轴流式通风机的设计【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 本科毕业设计开题报告 题 目： 流式通风机结构设计 院 （系）： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 科毕业设计开题报告 题 目 流式通风机结构设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 在矿井生产过程中，为了准备新水平，新采区和采煤工作面，都必须掘进大量的巷道。在掘进巷道时，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释掘进 工作面的瓦斯及产生的有害气体，矿尘，并创造良好的气候条件，必须对掘进 工作面进行通风。 2、国内外发展情况 当前世界先进工业国家风机产品开发的主要特点是： 约资源为核心，提高单件效率和耐久性，进而提高整个系统的效率。 故警报系统的研制，节省维护、监控方面的人力。 求包括附属部件在内的产品标准化和组合化。 振动技术的研究。 发新的产品。 大限度地提高产品生产的自动化程度 12。风机产品大多根据用户需要有不同特性要求，多属小批量生产，特别是一些大 型风机产品甚至是单件小批生产，对工艺要求复杂。目前国内生产自动化程度很低，而国外通过研制和采用柔性制造系统，提高了生产的自动化程度。以美国为例，中小风机的生产已全部通过自动线完成，从工艺角度提高了产品质量，降低了产品成本 8。 从产品品种看，发达国家中小型通风机的生产数量和我国大致相当甚至低于我国，但离心、轴流 风 机的产量约为我国的 2倍从 85心及轴流 风机产量我国为 537台，日本为 2364台，日本是我国的 5倍多，离心风机我国为 9980台，而日本高达 176911 台，是我国的 。与 95 年情况对比，我国与之的差距在缩小 13。 3、研究 /设计的目标 设计流量 Q=s ，全压 H=3100效率 85%。适合煤矿掘进工作面用的轴流风机。 设计的主要内容： 轮的设计，壳体、集流器、疏流罩、扩散器 、校核计算、外文翻译等。 4、设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等） 为了 适应 掘进工作 面和巷道狭窄的工况条件 ，应采用结构 紧凑 的轴流风机，为了便于拆卸、安装、应设计成多段壳体。 风机采用一个电动机驱动二级叶轮的驱动方式 ，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 可以减小风机 的体积，节约成本。 步骤如下： 1 电动机的选型 ，根据风量和全压 计算出电动机功率选择 电动机型号。 2 风机主要结构形式的确定 ，根据工况和通风要求选定风机结构。 3 风机叶轮、导轮的设计 ，采用相似原理设计风机叶轮。 4 风机集流器、扩散器、轴的设计 ，根据工作条件和强度要求设计主要部件。 5 主要零部件的强度校核 ，确定设计的合理性。 风机机构图如下： 方案简图 12345 678集流器； 95、方案的可行性分析 风机采用多段壳体设计，满足了采掘面狭小的工作条 件，同时便于运输和安装，适合采掘工作面的变化，安装了消声装置，降低了对环境噪声的污染，采用防爆电机，提高了设备的安全性。 6、该设计的创新之处 风机是一个较强的噪声源。 风机在运转中产生的噪声常常成为影响工人健康和干扰环境的祸源。特别是邻近生活区的风机，其进风口和出风口所辐射的空气动力性噪声，更是污染环境的主要因素，形成公害， 风机噪音 是近年来我国工业部门治理噪声买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 污染的主要对象之一 6。 本设计在 风机上安装 了消声装置 ， 有效的 降低 了 风机的噪音 ，可以 减少噪声对 人们的听觉、视觉、神经系统、心血管系统、消化系统和内分 泌系统的 严重危害。 7、设计产品的主要用途和应用领域 轴流式风机风压一般在 450N/平方米 4500N/平方米之间， 是主要用来抽吸、输送、提高流体能量的一种机械，主要应用在矿井、 隧道、船舰仓室的通风；纺织厂通风、工业作业场所的通风、降温 ； 化工厂高温腐蚀气体的排放； 热电厂锅炉的通风、引风；热电站、冶金、化工等冷却塔通风冷却 ； 地下工程、地下发电厂通风；车间空调和原子防护设备的通风等方面。风机的应用非常广泛，简言之主要是用于辅助充分燃烧、通风、输送，几乎涉及国民经济各个领域 13。 8、时间进程 第 1 周 在学校图书馆查找资料 第 2 周 在鹤岗南山矿实习 第 3 周 在鹤岗南山矿实习 第 4 周 整理资料，完成实习总结 第 5 周 筹备资料，完成开题报告 第 6 周 对 轴流式通风机 进行总体方案设计 第 7 周 主要零 部 件 进行设计 第 8 周 主要零 部 件 进行设计 第 9 周 对所设计个部分零件进行校核 第 10 周 画 轴流式通 风机 总体装配图 第 11 周 画 轴流式通风机 总体装配图 第 12 周 画 轴流式通风机 各部分零件 图 第 13 周 画 轴流式通风机 各部分零件 图 第 14 周 进行外文参考文献的翻译 第 15 周 整理说明书和图纸 第 16 周 打印说明书和图纸 第 17 周 准备答辩 9、参考文献 1 黄清 ,陈焕新 . 