KZ25-64-8型轴流式通风机的设计（机械CAD图纸）

1、本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 优秀设计 本科毕业设计（论文）开题报告 kz25-64-8 型轴流式通风机设计学 院 名 称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指 导 教 师： 填表时间： 20* 年 4 月 1日设计（论文）题目kz25-64-8型轴流式通风机设计设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它一、 本课题的研究目的和意义矿井通风的主要动力是通风机。通风机是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转，加之其功率大，因此其能耗很大。据统计，全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。风机用电约占全国发电量的 10%；另据 1988 年原冶金

2、部的规划资料，我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的 30% ；钢铁工业的风机用电量占其生产用电的 20% ；煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的 17%，由此可见，风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理地选择和使用通风机，不仅关系到矿井的安全生产和职工的身体健康，而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本课题研究目的是了解通风机在现代工业中的重要作用，了解通风机以及原理相似的汽轮机结构原理各部分作用，加深对大型机械实际加工过程以及所采用的典型的加工工艺方法，、工艺路线和实际加工过程所涉及的主要设备。了解通风机叶片以及其他各部

3、分构件在实际中的设计方法，能够自行设计出合理的通风机结构，通过本次设计掌握整体机械结构设计的方法程序和步骤，掌握新学术论文的写作格式，为以后的参加工作或深入学习打下基础。二、 本课题的主要研究内容1、通风机总体方案设计主要结构参数的确定：叶轮外径，轮毂比，叶片数。选择电动机：计算风机轴功率n。注意容量富裕系数以及风机运行工况变化时功率的变化，按最大值选取。参考同类型风机确定。一般电动机的功率应为风机设计点功率的1.051.8倍。2、 动叶片的空气动力学设计沿叶片高度划分30个以上的基元级（从叶根到叶顶间距逐渐加大），要求对每一个栅面都要进行计算。要求用一种熟悉的高级语言编写相应的计算程序，借助

4、于计算机来完成动叶片的空气动力学设计计算。3 、动叶片的强度校核动叶片在工作中受力如下：1）叶片的离心力。2）由于离心力作用点与支杆中心不重合而产生的离心力附加弯矩。3）动叶片受到的气动力（气流对叶片的作用力）。4）动叶气动力合力作用点与叶片支杆中心不重合而产生的气动力扭矩。一个栅面的气动力合力一般位于距叶型头部25%-40%处（可近似认为叶片受到的气动力合力作用于叶片中间栅面且距离叶型前缘点25b处）。动叶片的危险部位：1）叶片根部。2）第一铆钉孔处。在本设计中，只要求对叶片根部进行强度校核，安全系数n2。4 、动叶片结构和轮毂结构设计动叶片采用钢板模压与支杆铆接结构。进行支杆根部结构的设计

5、，要求叶片在轮毂上可以改变角度，以使叶片调节方便。轮毂采用焊接结构，轮毂上的支杆孔应结合动叶根部结构形状设计。根据叶片与轮毂的加工工艺，选择合适的材料。 5 、轮毂强度校核对固定叶片的轮毂均应进行强度校核。可采用近似计算，即不考虑轮毂圆环表面的影响，认为叶片旋转产生的离心力全部由轮毂的圆盘来承担。安全系数n2。6 、各主风筒的设计风机外壳的设计应依据国标和有关行业标准进行，标准中对风筒法兰的的形状尺寸等有明确的要求。对于主风机，主风筒一般均采用中间剖分结构。7 、集流器和扩散器的设计集流器由外集流风筒和流线体形疏流罩构成；扩散器由外筒及流线体形芯筒构成。当电动机位于通风机的出气侧时，应考虑如何

6、消除传动轴的旋转影响。8 、总体结构设计指的是将以上各部分按实际的顺序组合在一起，组成风机的总装图。在总装图中风机的外壳上要画出铭牌示意图、两级叶轮转向和气流方向箭头标志。 三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）通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通风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，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通风机，结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔

7、兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通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，德国首先采用轴流等压通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通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在

8、径向平面内，故又称径流通风机。离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。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，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

9、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。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。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。轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径

10、只有100毫米左右，大型的可达20米以上。小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁或天花板上；大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上，数目一般为224。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为1045，安装角越大，风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。斜流通风机又称混流通风机，在这类通风机中，气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮，在叶道中获得能量，并沿倾斜方向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点，流量范围和效率均介于两者之间。横流通风机是具有前向多翼叶

