雙吸入離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

雙吸入離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,吸入,離心,通風(fēng)機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad,solidworks 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 雙吸入離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 (系) 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 起迄日期 2014年2月17日 ~ 2014年6月13日 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 校區(qū) 指導(dǎo)教師 職稱 講師 職稱 填寫日期: 2013年12月16日 任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)教研室審查、教研室主任簽字后生效； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“院（系）”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號，不能只寫最后2位或1位數(shù)字； 5．在任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”一欄中，指導(dǎo)教師可列出必讀的參考文獻(xiàn)，但不能給出太多的參考文獻(xiàn)?！爸饕獏⒖嘉墨I(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》（見蘇科教通[2006]95號文件中的附件7）的要求書寫，不能有隨意性； 6．任務(wù)書封面上“起迄日期”是指從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯結(jié)束為止； 7．有關(guān)年、月、日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2006年9月25日”或“2006-09-25”。 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括技術(shù)要求、設(shè)計(jì)條件、工作要求等）： 1. 課題的意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生正確運(yùn)用和查閱與本課題相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等技術(shù)資料，獨(dú)立地進(jìn)行理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、繪制工程圖樣、編寫設(shè)計(jì)說明書及其相關(guān)研究報(bào)告，訓(xùn)練和掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本要求、基本方法、基本步驟，為走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本課題為“雙吸入離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，著重了解和掌握雙吸入離心通風(fēng)機(jī)的基本原理、組成結(jié)構(gòu)、材料、強(qiáng)度計(jì)算、制造加工工藝、冷卻潤滑方式等內(nèi)容。 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 全壓：；流量：；主軸轉(zhuǎn)速：；進(jìn)氣壓力： ；氣體溫度： 介質(zhì)：空氣介質(zhì)密度為 2．任務(wù)要求 （1） 寫出開題報(bào)告； （2） 翻譯資料一份；內(nèi)容要求與本課題技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)，字?jǐn)?shù)約為5000中文文字的外文資料。 （3）氣動性能計(jì)算，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、較高強(qiáng)度和耐磨性、高效低噪聲等； （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括葉輪、機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)口、傳動組、調(diào)節(jié)門等結(jié)構(gòu)； （5）強(qiáng)度校核，完成風(fēng)機(jī)主要零部件的強(qiáng)度校核，主要包括輪盤、葉片、主軸等； （6） 根據(jù)理論計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用CAD軟件，完成成套的工裝圖紙，包括裝配圖和部分主要零件圖。要求所繪圖紙總量不少于3張A0。 （7）按畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫規(guī)范要求，撰寫一份50頁以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 3．知識體系要求： （1） 熟練掌握機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；設(shè)計(jì)符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； （2） 能正確運(yùn)用CAD軟件，繪圖要求圖層分明（線型、線寬、顏色的設(shè)置）； （3） 掌握通風(fēng)機(jī)的氣動計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容； （4） 掌握通風(fēng)機(jī)理論設(shè)計(jì)的一般原則和計(jì)算方法； （5） 熟悉設(shè)計(jì)說明書的撰寫規(guī)范。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)提交的成果（明細(xì)列出計(jì)算書、設(shè)計(jì)說明書、圖紙、計(jì)算成果、硬件實(shí)物、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及工作過程中應(yīng)提交的材料等）： 1．開題報(bào)告一份； 2．翻譯資料一份； 3．所繪制的設(shè)計(jì)圖紙； 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份。 5．以上資料中具有電子文檔的部分集中刻制的光盤一張。 