采棉机风力输送装置设计【离心式风机】【说明书+CAD+SOLIDWORKS】
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采棉机风力输送装置采棉机风力输送装置设计说明书设计说明书学生姓名 xxxx 学 号 所属学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12-2 指导教师 xxxx 日 期 2012.6 xxxx 大学教务处制前前 言言新疆是我国最大的棉花生产基地，棉花种植已经成为新疆的主导产业。以前，以人工为主的棉花收获，不仅生产效率低，而且费时、耗资巨大，棉花收获季节劳动力短缺凸显。随着播种面积以及产量的日益增加，近年来国内普遍存在的劳动力短缺问题在新疆显得更加突出，因此采用机械化采棉技术是实现棉花持续发展的必然选择。但目前，使用中的采棉机多为进口产品，由于价格、维修费用高和服务不及时等因素的影响，限制了广泛推广。因此，采棉机国产化必将是未来新疆采棉机发展的趋势。国产自走式采棉机采用风力将采摘下的籽棉输送到棉箱。离心式风机是风力输送系统中的关键部件。离心式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。经过近几年的田间采收试验及理论研究不断进行和完善，证明国产自走式采棉机的采摘机理合理， 结构理论完善，具有采净率高、落地棉少等优点；但存在采摘物输送不畅，易堵塞且含杂率高，难以分离等现象。针对以上存在的问题，本文通过对棉花物料特性进行研究，对离心式风机的选型已及风送系统进行优化设计，最终设计出更顺畅的采棉机风力输送装置。目目 录录1.1.绪论绪论11.1 采棉机国内(外)现状11.2 本课题研究的关键问题及解决思路12.2.离心式风机的结构及原理离心式风机的结构及原理22.1 离心式风机的基本组成22.2 风送系统工作原理23.3.离心式风机叶轮的主要形式及传动方式离心式风机叶轮的主要形式及传动方式23.1 离心式风机叶轮的主要形式23.2 离心式风机的叶轮特点33.3 离心式风机的主要传动方式34.4.采棉机离心风式机设计时几个重要参数选择采棉机离心风式机设计时几个重要参数选择55.5.采棉机离心式风机传动装置的设计与选型采棉机离心式风机传动装置的设计与选型55.1 风机设计的常用参数55.2 离心式风机原动机的设计计算65.3 离心式风机带传动的设计计算75.4 带传动的运动和动力参数计算95.5带轮的设计计算9V6.6.采棉机离心式风机叶轮的优化设计采棉机离心式风机叶轮的优化设计106.1 叶轮尺寸的决定106.2 叶轮最佳进口宽度设计111b6.3 叶轮叶片最佳进口角 设计11A16.4 叶轮叶片最佳出口角设计13A27.7.采棉机离心式风机的进气装置设计采棉机离心式风机的进气装置设计147.1 离心式风机进气室14 7.2 离心式风机进气口及进口集流器148.8.采棉机离心式风机风送系统参数确定采棉机离心式风机风送系统参数确定158.1 风送系统参数确定158.2 风送系统参数优化结论179.9.结论结论18致致 谢谢19参考文献参考文献20塔里木大学毕业设计11.1.绪论绪论1.1 采棉机国内(外)现状目前，国内市场上采棉机主流产品主要有美国迪尔公司、凯斯公司和贵航集团生产的水平摘锭式采棉机。国产采棉机虽各项性能都能满足要求，但与美国产采棉机相比还有一定的差距，关键零部件仍依赖于进口，使用成本大大增加。(1)国外棉花收获机械化发展状况大约 30%的世界棉产量是机器采收:美国、以色列、澳大利亚是世界上全部用机器采棉的国家。早在 1850 年美国就开始了对采棉机的研究,到 20 世纪 40 年代开始批量生产采棉机，而且采棉机由单一行采收发展到多行采收，由背负式发展到自走式，采棉工艺由一次采收发展到一次采收和分次采收两种形式。截止 20 世纪 80 年代末，采棉机械化程度已达 100%，生产中主要使用水平摘锭自走式采棉机。1988 年拥有量达到 5 万台由于采用了复杂的静液压驱动技术以及维修费用昂贵，采棉机的生产厂家由开始的 10 多家以减少至 2 家。