1、山东科技大学学士学位论文 I 摘 要 通风机是用于输送气体的机械，广泛应用于矿井、隧道等通风、引风装置中，这使得对风机技术的研究具有较强的实际意义，世界各国对通风机需求逐年增加。 在传统的传统的设计方法中存在不少问题，设计方法比较复杂，计算量大，又不便于计算机编程处理，从而导致计算结果误差较大，设计出的通风机效率较低。本设计对传统设计方法的改进，运用计算机编程进行设计，减小了设计误差，提高了风机效率。对选择的流量和压力参数进行分析，设计一台大型普通两级轴流式矿用通风机。 本设计重点对两级普通轴流式通风机的动叶和动叶轮以及导叶的设计，及动 叶片和轮毂的强度校核。其次对该通风机的主风筒、集流器、扩
2、散器进行了设计计算，并对支杆和轮盘进行强度校核。 关键词 ： 轴流式通风机；叶轮；强度校核 山东科技大学学士学位论文 II Abstract Fan is used to transport gas machinery, widely used in mines, tunnels, ventilation, air device, which makes the study of fan technology with strong practical significance. The world to the increasing demand fan. In the traditiona
3、l design method of the traditional design method of the existing problems, more complex, large amount of calculation and not easy to handle, and computer programming calculation results, the design of the error ventilator low efficiency. the design of traditional design method, using computer progra
4、mming design, reduces the design error, improve efficiency. Fan, The choice of flow and pressure parameters are analyzed, and the design of a large common axial mine ventilator two levels. Focus on two levels of common axial fan, and move the guide vane impeller and design, and the blade wheel and i
5、ntensity. Next to the washroom, collector of the ventilator, diffuser, and the design calculation of roulette lbb3530/50 enable delegates and check intensity Key words: axial fan; impeller; intensity examination 山东科技大学学士学位论文 III 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II 1 绪 论 . 1 1.1 通风机的国内外发展状况 . 1 1.2 通风机性能参数和研究的目
6、的 .错误 !未定义书签。 1.3 通风机的工作原理及结构 .错误 !未定义书签。 2 通风机总体方案设计 . 3 2.1 通风机设计的原始数据 . 3 2.2 通风机总体方案设计 . 3 2.3 通风机总体结构布局 . 4 3 动叶片的设计 . 5 3.1 通风机结构参数选择 . 5 3.2 风机主要结构参数的计算 . 6 3.3 设计方法概述 . 6 3.4 孤立叶型设计法 . 7 3.5 叶栅设计法 . 7 4 辅助件的结构设计及选型 . 8 4.1 支杆强度校核 . 8 4.2 叶轮轮盘的选型 . 8 5 通风机其他结构设计 . 9 5.1 主风筒结构设计 . 9 5.2 集流器结构设
7、计 . 9 5.3 整流体和扩散筒 . 9 经济性可行性分析 . 10 山东科技大学学士学位论文 IV 总结 . 11 参考文献 . 12 致谢 . 14 附录一 叶栅图 . 14 附录二 计 算机编程 . 16 附录三 英文文献及翻译 . 17 山东科技大学学士学位论文 1 1 绪 论 1.1 通风机的国内外发展状况 从通风机发展的历史看，轴流通风机比离心通风机发展的要晚些，在19 世纪末已应用于生产。 由于轴流 式通风机具有风量系数大，压力系数小，通风效率高等特点，所以在国内外很多矿山采用轴流式通风机作 为矿井通风系统的主扇风机。轴流式通风机应用的早期由于受到工业水平和技术手段的限制，其理
8、论和实验研究都不够深入，产品的性能也非常低下。 20 世纪初期，随着航空工业的迅速发展，对机翼理论进行了大量的实验研究，其研究成果极大地促进了轴流式通风机的发展 17。 1.1.1 通风机的国内发展 新中国建立以前，我国风机制造工业几乎是空白，只有少数几个大城市有一些修配厂，大部分风机依赖进口。 新中国成立后，风机制造工业获得迅速发展。在第一个五年计划期间，先后建立了一些专业工厂，开始大量生产风机。 1958 年后，在沈阳、上 海、北京、天津、广州、重庆、武汉等地又陆续兴建了一批风机制造厂。 50 年代我国风机行业基本上是采用苏联产品或按苏联图纸生产。 60年代我国开始自行设计和仿苏产品的制造
