KZ25-64-8 型軸流式通風機設計【說明書+CAD】

KZ25-64-8 型軸流式通風機設計【說明書+CAD】,說明書+CAD,KZ25-64-8,型軸流式通風機設計【說明書+CAD】,kz25,64,軸流,通風機,設計,說明書,仿單,cad 山 東 科 技 大 學 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 KZ25-64-8 型軸流式通風機設計 學 院 名 稱： 機械電子工程學院 專業(yè)班級： 機械電子工程06-2 學生姓名： 填表時間： 2010 年 4 月 1日 填表說明 1.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2.此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期完成，經(jīng)指導教師簽署意見、相關系主任審查后生效。 3.學生應按照學校統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式，用A4紙打印。 4.參考文獻不少于8篇，其中應有適當?shù)耐馕馁Y料（一般不少于2篇）。 5.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）資料，與畢業(yè)設計（論文）一同存檔。 設計（論文） 題目 型軸流式通風機設計 設計（論文） 類型（劃“√”） 工程設計 應用研究 開發(fā)研究 基礎研究 其它 √ 一、 本課題的研究目的和意義 礦井通風的主要動力是通風機。通風機是礦井的“肺臟”。其日夜不停地運轉(zhuǎn)，加之其功率大，因此其能耗很大。據(jù)統(tǒng)計，全國部屬煤礦主要通機平均電耗約占礦井電耗的16%。風機用電約占全國發(fā)電量的 10%；另據(jù) 1988 年原冶金部的規(guī)劃資料，我國金屬礦山的風機用電量占采礦用電的 30% ；鋼鐵工業(yè)的風機用電量占其生產(chǎn)用電的 20% ；煤炭工業(yè)的風機用電量占全國煤炭工業(yè)用電的 17%，由此可見，風機節(jié)能在國民經(jīng)濟各部門中的地位和作用是舉足輕重的。研究設計一個好的風機對節(jié)能有很重大的意義。所以合理地選擇和使用通風機，不僅關系到礦井的安全生產(chǎn)和職工的身體健康，而且對礦井的主要技術經(jīng)濟指標也有一定影響。 本課題研究目的是了解通風機在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用，了解通風機以及原理相似的汽輪機結構原理各部分作用，加深對大型機械實際加工過程以及所采用的典型的加工工藝方法，、工藝路線和實際加工過程所涉及的主要設備。了解通風機葉片以及其他各部分構件在實際中的設計方法，能夠自行設計出合理的通風機結構，通過本次設計掌握整體機械結構設計的方法程序和步驟，掌握新學術論文的寫作格式，為以后的參加工作或深入學習打下基礎。 二、 本課題的主要研究內(nèi)容 1、通風機總體方案設計 主要結構參數(shù)的確定：葉輪外徑，輪轂比ν，葉片數(shù)。 選擇電動機：計算風機軸功率N。注意容量富裕系數(shù)以及風機運行工況變化時功率的變化，按最大值選取。參考同類型風機確定。一般電動機的功率應為風機設計點功率的1.05～1.8倍。 2、 動葉片的空氣動力學設計 沿葉片高度劃分30個以上的基元級（從葉根到葉頂間距逐漸加大），要求對每一個柵面都要進行計算。 要求用一種熟悉的高級語言編寫相應的計算程序，借助于計算機來完成動葉片的空氣動力學設計計算。 3 、動葉片的強度校核 動葉片在工作中受力如下：1）葉片的離心力。2）由于離心力作用點與支桿中心不重合而產(chǎn)生的離心力附加彎矩。3）動葉片受到的氣動力（氣流對葉片的作用力）。4）動葉氣動力合力作用點與葉片支桿中心不重合而產(chǎn)生的氣動力扭矩。一個柵面的氣動力合力一般位于距葉型頭部25%-40%處（可近似認為葉片受到的氣動力合力作用于葉片中間柵面且距離葉型前緣點25b％處）。 動葉片的危險部位：1）葉片根部。2）第一鉚釘孔處。在本設計中，只要求對葉片根部進行強度校核，安全系數(shù)n≥2。 4 、動葉片結構和輪轂結構設計 動葉片采用鋼板模壓與支桿鉚接結構。進行支桿根部結構的設計，要求葉片在輪轂上可以改變角度，以使葉片調(diào)節(jié)方便。輪轂采用焊接結構，輪轂上的支桿孔應結合動葉根部結構形狀設計。 根據(jù)葉片與輪轂的加工工藝，選擇合適的材料。 5 、輪轂強度校核 對固定葉片的輪轂均應進行強度校核?？刹捎媒朴嬎?，即不考慮輪轂圓環(huán)表面的影響，認為葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力全部由輪轂的圓盤來承擔。安全系數(shù)n≥2。 6 、各主風筒的設計 風機外殼的設計應依據(jù)國標和有關行業(yè)標準進行，標準中對風筒法蘭的的形狀尺寸等有明確的要求。 對于主風機，主風筒一般均采用中間剖分結構。 7 、集流器和擴散器的設計 集流器由外集流風筒和流線體形疏流罩構成；擴散器由外筒及流線體形芯筒構成。當電動機位于通風機的出氣側(cè)時，應考慮如何消除傳動軸的旋轉(zhuǎn)影響。 8 、總體結構設計 指的是將以上各部分按實際的順序組合在一起，組成風機的總裝圖。在總裝圖中風機的外殼上要畫出銘牌示意圖、兩級葉輪轉(zhuǎn)向和氣流方向箭頭標志。 三、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展） 通風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40％左右，主要用于礦山通風。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風機，結構已比較完善了。 1892年法國研制成橫流通風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流通風機已應用于礦井通風和冶金工業(yè)的鼓風，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25％，直到二十世紀40年代以后才得到較快的發(fā)展。 1935年，德國首先采用軸流等壓通風機為鍋爐通風和引風；1948年,丹麥制成運行中動葉可調(diào)的軸流通風機；旋軸流通風機、子午加速軸流通風機、斜流通風機和橫流通風機也都獲得了發(fā)展。 