前苏联 1934 年开始对采棉机研究，1936 年进了水平摘锭采棉机的研究设计,但因结构复杂,采棉部件工艺水平和加工精度高,产品质量达不到设计要求，工作可靠性差，未能推广。1939 年开始垂直摘锭采棉机的研究，1948 年投入批量生产，1989 年已拥有 3.3 万台。自美国第一台棉花收获机械出现后，经过不同国家和地区一个多世纪以来的试验研究和生产实践，世界上各种棉花收获机械专利已达 l000 多项，采棉机械化已发展成为成熟的技术1。(2)我国棉花收获机械发展概况我国对棉花收获机械的研究始于 20 世纪 50 年代，最早出现的是对引进机型进行试验研究。1954 年新疆生产建设兵团引进了 37 台前苏联生产的 CXM-48M 型单行垂直摘锭后悬挂式采棉机和几十台 X4 型剥铃机 1961 年农垦部又为兵团引进了 7 台前苏联 XBC 一 1.2 型双行垂直摘锭自走式采棉机。但由于没有引进相应的清花设备，采棉机采摘的籽棉因含杂太高而无法使用。为解决美、苏摘锭式采棉机结构复杂，投资大，甚至机械采棉在经济上无利的问题，1959 年综述至 1974 年，中国农机院组织全国 60 多名科技人员进行国产棉田自动底盘拖拉机及配套采棉机的研制，并自力更生设计、研制、试验过斜摘辊式摘棉铃机和气吸振动式分次采棉部件。1988 年以后，在国家科委支持下，新疆科委正式将“采棉机及清花设备的引进试验”作为重点科研项目。1990 年新疆生产建设兵团从乌兹别克引进 14XB 一 2.4 型采棉机。1993 年新疆农机研究所引进美国 2022 型采棉机。经过 4 到 5 年时间分别进行了试验分析比较，取得较系统的数据。1996 年，国家经贸委和国家科委正式将“棉花生产及加工技术与成套设备”和“4MZ 一 2(3)型国产自走式采棉机的研制”两个项目立项，经过 3 年时间，在兵团、中国农机院、新疆农机化所等单位的共同努力下，国产自走式采棉机和与铁牛一 80 型拖拉机配套的背负式采棉机均已研制出来，4MZ 一 2(3)型采棉机通过鉴定，清理加工设备也有了第一轮样机。2003 年新疆一生产建设兵团研制的 4ZT 一 8 型摘棉桃机通过新产品鉴定并投入批量生产。从 2001 年开始，国家机械工业局将棉花收获机作为重点发展的项目2。当前，我国棉花的收获机械研究及推广方面存在的主要问题是：(l)棉花种植的品种、行距、株距、种植密度等方面在我国各产棉区存在很大的差异,对棉花收获机械的研发提出了挑战。(2)对棉花收获机械采摘部件工作机理的研究进行得很不充分,新型机具开发困难很大。(3)对于实施棉花收获机械的必要性及紧迫性,在思想认识上不统一,投入的科研经费力度不大，导致研究工作裹足不前。(4)对机采棉农艺配套技术的研究不足，不利于机采棉技术的发展。(5)机采棉的质量现没有国家标准，比人工手采棉降低 12 级，短纤维含量高，杂质多，机采棉市场销售比较困难，影响了机采棉技术的推广。(6)采棉机及清花设备投资较大,由于一次性投入大,且功能单一,仍然严重制约着机采棉技术的推广3。1.2 本课题研究的关键问题及解决思路本课题重点研究：风机的结构设计、参数研究及流场分析。风送系统主要有风机和管道两部分组成：风机是输送系统动力装置，其必须满足以下 3 个条件:提供足够的风压；提供足够的风速；提供足够的风量。通过对风送系统设计及风送参数的研究,改善风力输送环境,确定在风速约多大的情况下采摘物输送通畅，无堵塞现象。通过设计以及流场的改善在输送过程中清除比重较大的杂质，降低棉花含杂率，提高机采棉的品质。解决思路：设计风机叶轮为独特的叶片线型，叶片线型为双圆弧,两圆弧相切。风机气动性能的优劣主要取决于叶轮的形式和主要结构参数，这种形式的叶片提供了良好的气动综合指标。工塔里木大学毕业设计2作转速高，风机性能调节中转速调节是最重要的调节手段，这为满足不同性能的使用提供了更大范围。2.2.离心式风机的结构及原理离心式风机的结构及原理2.1 离心式风机的基本组成主要由叶轮、机壳、进口集流器、导流片、联轴器、轴、皮带轮、电动机等部件组成。