礦用軸流式通風機結構設計【說明書+CAD】

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本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 礦用軸流式通風機結構設計 院 （系）： 機械工程學院 班 級： 機電06-1（定向） 姓 名： 劉 超 學 號： 0603060107 指導教師： 李勝波 教師職稱： 講師 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告 題目 礦用軸流式通風機結構設計 來源 工程實際 1. 研究的目的和意義 煤礦生產是井下作業(yè)，井下空氣中含有爆炸性的氣體和有毒氣體，如沼氣,一氧化碳，二氧化碳，硫化氫，二氧化氮等。同時井下還飛揚著易于爆炸的煤塵，而且隨著開采深度的增加，氣溫也要逐漸升高，這些因素對于井下工作人員的身體健康和礦井的安全生產都是極為不利的。 為了保證井下工作人員的身體健康和安全生產，必須在井口安裝通風設備，以便有足夠的，連續(xù)的新鮮空氣進入井下，以保證井下空氣的含氧量不低于20%，其他的有毒氣體也稀薄到無危險的程度，并使工作面溫度不超過26℃，所以通風機被譽為礦井的“肺臟”。 2 國內外發(fā)展的狀況 我國礦用主扇已經歷了半個世紀的發(fā)展歷程。不適合國情的仿制的70B2型曾“統(tǒng)治”我國煤礦30余年。至今仍有煤礦在繼續(xù)使用這種早已被國家勒令淘汰的產品。隨之，國人自行設計制造的2K60和K58型推廣應用了不到10年就已停止生產此時引進德國的GAF型主扇技術，以洋品牌的產品形象打入市場。盡管人們稱贊此型風機的性能與可靠性，但洋品牌價格太貴，用戶難以接受。于是，我國煤礦曾一度出現(xiàn)主扇短缺的被動局面。 面對嚴峻形勢，國內風機行業(yè)形成了兩條戰(zhàn)線。一是自主開發(fā)。這條戰(zhàn)線在認真總結經驗教訓，大力改進2K60型結構，不斷提高K58型制造質量的同時，積極自主地發(fā)出2K56新型主扇，以迎接新的機遇和挑戰(zhàn)；二是引進國外技術。早已引進的GAF型主扇技術在加快消化吸收的步伐，力爭全面實現(xiàn)國產化，降低成本，提高競爭力。隨后，某些高等學府和科研院所的某些學者與專家亦開始向對旋礦用主扇進發(fā)，他們一方面把對旋風機的研究作為獲得學位的課題；一方面將其成果轉化為生產力，極力向鄉(xiāng)鎮(zhèn)、民營乃至國有企業(yè)轉讓技術，從而名利雙收。于是，20世紀90年代，特別是1995年以來，我國礦用主扇掀起了一股對旋熱。于是，對旋主扇的選型與應用成為煤炭行業(yè)的一種 20世紀90年代，我國引進日本反旋式扇風機，并開發(fā)了低噪聲對旋局部通風機系列（壓入式）。該系列風機由于其風壓高，風量大，噪聲低，效率高而被廣泛應用于煤礦和礦山工程局部通風。且開發(fā)設計者了這樣的商業(yè)宣傳: 壓力特性和功、通對其進行用化）設計，其機械和電氣規(guī)范設計和制造，體積小，質量輕、成本低，堅固耐用、安全率曲線均適合于煤礦采掘通風需求，且按“三化”（系列化、標準化可靠，能夠承受相當惡劣運轉環(huán)境，具有令人滿意和足夠長時間無需維修的設計使用壽命.現(xiàn)在全國上百家工廠和公司，生產幾十種不同型號和規(guī)格的礦用局部通風機，并且全國礦用風機形成一股對旋熱，而實際上, 我國目前煤礦用局部通風機雜、亂、差，且效率低，噪聲高. 全國大小煤礦瓦斯爆炸事故頻繁發(fā)生.令人擔心的是：由于開發(fā)設計者對對旋局部通風機沒有實事求是地宣傳和運作，致使我國礦用局部通風機的開發(fā)、生產和推廣應用進入了誤區(qū)。 這種通風機只有兩個對旋的葉輪，而沒有固定式導流葉片。對旋式兩級通風機具有與一般兩級軸流通風機相同的壓力系數(shù)和比轉數(shù)。