用 理通风机性能试验数据 , 2005,(02) . 2 盛赛斌 . 轴流式风机防堵转控制 系统 . 华东电力 , 1997,(06) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 付怀波 , 王秉恒 . 提高对旋轴流式风机轴承寿命的探讨 . 防爆电机 , 2004,(03) 4 杨红军 . 风机紧固件的失效和控制措施 . 风机技术 , 2005,(02) 5 刘敏 . 矿用轴流通风机现场测试技术的研究 . 流体机械 , 1996,(12) 6 张弛 . 煤矿轴流式风机风井噪声控制方案探讨 . 噪声与振动控制 , 1999,(04) 7 吴华淼 . 动叶角度可调轴流式风机平衡重块的平衡原理 . 华东电力 , 1982,(07) 8 赵艳志 , 杜付 应用与节能分析 . 发电设备 , 2006,(01) 9 苗继军 . 变频器在轴流式风机中的应用 . 山西煤炭 , 2006,(01) 10吕文灿 . 轴流式风机空间流型分析与研究 , 1993,(02) 11 陈佐一 ,叶大均 . 叶轮机械内部真实流动研究的某些进展 , 1996,(02) 12 赵日春 , 杨佳仁 . 矿井通风机的现场技术改造 . 风机技术 , 1997,(04) 13 昌泽舟 机械工业出版社， 2005 14 of 1984, (7) :14715 On :81988 16 . of at in a (458):4192002 指导教师意见 教师签字： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 开题答辩小组意见 ： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 在矿井 掘进巷道时，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释掘进工作面的瓦斯及产生的有害气体，矿尘， 创造良好工作 条件，必须 对掘进工作面进行通风。 目前对 掘进工作面进行通风 的主要设备为 列 轴流式通风机 。 本次设计的内容是 对 流式通风机总体方案 和通风机总体 结构 设计 ，机械 传动 部分设计 ，对 轴流风机工作原理，主要工况参数的意义 的掌握。具体内容包括： 通风方式的选择， 总体结构方案的确定，轴 的设计和校核计算 ，叶轮的设计 和校核计算 ，导叶的设计 计算，疏流罩、 扩散器 和 集流器的设计 和选择 ，壳体的设计， 通风机消声装置的设计，电机的选择和固定方式的设计，联轴器、 键和 法兰等零件的选型校核。 关键词 轴流风机 局部通风设备 机械设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 s o n to At on to is BT s is to to of s s s s so on 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘 要 . . 1 章 绪论 . 1 题的意义 . 1 要设计内容 . 1 内外同类设备发展状况 . 1 流通风机的工作原理 . 2 流通风机主要工作参数 . 2 量 . 2 压 . 2 率 . 3 率 . 3 速 . 3 因次的流量系数 . 3 第 2 章 轴流通风机总体结构方案设计 . 5 风方式的确定 . 5 入式通风 . 5 出式通风 . 6 构方案型式 . 7 轮 . 7 叶 . 8 风口 (集流器和整流罩 ) . 8 散器 . 9 壳 . 9 . 9 风机结构形式的确定 . 9 定通风机的转速 n . 9 定通风机的级型式 . 9 定通风机各级风压比 . 10 顶圆周速度 叶轮直径 D 的选择计算 . 10 算电动机功率并选择电机型号 . 11 第 3 章 主要部件的设计计算 . 12 轮参数的设计计算 . 12 量系数和全压系数的确定 . 12 毂比和轮毂直径的确定 . 13 毂比检验 . 13 片翼型参数的计算 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 片翼型的选择 . 18 S 翼型坐标 . 18 片的绘制 . 18 轮参数的设计计算 . 19 轮参数的计算 . 19 流器叶片几何尺寸的计算 . 20 叶翼型的选择 . 21 弧板翼型 . 21 片的绘制 . 21 第 4 章 结构部件的设计计算 . 22 流器的设计 . 22 线罩的设计 . 22 散器的设计 . 23 流通风机轴向间隙的确定 . 24 流通风机径向间隙的确定 . 25 承的选择 . 26 轴器的选择 . 27 筒的选择 . 28 筒选用要求 . 28 部通风机的风筒选型 . 28 音的处理 . 