矿用防爆对旋式通风机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 目前，我国部分矿井在通风系统中采用了两级 对旋式轴流式风机，以替代传统的轴流式风机，本次设计的矿用防爆 对旋式通风机风机通风机（ ，其全称是： 型矿用隔 爆 压入 式轴流 局部通 风机， 采用对旋式 结构 。其名称已经决定了风机的结构设计、材料选 择等。本次设计力争突出 防爆、对旋、局部 风机 (特的结构和优越的性能。 气动部件的设计对于风机的整体性能至关重要 ，所以首先进行了风叶的设计，着重讨论了两级叶轮负载的分配问题 ，各参数的选择。采用孤立翼型法设计风叶。接着设计了其他的重要部件 ，如：集流器、 整流罩、扩散器、风筒、消声结构等。然后对风机的叶轮 、主轴进行强度校核，最后讨论风机的安装所遇到的问题。 在风机各零部件材料的选择方面，要满足强度 和防爆两方面的要求。特别是风叶和风筒的材料，两者至少一个要采 用铝合金材料。电动机的选择对于防爆风机来说是很重要的，本次设计选 择了 动机，这是专门的风机用 隔 爆电动机，另一优点是重量轻，适宜安装在风 机内部。 关键词 对旋轴流式通 风机 ; 气动设计 ; 孤立翼型法 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 in of to DJ in is a of to of of is of on of to of to in of In of to to be at is BF in is is in 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 前 言 随着各行各业的发展，特别是现代工业的发展，作为燃料和原料的煤炭越来越重要。我国大部分地区都是地下开采，在进行地下开采石油大量有害气体（如瓦斯、二氧化碳、一氧化碳等）和煤尘都会喷发出来，加之烟尘易爆，所以对井下工作人员和矿井安全都存在很大的威胁。我国煤矿安全规程对井下空气的成份（包括各种有害气 体的浓度）、湿度、风速和按人员计算的风量都作了严格的规定：有人工作或可能有人到达的井巷 ,二氧化碳不得大于 ，总会流中，二氧化碳不超过 1%。为了保障广大煤矿职工有一个安全、可靠和良好的工作条件，必须向井下输送足够数量的新鲜空气，以冲淡有害气体的浓度和四处飞扬的煤尘。这次的毕业设计的课题就是有 “矿井肺脏 ”之称的通风设备。 在采矿和地质勘探等工程中，必须开掘大量的井巷，而掘进这些井巷的特点是只有一个出口，所以称为独头巷道。独头巷道的通风常称为局部通风或掘进通风，其任务是将新鲜风流引至工作面，排除工作面的炮 烟、矿尘等污浊空气，以保证工人在良好的条件下工作。 我国煤炭行业近年来发展情况良好，特别是随着先进探测技术的应用，开采设备的改善，又开掘了许多新的井巷，所以局部通风机又有了用武之地。基于这种认识，我选定了这次毕业设计的题目： 型矿用隔爆压入式 轴流局部通风机。 毕业设计是学生在毕业时进行的设计，是本科毕业生在毕业前要完成的设计任务，由于它能锻炼同学们的自学能力，分析和解决问题的能力，动手能力和现场操作能力以及综合分析等各方面的能力，较全面、系统地综合了所学的知识，并且运用这些知识趣解决所提出的实际 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 一种考核手段来检查每个毕业学生。显然，对待毕业设计不能草率从事，更不能只求应付，必须以科学的态度和高度的热情来对待它，认识它，然后认真地完成它。同时，本次毕业设计又直接关系着矿井生产，所以每一个细枝末节，每一个小问题都马虎不得， 一个小小的错误将可能引起大的事故。 撇开其他，但从毕业设计这个角度出发，我们也不能轻视它。这次毕业设计不仅关系着每个人的学业成绩，更重要的是它体现了每个人对待设计的认证程度和实际能力。固然每个人的能力不同，设计有好有劣，但我们还是力求向好的方面努力，使设计既符合实际，更 加完善完美。我想这同老师和领导的要求也是一致的。