11、轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮，然后穿过叶轮内部从另一侧排出，气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下，它的尺寸小、转速低。与其他类型低速通风机相比，横流通风机具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择，而不影响气体的流动状态，气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长，适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。通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通风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指通风机的输

12、入功率，即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90。通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗；用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机；降低通风机噪声；提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性；实现变转速调节和自动化调节。四、 拟解决的关键问题1、 风机的叶片数，叶片的弦长及其沿动叶片高度的分布规律，叶面与支杆的连接结构，支杆的结构形式，支杆与轮毂的相对关系如何。叶轮的轮毂比，叶片的厚度，叶片的相对扭转角，叶轮所用的材料，叶轮的整体结构形式以及对旋风机两级叶轮有何不同；轴流风机导叶的结构形式，叶片数。导叶片与相邻动叶片的数量对应关

13、系。2、 风机所选用电机的型号，性能和结构形式。电机在风筒中的固定方式。电机轴线和风机风筒轴线的同心度如何调节。3、风机主风筒的结构形式。主风筒的中分结构形式，内筒直径与外筒直径的相对大小。风筒所用的材料厚度，法兰的厚度。以及当对风机叶片角度进行调节时，应该怎样操作。4、进气风筒的结构形式，集流器的形状尺寸，内外风筒的直径，所选用的材料。通风机是如何考虑消声的，吸声材料是如何更换的，从结构设计上如何实现材料的更换，并能保证更换方便。5、 出风风筒的结构形式，扩散器的结构尺寸，同样应注意其消声结构的形式。6、 通风机的总体长度，风机的支撑情况，风机的转向、气流方向标志，铭牌位置。7、通风机的防爆

14、性能体现在那些方面。8、动叶片支杆的结构形式，叶片和支杆的连接方式，支杆和轮毂各部分材料的选择，如何防止锈蚀。9、叶片在运行中各种力的平衡方式与平衡装置的结构形式。五、 研究思路和方法1、学习通风机的相关理论知识，了解通风机、汽轮机基本结构和各部分作用2、根据老师的安排外出参观实习，了解风机具体加工过程，尤其重视观察其加工工艺过程以及各单位具体设计方法和加工过程3、首先采用叶栅设计法设计叶轮和叶片的参数，需要编写程序4、然后进行整流罩、集流器和扩散筒的设计计算5、进行通风机的强度检核6、绘制叶型图、支杆图和叶片图以及整体结构图六、 本课题的进度安排总体时间安排：1、根据毕业实习报告完成毕业实习

15、，并完成毕业实习报告，实习报告的内容篇幅应为所发报告书的2/3 以上 3.83.222、熟悉文献资料、完成开题报告及初步设计 3.234.13、总体方案设计 4.24.44、动叶片气动力设计及强度校核 4.54.305、轮毂设计及轮毂强度计算 5.45.86、进出风筒设计 5.97、集流器、流线体、扩散器设计 5.105.148、总体结构设计 5.155.189、绘制图纸（图幅最好不超过1号） 5.196.610、整理资料、撰写说明书和和外文资料翻译（约5000汉字） 6.76.1211、提交论文、图纸和外文资料译文 6.1312、毕业答辩（大会答辩和小组答辩）和成绩评定 6.16 七、 参考

16、文献1.吴玉林, 陈庆光. 通风机和压缩机m, 北京: 清华大学出版社, 2005, 14-200.2.李庆宜. 通风机，北京:机械工业出版社，1981.3.商景泰. 通风机手册，北京:机械工业出版社，1994.8.4.吴玉林等. 通风机和压缩机，北京: 清华大学出版社，:2005.2.5.昌泽舟，安庆丰. 轴流式通风机实用技术，北京: 机械工业出版社，2005-3-1.6.刘鸿文材料力学第四版，北京高等教育出版社，2004.1.7.albert ruprecht. unsteady flow analysis in hydraulic turbomachineryd. institute o

17、f fluid mechanics and hydraulic machineryuniversity of stuttgart, germany，1993, 45-56.8. w.j. calvert, detailed ow measurement and predictions for a three-stage transonic fan.j .asme journal of turbomachinery ,1994,116: 298-305.指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见负责人（签章）：年 月 日本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 摘