3．主要參考文獻(xiàn)： 1 張玉成，儀登利.通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)與選型.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011 2 李慶宜.通風(fēng)機(jī).第1版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1981.9 3 商景泰.通風(fēng)機(jī)實(shí)用技術(shù)手冊 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.4 4 成心德.離心通風(fēng)機(jī).北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2007 5 白樺，鮑東杰.流體力學(xué) 泵與風(fēng)機(jī).武漢: 武漢理工大學(xué)出版社,2008 4．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排：（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）： 1．2014-2-17～2014-3-10 查閱資料，了解和掌握離心通風(fēng)機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)形式、加工制造工藝、設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)使用現(xiàn)狀、技術(shù)關(guān)鍵等內(nèi)容。撰寫開題報(bào)告和翻譯外文資料； 2．2014-3-11～2014-3-24 查閱相關(guān)資料，確定通風(fēng)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案，包括基本原理與組成結(jié)構(gòu)等； 3．2014-3-25～2014-4-14 查閱相關(guān)資料，完成通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)與氣體動力學(xué)性能參數(shù)計(jì)算；完成通風(fēng)機(jī)總體與部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4．2014-4-15～2014-4-25進(jìn)行關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度計(jì)算與校核。 5．2014-4-26～2014-5-12完成結(jié)構(gòu)部件圖與裝配圖的繪制； 6．2014-5-13～2014-5-26 撰寫設(shè)計(jì)說明書，20日上交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿。 7．2014-5-27～2014-6-9 整理完善所有畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔資料，上交全部資料的打印稿和刻制光盤的電子稿。 8．2014-6-10～2014-6-13 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備，參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 教研室/系 主任簽字： 年 月 日 第22頁 離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)說明書 摘要 本文通過對離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)理論的研究。提出了關(guān)于高壓離心通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)理論方法和理論設(shè)計(jì)方法。用這種方法設(shè)計(jì)出的高壓離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括葉輪參數(shù)設(shè)計(jì)、進(jìn)風(fēng)口參數(shù)設(shè)計(jì)、傳動組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和蝸殼支架參數(shù)科技，通過對各種典型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的理論研究，以及根據(jù)鍛冶爐通風(fēng)的要求，最后進(jìn)行了高壓離心通風(fēng)機(jī)的三維建模，并生成工程圖圖紙。 關(guān)鍵詞：離心機(jī)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  目錄 通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 摘要 1 第一章 緒論 4 1.1研究背景 4 1.2通風(fēng)機(jī)概述 5 1.2.1通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要部件 5 1.2.2離心通風(fēng)機(jī)的工作原理 6 1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 6 第二章通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法 9 2.1離心通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì) 9 2.1.1通風(fēng)機(jī)的相似理論 9 2.1.2通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì) 9 2.2通風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì) 11 第三章通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.1 通風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)設(shè)計(jì) 12 3.2 通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口參數(shù)設(shè)計(jì) 14 3.3 通風(fēng)機(jī)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.4 通風(fēng)機(jī)蝸殼參數(shù)設(shè)計(jì) 18 第四章通風(fēng)機(jī)零件的三維建模及裝配 20 4.1離心通風(fēng)機(jī)零件的三維建模 20 4.2離心通風(fēng)機(jī)的三維裝配 21 參考文獻(xiàn) 23  第一章 緒論 1.1研究背景 通風(fēng)機(jī)是一種十分常見的流體機(jī)械設(shè)備，廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)等。