28 第 5 章 主要零部件强度计算 . 29 轮强度计算 . 29 的校核 . 30 的基本尺寸 . 30 的校核 . 31 的校核 . 32 第 6 章 通风机的安装维护和保养 . 33 风机安装方法 . 33 风机的拆卸 . 33 风机的维护 . 33 轮的检修 . 34 轴的检修 . 34 子的检查 . 34 壳漏气的检修 . 35 承的检修 . 35 结论 . 36 致谢 . 36 参考文献 . 37 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 附录 1 . 38 附录 2 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 章 绪论 题的意义 瓦斯事故历来是煤矿的主要安全事故，因此矿井要防止瓦斯事 故的发生。中国矿山安全条例与安全规程规定：向井下供给新鲜风量一般每人不得少于4m3/采掘工作面进风风流中 氧气 按体积计算不得低于 %20 ， 二氧化碳 不得超过 %矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释和排出自煤 (岩 )体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对掘进工作面进行通风。矿井采掘面通风可以保证人身安全和矿井的安全生产，因此矿井通风有着非常重要 的意义。 要设计内容 本次设计的内容及工作量是确定 流式通风机总体方案设计，总体结构及其组成，掌握轴流风机工作原理，主要工况参数的意义。完成主要机械部分设计。 流式通风机过流部件由集流器，叶轮，导叶，扩散器等几部分组成。具体设计内容包括：拟定总体结构方案的确定，轴的设计计算，叶轮的设计计算，导叶的设计计算，疏流罩的设计计算，扩散器的设计计算，集流器的设计计算，壳体的设计，联轴器、法兰等零件的选型校核。保证设计参数流量达到 Q=s、全压达到 H=3100率在 %85 以上。此外还包括设计说明书的编写，外文资料的翻译工作。图纸的绘制工作。包括：总体装配图 1 张；叶轮零件图 1 张；导叶零件图 1 张；壳体零件图 1 张；轴零件图 1 张。 内外同类设备发展状况 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，它的作用原理与现代离心风机基本相同。 1862 年，英国的圭贝尔发明离心风机，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。 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；旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机也都获得了发展。未来风机发展将进一步提高风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗；用动买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 叶可调的轴流风机代替大型离心风机；降低风机噪声；提高排烟、排尘风机叶轮和机壳的耐磨性；实现变转速调节和自动化调节。随着科学技术的不断发展，人们对风机使用的要求也愈来愈高，就目前国外风机技术发展趋势而言，将朝着风机容量不断增大、高效化、高速小型化和低噪音方向发展。高速小型化。各类风机采用三元流动叶轮后，在提高效率 的同时，压力也可提高。所以在同等条件下，叶轮外径可减少 10 30，这样就取得缩小体积和减轻重量的明显效果。提高转速也是风机小型化的重要途径之一。 低噪声化。风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一。风机大型化和高速化使噪声问题更加突出。对低频噪声，风机主要通过改进风机结构设计，降低本体噪声，若达不到要求，可采取加装消声器等措施。综上所述，这些技术既是国外风机未来发展趋势，也是国内风机行业在技术方面的努力方向。 流通风机的工作原理 轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，安不同于一 般的风机它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显， 使用 安全，可以接风筒把风送到指定的区域 。 轴流，就是与风叶的轴同方向的气流 (即风的流向和轴平行 )，如电风扇 ,空调外机风扇就是轴流方式。风流从集风器沿轴向进入 ， 通过原动机驱动叶轮旋转，使风流获得能量后流入导叶。由于导叶是静止的，其作用是改变风流方向并使风流的部分动能转换为压能。最后，风流通过扩散风筒进一步降低流速，将轴向风流的动能转换为静压能沿轴向排出。 流通风机主要工作参数 风机的性能参数主要有流量、压 力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是主要的风机设计指标。 