18、要研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。合理的设计、选择和使用通风机，关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康，对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本设计查阅有关轴流式通风机设计的技术资料，严格执行相应的国家或国际标准，参照现有的在实际应用的轴流风机设计加工的图纸，对相应的尺寸、技术要求等取经验值。采用了目前国内外对于中、高压轴流式通风机设计中广泛应用的叶栅设计法进行叶片叶型的设计。引入了计算机辅助设计，专门编制了相应的计算机应用程序，来自动进行验算，最后直接得到计算结果。采用扭曲机翼型叶片，气动效率高，节能效果极为显著；叶片安装角度可调，可根据矿井生产的变化，随时调节风机状况。关键词：

19、轴流式通风机；动叶可调；计算机辅助设计；平面叶栅设计法abstractthe research and design a good fan of the energy has a tremendous significa-nce. reasonable design, selection and use of a fan, put a great impact on the mines safety and physical health of miners,as well as on the mines main technical and economic indicators. the

20、design of axial fl-ow fan design access to technical information, strict implementation of re-levant national or international standards, reference to the practical applic-ation of the existing axial fan design and processing of the drawings, the size of the corresponding technical requi-rements fro

21、m experience the va-lue . for use at home and abroad in the design of high-pressure axial fa-n blade design widely used method blade design.the introduction of c-omputer-aided design, specifically the preparation of the c-orresponding c-omputer applications to automatic checking, the final results d

22、ir-ectly. usi-ng twisted aerofoil blades, aerodynamic efficiency, energy conservation is the most effective; blade angle can be adjusted, according to changes in mine production, adjust fan status at any time.keywords: axial fan; blade adjustable; computer-aided design; cascade design目录摘要iabstractii

23、目录iii1 绪论11.1 通风机综述11.1.1 通风机的分类11.1.2 通风机的主要参数21.1.3 通风机发展21.2 轴流式通风机51.2.1 轴流通风机原理51.2.2 轴流通风机基本结构61.3 毕业设计综述71.3.1 设计任务71.3.2 主要问题及解决方法81.3.3 设计成果及风机优点92 方案选择112.1主要结构方案比较112.2 方案的确定133 设计计算153.1 设计计算过程153.1.1 主要结构参数的设计计算153.1.2 叶型参数的设计计算183.2 应用程序设计223.2.1 程序介绍233.2.2 程序主函数233.2.3 程序运行截图234 强度校核

24、264.1 动叶片结构设计274.2 支杆强度校核274.2.1 由离心力引起的应力274.2.2 由气流载荷力引起的应力324.2.3 强度校核344.3 叶轮结构设计344.4 轮盘强度校核354.4.1 支杆及螺母等质量及离心力的计算354.4.2 轮盘强度的校核364.5 应用程序设计384.5.1 程序介绍384.5.2 主程序384.5.3 程序运行截图384.6校核结论395 其他零部件设计415.1 集流器415.2 整流体和扩散筒42参考文献44致谢451 绪论在煤矿井下开采时，不但煤层中所含的有毒有害气体（如等ch4、co、h2、sco2等）会大量涌出，而且伴随着采煤过程还

25、会产生大量易燃易爆的煤尘；同时，由于地热和机电设备散发的热量，石井下的空气温度和湿度也随之升高。这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤尘和瓦斯，不但严重影响井下工作人员的身体健康，而且对矿井安全也产生了很大的威胁。因此，通风在煤矿生产作业中具有不可忽视的作用。矿井通风的主要动力是通风机。通风机是用于输送气体的机械，从能量的观点来看，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。可以说它是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转，加之其功率大，因此其能耗很大。据统计，全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。风机用电约占全国发电量的10%；另据1988年原冶金部的规划资料，我国金属矿山的

26、风机用电量占采矿用电的30%；钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20% ；煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的17%。除此之外，输送气体的各种风机在冶炼厂的输送空气，工厂车间、居民住房、影剧院、宾馆以等的通风和降温方面也有广泛的应用。由此可见，风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。因此研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理的设计、选择和使用通风机，不仅关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康，而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响，并且对加快四化建设也有十分重要的意义。1.1 通风机综述1.1.1 通风机的分类通风机根据其气体流动方向不同，可以分为离心式、轴流式

27、和混流式等类型。离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。轴流式通风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，小型的叶轮直径只有100毫米左右，大型的可达20米以上。混流通风机又称斜流通风机，在这类通风机中，气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮，在叶道中获得能量，并沿倾斜方