目前，在我國各行各業(yè)的各類機(jī)械與電氣設(shè)備中，與風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)約占全國電機(jī)裝機(jī)量的60%，耗用電能約占全國發(fā)電總量的七分之一。隨著全球能源短缺問題的日益嚴(yán)重，節(jié)能環(huán)保越來越受到各國的重視。風(fēng)機(jī)作為重要的耗能設(shè)備之一，如果能降低其能耗，開發(fā)新型的節(jié)能產(chǎn)品，必然會為國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 離心通風(fēng)機(jī)是國民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛應(yīng)用的機(jī)器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全國的總用電量中，通風(fēng)機(jī)的耗電量約占10%。節(jié)約能源是我國的一項(xiàng)基本國策，也是我國今后長期的戰(zhàn)略任務(wù)。據(jù)相關(guān)調(diào)查資料表明，目前我國使用的風(fēng)機(jī)的效率，多數(shù)比工業(yè)先進(jìn)國家的同類產(chǎn)品的效率低5%-10%。因此提高離心葉輪機(jī)械研究和設(shè)計(jì)水平，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及節(jié)約能源將產(chǎn)生重要的影響。 在火電廠中通風(fēng)機(jī)是僅次于泵的耗電大戶，其耗電量約占機(jī)組發(fā)電總量的1.5%-3%，占廠用電的25%-30%左右，其運(yùn)行費(fèi)用己直接影響到電廠的經(jīng)濟(jì)性。目前離心式風(fēng)機(jī)在我國電廠中占有較大比例，研究和改造離心式風(fēng)機(jī)，提高其效率，對火電廠的節(jié)能增效具有重要意義。 前向高壓離心式通風(fēng)機(jī)，如9-19、9-26系列風(fēng)機(jī)，由于其輸出壓力高，因而廣泛用于鍛冶爐及高壓強(qiáng)制通風(fēng)、物料、空氣輸送等。前向離心式通風(fēng)機(jī)由于其葉片出口角和葉片曲率較大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，流動往往比后向風(fēng)機(jī)更為復(fù)雜。尤其是在葉輪流道末段，前向鳳機(jī)總是不可避免的出現(xiàn)強(qiáng)烈的“射流一尾流’’結(jié)構(gòu)、分離流動以及二次流等。這些流動往往是能量損失、振動和噪聲的重要來源之一。而在后向離心式通風(fēng)機(jī)中，這些不利的流動一般可以得到的減弱甚至消除。因此，設(shè)計(jì)后向葉片代替前向葉片，減小流動損失，是提高風(fēng)機(jī)的性能的可行路徑。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電廠在環(huán)境保護(hù)方面的壓力越來越大，于是電廠在鍋爐尾部加裝了除塵、脫硫、脫氮等設(shè)備；為了提高老電廠的熱效率，通常在鍋爐尾部加裝受熱面；有些電廠增加機(jī)組后，為了節(jié)省投資，從原鍋爐分流一部分煙氣來預(yù)熱制粉系統(tǒng)需要的新空氣，所有這些都增加了管道的阻力和系統(tǒng)的風(fēng)量。類似的問題也多存在于煤礦業(yè)、建筑通風(fēng)系統(tǒng)、紡織企業(yè)、鋼鐵企業(yè)、水泥生產(chǎn)和糧食儲存等社會生產(chǎn)的多個(gè)方面。為了滿足增大系統(tǒng)風(fēng)量的需求，必須對風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換或改造。更換新型風(fēng)機(jī)雖然可以滿足需要，但是將導(dǎo)致耦合器、增速器、電動機(jī)的重新選型、一次性投資巨大，回報(bào)率低。對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，不僅可以降低再投資需要的資金，而且可以減少新設(shè)備的占地面積，有利于設(shè)備的布置。目前，G4-73型通風(fēng)機(jī)還普遍應(yīng)用于300MW及以下的電廠機(jī)組和各類工礦企業(yè)中，對其進(jìn)行研究改造將對這些企業(yè)的節(jié)能增效產(chǎn)生重大影響。 1.2通風(fēng)機(jī)概述 離心通風(fēng)機(jī)是應(yīng)用面廣泛的一種通用機(jī)械，大至礦井通風(fēng)、鍋爐引送風(fēng)和化工流程，小至工業(yè)爐鼓風(fēng)機(jī)以及空調(diào)、建筑物通風(fēng)等無不采用通風(fēng)機(jī)。精心設(shè)計(jì)制造和合理選用通風(fēng)機(jī)，對節(jié)能和減小噪聲污染具有重要意義。 1.2.1通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要部件 如圖1.1所示，為常見的單吸離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖(雙吸主要結(jié)構(gòu)類似)，其主要部件如下： 1一底板2一出風(fēng)口 3一進(jìn)風(fēng)口(集流器)4一前盤5一葉片 6—蝴殼7—后盤 8—軸盤9—主軸 10—軸承座 11一帶輪 圖1.1 離心式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 (1)葉輪 由前盤4、葉片5、后盤7和軸盤8組成。葉輪是通風(fēng)機(jī)的心臟。它由原動機(jī)直接驅(qū)動。葉輪是通風(fēng)機(jī)將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體能量的唯一部件，它的尺寸、幾何形狀以及轉(zhuǎn)速等基本參數(shù)制約著氣體在葉輪中的流動特征，決定著通風(fēng)機(jī)的流量、壓強(qiáng)升，以及流量與壓強(qiáng)升之間的關(guān)系。 (2)機(jī)殼 由出風(fēng)口2、進(jìn)風(fēng)口3和蝸殼6組成。蝸殼是由蝸板和左右兩塊側(cè)板咬口或者焊接而成。其作用是收集從葉輪中出來的氣體，并引導(dǎo)至蝸殼的出口處，從而將氣體輸送到管道中或者排到大氣中去。有的通風(fēng)機(jī)的蝸殼還可以將氣體的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?。為了制造方便，蝸殼一般都設(shè)計(jì)成等寬度截面。 集流器的作用是將氣體導(dǎo)入葉輪，其形狀要精心的設(shè)計(jì)和制作，以保證葉輪入口的氣流狀態(tài)良好。 (3)前導(dǎo)器 有的離心通風(fēng)機(jī)還裝有前導(dǎo)器，它是由可調(diào)節(jié)的葉片制成，其作用是用改變?nèi)~片角度的方法，獲得不同的性能曲線，從而擴(kuò)大通風(fēng)機(jī)的使用范圍。 (4)擴(kuò)散器 有的離心通風(fēng)機(jī)出口處裝有擴(kuò)散器，其作用是將出口氣流的部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，從而減少出口處的動壓損失。擴(kuò)散器一般是緊接蝸殼的出口，截面一般為方形或者圓形。 除此以外，離心式通風(fēng)機(jī)一般還由傳動部件(如帶輪1、主軸9等)和支撐部件(底板1、軸承座10等)組成。 1.2.2離心通風(fēng)機(jī)的工作原理 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心通風(fēng)機(jī)葉片之間的氣體受到離心力作用獲得動能(動壓頭)，從葉輪周邊排出，再經(jīng)過蝸殼的導(dǎo)向，使之流向通風(fēng)機(jī)出口，這樣在葉輪中心部位就會形成負(fù)壓，外部氣流在壓力的作用就會源源不斷流入補(bǔ)充，從而使風(fēng)機(jī)能排出氣體。電動機(jī)通過軸把機(jī)械能傳遞給風(fēng)機(jī)的葉輪，葉輪通過旋轉(zhuǎn)把能量傳遞給空氣，在旋轉(zhuǎn)的作用下空氣產(chǎn)生離心力，空氣延風(fēng)機(jī)葉輪的葉片向周圍擴(kuò)散，此時(shí)，風(fēng)機(jī)葉輪越大，空氣所接受的能量越大，也就是風(fēng)機(jī)的壓頭(風(fēng)壓)。 德國TLT公司利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合公司多年的液壓式動葉調(diào)節(jié)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了使用該種調(diào)節(jié)方式的軸流通風(fēng)機(jī)，其各方面的綜合性能都是十分的優(yōu)良，運(yùn)行效率可達(dá)83％-88％。此外該公司還研究了用于報(bào)價(jià)投標(biāo)和設(shè)計(jì)選型方面的CAD系統(tǒng)，并取得了較好的實(shí)用效果。 此外，美國的西屋研究與發(fā)展中心、美國NASA的劉易斯研究中心利用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)了許多型號的軸流通風(fēng)機(jī)。 1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)通風(fēng)機(jī)總的發(fā)展趨勢是：引進(jìn)國外風(fēng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)，在已有風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研制高效率、低噪聲風(fēng)機(jī)；改造和更新低效率、高能耗風(fēng)機(jī)，并向防腐蝕、延長使用壽命和自動化方向發(fā)展。關(guān)于數(shù)值模擬方面，主要集中在模擬風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場，并進(jìn)行節(jié)能改造，清華大學(xué)的黃東濤提出了在離心風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)中采用長短葉片開縫的新技術(shù)。這種技術(shù)綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能有效使氣流通過縫隙將葉片尾部緊靠吸力邊的漩渦帶走，改善葉輪通道內(nèi)的流動。 王松嶺等基于標(biāo)準(zhǔn) 湍流模型，利用CFD對G4-73型離心式風(fēng)機(jī)加裝防渦圈前后的風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維流場動力學(xué)特性和泄漏損失進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：與未加防渦圈的風(fēng)機(jī)相比，加防渦圈后的風(fēng)機(jī)集流器上部大尺度漩渦得到有效抑制、漩渦旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度明顯降低，內(nèi)部流場更均勻化，泄漏損失大大減少，全壓升高。 朱之墀提出了風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，根據(jù)改進(jìn)的工程設(shè)計(jì)方法給出綜合性能較好的風(fēng)機(jī)通道型線，然后數(shù)值模擬風(fēng)機(jī)整機(jī)三維粘性流動，來分析比較其內(nèi)部流場，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，好中選優(yōu)。他利用FLUENT軟件進(jìn)行風(fēng)機(jī)流場模擬，主要針對與葉輪流動有很大影響的一些葉輪氣動力參數(shù)，如前盤形狀、葉片型線、葉輪進(jìn)出口寬度比、葉輪進(jìn)口直徑與寬度比、葉輪出口角等進(jìn)行改進(jìn)。 關(guān)于葉輪進(jìn)口流場的研究，王嘉冰認(rèn)為不同的集流器型式將引起風(fēng)機(jī)內(nèi)部不同的流動狀態(tài)，對于錐弧形集流器，其喉部到葉輪進(jìn)口的擴(kuò)散段氣流脫離壁面容易發(fā)生邊界層分離，形成漩渦，使得葉道中的流動情況惡化；林世揚(yáng)等采用激光多 普勒測速儀對集流器內(nèi)部流場進(jìn)行觀察，并運(yùn)用變量輪換法以風(fēng)機(jī)能量損失最小為目標(biāo)函數(shù)對集流器流道進(jìn)行優(yōu)化。對于離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口前設(shè)置不同型式的入口導(dǎo)流器對流場的影響，大多集中在理論和實(shí)驗(yàn)研究，國內(nèi)尚沒有利用數(shù)值軟件開展不同型式導(dǎo)流器對風(fēng)機(jī)流場影響的研究。 關(guān)于葉輪出口流場的研究，張莉等對無葉擴(kuò)壓器流場進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)葉輪后的無葉擴(kuò)壓器內(nèi)部不僅存在射流/尾流結(jié)構(gòu)，而且尾流消失在無葉擴(kuò)壓器內(nèi)是一個(gè)衰減過程引，呈現(xiàn)出非定常流動特性。 