不过由于本次设计时间紧，任务重，图纸多，对毕业设计的要求不可能百分之百的达到，再者，对一些实践性知识了解甚少，所以这次毕业设计也只能是一个尝试，但对我将来的工作必将是一个很大的帮助，相信通过这次毕业设计能达到预期目的，各方面有所提高。 由于经验不足，水平有限加之时间仓促，本次毕业设计一定存在有不少错误，欢迎老师和同学及读者批评指正。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 目录 1 绪 论 . 1 计任务 . 1 定通风机设计工矿点 . 2 要内容 . 2 旋式轴流风机 . 5 旋式风机出现的背景 . 5 旋式轴流风机的工作原理及结构 . 6 旋式风机的优良性能 . 6 用防爆对旋式通风机 . 7 用防爆对旋式通风机简介 . 7 用防爆对旋式通风机的工作原理 . 8 2 轴流通风基本理论 . 9 元级及速度三角形 . 9 轮对气体的功 . 11 应度和预旋 . 13 3 叶轮设计 . 15 计方法 . 15 计要点 . 15 机中负载的分配 . 15 级叶轮 速度三角形分析 . 16 型的选择 . 17 动机的选择 . 19 轮主要参数的选取 . 24 毂比 v . 24 轮外径 . 25 型相对厚度 c 的选择 . 26 力系数. 27 片数 Z . 27 一级叶轮的设计 . 28 轮的计算 . 28 片的绘制 . 32 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 二级叶轮的设计 . 35 级叶轮间轴向间隙 . 35 片的计算 . 35 片的绘制 . 37 轮与轮毂的安装 . 40 4 风机各部件的设计 . 41 筒的设计 . 41 风筒 . 41 风筒 . 42 机与风筒的安装 . 42 流器与整流体 . 43 流器 . 43 流罩 . 45 散筒 . 46 机底座 . 49 兰环与密封 . 50 兰环 . 50 封性 . 52 5 消声结构 . 53 动噪声产生的原因 . 53 声结构及降噪 . 53 6 主要零部件的强度计算 . 56 要零部件材料的选择 . 56 片强度计算 . 57 一级叶片的校核 . 57 二级叶片的强度校核 . 61 轴强度计算 . 64 的最大弯矩 . 64 的扭矩和复合应力 . 65 子的临界转速计算 . 66 界转速的基本概念 . 66 响临界转速的因素 . 67 界转速计算 . 67 7 总体设计与安装 . 70 结 论 . 71 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 总 结 . 72 致谢 . 73 参考文献 . 74 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 通风机是用于输送气体的机械，从能量观点来看，是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。从气体压力升高的原理出发，主要可分为容积式、叶片式和喷射式。其中叶片 式风机可分为离心式、混流式、轴流式和横流式。本次设计只涉及到轴流式，所以在这里也只介绍轴流式风机。 轴流式通风机已有悠久的历史，十九世纪已经应用于矿山和冶金工业上。由于当时工业等部门水平的限制。理论研究没有很好的开展。这种风机的全压为 98 294而效率则只达 15 25% 。 二十世纪初期，由于航空事业的迅速发展对机翼理论进行了广泛的实验研究，其研究结果大大促进了轴流式风机的发展。迄今，孤立叶型的升力理论和实验数据，仍然是轴流 式通风机设计的主要依据之一。从三十年代开始，随着航空发动机的日新月异，对叶栅理论又进行了大量的实验研究，其研究结果即所谓平面叶栅实验数据，是设计轴流式压缩机或高压轴流式通风计的主要依据。今天，在这种理论的推广运用下，轴流式通风机家族成员在不断增多，本次设计的局部通风机也是它的成员之一。目前轴流式风机，小的其叶轮直径只有 100 多毫米，大的直径可达 20多米。最大流量的通风机其流量可达 1500 万 3米 每小时。