旋转的叶轮和蜗壳式的外壳。旋转叶轮的功能是使空气获得能量；蜗壳的功能是收集空气，并将空气的动压有效地转化为静压。图 2-1 离心式风机基本结构1-吸气口；2-叶轮前盘；3-叶片；4-叶轮后盘；6-机壳；6-排气口；7-截流板；8-支架2.2 风送系统工作原理风机 3 提供正压风，将采摘下的棉花送入集棉器 2，并进行横向机械输送，将集棉器中棉花推送至吸棉管道的喇叭口；风机 4 提供的负压风将籽棉以及杂质吸入 6 辊清杂机构 6，进行籽棉与杂质的分离；杂质经旋风分离器排出。除杂后的籽棉通过避风器后由风机 3 提供的正压风吹入棉箱4。图 2-2 风送系统原理图1-采摘头；2-集棉器；3-正压风机；4-负压风机；5-旋风分离器；6-辊除杂机构；7-集棉箱3.3.离心式风机叶轮的主要形式及传动方式离心式风机叶轮的主要形式及传动方式3.1 离心式风机叶轮的主要形式塔里木大学毕业设计3图 3-1 叶轮的结构图 3-2 叶片的主要形式如图所示，离心风机的主要结构参数如下。(1)叶轮外径, 常用表示；D(2)叶轮宽度, 常用表示；b(3)叶轮出口角,一般用表示。叶轮按叶片出口角的不同可分为三种:前向式叶片弯曲方向与旋转方向相同, （3-)16090(900002A1）后向式叶片弯曲方向与旋转方向相反, （3-)7020(900002A2）径向式叶片出口沿径向安装, （3-0290A3）后向式叶片风机的效率一般在之间，前向式叶片风机的效率在之0.90.80.650.6间。3.2 离心式风机的叶轮特点三种叶片型式的叶轮，目前均在风机设计中应用。(1)前向式叶轮的特点是叶片形状与空气在离心力作用下的运动方向完全相反，空气与叶片之间撞击剧烈。因此能量损失和噪音都较大，故效率就低。(2)后向式叶轮叶片的弯曲度较小，而且符合气体在离心力作用下的运动方向，空气与叶片之间的撞击很小。因此能量损失和噪音较小，效率较高，可节约能源。故在现代生产的风机中，特别是功率大的大型风机多数用后向式。(3)径向式出口叶片在我国已不常用，在某些要求耐磨和耐腐蚀的风机中，常用径向出口直叶片。采棉机离心式高压风机功率大，效率高，采用后向式叶轮可有效改善风机的性能。3.3 离心式风机的主要传动方式表表 3-13-1 传动方式及机械效率传动方式及机械效率 传 动 方 式机 械 效 率电动机直联传动 (A 型)联轴器联接转动(D、F 型)皮带传动(B、C、E 型)1.000.980.95 塔里木大学毕业设计4 1 2图 3-3 A 型直联传动1-叶轮；2-电动机 1 2 3 4 图 3-4 D 型联轴器联接转动1-叶轮；2-轴承座；3-联轴器；4-电动机 1 2 3 4 5 图 3-5 F 型联轴器联接转动1-轴承座；2-叶轮；3-轴承座；4-联轴器；5-电动机 4 5 1 2 3 图 3-6 B 型皮带传动1-叶轮；2-轴承座；3-v 型皮带；4-皮带轮；5-电动机 4 5 1 2 3 图 3-7 C 型皮带传动1-叶轮；2-轴承座；3-v 型皮带；4-皮带轮；5-电动机 4 5 1 2 3 塔里木大学毕业设计5 图 3-8 E 型皮带传动1-轴承座；2-叶轮；3-v 型皮带；4-皮带轮；5-电动机4.4.采棉机离心风式机设计时几个重要参数选择采棉机离心风式机设计时几个重要参数选择(1)叶片型式的合理选择：常见风机在一定转速下，后向叶轮的压力系数中较小，则叶轮t直径较大，而其效率较高；对前向叶轮则相反。(2)风机传动方式的选择：如传动方式为、三种，则风机转速与电动机转速相同；ADF而、三种均为变速，设计时可灵活选择风机转速。一般对小型风机广泛采用与电动机BCE直联的传动，对大型风机，有时皮带传动不适，多以传动方式、传动。ADF对高温、多尘条件下，传动方式还要考虑电动机、轴承的防护和冷却问题。(3)蜗壳外形尺寸的选择：蜗壳外形尺寸应尽可能小。对高比转数风机，可采用缩短的蜗形，对低比转数风机一般选用标准蜗形。有时为了缩小蜗壳尺寸，可选用蜗壳出口速度大于风机进口速度方案，此时采用出口扩压器以提高其静压值。(4)叶片出口角的选定：叶片出口角是设计时首先要选定的主要几何参数之一。