馬勝遠(yuǎn)等應(yīng)用Fine/Design3D軟件，采用CFD方法對某一高壓比跨音速離心葉輪進(jìn)行三維葉片型線優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析結(jié)果表明離心葉片后彎角增大原則上可以提高壓比，降低效率，但是合理地設(shè)計(jì)葉型也可以在后彎角增大時(shí)提高效率。 邵衛(wèi)等采用商業(yè)CFD軟件FLUENT，利用單流體模型，對離心風(fēng)機(jī)改造風(fēng)機(jī)葉輪后蓋板中心處的傾角后的內(nèi)部流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果表明，在葉片壓力面就能獲得很好的效果，壓力面對流體的做功增大，風(fēng)機(jī)的整體性能得到很好的改善。 由于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)體系均是在假定葉輪和靜止部件內(nèi)流動相對定常的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而忽略了葉輪機(jī)械內(nèi)部流動固有的非定常性，因此目前的設(shè)計(jì)手段不能滿足發(fā)展要求。隨著CFD技術(shù)的成熟及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，CFD技術(shù)更多地出現(xiàn)在研發(fā)過程中，Jong Sik Oh等人對壓比分別為8個(gè)離心葉輪進(jìn)行了CFD結(jié)果可信性分析，結(jié)果表明，基于CFD技術(shù)的數(shù)值模擬研究方法是完全可信的，同時(shí)論證了基于時(shí)間相關(guān)方法比壓力修正的方法更適合與高速離心葉輪的流動分析。 有多位研究者都曾對帶分流葉片的離心葉輪機(jī)械內(nèi)部流動進(jìn)行過研究，發(fā)現(xiàn)在一些高壓比、高效率的離心葉輪中，使用分流葉片是非常普通的設(shè)計(jì)方法。在大量的設(shè)計(jì)調(diào)查中確認(rèn)，采用分流葉片在進(jìn)口段會減少葉片阻塞，使更高的質(zhì)量流量可以流經(jīng)葉輪。實(shí)驗(yàn)也表明分流葉片轉(zhuǎn)子的性能在跨音速區(qū)跟不帶分流葉片的葉輪一樣好，或者好于后者。清華大學(xué)、上海交大和西安交大等一些大學(xué)和科研院所已經(jīng)積極采用三元粘性理論取代一元和二元理論來設(shè)計(jì)和研制開發(fā)新型風(fēng)機(jī)，并取得了顯著成果。  第二章通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法 有關(guān)離心通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法目前主要有兩種：一種方法是相似設(shè)計(jì)法，另外一種是理論設(shè)計(jì)法。本章將對這兩種設(shè)計(jì)方法做較詳細(xì)的介紹。 2.1離心通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì) 通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)就是利用相似理論，在已有模型或者產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法。相似設(shè)計(jì)可以利用現(xiàn)有的空氣動力學(xué)略圖和無因次性能曲線進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)；也可以利用已有的通風(fēng)機(jī)將其尺寸按比例放大或者縮小，而性能則可按有因次性能之間的換算公式進(jìn)行換算即可。 2.1.1通風(fēng)機(jī)的相似理論 兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指葉輪和氣體之間的能量傳遞過程以及氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)流動過程相似，或者它們的同名物理量在任一對應(yīng)點(diǎn)之比保持常數(shù)，這些常數(shù)稱為相似常數(shù)(或者比例常數(shù))。 相似理論所能解決的問題：通風(fēng)機(jī)的研究，從本質(zhì)上講就是研究通風(fēng)機(jī)流道內(nèi)的流體流動過程，其最大的特點(diǎn)是可以利用相似原理來解決以下的重要問題： 1) 一定轉(zhuǎn)速下的指定通風(fēng)機(jī)的特性曲線，可以利用相似原理繪制出用無因次系數(shù)表示的特性曲線。這種特性曲線適用于在不同轉(zhuǎn)速下工作的同類型的通風(fēng)機(jī)，即幾何形狀相似、尺寸大小不同的一系列風(fēng)機(jī)。 2) 進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的氣動力設(shè)計(jì)時(shí)，理論計(jì)算往往與實(shí)際結(jié)果有較大的誤差。利用相似原理我們可以選用已有的經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的高效率通風(fēng)機(jī)或者模型來進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，以保證所需要的結(jié)果。 3) 無適當(dāng)?shù)母咝曙L(fēng)機(jī)可選用，必須進(jìn)行新的設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用相似原先制造模型，再根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確地?fù)Q算出實(shí)際機(jī)器的結(jié)果。 2.1.2通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì) 1) 相似設(shè)計(jì)的原理 所謂的相似設(shè)計(jì)其實(shí)就是依據(jù)兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似，其比轉(zhuǎn)數(shù)必然相等的原理來進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種方法。假如設(shè)計(jì)參數(shù)(如壓力P、流量Q、工作介質(zhì)等)用戶已經(jīng)給定，則首先應(yīng)該計(jì)算出比轉(zhuǎn)數(shù)聆。的值，然后在各方面技術(shù)成熟的已有的性能良好的通風(fēng)機(jī)中，尋找一個(gè)比轉(zhuǎn)數(shù)相同或者接近的作為模型機(jī)器，再依據(jù)該模型機(jī)器的無因次特性曲線和空氣動力學(xué)略圖，將模型機(jī)器的幾何尺寸應(yīng)用相似理論按比例放大或者縮小，從而就可以得到與該模型機(jī)器相似的新通風(fēng)機(jī)的幾何尺寸。 