风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，轴流式通风机很多是 电机直联传动的。 下面就我设计的一些内容简单介绍如下 。 计任务 随着矿井向深部发展，通风系统越来越显复杂化，为了确保井下各个工作面有良好的作业环境，就势必要求高风压、纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 风机。 本次的设计任务 就是 矿用局部通风机，局部通风机主要用于开发新的巷道时使用，给掘进工作面供风 。 定通风机设计工矿点 流量 Q=500 3 /全压 p=4500效率 80% ，工作介质密度取为 kg m ，转速 2940 。 取值的原因：由于局部通风机是在独头巷道使用的，如前面所介绍的，风机为 压入 式通风，故而巷道中的流量较小，风压大，一般要求通风机的总效率大于 80%，本次设计中要求 85% 。转速取得较高，这样可以增大风压。 要内容 围绕着通风机 设计中涉及的任务就多了，它主要包括以下内容： （ 1） 方案的选取 本次设计的风机为对旋式轴流风机，是一种较新的结构，由 于它特殊的结构，使得其性能优异，在煤矿业有很好的发展前景，所以这次局部通风机的设计，本人选择了对旋式风机结构， 其中的 矿用防爆对旋式通风机风机 系 列 ，其优点和结构会详细介绍。 （ 2） 工作轮叶片 在本次设计中工作轮叶片的设计既是重点，又是难点，由于工作轮叶片是风机中直接向其流传递能量的装置，所以工作轮叶片设计的好坏就直接关系到风机性能和效率的问题，从本次设计看，设计的好该风机效率可达 80%以上，故在设计中应力求叶片尺寸准确，曲线圆滑；考虑到风机的防爆性能，叶片采用了铝合金；考虑到噪声，采用了叶片数较少的一种方案。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 （ 3） 工作轮轮毂 工作轮轮毂是工作轮叶片的固着体，由于它的高速旋转来带动叶片的旋转从而使气流能连续不断地从进口到出口流动。可以想象到轮毂设计的优劣，它的性能好坏将直接影响着叶片的转动情况，也就是影响着风机的效率和性能。另外，工作轮轮毂和工作轮叶片这个组合体是风机的核心部分，只有在它的动、静平衡实验通过后才能用于安装，否则就应修正或报废。从这点上说成功设计一台通风机是比较困难的。本次设计中工作轮叶片和轮毂是焊成一体的，在以后章节叙述就把二者合在一块去讨论了。 （ 4） 电动机的选择 根据风机的流量、风压和转速等 参数选择了小功率，防爆性电动机，即 列电动机为轴流式风机专用的防爆电机。 电机的具体结 构及尺寸会有详细介绍。电动机为内置， 其 重量较小， 所以设计了固定筒，先将电机塞进固定筒中，再将电机固定筒与主机壳间用支撑筋板焊接在一起 ，这一结构简单、可靠，在文中不再详细介绍，具体结构见 总装图 。 （ 5） 集流器与整流 罩 集流器与整流罩通过肋板的连接构成一个整体，是组成轴流式风机的必不可少的部件，它可使气流平稳进入风机，所以避免了气体从不同方向杂乱无章地进入风机，对降低噪音和提高风机性能都有好处。集流器设计中一般 它的进口直径等于通风机直径的 流器形状是按照双曲线或圆弧画出的。 整流罩为 半圆球形 ，加工工艺简单。 （ 6） 风筒 风 筒 设计包括内风筒和 外风筒 两部分，在这部分设计中主要就风筒直径（指内径）、材料、厚度及安装时要保证的间隙等方面进行了考虑， 考虑到要填充吸声材料，外风筒 的设计主要以内风筒的尺寸为依据。 在这次设计中主要考虑了工作轮叶片和机壳间的径向间隙，纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 向间隙的要求，选择了叶片外缘到机壳内壁间的距离，同时也由它确定了机壳内径的大小。 工作轮叶片和机壳间的径向间隙对轴流风机的压头和效率有较大影 响。若太大效率将下降 ;太小会产生噪音，且可能发生工作轮叶片外缘和机壳内壁碰撞。 （ 7） 扩散筒 轴流风机的出口动压一般很大，约占全压的 30%以上。因此，必须在级的后面安置扩散筒，以进一步提高风机静压效率 。 