为了便于应用，我们把叶片分类为：后向式叶片；径向式叶片；前向式叶片。(5)叶片数的选择：在离心风机中，增加叶轮的叶片数则可提高叶轮的理论压力，因为它可以减少相对涡流的影响(即增加值)。但是，叶片数目的增加，将增加叶轮通道的摩擦损失，这种K损失将降低风机的实际压力而且增加能耗。因此，对每一种叶轮，存在着一个最佳叶片数目。(6)全压系数的选定：设计离心风机时，实际压力总是预先给定的。这时需要选择全压系t数。t(7)叶轮进出口的主要几何尺寸的确定：叶轮是风机传递给气体能量的唯一组件，其设计对风机影响甚大；能否正确确定叶轮的主要结构，对风机的性能参数起着关键作用。它包含了离心风机设计的关键技术-叶片的设计。而叶片的设计最关键的环节就是如何确定叶片出口角。A25.5.采棉机离心式风机传动装置的设计与选型采棉机离心式风机传动装置的设计与选型5.1 风机设计的常用参数风机主要技术性能参数5外形尺寸: ）（mm657465755叶轮直径: ）（mm480工作转速: ）（minr3750风量: ）（h3m50004000全压: ）（ ap72006800配套动力: ）（ Wk16带动通风机的电动机额定功率按下式计算： （5-1）1d1023600PNQ(轴功率)(电机贮备系数)=电机所需功率dNK式中：电动机额定功率（千瓦），风机风量（）,dNQ时米 /3风机风压（毫米水柱）,P风机效率（%）,塔里木大学毕业设计6机械传动效率（%），1电机容量安全系数。K ，。9.8073PaO1mmH2OmmH 13.59511mmHg2表表 5-15-1 电动机容量贮备系数电动机容量贮备系数 轴 功 率 (KW)电 动 机 容 量 贮 备 系 数(K)0.5112255一般风机高压风机(7500Pa 直接启动的)引风机凡采用软启动(偶合器、水电阻、变频器等)1.51.41.31.2 1.15 1.151.21.151.3 1.081.1风机的转速 n 可用转速表直接测量，其数值用每分钟多少转（转/分）来表示。小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连，改变皮带轮的直径即可调节风机的转速，其关系如下： （5-1221nndd2）式中：，风机；电动机的转速1n2n，风机和电动机的皮带轮的直径。1d2d从上述可见，如要改变风机的转速，只要改变通风机或电动机中任意一个皮带轮的直径即可。5.2 离心式风机原动机的设计计算传动装置用来将原动机输出的运动和动力，以一定的转速、转矩或推力传递给执行机构。采棉机离心式风机选择带传动，只需改变皮带的直径即可调节风机的转速。(1)电动机的计算选择电动机的容量，电动机所需工作功率为：dP （5-KN ddP3） 轴功率 （5-1d1023600PNQ4）其中风机风量,风机风压，为风机配套风量压强，/h4000mQ36800paP 效率约为。叶轮0.85型传动方式机械效率）（C0.951塔里木大学毕业设计7由表可得：0.810.990.850.96球轴承叶轮皮带总则：9.820.950.8110236009.8073680040001023600PN1dQ由于轴功率，5kW9.82kW 则选电 动 机 容 量 贮 备 系 数15. 1K ）（11.29kw1.159.82KN ddP表表 5-25-2 部分常见机械传动和支撑的效率取值范围部分常见机械传动和支撑的效率取值范围传动种类及工作状态效率带传动链传动滚动轴承平带无张紧轮平带有张紧轮V 带滚子链齿形链球轴承滚子轴承0.980.970.960.960.970.99（一对）0.98（一对）(2)电动机的选择由于所选电动机的容量应不小于工作要求容量，即电动机额定功率一般要略大于设备工dPe作所需电动机功率，此功率也是电动机的实际输出功率，即：dP （5-dPedP5）故电动机的额定功率可选范围在。