2) 相似設(shè)計(jì)的步驟 (1) 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下，將給定的壓力換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力。 (2) 確定比轉(zhuǎn)數(shù) 。根據(jù)比轉(zhuǎn)速公式?jīng)Q定轉(zhuǎn)速和比轉(zhuǎn)速。一般選取n再決定。選取較高的n時(shí)，也較高，通風(fēng)機(jī)的效率也就較高。但此時(shí)壓力系數(shù)較低， 較大，不利于降低噪聲和增加強(qiáng)度。選取較低的轉(zhuǎn)速n時(shí)，情況剛好相反。此外，如果要求通風(fēng)機(jī)通過聯(lián)軸器由電機(jī)直接驅(qū)動或者葉輪裝在電機(jī)懸臂軸上，此時(shí)所選取的n必須為電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 (3) 據(jù)已決定的通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速。，選取比轉(zhuǎn)速與相等或者接近的某一類型的通風(fēng)機(jī)。如果模型通風(fēng)機(jī)的恰好等于，那么新通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)即為模型通風(fēng)機(jī)的無因次性能曲線上的最高效率點(diǎn)。如果不相等，則應(yīng)在比轉(zhuǎn)速曲線上找到與相等的點(diǎn)，則該點(diǎn)就是新通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。 出新通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的全壓系數(shù) ，根據(jù)所要求的全壓計(jì)算出周速度。由于轉(zhuǎn)速n已經(jīng)確定，因而葉輪的直徑 也就確定了。 (4) 確定后，根據(jù)空氣動力學(xué)略圖決定通流部分的其他尺寸，包括葉片安裝角 和：以及葉片數(shù)Z。 (5) 如果計(jì)算出的比轉(zhuǎn)速過大，無適當(dāng)?shù)耐L(fēng)機(jī)用作模型時(shí)，可考慮采用雙吸離心通風(fēng)機(jī)或軸流通風(fēng)機(jī)。如計(jì)算出的比轉(zhuǎn)速過小，無適當(dāng)通風(fēng)機(jī)可選取時(shí)，可采用兩級離心通風(fēng)機(jī)，但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了。在上述兩種情況下，也可采用兩臺通風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行或串聯(lián)運(yùn)行以滿足要求。 (6) 流部分的形狀和尺寸決定以后，進(jìn)行新通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。必要時(shí)驗(yàn)算部件的強(qiáng)度。 (7) 如果通風(fēng)機(jī)的全壓大于2500Pa，需要考慮氣體的壓縮性。 (8) 如果設(shè)計(jì)的新通風(fēng)機(jī)與模型的 。相差超過2-3倍，則要對壓力和效率進(jìn)行修正。 (9) 如果擬選取的工況點(diǎn)離模型通風(fēng)機(jī)的最高點(diǎn)太遠(yuǎn)，為了提高設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的效率，可以適當(dāng)改變?nèi)~片的寬度，使工況點(diǎn)移至最高效率點(diǎn)。 相似設(shè)計(jì)方法比較簡單、可靠。可以縮短風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)周期，提高風(fēng)機(jī)性能的可靠性，因而這種方法被廣泛使用。 2.2通風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)給定的條件主要有：全壓P、容積流量Q、工作介質(zhì)及其密度p(或介質(zhì)的溫度)，還有就是結(jié)構(gòu)上的要求以及工作場合的特殊要求。 通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)大致有以下幾個(gè)方面的要求： (1) 滿足所需的壓力和流量，且工況點(diǎn)應(yīng)保證在最高效率點(diǎn)附近； (2) 效率曲線應(yīng)平坦，且最高效率點(diǎn)要盡快的高； (3) 壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬； (4) 結(jié)構(gòu)不能復(fù)雜，工藝性要好； (5) 要有足夠的強(qiáng)度和剛度，確保工作安全可靠； (6) 調(diào)節(jié)性能好； (7) 噪聲低； (8) 通風(fēng)機(jī)體積盡可能小，重量輕； (9) 保養(yǎng)維護(hù)方便。  第三章通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 通風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)設(shè)計(jì) 通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：風(fēng)機(jī)全壓P=2000Pa，流量Q=25000m3/h，進(jìn)口壓力為Pa,進(jìn)口溫度為300°，轉(zhuǎn)速1500rpm。 1．據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，如壓力P、流量Q，介質(zhì)以及其進(jìn)進(jìn)口狀態(tài)等條件，可計(jì)算出比轉(zhuǎn)數(shù)， 式中n為葉輪轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，如果設(shè)計(jì)時(shí)沒有給出要求，可進(jìn)行初步的選定。然后根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的值來大致的確定通風(fēng)機(jī)類型及葉片型式。如下： =2.7～12通風(fēng)機(jī)(前向葉片) =3.6～12通風(fēng)機(jī)(后向葉片) =16～17通風(fēng)機(jī)(雙吸入或并聯(lián)) =18～36 軸流通風(fēng)機(jī) 2．初選葉片的出口安裝角。據(jù)目前的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料知，對于機(jī)翼形葉片，當(dāng)。時(shí)效率比較高；葉片出口角與壓力系數(shù) 成線性關(guān)系，如圖2-1所示。 