扩散筒的结构有很多种，本次采用的是 锥形扩散 筒。 （ 8） 底座 风机内的电机接线一般时采用的电缆，为了便于接线和减少井下工作环境对电缆的损坏（包括砸断和挤坏电缆等）。所以电机的出线受到了限制，通常需要把接线盒放在通风机上方或者通风机两侧。要使这个位置固定下来就需要给风机在外壳上装底座。安装底座还有支撑风机和稳定 风机的作用，带底座的风机和不带底座的风机相比较后者还较易损坏。另外考虑移动的方便，设计时要注意它的尺寸及形状。本次设计的风机是一种 中型局部通风机，尺寸不 太 大，重量较轻，所以底座材料就是用一般钢材也能满足其功能要求。设计中选用的是等边三角钢板，该装置在制造上是焊接而成的，对它的要求很低，故而生产成本很低，制造容易，价格也便宜。 （ 9） 法兰与密封装置 法兰环的设计也是很重要的，它用于集流器、内风筒、扩散筒的连接，法兰的结构也决定了采用何种密封形式。本次设计的风机径向尺寸较小，风压不大，故采用整体法兰，平面密封装 置。密封圈采用一般橡胶材料。 （ 10） 消声结构 轴流式通风机的噪音一般都很大，所以必须设置消声装置，纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 中详细介绍了噪声的来源，及本次设计所采用的方法。本次采用的是填充吸声材料的方法来降噪。 （ 11） 设计的零件是否符合强度要求，使用的材料是否符合要求，都是需要校核的 ，所以在设计完主要部件后，对风叶、主轴进行了校核， 计算了转子的 临界转速 。 （ 12） 综合考虑与风机的安装 不论设计何种产品，要从实用性、经济性、发展前途等多方面进行考虑。要权衡他们之间的关系，找到平衡点。对于总机的总体尺寸也要考虑，尽量使其整体 尺寸缩短，以减轻重量。 在这个专题里，主要完成了一些轴向间隙的计算与确定，某些结构的安装合理性及风机在加强强度和搬运方便上做的一些结构设计。 综上所述，我们在完成了以上几项设计之后，整个风机的形象就完全展现在了我们面前，相应的风机性能也就随之而确定了 。 旋式轴流风机 旋式风机出现的背景 叶轮是轴流式风机的主要工作构件，多年以来轴流式风机的技术改造，几乎都集中在叶轮上，如改变叶轮数量、增加中、后导叶片、改变叶片形状、扭曲叶片等等，但这未能从根本上大幅度提高风机改造效率，究其原因，此类措 施都不能有效地减少风流在风机中的流动阻力，而两级对旋式风机，正是针对此作了改造，取得了良好的效果。 近年来，通过改进风机气动设计方法，合理的选择气动参数，如：采用宽弦长叶片、静子端弯、变几何形状静子和机匣处理己经使风机性能得到了很大改进。进一步研究证明，使用对旋级、两个转子相反旋转 (不装任何导叶 )是改进风机性能最好的方法。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 更大的压力系数和更高的效率。因而在高压通风系统中作为高压风机，对旋风机经常应用到矿山、隧道、地铁的换气风扇 风机及矿井坑口主通风机 等。 旋式轴流风机的工作原理及结构 对旋式轴流风机，是指前后串连两个直径、轮毂比、转速都相同，而旋转方向相反的浆叶，通常由两个电极分别驱动的一种两极轴流风机。其优点在于：在流量相同的情况下，可以成倍地增加压强增益（风机出口的总压相对进口总压的增量），克服轴流风机总压增益相对较低的固有弱点 ;第一级叶轮产生的气流旋转恰好由第二级叶轮方向旋转而消除，直接产生符合出口要求的单一轴向流。不需要任何导流片，缩短轴向尺寸，使结构变得简单。根本避免了导流片上的气流分离，减小能量损失，提高效率并降低噪声。 因两 级对旋式风机去掉了中、后导叶片，在同等通风能力下，机身的尺寸大幅度缩短；风流运动阻力大大降低，使得风机总效率大为提高；由于采用了双电机、双端拖动，使每部电机容量大幅度下降，这不仅造成电控系统单机最大负荷大幅度下降，也使电控系统技术等级降低，从而使通风机的供电及电控设备的投资额和操作控 制技术要求大幅度降低。 旋式风机的优良性能 九十年代，国内对于对旋通风机的研究十分活跃，研究的重点主要为新型高效率、低噪音通风机产品的研制，优化设计及流场计算与分析等。