dPeW29.11k查机械技术手册得：表表 5-35-3额定功率为额定功率为 15kw15kw 时电动机选择对总体方案的影响时电动机选择对总体方案的影响方案电动机型号额定功率/kw同步转速/满载转速 （r/min）123Y160M2-2Y160L-4Y180L-61515153000/29301500/14601000/970已知风机工作转速为 3750 r/min，可知方案 3 总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。而将方案 1 与方案 2 相比较，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、价格以及总传动比，可以看出，如为使传动装置结构紧凑，选用 1 方案较好；如考虑电动机质量和价格，则应选用方案 2。现选用 1 方案，即选定电动机型号为 Y160L-4。由电动机型号，查询机械技术手册，可知电动机的安装及外形尺寸。电动机伸出轴长度,轴直径，轴键槽宽度。轴110mmE mm24D 12mmF 键槽底部垂直于轴表面的高度37mmG 5.3 离心式风机带传动的设计计算采棉机风机传动采用 v 带传动，由于 v 带传动允许的传动比大，结构紧凑；传动时，v 带的两个侧面和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力，因而可以有效的提高风机的性能。（1）确定计算功率caP由机械技术手册查得，故AK1.1塔里木大学毕业设计8 = （5-caPAKdPe151.116.5kW6）（2）选择 v 带的带型根据、查技术手册选用 B 型。caP1n（3）确定带轮的基准直径并验算带速 vdd表表 5-45-4 V V 带轮的最小基准直径带轮的最小基准直径槽型YZABCDEmmd/dmin）（2050751252003555001）初选小带轮的基准直径。由技术手册查得，取小带轮的基准直径=mm。1dd1dd1252）验算带速 v。按式验算带的速度 （5-100060dv11nd100060 375012524.53m/s7）因为，故带速合适。smvsm/30/53）计算大带轮的基准直径，根据式，计算大带轮的基准直径1221nndd2dd2ddmmndn21306141253750d2112根据技术手册，圆整为=mm。2dd355（4）确定带的中心距和基准长度vadL1）根据公式 （+）（+） 0.71dd2dd0a21dd2dd（5-8）初定中心距=mm0a5002）由公式计算所需的基准长度 （5-1780mm5004)125355()355125(250024)()(22L202212100dmmaddddadddd9）查技术手册，选带的基准长度=dL1800mm3）按公式计算实际中心距a (5-10)mmmmLad510)217801800500(2L-a0d0中心距的变化范围为。555mm483mm塔里木大学毕业设计9（5）验算小带轮上的包角1 (5-11)00012011202.1545103.57)d-180ddd（6）计算带的根数1）计算单根带的额定功率。VrP由=mm 和=，查机械技术手册可得单根 v 带的基本额定功率1dd1251n3750r/min=。0P2.96kw根据=,和型带,查机械技术手册得单根普通 v 带额定功率的增1n3750r/min2.6i B量=0P0.89kw查机械技术手册得,95.0,93.0KLaK于是得：=(+)=rP0P0PLaKKW41. 3W95. 093. 0)89. 096.(2kk2）计算 v 带的根数z (5-12)8.441.35.16pPzrca取 5 根，为了使各根带受力均匀，带的根数不宜过多，一般应少于 10 根。否则，应选择横V截面积较大的带型，以减少带的根数。对于型带来讲，带数一般不多于 6 根，对于所计算的，符合要求。B65 （7）计算单根 v 带的初拉力的最小值min0F）（表表 5-55-5 V V 带单位长度的质量带单位长度的质量带型YZABCDEq/（kg/m）0.020.060.100.180.300.610.92由表得 B 型带的单位长度质量,所以mkg /18.0q =min0F）（NqvzvKPaca94153.2418. 