28、向流出。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点，流量范围和效率均介于两者之间。1.1.2 通风机的主要参数通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通风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指通风机的输入功率，即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90。1.1.3 通风机发展通风机已有悠久的历史，在国内外的得到了较快的发展，并取得了还多优秀的成果。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

29、作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，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通风机，结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通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，德国首先采用轴流等压通风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶

30、可调的轴流通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。在当代经济发展过程中，由于风机属于在发电、化工等行业应用范围较广的通用机械，对国民经济具有重大影响，发达国家以及包括我国在内的发展中国家对风机产品的制造都很重视。世界上比较大的风机制造国主要有日本、德国、意大利、瑞士、美国等。比较大的风机制造商主要有日本的日立制作所、荏原制作所、三菱重工业株式会社、川屿重工业株式会社等；英国主要有詹姆斯豪登公司；德国有德马格德拉瓦透平机械公司和kkk公司；瑞士主要有苏尔寿公司等。风机方面，我国国情不同于工业发达国家，中小型风机是劳动力密集型产品，附加值较低，先进的工业国家

31、不会再在技术和工艺方面大量投资，但仍在提高产品质量、降低成本、便于维护、环保四个方面注重对产品的改进。国外先进发达国家主要对技术含量高的离心、轴流压缩机等大型风机较为关注。一些著名厂商，如瑞士苏尔寿公司不但生产风机，还生产汽轮机、锅炉、大型柴油机等用于大型项目的设备。对于风机产品，国外公司在质量上注重于提高机械效率及延长使用寿命，向节约资源和节省能量方向发展；在成本上则加强新材料的研制，降低物耗，并注重整个系统总成本的降低；在维护上从部件的通用化、维护换件简易化向自动化、无需维修、节省人力方向发展；在环保方面，注重于谋求安全可靠、向低噪声、低振动等防公害技术方向发展。近几年我国风机生产企业通过

32、加大科研投入，加强科研攻关和技术改造，采用新技术、新工艺、新材料努力开发适销对路产品，同时采用引进技术、与国外合作等方式发展高新技术产品，使我国风机行业企业在产品的标准化、系列化、通用化、大型化、高效、节能、低噪声等方面有了长足进步，出现了一大批处于国际先进水平的产品，缩短了与发达国家的差距。但就行业整体而言，一些历史长、包袱重的国有企业受资金、体制等因素困挠，技术水平较低。当前世界先进工业国家大型风机产品开发的主要特点是：1) 以节能、节约资源为核心，提高单件效率和耐久性，进而提高整个系统的效率；2) 加强系统的自动化、事故警报系统的研制，节省维护、监控方面的人力；3) 为提高竞争能力，力求

33、包括附属部件在内的产品标准化和组合化；4) .进一步加强了对低噪声、低振动技术的研究；5) 不断针对新的需要，开发新的产品；6) 在工艺上引进柔性制造系统，最大限度地提高产品生产的自动化程度。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。通风机未来的发展将进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗；用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通

34、风机；降低通风机噪声；提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性；实现变转速调节和自动化调节。1.2 轴流式通风机1.2.1 轴流通风机原理轴流式通风机原理是依靠叶轮旋转，叶片产生升力来输送流体，把机械能转化为流体能量。由于流体进入和离开叶轮都是轴向的,故称为轴流式风机。轴流风机属于高比转数，其特点是流量大，风压低。轴流式风机风压一般在450 pa4500 pa 之间，主要用于矿井、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；化工气体排送；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。1.2.2 轴流通风机基本结构图示1是轴流通风机的典型结构简图。气体从集风器1进入。

35、通过叶轮2使气流获得能量，然后流入导叶8，导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能，最后，气流通过扩散筒4将一部分轴向气流动能转变为静压能，然后从扩散筒流出，输入管路。叶轮和导叶组成级、轴流式通风机因压力较低，一般情况下都采用单级。低压轴流式通风机的压力在490pa以下，高压轴流式通风机的压力一般也在4900pa以下，因此，相对于离心式通风机而言，轴流式通风机具有流量大、体积小，压头低的特点。除上述的典型结构外，轴流通风机的型式和构造是多种多样的，小的轴流风机，其叶轮直径只有100多毫米，大的直径可有20多米。目前最大的轴流通风机的流量可达1500万m3/h。小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器

