轴流式通风机设计开题报告.docx

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1、开题报告KZ25-64-8型轴流式通风机设计设计（论文）题目KZ25国3型轴流式通风机设计设计（论文）类型（划“ J”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它V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“肺脏二其日夜不停地运转,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

2、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

3、计主要结构参数的确定：叶轮外径。,，轮毂比v,叶片数z。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、。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。一个棚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）第一抑钉孔处。在本设计中，只要求对叶片根部进行强度校核，安全系数n22。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钾接结构。进行支杆根部结构的设计，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

5、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n22。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

6、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碧谷风车，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，机壳用成制，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

7、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

8、，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

9、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钾接。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

10、，数目一般为224。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为10。45。，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钾接而成。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。

11、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

12、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

13、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

14、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，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3.8-3.222、熟悉文献资料、完成开题报告及初步设计3.23-4.13、总体方案设计4.2-4.44、动叶片气动力设计及强度校核4.5-4.305、轮毂

15、设计及轮毂强度计算5.4-5.86、进出风筒设计5.97、集流器、流线体、扩散器设计5.10-5.148、总体结构设计5.15-5.189、绘制图纸（图幅最好不超过1号）5.19-6.610、整理资料、撰写说明书和和外文资料翻译（约5000汉字）6.7-6.1211、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 .Alber