这些研究表明： （ 1） 对旋轴流式通风机因为没有 静叶，不存在静叶损失，因此，其效率比普通通风机要高； 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 2） 对旋轴流式通风机具有较大的逆向送风量，其一般可达70% 80% ，而普通通风机的逆向送风量仅为 30% 40% ； （ 3） 根据不同的风量、风压要求，对旋轴流式通风机可以采用前置叶轮与后置叶轮同时运转、前置叶轮停止后置叶轮运转、前置叶轮运转后置叶轮停止三种运行方式，大大扩宽了使用运行范围； （ 4） 对旋轴流式通风机的压力 风量特性曲线较陡 ,因此，在高效区，较小的风量变化即可得到 较大的风压变化 ,较好地满足局部通风的需求； （ 5） 在设计对旋轴流式通风机时，第二级叶片的气动负荷比第一级叶片的气动负荷要小，因此，不容易出现失速，并且其小流量区特性得到明显改善； （ 6） 采用双电机双端驱动的方式，使单部电机容量大幅降低，这不仅使电控系统的单机负荷大幅度下降，也使电控系统技术等级要求降低，从而使供电及电控设备的投资额和操作控制技术要求大大减低； （ 7） 由于前置叶轮与后置叶轮的干涉运转，其噪音应比普通通风机大，但是，合理的轴向间隙、径向间隙，前置叶轮与后置叶轮转速的合理匹配，可以有效地降低噪音， 此外还可采用外包复式消声器的方法减低噪音。 用防爆对旋式通风机 用防爆对旋式通风机 简介 矿用防爆对旋式通风机 风机是对旋轴流式风机的一种。 简称 是： 中 “B” ，代表 “ 隔爆 ” ； “D” 代表 “ 对旋 ” ； “ J” 代表 “ 局部 ” 。该系列通风机防爆性能符合 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 备 第 1部分：通用要求和 炸性气体环境用电气设备 第 2部分：隔爆型 “d” 的规定，防爆标志为 用于大中型煤矿矿井做抽出或压入式通风机，也适用于金属矿山、化工矿山、隧 道工程等场所，是我国老式风机理想替代产品。 用防爆对旋式通风机 的工作原理 第一级叶轮与第二级叶轮相距很近，分别由容量及型号相同或不相同的隔爆专用电动机驱动，第一级叶轮与第二级叶轮旋转力向相反，两个叶轮采用不同的叶片数、叶片为气功性能优良的机翼叶型、第 级叶轮的叶片扭曲角和安装角均大于第二级叶轮叶片的扭曲角和安装角。当空气流入第一级叶片获得能量后并经第二级叶轮排出。第二级叶轮兼备着普通轴流风机中静叶的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同时，增加气流的能量，从而达到普通轴流式风机不能达到的高效率、 高风压。 矿用防爆对旋式通风机 风机 通风机示意图 如下 ： 1 2 3 4 56 7 图 1 1 矿用防爆对旋式通风机 风机 通风机 示意图 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2 轴流通风基本理论 元级及速度三角形 在研究轴流通风机内的流动现象时，一般只对级进行分析。级是由叶轮和导叶组成的。由于其不同半径上轴向流动面均处于离心力场的作用下，气流参数是变化的，因而气动叶片一般沿叶片高度方向呈扭曲状。为了便于研究其不同半径流面上的气体流 动，习惯上是把同一半径上的环形叶栅展开呈平面叶栅来研究，这种平面叶栅 包括动叶和导叶叶栅的组合，称为基元级。可以看出，气流流经 同一环形叶栅所有叶片时，其流动条件是相同的。级可以看成是由无穷多个基元级组成的。 任意半径上基元级的气体流动情况如图 2-1(a)所示。在叶轮进口 1流以绝对速度1于叶轮以圆周速度1相对于叶轮而言，气体以相对速度1而在 1c 、 1u 、1样，在叶轮叶栅出口，气体以相对速度2口圆周速度2叶轮叶栅出口绝对速度2 样，在 22w、2u、2了研究方便起见，习惯上将进、出口速度三角形画在一起，如图 2-1(b)所示。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 2 1 任意半径上基元级的气体流动 其中1 1c 和2向分速度， 、 分别表示气体绝对速度和相对速度方向与旋绕方向之夹角，即气流角。 