離心通風機工作時，動力機(主要是電動機)驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風機。 離心通風機主要由葉輪和機殼組成，小型通風機的葉輪直接裝在電動機上中、大型通風機通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)接。離心通風機一般為單側(cè)進氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風機。 葉輪是通風機的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動平衡校正才能保證通風機平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。 前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機翼型葉片最復雜。 為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 軸流式通風機工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風機的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有100毫米左右，大型的可達20米以上。 小型低壓軸流通風機由葉輪、機殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為2～24。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10°～45°，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。 橫流通風機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。 與其他類型低速通風機相比，橫流通風機具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設備中用來冷卻或通風。 通風機的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90％。 通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。 四、 擬解決的關鍵問題 1、 風機的葉片數(shù)，葉片的弦長及其沿動葉片高度的分布規(guī)律，葉面與支桿的連接結構，支桿的結構形式，支桿與輪轂的相對關系如何。葉輪的輪轂比，葉片的厚度，葉片的相對扭轉(zhuǎn)角，葉輪所用的材料，葉輪的整體結構形式以及對旋風機兩級葉輪有何不同；軸流風機導葉的結構形式，葉片數(shù)。導葉片與相鄰動葉片的數(shù)量對應關系。 2、 風機所選用電機的型號，性能和結構形式。電機在風筒中的固定方式。電機軸線和風機風筒軸線的同心度如何調(diào)節(jié)。 3、風機主風筒的結構形式。主風筒的中分結構形式，內(nèi)筒直徑與外筒直徑的相對大小。風筒所用的材料厚度，法蘭的厚度。以及當對風機葉片角度進行調(diào)節(jié)時，應該怎樣操作。 4、進氣風筒的結構形式，集流器的形狀尺寸，內(nèi)外風筒的直徑，所選用的材料。通風機是如何考慮消聲的，吸聲材料是如何更換的，從結構設計上如何實現(xiàn)材料的更換，并能保證更換方便。 5、 出風風筒的結構形式，擴散器的結構尺寸，同樣應注意其消聲結構的形式。 6、 通風機的總體長度，風機的支撐情況，風機的轉(zhuǎn)向、氣流方向標志，銘牌位置。 7、通風機的防爆性能體現(xiàn)在那些方面。 8、動葉片支桿的結構形式，葉片和支桿的連接方式，支桿和輪轂各部分材料的選擇，如何防止銹蝕。 9、葉片在運行中各種力的平衡方式與平衡裝置的結構形式。 五、 研究思路和方法 1、學習通風機的相關理論知識，了解通風機、汽輪機基本結構和各部分作用 2、根據(jù)老師的安排外出參觀實習，了解風機具體加工過程，尤其重視觀察其加工工藝過程以及各單位具體設計方法和加工過程 3、首先采用葉柵設計法設計葉輪和葉片的參數(shù)，需要編寫程序 4、然后進行整流罩、集流器和擴散筒的設計計算 5、進行通風機的強度檢核 6、繪制葉型圖、支桿圖和葉片圖以及整體結構圖 六、 本課題的進度安排 總體時間安排： 1、根據(jù)畢業(yè)實習報告完成畢業(yè)實習，并完成畢業(yè)實習報告，實習報告的內(nèi)容篇幅應為所發(fā)報告書的2/3 以上 3.8－3.22 2、熟悉文獻資料、完成開題報告及初步設計 3.23－4.1 3、總體方案設計 4.2－4.4 4、動葉片氣動力設計及強度校核 4.5－4.30 5、輪轂設計及輪轂強度計算 5.4－5.8 6、進出風筒設計 5.9 7、集流器、流線體、擴散器設計 5.10－5.14 8、總體結構設計 5.15－5.18 9、繪制圖紙（圖幅最好不超過1號） 5.19－6.6 10、整理資料、撰寫說明書和和外文資料翻譯（約5000漢字） 6.7－6.12 11、提交論文、圖紙和外文資料譯文 6.13 12、畢業(yè)答辯（大會答辯和小組答辯）和成績評定 6.16 七、 參考文獻 1.吳玉林, 陳慶光. 通風機和壓縮機[M], 北京: 清華大學出版社, 2005, 14-200. 2.李慶宜. 通風機，北京?:?機械工業(yè)出版社，1981. 3.商景泰. 通風機手冊，北京?:?機械工業(yè)出版社，1994.8. 4.吳玉林等. 通風機和壓縮機，北京: 清華大學出版社，:2005.2. 5.昌澤舟，安慶豐. 軸流式通風機實用技術，北京: 機械工業(yè)出版社，2005-3-1. 6.劉鴻文．材料力學．第四版，北京∶高等教育出版社，2004.1. 7.Albert Ruprecht. Unsteady Flow Analysis in Hydraulic Turbomachinery[D]. Institute of Fluid Mechanics and Hydraulic MachineryUniversity of Stuttgart, Germany，1993, 45-56. 8. W.J. Calvert, Detailed ˉow measurement and predictions for a three-stage transonic fan.[J] .ASME Journal of Turbomachinery ,1994,116: 298-305. 指導教師意見 指導教師（簽名）： 年 月 日 所在系（所）意見 負責人（簽章）： 年 月 日