36、等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁或天花板上；大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片均匀布置在轮毂上，数目一般为224。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为1045，安装角越大，风量和风压越大。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。风机布置形式有立式、卧式和倾斜式三种。轴流通风机很多是电机直联传动的，也可通过其他装置进行变速传动。为了便于安装和维护，轴流风机广泛采用滚动轴承。由于叶轮强度和噪声等原因，轴流风机叶轮外径的圆周速度一速高时，将产生比离心风机大的噪声。现代轴流通风机的动叶或导叶常做成可调节的，即其安装角可调。这样不仅大大扩大了运行工况范围

37、，而且显著提高了变工况下的效率，因此，其使用范围和经济性均比离心式风机好。尤其是近年来，动叶可调机构被成功地采用，使得轴流风机在大型电站（80万千瓦以上）、大型隧道、矿井等通风、引风装置中获得日益广泛的应用。此外，轴流风机还广泛应用于厂房、建筑物的通风换气、空气调节、冷却塔通风、锅炉鼓风引风、化工、风洞风源等方面。目前单级轴流通风机的全压效率可达90%以上，带有扩散筒的单级风机的静压效率可达到80%。一般轴流风机的压力系数较低，0.3。而流量系数=0.30.6。单级轴流风机的比转数=1890（即100500）。近年来，轴流风机逐渐向高压发展，例如日本某电站用的丹麦variax型动叶可调轴流送风

38、机，其全压已达到14210pa，因此，许多大型离心风机有被轴流风机取代的趋势。1.3 毕业设计综述1.3.1 设计任务根据给定的流量及通风机的全压，设计一台轴流式通风机，该通风机的主要组成部件为：集流器（由外集流风筒和流线体形疏流罩构成）、前级叶轮、中导叶、后级叶轮、后导叶、前级主风筒、中导风筒、后级主风筒、扩散器（由外筒及流线体形芯筒构成）等。前后两级叶轮结构相同，中导叶与后导叶结构相同。该通风机由电动机拖动，电动机位于通风机的出口侧。电动机与通风机之间用传动轴传动。本设计应完成对上述主要结构与部件的设计计算，并用autocad绘制相关图纸。设计题目给定的原始数据：流量q=104 m3/s

39、全压 p =3960 pa1.3.2 主要问题及解决方法就本设计而言，主要的问题或者任务是对叶片叶型、叶片整体及叶轮结构设计和通风机其他结构（集流器、中导风筒、主风筒、流线体、轮盘、扩散筒等）的整体设计，此外通风机主要结构之间的装配、安装形式也是应当予以考虑的问题。（1） 叶片叶型设计目前，轴流通风机的设计方法主要有两种，一是利用单独翼叶进行空气动力特性实验所得的数据进行设计，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成果来进行设计，称为叶栅设计法。对于轴流通风机来说，由于叶栅稠度不大，一般b/t 1 ,可以把叶片当作一个个互不影响的孤立叶片而按孤立叶型法设计，即假定孤立叶型的

40、升力系数与叶栅中叶型的升力系数相等。由于这种方法计算简便迅速，试验数据较完整，计算结果也较准确可水，因而国内外都广泛采用孤立叶型法设计轴流通风机，特别是对于低压轴流风机，可获得很好的结果（具体设计方法可以参见参考资料1）。但是不论采用何种叶型数据及计算公式，其基本理论都是完全一致的，只不过其表现形式略为不同而已。这两种设计方法，在整个过程中都需要根据现有的轴流式通风机的基本理论对叶片的空气动力特性进行设计，并根据设计结果，参照广泛应用的基本的原始叶型，构造出该叶片叶型主要形式结构。（具体理论参见参考资料1、2）本设计采用了目前国内外对于中、高压轴流式通风机设计中广泛应用的叶栅设计法进行叶片叶型

41、的设计。在设计过程中，为了使叶片初步满足圆周速度、轮盘强度、效率等因素的要求，需要对整个计算过程进行多次迭代验算。如果采用手工计算地方法必定会浪费相当多的时间，为了解决这个问题，引入了计算机辅助设计，专门编制了相应的计算机应用程序，来自动进行验算，最后直接得到计算结果（程序采用visual basic语言编制）。（2） 通风机主要部件设计通风机的主要部件包括叶片整体结构、集流器、中导风筒、主风筒、流线体、轮盘、扩散筒等。对于这些部件的设计，其难点在于设计出合理的结构、尺寸以及指定各部件具体的加工方法、工艺过程和加工过程所应满足的技术要求等。为了设计出满足要求、便于加工的结构，主要采取了以下几种

