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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目： 礦用軸流式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
院 （系）： 機(jī)械工程學(xué)院
班 級(jí)： 機(jī)電06-1（定向）
姓 名： 劉 超
學(xué) 號(hào)： 0603060107
指導(dǎo)教師： 李勝波
教師職稱： 講師
黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題目
礦用軸流式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
來(lái)源
工程實(shí)際
1. 研究的目的和意義
煤礦生產(chǎn)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(shí)井下還飛揚(yáng)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(duì)于井下工作人員的身體健康和礦井的安全生產(chǎn)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(chǎn)，必須在井口安裝通風(fēng)設(shè)備，以便有足夠的，連續(xù)的新鮮空氣進(jìn)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(wú)危險(xiǎn)的程度，并使工作面溫度不超過(guò)26℃，所以通風(fēng)機(jī)被譽(yù)為礦井的“肺臟”。
2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況
我國(guó)礦用主扇已經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。不適合國(guó)情的仿制的70B2型曾“統(tǒng)治”我國(guó)煤礦30余年。至今仍有煤礦在繼續(xù)使用這種早已被國(guó)家勒令淘汰的產(chǎn)品。隨之，國(guó)人自行設(shè)計(jì)制造的2K60和K58型推廣應(yīng)用了不到10年就已停止生產(chǎn)此時(shí)引進(jìn)德國(guó)的GAF型主扇技術(shù)，以洋品牌的產(chǎn)品形象打入市場(chǎng)。盡管人們稱贊此型風(fēng)機(jī)的性能與可靠性，但洋品牌價(jià)格太貴，用戶難以接受。于是，我國(guó)煤礦曾一度出現(xiàn)主扇短缺的被動(dòng)局面。
面對(duì)嚴(yán)峻形勢(shì)，國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)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(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，大力改進(jìn)2K60型結(jié)構(gòu)，不斷提高K58型制造質(zhì)量的同時(shí)，積極自主地發(fā)出2K56新型主扇，以迎接新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)；二是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。早已引進(jìn)的GAF型主扇技術(shù)在加快消化吸收的步伐，力爭(zhēng)全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。隨后，某些高等學(xué)府和科研院所的某些學(xué)者與專家亦開始向?qū)πV用主扇進(jìn)發(fā)，他們一方面把對(duì)旋風(fēng)機(jī)的研究作為獲得學(xué)位的課題；一方面將其成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，極力向鄉(xiāng)鎮(zhèn)、民營(yíng)乃至國(guó)有企業(yè)轉(zhuǎn)讓技術(shù)，從而名利雙收。于是，20世紀(jì)90年代，特別是1995年以來(lái)，我國(guó)礦用主扇掀起了一股對(duì)旋熱。于是，對(duì)旋主扇的選型與應(yīng)用成為煤炭行業(yè)的一種
20世紀(jì)90年代，我國(guó)引進(jìn)日本反旋式扇風(fēng)機(jī)，并開發(fā)了低噪聲對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)系列（壓入式）。該系列風(fēng)機(jī)由于其風(fēng)壓高，風(fēng)量大，噪聲低，效率高而被廣泛應(yīng)用于煤礦和礦山工程局部通風(fēng)。且開發(fā)設(shè)計(jì)者了這樣的商業(yè)宣傳: 壓力特性和功、通對(duì)其進(jìn)行用化）設(shè)計(jì)，其機(jī)械和電氣規(guī)范設(shè)計(jì)和制造，體積小，質(zhì)量輕、成本低，堅(jiān)固耐用、安全率曲線均適合于煤礦采掘通風(fēng)需求，且按“三化”（系列化、標(biāo)準(zhǔn)化可靠，能夠承受相當(dāng)惡劣運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境，具有令人滿意和足夠長(zhǎng)時(shí)間無(wú)需維修的設(shè)計(jì)使用壽命.現(xiàn)在全國(guó)上百家工廠和公司，生產(chǎn)幾十種不同型號(hào)和規(guī)格的礦用局部通風(fēng)機(jī)，并且全國(guó)礦用風(fēng)機(jī)形成一股對(duì)旋熱，而實(shí)際上, 我國(guó)目前煤礦用局部通風(fēng)機(jī)雜、亂、差，且效率低，噪聲高. 全國(guó)大小煤礦瓦斯爆炸事故頻繁發(fā)生.令人擔(dān)心的是：由于開發(fā)設(shè)計(jì)者對(duì)對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)沒(méi)有實(shí)事求是地宣傳和運(yùn)作，致使我國(guó)礦用局部通風(fēng)機(jī)的開發(fā)、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用進(jìn)入了誤區(qū)。