对于圆柱体积级的基元级的流动，12u u u。由于轴流通风机中的压力很小，气体的密度看成不变12 ，故有12z z zc c c。 在导叶中，因无牵连速度 的影响，故气流以2c、 方向角2流入导叶叶栅，并以流出 3c 、3，不存在度度三角形。在多以通风机中，一般取3131。 由 叶轮进出口速度三角形的几何关系可得气流的平均相对速度 22m z m uw c w (2 (2式中 圆周方向的投影。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 12 um u u c (212u u uw w w (2可以看出，当12u u u时 1 2 2 1u u u u u uw w w c c c (2为扭速，它表征气流在叶栅中的偏绕现象。m和通风机计算中的重要参数。 轮对气体的功 在分析了级中气体流动情况以后，就可以研究叶轮对气体做功的大小。由欧拉方程式，叶轮叶栅传给每公斤气体之功或理论能量头为 2 2 1 11t u uh c u c (2考虑 12u u u到，则有 21t u c (2通风机理论全压为 21t u u up u c c u (2式中 气体密度。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 通风机的实际全压力为 h u c (2式中 通 风机的全压效率； p 通风机实际全压。 式 (2通风机计算的基本方程。式 (2可以写成另一种形式，由基元级速度三角形知 2 1 2 2 1 1c o s c o st u up u c c u c c (2当12z z zc c c时 2 2 2c o s c o u c1 1 1c o s c o u c 12c o t c o u c (2从式 (2知，增加风压有下列三种途径： （ 1） 增加叶轮的圆周速度，但它受叶片材料强度和其他条件的限制。 （ 2） 要使 0，必须 21 。 21 称为气流转折角。增大气流转折角 可以增加，但气流转折角太大将引起效率的急剧下降，一般 等于 40 45 。 （ 3） 增加轴向速度 可增加 但主要增加动压头。一般的轴流通风机 3 0 4 0zc m s m s （最大可达 60。 由上述分析可以看出，由于各种条件的限制， 单级轴流通风机的增压是不大的，很少超过 2150 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 应 度和预 旋 在叶轮中增加的理论静压与叶轮之理论全压之比，称为反应度 。 (2由欧拉方程知，因12u u u，故通过叶轮之理论静压升为： 22122w w (2将 2 2 211w c， 2 2 222w c代入上式 22121 2 1 222s t u uu u u um u up w ww w w (2通过叶轮之理论全压升为 u c(2代入式 (2 m u u m w wu c u (2由式 (2知，不同反应度就是不同的速度比值，也就是具有 不同的基元级速度三角形的图形。 反应度 是重要的特性参数之一， 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 静压能之间的关系，而且影响级的气流参数、固定元件的运行条件及轴向力的大小。 由式 (2 1 2 1 21 2 1 2221122m u u u u uu u u uw w w u c u cu u uc c c cu u u (2由式 (2速度三角形可看出，若 u 、zc、变，只要改变即可改变基元级。称为气流预先旋转，简称预旋； 这种预旋一般由前导叶完成。 当时，1 0称为负预旋；当时，1 0称为正预旋。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 3 叶轮设计 计方法 目前，轴流通风机的设计方法主要有两种，一是利用单独翼叶对空气动力试验所得到的数据进行设计，称为孤立叶型设计法。