42、方法：1) 实习参观制造通风机的企业车间，实地考察整个通风机加工、装配的实际操作过程，通过与工人师傅、公司技术人员交流，了解基本技术要求，并根据其反映出的问题，在设计过程中尽量避免或者对现有的风机结构加以优化；2) 查阅有关通风机设计的技术资料，严格执行相应的国家或国际标准，参照现有的在实际应用的轴流风机设计加工的图纸，对相应的尺寸、技术要求等取经验值；3) 设计过程中向指导老师请教，与其他同学进行讨论，不断的发现、纠正错误，弥补不足，优化整体、局部结构和加工过程。1.3.3 设计成果及风机优点在严谨计算、充分校核的基础上，依据我国风机生产的现有条件、能力和技术水平，参照我国和国外优秀风机的结

43、构性形式，最后设计出的两级轴流式通风机具有以下优点：1) 采用扭曲机翼型叶片，气动效率高，节能效果极为显著；2) 叶片安装角度可调，可根据矿井生产的变化，随时调节风机状况；3) 采用电动机与叶轮直联的结构，整体稳定型好，安装方便，维修容易，装置局阻低，避免了传动装置损坏事故，也消除了传动装置的能量损耗，提高了风机装置效率；4) 电机均安装密闭罩中，密闭罩具有一定的耐压性，可以使电机与风机流道中含瓦斯的气体隔绝，同时还起一定的散热作用， 密闭罩设有两排流线型风管道，通过主风筒与地面大气相通，使新鲜空气流入密闭罩中，同时又可使罩内空气在风机运行中保持正压状态；5) 结构紧凑，防潮性能好。风机主体采

44、用钢板、型钢组焊结构，叶片为钢板材料，中空，叶片及整机强度高，抗井下爆破冲击波的能力强，可安装在地表，也适合安装于井下，特别适于作为多级机站通风系统的机站风机；6) 土建工程量很小，可节省大量投资；7) 噪声较低。2 方案选择通风机具体结构方案选择问题涉及的因素较多，主要根据用户的要求及制造厂的生产经验，参照性能良好的已有产品，初步选定设计方案。2.1主要结构方案比较现在广泛应用的轴流式通风机的结构形式很多，对于本设计而言，只考虑叶轮前加前置导叶、叶轮后加后置导叶、叶轮前后均加导叶以及两级轴流式通风机这四种形式。图2.1 轴流式通风机几种方案1-叶轮，2-前导叶，3-后导叶1、 叶轮前加前置导

45、叶如图2-1-a 所示，这种方案的通风机中，气流在前置导叶中加速并扭转方向，使进气产生旋绕。在通风机中大多数采用的是负旋绕（即c1u1，一般=1.251.50左右。这种级的效率=0.780.82。其常用于要求体积尽可能小的场合。2、 叶轮后置后导叶如图2-1-b 所示这种方案在轴流通风机中应用最广，气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度尚有一定的旋转，如图2-2-b 所示，经过后导叶扩压整流后，使气体轴向流出。其反应度1，一般为=0.750.90左右。这种级主要应用于压头较高的通风机，而效率也较高可达到=0.820.88，设计制造良好的甚至可达0.9。图2.2 两种形式通风机的速度三角形3

46、、叶轮前后均设置导叶如图2-1-c 所示，此方案前导叶使气流在叶轮进口产生旋绕，后导叶使叶轮出口气流整流后排出。这种方案其实是第一、二种方案的综合，其性能也是介于两者之间。其布置往往使叶轮进出口气流的绝对速度大小相等，而旋转方向相反，故而反应度=1，这种风机的效率=0.820.85。4、 两级轴流式通风机如图2-1-d 所示该方案一般是一个叶轮和一个导叶组成一级，也可以在第一级前设置导叶。在某些情况下，为了使风压较高，而径向尺寸较小，也可以采用两个叶轮中间加一个导叶的方法，这可以看作两极轴流式通风机的改造形式。总体来说两级风机效率较高，其中每一级叶轮单独工作时产生的风压之和都低于两级叶轮同时工