這種通風(fēng)機(jī)只有兩個(gè)對(duì)旋的葉輪，而沒(méi)有固定式導(dǎo)流葉片。對(duì)旋式兩級(jí)通風(fēng)機(jī)具有與一般兩級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)相同的壓力系數(shù)和比轉(zhuǎn)數(shù)。這種風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)、流量系數(shù)和輪轂相對(duì)直徑值與一般通風(fēng)機(jī)相同，但其壓力曲線稍微陡一些，則更適合長(zhǎng)距離通風(fēng)。
當(dāng)前世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家風(fēng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)的主要特點(diǎn)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(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。2.加強(qiáng)系統(tǒng)的自動(dòng)化、事故警報(bào)系統(tǒng)的研制，節(jié)省維護(hù)、監(jiān)控方面的人力。3.為提高競(jìng)爭(zhēng)能力，力求包括附屬部件在內(nèi)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和組合化。4.進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)低噪聲、低振動(dòng)技術(shù)的研究。5.不斷針對(duì)新的需要，開發(fā)新的產(chǎn)品。6.在工藝上引進(jìn)柔性制造系統(tǒng)，最大限度地提高產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。風(fēng)機(jī)產(chǎn)品大多根據(jù)用戶需要有不同特性要求，多屬小批量生產(chǎn)，特別是一些大型風(fēng)機(jī)產(chǎn)品甚至是單件小批生產(chǎn)，對(duì)工藝要求復(fù)雜。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)自動(dòng)化程度很低，而國(guó)外通過(guò)研制和采用柔性制造系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。以美國(guó)為例，中小風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)已全部通過(guò)自動(dòng)線完成，從工藝角度提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品成本。
3.研究和設(shè)計(jì)目標(biāo)
根據(jù)所給設(shè)計(jì)參數(shù)風(fēng)量25m/s,全壓3000Pa和工作環(huán)境的要求，進(jìn)行對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求和工作要求。并按要求完成較為完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書和主要的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：軸流式通風(fēng)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)，葉輪的設(shè)計(jì)，殼體、集流器、擴(kuò)散器 、校核計(jì)算、外文翻譯等。其中的重點(diǎn)是一級(jí)葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、二級(jí)葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、擴(kuò)散消聲器的設(shè)計(jì)
4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）
本方案對(duì)對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，根據(jù)獲得高效率或低噪聲的原則，計(jì)算出對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)有關(guān)部件在流道中的幾何尺寸。了軸流式風(fēng)機(jī)的“可控渦”流型設(shè)計(jì)理論與組合流型的設(shè)計(jì)步序:討論分析了對(duì)旋風(fēng)機(jī)全壓效率的估算理論及方法;對(duì)等環(huán)量流型下的對(duì)旋式風(fēng)機(jī)，在給定風(fēng)量和風(fēng)壓時(shí)，計(jì)算設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)擴(kuò)散消聲器等。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遵循全壓等量分配原則和互為導(dǎo)葉原則。
由于一般情況下局部通風(fēng)機(jī)安裝在井下的主巷之中，為了適應(yīng)掘進(jìn)工作面和巷道狹窄的工況條件，采用結(jié)構(gòu)緊湊的軸流風(fēng)機(jī)，節(jié)省空間同時(shí)為了便于拆卸、安裝、和搬運(yùn)。風(fēng)機(jī)采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)葉輪的方式，可以增加風(fēng)機(jī)的效率、增加壓力。
步驟如下：
