专业课程设计-水泵风扇总成设计说明书

1、冷却系统的作用和设计要求内燃机运转时，与高温气体接触的部件会受到不适当冷却等强烈作用，内燃机过热，膨胀效率下降，燃烧异常加热，油变质燃烧，零件摩擦磨损加剧，内燃机的可靠性、耐久性、动力性、经济性全面恶化。冷却太强会增加摩擦损失、热损失。因此，冷却系统在各种环境和条件下，起到了内燃机在经过验证的温度下工作的作用。设计要求包括：1)内燃机在各种条件、气候下都能正常工作。2)自己的消费功率小。3)拆装和裴珉姬维修方便。4)可靠，寿命长，成本低。5)添加整个图纸336389411或301150582风扇设计要强制足够的空气量通过散热器，必须将风扇放置在冷却空气通道中。需要足够的空气体积、适当的压力头、

2、低功耗、高效率、低噪音和轻松流程的柴油水冷系统风扇。轴流风机在低压磁头中空气量大、效率高、结构紧凑，部署方便，应用最广。图1-1风扇叶轮结构一、轴流风机结构参数的选择1.风扇外径d风扇外径的选择应考虑以下几点：1)所需空气量和风压；2)风扇对散热器核心的适用范围应尽可能大。3)风扇的圆周速度渡边杏过高，过高通常可以控制在70m/s到110120m/s之间。水冷内燃机风扇的外径在确定其他参数和尺寸之前由散热器芯的正面尺寸确定。风扇轮横扫的环的大小相当于散热器核心正面积AR的45%到60%，而风扇轮叶片内径和外径的比率d/D=0.28到0.36如下：4(D2-D2)=(0.45-0.6)AR(1-

3、1a)即D=(0.790.93)AR (1-1b)现有数据统计表明，汽车、拖拉机和固定发动机的风扇外径一般在D=0.3 0.8m米左右，采取大型拖拉机和大卡车的上限。机车的柴油机功率大，风扇的外径一般选择为D=1.2 1.6m米左右。有2米以上的风扇或有几个小外径的风扇。2.风扇集线器比率d风扇轮毂直径D(图1-1)与风扇叶轮外径的比率d=d/D称为风扇轮毂比率。图1-2刀片安装角度轮毂直径d太小，导致叶片根部不合理。过大导致风扇有效面积小，容积率V降低。但是叶子短，刚度大。风扇刀片安装角度刀片电源线和风扇叶轮平面之间的角度称为刀片安装角度，如图1-1所示。叶片安装角度等于攻击角度平均气流角度

4、，如图1-2所示。平刀片的最佳安装角度=40至45；凸刀片的最佳安装角度=25至35。使用较大的beta角度会增加气流，但驱动风扇所需的功率急剧增加，因此无法获得太大的beta角度。登场角的风扇效率低，但制造方便。为了提高风扇效率，可以使用可变安装边刀片将刀片沿长度方向扭转，并在从叶根到尖端角度的45-15范围内更改刀片。4.范例弦宽度b和拱高度f要减少风扇驱动功率的消耗，请选择b=(0.150.25)D，公共b=0.175D。测试表明，拱高f弦宽度b的比率比f/b=0.05至0.1更合适。5.风扇刀片数z增加刀片数Z不会显着增加风扇的流量，常规Z=4到6片，8到10片从刀片边缘到散热器的距离

5、通常为8-30毫米，可以均匀通过整个散热器的气流，从而提高冷却效果。6.径向间隙s风扇和保护架之间必须有5-20mm的径向间隙。减少径向间隙可以提高风扇的体积效率，但对结构和制造质量要求很高。保护环的结构要求足够大的刚度。为了防止挡风玻璃与风扇碰撞，将散热器和柴油机安装在一起。7.叶片圆弧的曲率半径r刀片通常选择曲率半径为r=0.3到0.4D的薄钢板的轴流风扇(图1-1a)。这种叶片的批量生产工艺比较好。测试结果表明弦宽度b与弧半径r的比率比b/r=0.4至0.8合适。如图1-1d所示，还有一个风扇刀片，它具有通过铝合金铸造或钢焊接组合的翅膀刀片。刀片长度h和刀片厚度通常建议使用h=(0.3至

6、0.5)D，=0.02D，如图1-1a所示。9.风扇外径的圆周速度U2U2=nD60 (m/s) (1-2)二、风扇性能参数根据所需风量和风压，选择和设计冷却风扇叶轮。风量、风压和消耗功率等参数可以根据计算或经验确定。1.风量(气流)Qo=qw3600 OCP to (m3/s) (1-3)Qw散热器散热量(kcal/h)；o重度空气(kgf/m3)；Cp空气比热，0.24kcal/kgf cto入口，散热器空气温差，一般使用10 30 。自由排气风压(阻力)Po=prpf (kgf/m2) (1-4)pR散热器的抗风能力(kgf/m2)；pf风管系统的阻力(不包括散热器)(kgf/m2)；P