053.2493. 02 .24)93. 05 . 2(500)K-2.550022a（应使带的实际初拉力。0Fmin0F）（8）计算压轴力pF压轴力的最小值为：NNFz87982154sin941522sin)(2)(F01min0minp5.4 带传动的运动和动力参数计算0 轴（电动机）：=0PdPkw75.19=0n2nmin/1460r塔里木大学毕业设计10 （5-mNnP912061475.1995509550T00013）1 轴（风机轴）：18.96kW0.9619.75Pv01带Pmin/3750n1rmNnP3 .48375096.1895509550T1115.5带轮的设计计算V根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件，确定带轮的材料，结构形式，轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。(1）带轮的材料常用的带轮材料为 HT150 或 HT200。转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。(2)带轮的结构形式带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同，带轮可以分为实心式、腹板式、VV孔板式、椭圆轮辐式。带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为V时，可采用实心式；)mm(5 . 2d为安装带轮的轴的直径ddd 时，可采用腹板式；mm300dd，同时时，可采用孔板式；mm300ddmmdD10011时，可采用轮辐式。mm300dd其中，大带轮基准直径，小带轮基准直径，安装带轮轴的355mmD1mm251d1直径mm45d 可知：且；，mm300d1mmdD100125-35511300mmD1则大带轮选择轮辐式，小带轮选择孔板式。轮毂和轮辐的尺寸经验公式：，；d21.8d1）（为轴的直径d，。114 . 0bh为轮辐的辐宽1h(3）带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选用的 V 带的型号相对应，查找相应技术手册可得。V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使 V 带工作面的夹角发生变化。为了使带的工作面与VV带轮的轮槽工作面紧密贴合，将带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。V040带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触。为此规定了轮槽V基准直径到带轮外圆和底部的最小高度和。aminhfminh根据带型，查询机械技术手册得：B，3.50mmhaminmm8 .10hfmin轮槽工作表面的粗糙度为或.1.63.2(4）带轮的技术要求V塔里木大学毕业设计11铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡；铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；转速高于极限转速的带轮要做静平衡，反之要做到平衡。6.6.采棉机离心式风机叶轮的优化设计采棉机离心式风机叶轮的优化设计6.1 叶轮尺寸的决定叶轮的主要参数:：叶轮外径、：叶轮进口直径、：叶片进口直径； 2D0D1D:出口宽度； :进口宽度；2b1b:叶片出口安装角；:叶片进口安装角； :叶片数A2A1Z:叶片前盘倾斜角；)( 212211DDbbtg图 6-1 叶轮主要尺寸6.2 叶轮最佳进口宽度设计1b在叶轮进口处如果有回流就造成叶轮中的损失，为此应加速进口流速。