另一种是利用叶栅的理论和叶栅的 吹风试验结果来进行设计，成为叶栅设计法。 对于轴流通风机来说，由于叶栅稠度 ()不大，一般 1可以把叶片当作一个个互不影响的孤立叶片，按孤立叶型设计法设计，即假定孤立叶型的升力系数于此法计算简便迅速、实验数据较完整、计算结果也较准确可靠，因而国内外都采用孤立叶型设计法设计轴流通风机 ，特别是对于压轴流风机，可获得很好的结果。其实无论采用何种叶型数据及计算公式，其基本理论都是一致的，只不过表现形式略有不同。 由上面两种方法的比较，本次设计中对叶轮的设计采取孤立叶型。 计要点 机中负载的分配 前后两级叶轮的负载关系所谓负载是指气流通过叶轮的压强增益。两级叶轮之间的负载分配是设计中的一个重要问题。第一级动叶是后扭型 ,而第二级是预扭型。重点讨论前后两级动叶有相同转速的情况。这时 ,后者气流与叶片之间的相对速度比较大 ,这就决定了第二级的负载可以适当增大。 若使第一级的负载大 于第二级 ,显然是不合适的。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 对速度小于第二级 (即使两级的负载相同 ,前后叶片的相对速度比值v1/围是 (要求第一级有相同甚至更大的负载 ,势必需要增大叶片的升力系数或迎角 ,但这是很有限度的 ,升力系数或迎角过大很容易引起气流分离甚至失速 ,出现气流脉动和叶片振动的现象 ,而且 ,脉动气流对第二级的影响更甚于第一级对于后者 ,气流脉动是全流场的 ,不像第一级那样一般仅发生在翼型后部。例如 ,有的对旋式通风机 ,第一级叶轮发生失速 ,将会导致第二级叶片出现更为剧烈的振动甚至断裂。 若第二级叶轮由较 大功率的电机驱动可以使第二级的负载大于第一级。但一般前后两级电机功率相同 ,由于第二级气流相对速度大 ,虽然可能有比较大的负载 ,但速度大会使摩擦损失加大 ,因而效率降低 ,如在两级负载相同的情况 ,第二级叶轮效率比第一级下降 6 个百分点左右 ,因而电机功率消耗增大为 践中对旋式通风机经常发生第二级电机烧毁的现象 ,其根源在于工作条件恶劣以及功率消耗比较大。所以在前后两级叶轮由相同电机驱动的情况下 ,不应该使第二级的负载大于第一级。 综上所述 ,应该使前后两级叶轮有相同的负载要求 ,即 1/。 级 叶轮速度三角形分析 当两个叶轮的圆周速度速度三 角形如图 3可看出 第二级入口前的气流具有负的旋绕速度 12 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 图 3 1 对旋轴流通风级叶轮的速度三角形 对旋轴流通风机每个叶轮的气动计算方法和普通轴流通风的完全相同。在本次设计中采用了两台相同型号的电动机，则两级叶轮的圆周速度且第二级叶轮出口气流旋绕速度22假设为零，同时分配每级所产生的理论全压为通风机理论全压得一半。在此条件下，使12致使第一级叶轮的负荷系数大于第二级的，加之12，将导致每 级叶轮的叶片数目、叶片宽度及叶片安装角等的不同 ，在以下的计算结果中都有所体现。 型的选择 从目前的资料来看，可用于孤立翼设计方法的翼型有三类。一是平底或接近于平底的翼型；二是等厚圆弧板翼型；三是 65系列中的某些翼 型。有一 是 65系 列中 的某些翼型 由与 65系列自成体系，翼 型及 叶片中 弧线的绘制方法与一般不 同，在 国内 很少使用。 已有的性能良好的机翼或螺旋叶型均可作为风机的翼型叶片的原始叶型。叶型的种类很多， 如： 20 世纪初英国发表的 型，纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 空咨询委员会） 早期研究发表的 型，参照英国 螺旋浆翼型加以修改而得到的 国 哥廷根大学 在 20世纪初研究发表的葛廷根 (型等。由对这几种叶型的研究可知，任何一种具有尖后缘的机翼叶型，都可在较宽广的攻 角范围内工作。各种叶型的空气动力特性，只有数量上的差别，而无实质上的区分。因而可以说，对已有的任何一种叶型，只要在无分离的攻角最佳范围内，均可被采用于设计中。圆弧板叶型的优点是制造方便，但效率比机械翼型叶片低。在风冷和一般通风换