1． 風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式的確定，根據(jù)工況和通風(fēng)要求選定風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
2． 電動(dòng)機(jī)的選型，根據(jù)風(fēng)量和全壓計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。
3． 風(fēng)機(jī)葉輪、導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)，采用相似原理設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)葉輪。
4． 風(fēng)機(jī)集流器、擴(kuò)散器、軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)工作條件和強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)主要部件。
5． 主要零部件的強(qiáng)度校核，確定設(shè)計(jì)的合理性。并確定零部件的組裝。
1-集流器;2-隔爆電機(jī);3-第一級(jí)葉輪;4-第二級(jí)葉輪;5-擴(kuò)散器
5、方案的可行性分析
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的搜集資料，對(duì)局部對(duì)旋通風(fēng)機(jī)有了一定的了解，并且學(xué)校圖書館還有大量的資料，理解目前國(guó)內(nèi)礦井主要應(yīng)用的還是對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)具有靜壓大，反風(fēng)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，受到了很多礦井的廣泛應(yīng)用，因此采用兩級(jí)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)，提高了效率。
6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處
通風(fēng)機(jī)在原風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)了改造，更加注意對(duì)旋通風(fēng)機(jī)的噪音問(wèn)題，注重了降噪的設(shè)計(jì)，同時(shí)注重節(jié)能的改造和擴(kuò)散器的改造。本風(fēng)機(jī)創(chuàng)新之處降低了風(fēng)機(jī)工作時(shí)的噪音同時(shí)進(jìn)行了節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(jí)普通型軸流風(fēng)機(jī)高的壓力。葉片安裝角足夠小，壓力曲線還很陡，且基本無(wú)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和足夠大的通風(fēng)能力，且風(fēng)量變化很小。還無(wú)需調(diào)節(jié)和不需防脫流裝置。
7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域
該對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)適用于煤礦井下含爆炸性物質(zhì)（瓦斯和煤塵）的環(huán)境中，很適合煤礦采掘通風(fēng)要求，做抽出式軸流通風(fēng)機(jī)，可滿足礦山通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和安全生產(chǎn)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(fēng)的理想設(shè)備。該設(shè)備也適用于地面工作環(huán)境粉塵打或含爆炸性物質(zhì)摻雜的空氣的通風(fēng)。本設(shè)備進(jìn)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(diǎn)?？蓱?yīng)用于普通通風(fēng)機(jī)不能適應(yīng)的環(huán)境。
8、時(shí)間進(jìn)程
第 1 周 在學(xué)校圖書館查找資料
第 2 周 在鶴崗峻德礦實(shí)習(xí)
第 3 周 在鶴崗峻德礦實(shí)習(xí)
第 4 周 整理資料完成實(shí)習(xí)總結(jié)
第 5 周 整理資料完成開題報(bào)告
第 6 周 對(duì)對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)
第 7 周 確定基本的結(jié)構(gòu)完成相應(yīng)的計(jì)算
第 8 周 主要零部件進(jìn)行計(jì)算
第 9 周 主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)
第 10 周 對(duì)所設(shè)計(jì)個(gè)部分零件進(jìn)行校核
第 11 周 畫對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)總體裝配圖
第 12 周 畫對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)各部分零件圖
第 13 周 畫對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)各部分零件圖及手工圖
第 14 周 進(jìn)行外文參考文獻(xiàn)的翻譯
第 15 周 整理說(shuō)明書和圖紙
第 16 周 打印說(shuō)明書和圖紙
第 17 周 準(zhǔn)備答辯
9 參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見
教師簽字：
年 月 日
開題答辯小組意見：
組長(zhǎng)簽字： 成員簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見:
組長(zhǎng)簽字：
年 月 日