7、f=(0.35 1.5) pr。经验表明，汽车拖拉机风扇的po=20 50 kgf/m2，机车风扇的优选po=100 kgf/m2左右。风扇压力头可找到：Ho=po o (m2o) (1-5)3.风扇消耗的电力N=poqo 75 (PS) (1-6)类型3354风扇效率。三、风扇设计方法风扇有很多设计计算方法，常用的两种方法是计算方法(考夫曼计算方法)和图表方法。1.计算方法此方法根据所需风量Qo和风压po选择风扇叶轮直径d和速度n，并设计风扇叶片。使用的计算公式如下：a)Co=pou 1-7-7Co主方向刺激速度(m/s)；po压力差(kgf/m2)；3354风扇总效率，所需=0.5 0.6

8、；33540时的空气密度，=0.132 kgf S2/M4；U任意半径ri处刀片截面的圆周速度(m/s)。B) W=Cm2 (u-Co/2)2 1-8中间W刀片计算部分和空气相对速度(m/s)；Cm空气轴向速度(m/s)。C) Cm=Qo/A (m/s) 1-9中等Qo风量(m3/s)；A风扇有效面积A=4(D2-d2)(m2)。D) = (deg) 1-10平均气流角度(deg)；攻击角度(见图1-8)。E) =tan-1mumu-co/2 (deg) 1-11F) clb=120 po/n z w 1-12CL提升系数；B刀片式服务器代码宽度(m)；Z刀片数；N风扇速度(r/min)。常识

9、是近似公式，是通过假定W=u/cosa条件得出的。实际上，W=(u-Co/2)/cosa。确定风扇尺寸参数时，通常使用偏差压力系数h和偏差速度系数q。G) h=2po/ U2 1-13H) Q=Cm/u 1-14U刀片尖端圆周速度(m/s)。通常，h和q值不超过0.25。I)轮毂直径可以从下面得出第一个近似值D=D0.8H (m) 1-15应设计b/t1以避免刀片重叠。t是主要部分。j)体积效率r叶片末端和保护管之间的径向间隙s具有气流再循环，因此引入了体积效率。=Q1/Q2 1-16Q1风扇流量；Q 23354风扇叶轮的流量。体积效率也是S/R比和节流系数的函数曲线。k)节流系数；=Q2/H

10、 1-17l)电阻比=CDCL 1-18CL提升系数；CD阻抗。这两个系数根据攻击角度、叶型等因素变化，这两个元素的比率是阻力比率，这是表示叶型效率的一个系数。在航空风洞中，对多种不同的叶片类型进行了很多实验，确定了每个攻角的CL和，气动特性曲线如图1-1-9所示。设计时，CL值应尽可能高的效率使用高攻击角度。也就是说，必须尽可能小。除非有特殊要求，否则一般不要超过0.06。2.图表方法使用图形方法，可以更快地查看风扇的某些机构参数，计算方法也很简单。此方法根据指定的空气体积Qo和压力头Ho，在图中确定风扇外径d、速度n和刀尖圆周速度u后设计刀片。图1-3薄板风扇设计图*复盖范围：仅适用于安装

11、在具有光滑圆角入口空气环的散热器后面的自由排气轴流风扇。风扇的外径范围为2001400mm。在上图中，如果风扇与空气环的径向间隙和风扇外径比S/D大1 (例如间隙和外径比大于此值)，则应校正为图1-3，修正方法是增加安装角度或提高风扇速度n。如果挡风玻璃不是光滑的形式，而是成角度的挡风玻璃，炮应该增加510 kgf/m2。如果风扇间距很大(例如超过30%)，则机翼刀片风扇的效率与薄板几乎相同。四、495A柴油机风扇的设计计算风机设计选型计算方法。1)风扇外径d和风扇轮毂比率d按公式(1-1a):采用4(D2-d2)=(0.450.6) AR，0.52AR一般而言，风扇车轮叶片的内径与外径之比：

12、D/D=0.28至0.36，d/D=0.32先汇入495A柴油机散热器核心正面AR=195650 mm2赋值：4(D2-(0.32d)2)=0.52195650=101738计算：D=379.89 mm，D=380 mm结果：d=0.32D=0.32380=121.60 mm，d=120 mmd=d/d=120/380=619 0.322)风扇刀片安装角度平面刀片比凸刀片应用更多，因此在此选择平面刀片，然后设计安装角度=40。3)示例弦宽度b和拱高度f一般b=0.175D=0.175380=66.5mm，f/b=0.08=5.32。4)风扇刀片数z考虑到495A柴油机更适合拖拉机而不是卡车，结构应该尽可能简单，并且增加刀片数Z不会显着增加风扇的流量，因此选择Z=4。5)径向间隙s考虑体积效率和保护环的刚性限制，使用径向间隙S=10 mm。6)叶片圆弧的曲率半径r刀片选择厚度=12