9、，在国务院科学规划委员会机械组的指导下，分工协作、设计新品种、进行定型与标准化工作，同时迅速采取措施以提高现有产品质量，大大地促进了我国风机设计制造技术的提高。 70年代我国自行研制了许多风机产品，联合设计水平不断提高，引进国外风机专利生产技术，消化吸收、试制，使风机产品水平大幅度提高。 山东科技大学学士学位论文 2 80年代，引进国外风机先进技术见成效，使我国的 透平压缩机和大型通风机跨入世界八十年代先进行列。 进入 90 年代以来，我国风机行业得到更大的发展，风机行业完成的总产值迅速增长。 1999 年国家机械工业局系统内 61家生产企业不变价工业总产值为 26.14 亿元，出口交货值 1
10、7587 万美元，实现销售收入 25.45 亿元。风机的产量和技术基本上满足了国民经济各部门的需要，有些产品已达到或接近国际先进水平。 近年来中国风机行业已研制一系列高效新型风机，特别是随着引进技术的不断消化与完善，上鼓、沈鼓、成都电力机械的电站风机，上风的隧道风机，四平、重通的高温风机、北京西山、沈 鼓、上鼓的工业锅炉风机等逐渐得到用户的认可，这给工厂带来极大的经济效果。但中国仍有多种低效旧风机需要更新换代，新推广的风机也有待于进一步完善。因此，中国应该不断提高风机产品质量、稳定市场需求，还要积极引进先进技术，提高技术开发能力 ， 以经济规模促进风机企业发展。 所设计通风机其结构如下： 1
11、2 3 4 5 6 7 8 9图 1.1 结构图 1集流器 2整流罩 3叶轮 4导叶 5后级叶轮 6后导叶 7整流体 8机壳 9扩散筒 山东科技大学学士学位论文 3 2 通风机总体方案设计 本设计达到的性能指标，风机设计完成后，安装角可以在 0到 60之间变化；在设计工况点叶栅的设计效率可以达到 88%；风压在设计工况点能 达到 6400pa；流量在设计工况点能达到 120m3/s。 2.1 通风机设计的原始数据 矿用轴流风机一般为对旋式和普通轴流风机两种，对旋式风 机结构紧凑，但是效率低于普通轴流式风机。为适应国家政策、节约能源，选择设计的总体形式为普通轴流式风机，由于 所 选定 设计参数中
12、，压强高于 4900Pa。根据已有经验，选择动叶可调的两级轴流风机 6。 叶轮设计方案的筛选，是在满足给定的设计参数条件下，确定叶轮直径、工作转速和轮毂比匹配的可行方案。设计计算时，首先把给定参数转换成标准进口状态的参数。根据压强系数或比转速，进行方案 选择。方案筛选应满足如下判据要求： 32.5 单独叶轮级； =0.15 0.25 或 sn =20.8 32.5 叶轮加后导叶； 0.25 或 sn =14.5 20.8 叶轮加前导叶。 符合上述判据要求者，保留 ；不符合上述判据要求者，去除。 出口流道部分，其作用是把叶轮后出口气流的动能转换成压强。 2.2 通风机总体方案设计 1. 通风机总
13、体方案设计 个富裕系数 k=1.05，作为选择电动机功率的参考值。 2. 动叶片的设计 山东科技大学学士学位论文 4 设计计算。 3. 动叶片的强度校核 动叶片在工作中受力如下： 处。 动叶的危险部位： 3。 4. 动叶片结构和轮毂的结构设计 便。 5. 轮毂强度校核 当叶片中心线与轮毂中心截面不共面的时候，要进行附加弯矩的计算。 6. 主风筒设计 分结构。 7. 进出风筒的设计 进组成。出风筒由扩散器和芯 筒组成。 2.3 通风机总体结构布局 集风器 ， 减压。 轴流风机的、 30、 35（如图 2.2 所示）。 图 2.1 轴流风机叶轮 山东科技大学学士学位论文 5 3 动叶片的设计 3.
14、1 通风机结构参数选择 3.1.1 电动机的选择 风机在设计工况下运转时的轴功率为： 0N =MpQ1000 式（ 3.1） 式中： Q 流量； p 全压升 ； 全压效率； M 传动效率。 所需要的电动机功率为： 01.8N kN =1.0 95605.1 =1806.84 （ KW） 式 （ 3.2） 择直联传动形式。 3.1.2 风机主要结构参数选择 在进行叶轮叶栅气动设计时，必须合理地选取叶轮的结构参数，如轮毂比 、叶片数 z 和外径 tD 等。 0 .50 .10 .90 .80 .70 .60 .30 .20 .50 .60 .90 .80 .7图 3.1 轴流通风机压强系数和效率随
15、轮毂比的变化曲线 根据大量试验的统计结果， 与 sn 的关系如图 3.2 所示： 山东科技大学学士学位论文 6 20 30 807060400 . 20 . 30 . 71 . 00 . 80 . 90 . 60 . 50 . 4sn图 3.2 轴流通风机轮毂比随比转速的变化曲线 3.2 风机主要结构参数的计算 3.2.1 计算比转数 ns 75.25)2/6 4 0 0( 1 2 01 0 0 0 4/32/1 sn 3.2.2 确定叶轮外径 Dt 及轮毂比 由 sn 图查图 3.2 和图 3.3 根据标准系列 GB3235-82 选取轮毂比 =0.64，uK =1.82。 3.3 设计方法概述 轴流式通风机的传统设计方法主要有两种即：孤立叶型设计法和叶栅设计 法。孤立叶型法叶栅中的升力系数并不等于孤立叶型得值而且一般相差较大。这时就必须采用叶栅设计法，以提高设计准确度和风机效率。