圖3.1葉片出口和壓力系數(shù)的關(guān)系 通過經(jīng)驗(yàn)公式選擇出口安裝角 按照葉片出口安裝角的大小，可以把葉輪分為三種：后向式葉輪(<90。)，徑向式葉輪(=90。)和前向式葉輪(>90。)。 必須注意，葉片出口安裝角。不宜過度增加，因?yàn)榈脑龃髣荼厥谷珘褐械膭訅罕壤岣?。氣體從葉輪流出的絕對速度增大將導(dǎo)致后續(xù)靜止部件中的損失增大，同時(shí)還會增大流動的擴(kuò)散度導(dǎo)致效率下降。 3．根據(jù)所選的值由上圖可查的值，按下式計(jì)算葉輪的圓周速度的大小： 一般有： =0.3～0.6 強(qiáng)后向葉片 =0.6～0.7 徑向葉片 =0.7～1.2 前向葉片 4．確定葉輪外徑，然后進(jìn)行圓整。 葉輪外徑改變，將離心風(fēng)機(jī)全壓、功率和效率的整體變化。受到離心風(fēng)機(jī)蝸殼的限制，葉輪外徑的可增加量較小。而且葉輪外徑增大過多時(shí)，還將導(dǎo)致蝸舌間隙減小，風(fēng)機(jī)噪聲增大等危害。 風(fēng)機(jī)葉輪外徑增大可以提高風(fēng)機(jī)性能，但是由于優(yōu)化時(shí)以不改變風(fēng)機(jī)蝸殼結(jié)構(gòu)為前提，葉輪外徑可增大的范圍相對較小。此外，風(fēng)機(jī)葉輪外徑增大后，蝸舌間隙減小，會帶來離心通風(fēng)機(jī)工作噪聲增大的副作用。如果增大過多，還可能導(dǎo)致葉輪與蝸舌間產(chǎn)生動靜碰磨，這樣將嚴(yán)重影響到離心通風(fēng)機(jī)工作的安全性。 5．按照葉道中損失為最小的原則，據(jù)式(3-4)確定葉片進(jìn)口直徑大小。 這里計(jì)算得=0.8m； 除上述幾個(gè)葉輪參數(shù)對離心通風(fēng)機(jī)性能有較大影響外，還有葉片包角、葉片出口厚度、葉片沖角、葉輪前盤形式、輪轂形狀等因素，也都會對離心通風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生一定影響。 但是氣流在離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)流動是高雷諾數(shù)的三維湍流流動，風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場十分復(fù)雜，各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間也有著相互的影響。我們以上所述，都只是在風(fēng)機(jī)葉輪的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生改變，而其他參數(shù)不變的情況下，分析其對離心通風(fēng)機(jī)性能的影響。實(shí)際上，風(fēng)機(jī)葉輪的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)相互作用對離心風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生一個(gè)綜合的影響。通過對各主要因素的分析，有利于我們在對各因素影響綜合考慮的時(shí)候，抓住主要影響因素并加以改進(jìn)，從而最終達(dá)到最佳的優(yōu)化效果。 3.2 通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口參數(shù)設(shè)計(jì) 1．通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口直徑的確定。因?yàn)槿~片進(jìn)口一般要求稍有加速，所以常?。? 2．確定葉片數(shù)z。根據(jù)下式計(jì)算，然后進(jìn)行圓整。 對z進(jìn)行取整，z=14； 葉片數(shù)Z少時(shí)，柵距f增大，流道相對長度縮小，并增大了流道的擴(kuò)散度，從而將在流道中形成漩渦，使效率下降。反之，葉片數(shù)過多時(shí)會導(dǎo)致氣流進(jìn)入葉輪后受到過度收縮，并增大了氣流的摩擦損失，從而使效率降低。 葉片數(shù)z的選擇應(yīng)保證有足夠長的流道，葉輪進(jìn)口處因葉片的排擠所引起的收縮不應(yīng)太大，同時(shí)摩擦面積也應(yīng)恰當(dāng)。在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定最佳葉片數(shù)。 合理的葉片數(shù)Z對風(fēng)機(jī)性能有很大影響，根據(jù)埃克風(fēng)機(jī)理論[6]，離心風(fēng)機(jī)的最佳葉片數(shù)只能由實(shí)驗(yàn)來確定，而實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到。這樣雖然在保證葉輪效率的前提下簡化了設(shè)計(jì)流程，但不能準(zhǔn)確的得到風(fēng)機(jī)葉片數(shù)的最佳值。此外，葉片數(shù)Z的改變，也不會改變風(fēng)機(jī)葉輪的外形結(jié)構(gòu)，符合優(yōu)化前提。 3．確定葉片進(jìn)口和出口的寬度 ，。 對于前向葉輪，就研究表明：當(dāng)其比轉(zhuǎn)數(shù)=4.5-1 1.7時(shí)，葉片的進(jìn)口寬度可按下面的范圍選?。? 當(dāng)=0.25-0.35時(shí)， ； 當(dāng)=0.35-0.5時(shí)， ； 當(dāng)>0.5時(shí)， ； 假如采用平直前盤，則=. 假如采用錐形前盤，當(dāng)一定時(shí)，盤傾斜角 不易過大。 對于后向葉輪，大都是采用弧形或者錐形前盤，一般按經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)值的大小選取 的值。 驗(yàn)研究表明：在不同的下，取值范圍如下： 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 求值大小。 從而葉片進(jìn)口寬度為： 這里平直前板結(jié)構(gòu)所以==0.48 葉輪出口寬度增大可以提高風(fēng)機(jī)流量和全壓，并且不會產(chǎn)生噪聲增大和動靜碰磨的問題。但是，葉輪出口寬度增大也就意味著葉輪寬度b要相應(yīng)增大，其可增大范圍受防渦圈結(jié)構(gòu)的影響。而且葉輪寬度增大后，集流器的伸入度發(fā)生改變，需要對集流器進(jìn)行改造，這也是違背優(yōu)化前提的。 4．確定葉片進(jìn)口安裝角的值。 由流體連續(xù)性方程，按下式先計(jì)算出的大小。 先選擇，再進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)速度三角形可得： 一般可取沖角i=±0-8°。，則 合理的選擇葉片進(jìn)口安裝角，可以提高風(fēng)機(jī)的全壓和效率。并且進(jìn)口安裝角的改變，不會改變風(fēng)機(jī)葉輪的外形結(jié)構(gòu)，這符合優(yōu)化前提。另外，在不改變?nèi)~片葉型的情況下，即通過將葉片整體偏轉(zhuǎn)來改變進(jìn)口安裝角也會使葉片包角和沖角相應(yīng)變化。 