一般采用，叶轮进口面积为： (6-1)1110bDDD而进风口面积为，令为叶轮进口速度的变化系数，故有： 214D (6-2)11214bDD由此得出： 4Db11当考虑到轮毂直径引起面积减少时，则有：0d塔里木大学毕业设计12 （6-)1 (4)(1 4b2121011vDDdD3）其中，在加速20%时，即, 10Ddv 1.2 8 . 4b11D6.3 叶轮叶片最佳进口角 设计A1(1)径向进口时的优化值 A1同样，根据为最小值时，优化计算进口叶片角。当气流为径向进口时且均布，A111wD那么从进口速度三角形得 （6-Au111cosw4） （6-ADn1221221cos)60(W5） （6-11th1CQDb6）代入值后得出值，最后得出：11Db （6-Avn1221th1231cos1)1(Q4)60(w7） （6-A11221th231sincv-1900QAosnw）（8）求极值，即0dA131dw 0135.26A这就是只考虑径向进口时的优化值。A1把式代入上式得：0135.26A （6-32111)1(3.25DnvQth9）进而当时：0.1, 2.1, 011v321194.1DD塔里木大学毕业设计13或者： 321)D(702.1D(2)当气流进入叶片时有预旋，即： 0C1u图 6-2 进气口速度三角形由图进口速度三角形可以得出： （6-)uC1(cucC-uW11u1111u11AAosos10） （6-111uCtgCm11） （6-）（11111sincosuWtgAA12） （6-1m211221221C1 (900)60nu）（vQnDth13） （6-Aw111msinC14） （6-21111211331)sin(cossin1)1 (900tgvQnwAAAth15）求极值后： 2111691431211tgtgtgA塔里木大学毕业设计14可以看出当气流偏向叶轮旋转方向时（正预旋）， 将增大，同时得到： A1311312121th11tgv-1240QDtgtgnAA）（3）叶轮的型式不同时有所区别A1一般推荐叶片进口角稍有一个较小的冲角。后向式叶轮中叶道的摩擦等损失较小，此时A1 的选择使叶轮进口冲击损失为最小。 A1 （6-1111tgucm16） （6-111A17）冲角080）（i一般后向式叶轮：013515A对于前向式叶轮，由于叶道内的分离损失较大，过小的进口安装角导片弯曲度过大，分离损失增加。较大的安装角虽然使进口冲击损失加大，但是流道内的损失降低，两者比较，效率反而增高。 一般前向式叶轮： 016040A6.4 叶轮叶片最佳出口角设计A2一般后向叶轮叶片出口角 范围为最好。机翼型叶片时效率较高。A2前向式叶片弯曲方向与旋转方向相同, ；)16090(900002A后向式叶片弯曲方向与旋转方向相反, ；)7020(900002A径向式叶片出口沿径向安装,。0290A 与成线性关系。 A2 （6-0.600.007872A18）或： （6-0.300.00394P2A19）塔里木大学毕业设计15图 6-3 与线性关系A2根据所选的，有相关的线性关系，给出。 A2一般： =0.81.2 后向叶片 =1.21.4 径向叶片 =1.42.4 前向叶片 7.7.采棉机离心式风机的进气装置设计采棉机离心式风机的进气装置设计7.1 离心式风机进气室进气室一般用于大型离心式风机上。由于离心式风机进口之前需接弯管，气流要转弯，使叶轮进口截面上的气流更不均匀，因此在进口可增设进气室。进气室设计的好坏将会影响风机的性能。（1）进气室最好做成收敛形式的，要求底部与进气口对齐。 （2）进气室的面积与叶轮进口截面之比01FF （7-2.01.75FF011）一般为矩形，长宽之比为最好。 1F3121ab7.2 离心式风机进气口及进口集流器进气口有不同的形式：一般锥形比筒形的好，弧形比锥形的好，组合型的比非组合型的好。例如锥弧型进气口的涡流区最小。此外还注意叶轮入口的间隙型式，套口间隙比对口间隙形式好。风机进口进口集流器若要扩大离心式风机的使用范围或提高调节性能，可在进气口或进气室流道装设进口集流器【4】塔里木大学毕业设计16图 7-1 进口集流气的主要形式1-圆筒形 2 圆锥形 3-弧形 4-锥筒形 5-弧筒形 6 锥弧形8.8.