量 风量指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压 , 一般均指标准气态下 (即大气压力为 760温度为 C20 , 湿度为 %50 , 密度为 数值。风量单位常用的有 m3/s, m3/m3/h。 压 风机风压系指全压 H, 单位为 它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。它等 于风机的静压般通风机在较高效率范围内工作时 , 其动压约占全压的 10 20% 左右。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 率 功率是指 单位时间内所做的功 , 单位 瓦）。风机的功率可分为 : 全压有效功率指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量 , 它是风机的输出功率 , 也称为空气功率。 静压有效功率 指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。它是全压有效功率的一部分。 轴功率 电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的 输入功率。 电机功率 考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后 , 电动机的功率。 率 效率 : 表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率 (也称为空气效率或总效率 )和静压效率 。 速 转速系指风机叶轮每分钟的转数 , 单位为 机转速改变时 , 风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。 因次的流量系数 风机性能也可用无因次的流量系数 , 压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数 (也称无因次系数 )的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似 (包括几何相 似 , 运动相似和动力相似 ), 因此 , 同一类型风机的无因次性能参数相等。即 2 234 式中 、 、 分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次； 空气密度， D 风机的叶轮外径， m； U 叶轮周边切线速度， m/s； H 风机的风压， Q 风机的风量， m3/s。 根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 )/()/(/ 3 2)/)(/)(/(/ 35 )/()/)(/(/ 式中 / 分别为所要换算的两台风机的风量， m3/s； / 分别为所要换算的两台风机的风压， / 分别为所要换算的两台风机的功率， / 分别为所要换算的两台风机的叶轮直经， m； / 分别为所要换算的两台风机的转速， / 分别为所要换算的两台风机工 作的空气密度， 上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速 , 不同空气密度条件下的性能变化的分析 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 章 轴流通风机总体结构方案设计 风方式的确定 局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面。局部通风机通风按其工作方式不同分为压入式、抽出式二种。 入式通风 压入式通风是把 局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口 10m 外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工 作面，污风沿巷道排出。工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。 其机构如图 2示 压入式通风的优点是局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时间短；可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。缺点是污风沿巷 道排出，污染范围大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。 压入式通风的缺点是污风沿巷道排出，污染范围大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2入式通风 出式通风 抽出式 通风是把局部通风机安装在离巷道口 10m 以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。 