47、作时风压的一半，这样通风机的寿命较高。本设计，在通风机方案选择过程中，主要是对以上四种形式进行考虑，根据经济性、可靠性等方面进行取舍。图2-3表示了两种通风机级的特性对比。压力系数、流量系数及功率系数的特性对比。总体上来说，这四种方案各有特点，其适用范围也在一定程度上有重叠。由于轴流是通风机具体结构方案的选择问题比较复杂，在实际设计过程中，一般情况下需要根据制造厂商的现有生产技术具体情况以及通风机用户的特定的要求，参照相似条件下已有的典型产品的实际结构选择适当的结构，并在该结构的基础上予以改进。图2.3 两种通风机特性比较1-设置前导叶，2-设置后导叶在进行方案选择的时候，也可以大致参考风机的

48、比转数ns或压力系数进行。其方法大体如下：当=0.150.25或ns=20.8 32.5（115180）时，可以采用叶轮加后导叶的结构；当0.25或ns=14.520.8（80115）时，可以采用前导叶加叶轮加后导叶的结构 。2.2 方案的确定通过查阅相关技术资料，参照与该设计题目所给条件相似的已经投入生产和使用的我国现有的典型轴流式风机的具体结构形式，综合以上所述结构的优点，经过思考以及与小组同学的讨论，最终决定采用电动机和叶轮直接联接的动叶可调式两级轴流式通风机。同时为了减少通风机的尺寸、降低成本，在对整体效果影响不大，并且可以满足设计要求的情况下，前级叶轮不设置导叶。除此之外，轴流式风机

49、其他基本结构，如集流器、流线体、扩散器等都予以保留，并且按照国家相应的标准加以设计。采用这种方案，相比于其他几种形式，具有以下几个优点：1) 两级轴流式通风机的形式，可以使每一级叶轮所承受的风压低于整个风机全压的一半，改善了叶轮的工作条件，这就大大提高了整个风机的寿命，并且效率较高，对于矿用产品而言，可以显著的降低总体成本；2) 采用动叶可调的形式，能够改变叶片的安装角，这就使该风机可以根据矿井的具体情况，调节通风机的运行工况，使通风机的适应范围更广；3) 采用电动机与叶轮直接联接的形式，相对于其他的结构形式，可以使通风机的整体稳定型更好，安装更方便。同时降低了装置的局部阻力，能够避免了传动装

50、置损坏事故，消除了传动装置的能量损耗，在另一个方面上提高了风机装置效率。3 设计计算通风机的核心部件是叶片，可以说这是体现通风机性能优劣的最为重要的结构。因此对于本设计而言，其设计计算的主体就是对叶片叶型的相关参数、对整个叶片的气动力特性进行计算、分析和优化。在设计叶型的结构形式时，采用了在当代轴流式通风机叶型设计过程中得到广泛应用，并且技术已经相对较为成熟的平面叶栅设计法。前面概述中已经提到，在设计计算过程中，由于必须初步满足圆周速度、轮盘强度、效率等因素的要求，以提高风机的可靠性能，需要对整个计算过程进行多次迭代验算。可知手工计算必然会浪费大量时间，降低了设计效率。因此，对于该计算过程，引

51、入了计算机辅助设计，即应用visual basic语言编制了相应的应用程序，实现了该部分计算的自动化，极大地降低了该部分设计的难度，这也是本设计的一个突出亮点。该设计题目给定基本原始数据：流量 q=104 m3/s 全压 p =3960 pa3.1 设计计算过程3.1.1 主要结构参数的设计计算该部分主要是根据第二章中选择确定的整体方案，通过选定合适的电动机型号，确定通风机实际的比转数，由此计算出满足要求的叶轮外径。通过查阅国家有关标准，查取合乎标准的叶轮外径dt、轮毂直径dh以及轮毂比。最后通过验算外圆周速度ut来确定以上计算结果的合理性。具体过程如下：1) 选择电动机及转速预取风机效率0.

52、82，传动装置效率m0.98，根据下式可以得到通风机实际轴功率 （3.1）可以求得 所需电动机功率可以根据下式进行求解，得 n=538.1 kw （3.2）其中k为富裕量系数，一般取k=1.051.15,本设计取k=1.2计算出所需电动机功率后，由电动机产品样本，选择电动机型号并列出其主要参数：功率n和转速n。图3.1 比转数与ku关系2) 计算比转数ns 通风机的转数ns 可以根据下式求出 （3.3）可以求出3) 确定叶轮外径dt及轮毂比根据求解出的ns值，由下图中查出计算外径所涉及的参数ku 。由下式求解dt （3.4）根据国标gb3235-82选定标准的dt和dh，可得轮毂比=dt/dh。特别指出：对于矿用通风机主扇