這種風機的壓力系數(shù)、流量系數(shù)和輪轂相對直徑值與一般通風機相同，但其壓力曲線稍微陡一些，則更適合長距離通風。 當前世界先進工業(yè)國家風機產品開發(fā)的主要特點是：1.以節(jié)能、節(jié)約資源為核心，提高單件效率和耐久性，進而提高整個系統(tǒng)的效率。2.加強系統(tǒng)的自動化、事故警報系統(tǒng)的研制，節(jié)省維護、監(jiān)控方面的人力。3.為提高競爭能力，力求包括附屬部件在內的產品標準化和組合化。4.進一步加強了對低噪聲、低振動技術的研究。5.不斷針對新的需要，開發(fā)新的產品。6.在工藝上引進柔性制造系統(tǒng)，最大限度地提高產品生產的自動化程度。風機產品大多根據(jù)用戶需要有不同特性要求，多屬小批量生產，特別是一些大型風機產品甚至是單件小批生產，對工藝要求復雜。目前國內生產自動化程度很低，而國外通過研制和采用柔性制造系統(tǒng)，提高了生產的自動化程度。以美國為例，中小風機的生產已全部通過自動線完成，從工藝角度提高了產品質量，降低了產品成本。 3.研究和設計目標 根據(jù)所給設計參數(shù)風量25m/s,全壓3000Pa和工作環(huán)境的要求，進行對旋軸流通風機的結構設計，使之能達到預期的設計要求和工作要求。并按要求完成較為完整的設計說明書和主要的圖紙設計。 設計的主要內容：軸流式通風機總體方案設計，葉輪的設計，殼體、集流器、擴散器 、校核計算、外文翻譯等。其中的重點是一級葉輪的結構設計、二級葉輪的結構設計、擴散消聲器的設計 4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等） 本方案對對旋軸流通風機的氣動設計在滿足設計參數(shù)的情況下，根據(jù)獲得高效率或低噪聲的原則，計算出對旋軸流通風機有關部件在流道中的幾何尺寸。了軸流式風機的“可控渦”流型設計理論與組合流型的設計步序:討論分析了對旋風機全壓效率的估算理論及方法;對等環(huán)量流型下的對旋式風機，在給定風量和風壓時，計算設計設計擴散消聲器等。在設計的過程中遵循全壓等量分配原則和互為導葉原則。 由于一般情況下局部通風機安裝在井下的主巷之中，為了適應掘進工作面和巷道狹窄的工況條件，采用結構緊湊的軸流風機，節(jié)省空間同時為了便于拆卸、安裝、和搬運。風機采用兩臺電動機分別驅動葉輪的方式，可以增加風機的效率、增加壓力。 步驟如下： 1． 風機主要結構形式的確定，根據(jù)工況和通風要求選定風機結構。 2． 電動機的選型，根據(jù)風量和全壓計算出電動機功率選擇電動機型號。 3． 風機葉輪、導輪的設計，采用相似原理設計風機葉輪。 4． 風機集流器、擴散器、軸的設計，根據(jù)工作條件和強度要求設計主要部件。 5． 主要零部件的強度校核，確定設計的合理性。并確定零部件的組裝。 1-集流器;2-隔爆電機;3-第一級葉輪;4-第二級葉輪;5-擴散器 5、方案的可行性分析 經過一段時間的搜集資料，對局部對旋通風機有了一定的了解，并且學校圖書館還有大量的資料，理解目前國內礦井主要應用的還是對旋軸流通風機，該風機具有靜壓大，反風能力強，結構簡單，傳動效率高的優(yōu)點，受到了很多礦井的廣泛應用，因此采用兩級電動機直接驅動可以實現(xiàn)，提高了效率。 6、該設計的創(chuàng)新之處 通風機在原風機的基礎上進了改造，更加注意對旋通風機的噪音問題，注重了降噪的設計，同時注重節(jié)能的改造和擴散器的改造。本風機創(chuàng)新之處降低了風機工作時的噪音同時進行了節(jié)能的優(yōu)化設計。有較小的工作輪直徑、葉片安裝角、輪轂比和葉片數(shù)下仍可獲得比一般雙級普通型軸流風機高的壓力。葉片安裝角足夠小，壓力曲線還很陡，且基本無折斷。輪轂比比較小，減小出口損失而能保持較高的有效全壓效率。具有良好的運行經濟性和足夠大的通風能力，且風量變化很小。還無需調節(jié)和不需防脫流裝置。 