112.1.1离心风机的基本结构112.1.2离心风机的工作原理132.2离心风机的基本理论特性142.2.1离心风机的主要特性参数142.2.2离心风机的基本方程式152.2.3离心风机的理论特性曲线152.2.4离心风机的损耗和效率17第三章H450后倾多翼离心风机的总体设计193.1离心风机设计的要求193.2离心风机的主要组成部分设计203.2.1叶轮设计203.2.2集风器213.2.3蜗壳设计213.2.4主轴设计273.2.5电动机的选择273.3离心风机设计时几个重要方案27第四章校核计算294.1叶轮的强度计算294.2主轴的计算30大学本科毕业设计说明书54.3主轴的转速324.4轴承的寿命32第五章风机噪声的控制34第六章设计总结和展望35致谢36参考文献37附录39大学本科毕业设计说明书6第一章绪论1.1引言如今社会工业正在新兴发展中，对通风机的需求越来越多。而我国对通风机的研究技术上与国外发达国家还有一定的差距，因此利用有限的技术生产出高效率的通风机是一项艰巨的任务。这就需要对通风机进行优化改进，其中多翼离心风机就是市场上常见的一种通风机。在我国，多翼离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；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，为社会上的很多行业加工作出了很大的贡献1。离心风机具有体积小、噪声低、压力系数高及流量系数大的优点，因而在抽油烟机、空调等领域得到广泛的应用，但其最大的缺点是风机的效率较低。因此，如何提高风机的效率是一个迫切需要解决的问题。至今还有许多国家一直致力于对多翼离心风机各部分机构的研制，进一步提高离心风机的效率，从而获得巨大的经济效益。WDLH450离心风机通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，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的流体处理。叶轮通过静平衡或动平衡的校正后才可以保证通风机平稳地运行。按叶片的出口方向分类，叶轮可分为前向、径向和后向三种型式2。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，而径向叶轮又可以分为直叶片式和曲线型两种；后向叶轮的叶片顶部向大学本科毕业设计说明书7叶轮旋转的反方向倾斜。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，但效率一般都比较低；后向叶轮则和前向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，效率一般都比较高；而径向叶轮介于前向和后向两者之间。叶片的型线一般分为直叶片、机翼型叶片和曲线型叶片。直叶片比较简单，而机翼型叶片比较复杂。为了让叶片表面分布着均匀合适的速度，现在一般都采用曲线型叶片，比如等厚度的圆弧叶片。叶轮一般附有盖盘，盖盘的作用就是提高叶轮强度，并减少叶片与机壳之间的气体泄漏。叶片与盖盘的一般采用铆接和焊接两种联接方式。焊接叶轮的流道较光滑，质量比较轻。通风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。而噪声和振动的大小也是检验通风机效率的主要技术指标。流量是指单位时间内气体流经通风机的体积；压力是指气体在通风机内压力的升高值，压力分为动压、静压、和全压三种；功率是指通风机的输入功率，通风机的有效功率与输入功率的比值称为效率。通风机未来的发展将进一步提高通风机的装置效率、气动效率、和使用效率，进而降低风机的消耗。通过对应用叶轮、扩压器及蜗壳等元件的研究，以及进一步提高制造精度；另外更多采用三元流动叶轮，效率平均提高2%5%，从而降低了风机的消耗，实现节能的目的。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才能推动市场的发展。1.2国内外离心风机的研究现状1.2.1国内离心风机研究与发展概况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重要作用。离心风机行业规模约占整个风机行业的一半左右。古代木制风车大学本科毕业设计说明书8中国早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。但是到1952年9月1号第一机械工业部才正式成立，这是我国对离心风机研究的开端，也是我国在风机行业上的消化吸收阶段，在此阶段能生产出一般的离心风机，到了20世纪60年代左右，我国可以独立设计和行业联合设计，先后自行设计了11个系列109个规格的离心风机，大部分已经成为国家推广的高效节能产品。到20世纪80年代我国引进吸收并且加强创新，使得中国离心风机工业发生了巨大的变化。先进技术得到了消化，形成了一定的生产能力。进入20世纪90年代通过对风机引进技术的研究、消化吸收，风机制造业不断地发展壮大。担负着为石油、化工、矿山、冶金、煤炭、电力、纺织及环保等工程提供配套离心风机的任务。2002年，中国的防爆离心风机在化工、油、械等领域广泛被采用，长林东防爆离心风机也得到了发展。离心风机是石材加工企业常用的辅助生产设备，主要用于通风与除尘装置中，比如石材切割和打磨工序中旋风除尘器及布袋除尘器等均需要利用离心风机对生产场地进行除尘处理，确保着生产环境洁净，保护生产者身心健康。基本上可以满足我国重大装备配套的需求。1.2.2国外离心风机研究与发展概况在公元7世纪的时候，在西亚叙利亚一带地区的国家建造了第一批风车，它们看上去并不像现在所见到的风车，而是有着竖式轴，轴垂直排列着翼，与旋转木马装置上排列的木马很相似。而到了大概12世纪的时候，在西欧出现了第一批风车，它们和现代的风车基本差不多，主要用于磨碎谷物。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，和后向弯曲叶片的离心式风机，结构已经比较完善了。1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心式风机，并被各国广泛采用。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。至此，各种各样的风机已经能够获得较大的发展3。现在国外的工业发达国家不会再在技术和工艺方面大量投资，主要注重改进产品成本、产品质量、产品维护和产品环保四个方面。对于离心风机产品，国外发达国家在质量上注重于提高机械效率，从而延长风机使用寿命，向节约能量和节省资源的方向发展。在成本上加强研制新材料，降低物耗，降低了整个系统总成本；在维护上逐渐向自动化方向发展，这样节省了维修劳动力；在环保方面，则注重于谋求可靠、向低噪声、低振动等技术方向发展4。大学本科毕业设计说明书91.3离心风机存在的问题及发展趋势近些年，尽管国内外对离心风机行业的研制在不停的进行，但是从目前的情况来看，离心风机仍存在着一些问题，急需改善。(1)产品外观质量普遍不高，实际表面处理上与理论有差距(2)离心风机产品过于追求高效率，使得产品加工难度加大(3)离心风机工作过程功率消耗大，噪声大，振动也大(4)离心风机出力不足，风力偏小(5)离心风机制造厂生产能力不配套从离心风机存在的问题来看，其未来的发展趋势就是将这些问题逐一解决。叶轮是离心风机的核心部件，其本身结构设计得合理与否，直接影响到风机气流平稳度、噪声及能耗。所以在设计离心风机上改进离心风机是尤为重要的，多叶片离心叶轮具有体积小、噪音低、压力系数高等优点；长短叶片相间的叶轮，在设计上解决了叶轮进口排挤的问题并改善了叶轮流道的扩散情况，具有高扬程、小流量、高效稳定的特点，同时拥有结构紧凑、维护方便的优点。综合以上2种叶轮的优点，现在发展为更多采用一种大小叶片交错组合的多翼离心风机，为进一步提高叶轮气流平稳度，在叶片二侧嵌有一平面表盘和锥形表盘，这种风机可广泛应用于体积要求小、传动效率高、噪音低的场合。通过对离心风机叶轮的改进，可以提高离心风机的工作效率，同时减少了功率消耗，降低了噪声振动等等。大大改善了离心风机的工作情况，从而促使了风机行业的发展5。1.4本文研究的目的本文首先对现有的后倾离心风机进行测绘,根据测绘结果分别设计后倾离心的各个组成部分，包括蜗壳、蜗舌、叶轮、进气装置等零部件。同时，在保持现有后倾离心风机基本型式不变的基础上重新设计，使其