采棉机离心式风机风送系统参数确定采棉机离心式风机风送系统参数确定8.1 风送系统参数确定采棉机的工作原理类似吸尘器。由柴油机作动力, 带动风机运转, 这时在风机的进风口产生一定的负压, 形成有一定流速的空气流, 棉枝上的棉花在空气流的吸引作用下进入采棉机, 这相当于人工将棉花从棉枝上采摘下来。棉花在采棉机中与空气流分离,通过出棉口直接进入棉花收集箱, 而不含棉花的洁净空气通过风机的排风口直接排入大气中。风机运转所形成的空气流只起到输送介质的作用, 在采棉机之前, 棉花与空气流共同流动, 而在采棉后, 由于棉花已经被分离出来, 所以只有洁净的空气经过风机。采棉机风送系统的设计 （包括风速大小、空气流量及管道设计） 均以采摘物 （采摘物包括棉花、铃壳、棉叶及枝秆等杂物，下面将采摘物统称为含杂籽棉）的物理特性为基础，其中包括含杂籽棉的输送量、含杂籽棉的悬浮临界速度等因素6。(1)含杂籽棉输送量的确定据采棉机田间试验测试可得，统收式采棉机（3 行机）田间收获行驶速为：；）（0.70m/s2.50km/hv 棉花产量约为。统收式采棉机 （3 行机）亩亩（2hm 1/15 1kg/ 400.00m实际扫掠宽度为（现新疆机采棉的播种模式为 cm 195.0066/2310266c），cm 1066cm得： （8- /k mvcU1）式中单位时间内输送含杂籽棉的质量；U含杂修正系数，取；1.33棉花单位面积，； k hm 0.0667k2由公式（8-1）得单位时间输送籽棉质量：725.8kg/s0.06671.33154000.71.95/k mvcU则理论单位时间输棉体积： /sm 0.03=UV=V3mu机采棉单位质量所占体积（约 0.027 m /kg）；mV3塔里木大学毕业设计17采棉机单位时间内理论输送含杂籽棉的体积。uV因为工作中采棉机行驶速度、棉花种植密度及产量各不相同，需考虑采摘膨胀系数（约 1.52.0）s/0.06mV2V3uumax(2)气流输送参数的确定混合比 的确定7混合比又称为输送浓度，即在该管道中同一时间内所输送的含杂籽棉质量 G 物与 G 气之比。 (8-2)气物GG (8-3)QG气所以物GQ 式中空气密度；)/(kg3m输送风量。Q)/(3hm由此可见，输送风量与混合比成反比，混合比的大小受通风机压力、气流输送方式、输送距离、输送风速以及输棉管直径和物料性质等多方面因素的影响。表表 8-18-1 混合比推荐混合比推荐物料名称籽棉毛籽棉光棉籽锯齿集棉短绒集棉 值0.60.81.02.02.02.50.150.120.005-0.01(3)输送风速的确定气流输送含杂籽棉，是借助空气动力的作用，籽棉受到空气动力的大小，与空气对含杂棉花的相对速度有关。确定输送速度，必须以棉花的悬浮临界速度为基本依据8。2009 年 10 月，测得本采棉机所采棉花的悬浮临界速度如表 2 所示，考虑到棉花采摘过程受到温度、湿度以及成熟度等因素的影响，取临界速度补充系数为 1.4，输送速度为悬浮临界速度的 1.92.0 倍8。最终输送风速约为。m/s 19.6v 表表 8-28-2 棉花临界速度棉花临界速度 （单位：（单位：m/sm/s）物料名称临界速度1 瓣棉花1 朵棉花（不带铃壳）1 朵棉花（带铃壳）4 朵棉花（采摘棉）1 团棉花（采摘棉）3.66.06.26.47.0(4)配用风量 配的确定Q配用风量是作为选择通风机时的风量。为了保证机采棉输送通畅进行，应考虑到管道漏风及其它不利因素的影响，应在确定输送风量的基础上适当考虑储备系数，一般取为 CC1.151.209，即 （8-CQQ配4）(5)输送管道直径的确定10D塔里木大学毕业设计18输棉管道直径根据输送风速和输送风量计算 （8-4Q2vD配5）由于单朵棉花的重量一般不超过(包括棉花粘在棉枝上有一定的连接力),因此吸棉口风速5g一般控制在之间, 这个风速可以有效的将棉花吸入采棉机中。吸棉口形状采用圆/s1510m形喇叭口,材料选用塑料或不锈钢,内壁
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