其机构如图 2示 在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。 抽出式通风的优点是污风经风筒排出，掘进巷道中 为新鲜风流，劳动卫生条件好；放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时间短；而且所需排烟的巷道长度为工作面至风筒吸入口的长度，故排烟时间短，有利于提高掘进速度。 抽出式通风的缺点是风筒吸入口的有效吸程短，风筒吸风口距工作面距离过远则通风效果不好，过近则放炮时易崩坏风筒；因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2出式通风 从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊 。 但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。考 虑到本风机应用环境为矿井掘进段，瓦斯含量较高故采用压入式。 构方案型式 采用多段式壳体，即用径向剖分面将壳体垂直于轴线一段一段地分割开为多个部分。将风机叶轮、导叶轴等分别装各段壳体，然后用螺栓将这些零件紧固在一起。已知设计参数 Q=s、全压达到 H=3100率在 %85 以上，以电机直接驱动，二级普通轴流的条件下，设计所需风机。 一般的矿用轴流式风机主要气动部件有叶轮，前导叶，中导叶，后导叶，外壳，集流器，疏流罩以及出口处的扩散器组成轴流通风机采用 如图 2示 。 轮 叶轮是风机的主要部件，决定着风机性能的主要因素是风机翼型，叶轮外径，外径对轮毂直径的比值和叶轮转速。适用于矿用风机的翼型有对称翼型，型， 型和 。叶轮外径和风机轴转速决定圆周速度，直接影响到风机全压。轮毂比与风机比转数有关。一般说来 ,轮毂比大时 ,轴向速度 大，叶片数目 z 和叶片相对宽度 b/l(b 为弦长， l 为叶展 )也相应增大 ,风机的风压系数提高；反之。轮毂比小 ,多数取 压系数也较低。叶买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮叶片安装角直接影响旋绕速度的增量，影响风机全压 。 通常，可在 10 45范围内调整。 图 2机方案简图 12345 678 集流器； 9叶 中导叶 和后 导叶 后 在多级轴流式风机 叶轮 级 后 设置 。 它的作用是将前级叶轮的流出气流方向，转为轴向流入后级叶轮。后导叶的作用是将最后一级叶轮的出流方向转为接近轴向流出。剩余的旋绕速度使气流不仅 沿轴向，而且是沿螺线方向在扩散器中流动，有利于改善扩散器的工作。 1 导叶的形式 导叶 多采用圆弧形叶片。现在 也有 采用机翼形叶片，中，后导叶还 可以 采用 扭曲机翼形叶片。 2 导叶的数目 (前导叶，中导叶，后导叶 )应与叶轮叶片数互为质数，以避免气流通过时产生同期扰动。 风口 (集流器和整流罩 ) 集流器是强力风机上的一个关键部件，它是用 2的 板，通过剪板、焊接、翻边制成。 由于其直径较大，板厚较薄，在翻边时容易起皱和出现裂纹，这是不允许的。 以前生产厂家做了一付工装，焊成 喇叭 口，将圆弧部分在工装上用手工一点一点敲成的。作用是使气流顺利地进入风机的环行入口信道，并在叶轮入口处 ,形成均匀的速度场。目前，矿用通风机集流器型线为圆弧形，疏流罩的型面为球 面或椭球。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 散器 轴流通风机级的出口动压在全压中所占的比例比离心通风机大的多，这是因为轴流风机工作时，通风机级的出口气流轴向速度之相对应的动压约占通风机全压的 %50%30 。为了减少轴流风机出口流速，提高静压，同时由于井下的空气潮湿有毒 ,所以作为扩散器口消声器的吸声材料应具有防潮，防腐和阻燃性质。此外由于通风机的出口处安装扩散器还可以显著降低通风机的排气噪音。一般由锥形筒芯和筒壳组成 ,装在风机出口侧。 壳 风机外壳呈圆筒形 ,重要的是叶轮外缘与外壳内表面的径向间隙应尽可能地减小 。 通常 径向间隙 和 叶片展长在 间。 轴是传递机械能的重要零件 , 原动机的扭矩通过它传给叶轮。轴是风机转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、轴承等零件。轴靠两端轴承支承，在通风机中作高速回转，因而轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。 风机结构形式的确定 定通风机的转速 n 目前轴流通风机多由电动机直接驱动。对于异步电机，起转速可选为 580、720、 960、 1450、及 2950r/轴流通风机提高转速可以减少叶轮直径及机器尺寸，并有利于提高通风机的效率。但是转速的提高也受到一定的限制。如果提高转速使通风机的比转速增加，有可能得不到合理的通风机级数，而且增加了圆周速度而使通风机噪音增加。风机本设计中，考虑到交流电在矿井应用比较广泛，故 采用异步电动机直接驱动方式，预选转速分别 n=1450r/n=2950