7、設計產品的主要用途和應用領域 該對旋軸流通風機適用于煤礦井下含爆炸性物質（瓦斯和煤塵）的環(huán)境中，很適合煤礦采掘通風要求，做抽出式軸流通風機，可滿足礦山通風網絡和安全生產的需要。抽排井下局部瓦斯積聚或與除塵裝備聯(lián)合使用排除工作面粉塵，改變工作環(huán)境，是抽出式局部通風的理想設備。該設備也適用于地面工作環(huán)境粉塵打或含爆炸性物質摻雜的空氣的通風。本設備進行了防爆處理?？煞乐姑骰鸬某霈F(xiàn)并且還具備了防塵的優(yōu)點?？蓱糜谄胀ㄍL機不能適應的環(huán)境。 8、時間進程 第 1 周 在學校圖書館查找資料 第 2 周 在鶴崗峻德礦實習 第 3 周 在鶴崗峻德礦實習 第 4 周 整理資料完成實習總結 第 5 周 整理資料完成開題報告 第 6 周 對對旋軸流式通風機進行總體方案設計 第 7 周 確定基本的結構完成相應的計算 第 8 周 主要零部件進行計算 第 9 周 主要零部件進行設計 第 10 周 對所設計個部分零件進行校核 第 11 周 畫對旋軸流式通風機總體裝配圖 第 12 周 畫對旋軸流式通風機各部分零件圖 第 13 周 畫對旋軸流式通風機各部分零件圖及手工圖 第 14 周 進行外文參考文獻的翻譯 第 15 周 整理說明書和圖紙 第 16 周 打印說明書和圖紙 第 17 周 準備答辯 9 參考文獻 1 馬新民，鐘光耀，梁興義 礦山機械 中國礦業(yè)大學出版社,1999 2 史國華 采煤概論 中國礦業(yè)大學出版社 1994 3 王運敏 中國采礦設備手冊 科學出版社 ， 2007 4 昌澤舟 軸流式通風機實用技術 機械工業(yè)出版社 ，2007 5 大連理工大學工程畫教研室 機械制圖 高等教育出版社第5版 ， 2006 6 劉玲萍. 煤礦局部通風機降低噪聲的方法. 中國西部科技 , 2008,(06) 7 成大先 機械設計手冊（電機與電器） 科學工業(yè)出版社 2004 8 顏天偉. 軸流式通風機擴散器電動保護裝置研發(fā)應用實踐. 安全與健康 , 2008,(04) 9. 續(xù)魁昌. 風機手冊. 機械工業(yè)出版社 , 1999,(05) 10 周云龍，楊靜，竇華榮，尚秋華. 通風機選型軟件系統(tǒng)的研制與開發(fā). 水利電力機械 , 2007,(02) 11 顏天偉. 軸流式通風機擴散器電動保護裝置研發(fā)應用實踐.安全與健康 , 2008,(04) 12 孫繼平 煤礦安全生產綜合監(jiān)控 中國礦業(yè)大學出版社,，2006 13 徐益民，林海鵬，趙汗青. PLC在礦井局通風機變頻調速系統(tǒng)中的應用. 煤礦機械 , 2004,(12) 14 王維.礦用軸流式通風機高小區(qū)分布特性分析.煤礦機械，2008 15 邢慶貴，高鳳強 對旋風機的改進設計 煤炭科學技術 1998 （10） 16 喻洪能，吳建蓉 對旋式風機自動切換裝置的改進設計 煤礦機械 2005 17 白銘聲，陳祖蘇. 流體機械 煤炭工業(yè)出版社 , 2005,(07) 18 趙艷志, 杜付.風機應用與節(jié)能分析. 發(fā)電設備 , 2006,(01) 19 郗濤.基于WEB的煤礦通風機選型系統(tǒng)研究. 太原理工大學碩士學位論文 , 2005,(05) 20 何榮經 再論對旋式礦用局部通風機的現(xiàn)狀及若干問題 風機技術 ，2007（1） 21 第一機械工業(yè)部編 風機產品樣本嗎，機械工業(yè)出版社，1973 22 王運敏 中國采礦設備手冊下下冊，科學出版社，2007 23 謝錫純 礦山機械與設備，中國礦業(yè)大學出版社，2005 指導教師意見 教師簽字： 年 月 日 開題答辯小組意見： 組長簽字： 成員簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計領導小組意見: 組長簽字： 年 月 日