5．對全壓P進(jìn)行驗(yàn)算。 風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管道靜壓測點(diǎn)到風(fēng)機(jī)入口之間的這段管道存在阻力損失，使測得的靜壓高于風(fēng)機(jī)入口實(shí)際靜壓。這部分損失用幾。表示，計(jì)根據(jù)下式計(jì)算無限多葉片的實(shí)際壓力： 如果實(shí)際壓力P的大小與使用要求接近則行，否則就要修改相關(guān)參數(shù)(、Z等)，重新進(jìn)行計(jì)算。 風(fēng)機(jī)出氣管道的動壓采用皮托管測量，測量時(shí)由于氣體為粘性流體，受管道內(nèi)流動附面層的影響，在圓形管道橫截面上不同半徑處氣體流速分布不均勻，管道中心處速度最大，而貼近壁面處的速度幾乎為零。在通風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)中，為了求得圓形管道橫截面上氣流的平均動壓，一般將截面管分成若干個(gè)面積相等的圓環(huán)，每個(gè)圓環(huán)又分成面積相等的兩部分，在這兩部分的分界線上測量動壓值。 6．葉片型線的繪制 離心通風(fēng)機(jī)葉輪的主要參數(shù)如D1、D2、、、 、和z確定后，就可決定并能繪制葉片的形狀。 3.3 通風(fēng)機(jī)傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算風(fēng)機(jī)所需的電動機(jī)功率： 通常選擇通風(fēng)機(jī)電動機(jī)功率的方法是從滿足驅(qū)動通風(fēng)機(jī)所要求的功率,并適當(dāng)?shù)乜紤]安全儲備,即為安全、運(yùn)行的目的,并未從電動機(jī)運(yùn)行的節(jié)電、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等問題來考慮。 國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBll9-87),通風(fēng)機(jī)所配用的電動機(jī),其功率應(yīng)按下式確定: 式中P—電動機(jī)功率kw, K—電動機(jī)軸功率的安全系數(shù) Pz—電動機(jī)的軸功率,kw 一般離心式通風(fēng)機(jī)K值選擇在1.3-1.5之間選擇。 所謂最佳負(fù)載率是針對某一目標(biāo)列出的目標(biāo)函數(shù),求出其約束條件下的最大值或最小值的負(fù)載率.當(dāng)前只有以節(jié)電為原則的異步電動機(jī)效率最高時(shí)的最佳負(fù)載率〔‘,或稱為經(jīng)濟(jì)負(fù)載率。由于目標(biāo)不同而會得出不同的最佳負(fù)載率。文中提出四類不同的最佳負(fù)載率是由低到高逐步完善合理的過程。 3.4 通風(fēng)機(jī)蝸殼參數(shù)設(shè)計(jì) 蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體集中，導(dǎo)流，并將氣體的部分動能擴(kuò)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。目前離心通風(fēng)機(jī)普遍采用矩形蝸殼，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單適于焊接，離心通風(fēng)機(jī)蝸殼寬度B占比其葉輪寬度b2大得多，則氣流流出葉輪后的流道突然擴(kuò)大，流速驟然變化。如圖3.2所示， 為葉輪出口后的氣流速度，為其氣流角(分量為和)，蝸殼內(nèi)半徑為R處一點(diǎn)的流速為c，分量為和知，a為氣流角。 圖3.2通風(fēng)機(jī)蝸殼 1．蝸殼高度B 蝸殼寬度B的選取十分重要，一般維持速度 在一定值的前提下，確定擴(kuò)張當(dāng)量面積,速度過大，通風(fēng)機(jī)出口動壓增加，速度過小，相應(yīng)葉輪出口氣流的擴(kuò)壓損失增加，這均使效率下降。 如果改變B,相應(yīng)需改變A使不變。擴(kuò)張面積不變情況，從磨損和損失角度，B小A大好，因?yàn)锽小,，流體離開葉輪后突然擴(kuò)大，損失少。而且A大，螺旋平面通道大，對蝸殼內(nèi)壁的撞擊和磨損少。 一般經(jīng)驗(yàn)公式為： 低比轉(zhuǎn)數(shù)取下限，高比轉(zhuǎn)速取上限。 2. 蝸殼內(nèi)壁型線實(shí)用計(jì)算 以葉輪中心為中心，以邊長 作一正方形。為等邊基方。以基方的四角為圓心分別以 為半徑作圓弧，而形成蝸殼內(nèi)壁型線。其中 = = = = 等邊基方法作出近似螺旋線與對數(shù)螺線有一定誤差，當(dāng)比轉(zhuǎn)速越高時(shí)，其誤差越大?？刹捎貌坏冗?。 蝸舌尖部圓弧半徑r=(0.03-0.06)D=1.3 蝸舌與葉輪間間隙t=(0.05-0.10)D=0.8 蝸殼出口寬度C=(1.3—1.4)A=32 此處所用入口速度及轉(zhuǎn)速皆為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給定的近似值，但因本文重點(diǎn)是比較兩種葉輪的流體動力性能差別，故只要兩種葉輪風(fēng)機(jī)的邊界相同，對結(jié)果分析影響不大。  第四章通風(fēng)機(jī)零件的三維建模及裝配 離心通風(fēng)機(jī)零件三維模型庫的建立由于零件模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在零件三維建模的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，零件模型的完善程度也將直接決定整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開發(fā)難度和工作量，因此在離心通風(fēng)機(jī)零件三維建模時(shí)要充分考慮到結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，合理標(biāo)注尺寸、建立約束。 4.1離心通風(fēng)機(jī)零件的三維建模 離心通風(fēng)機(jī)三維模型建立的第一步是建立每一類型離心通風(fēng)機(jī)的零件模型，以此模型為樣板，從而在此模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)相似設(shè)計(jì)原理，實(shí)現(xiàn)離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)。模型建立的好壞直接影響到設(shè)計(jì)過程的實(shí)現(xiàn)，建模是后繼工作的基礎(chǔ)和保障。因此，零件的三維建模在本課題中占相當(dāng)大的比重。 離心通風(fēng)機(jī)必須滿足以下條件： 1．本風(fēng)機(jī)是各系列離心通風(fēng)機(jī)中的典型風(fēng)機(jī)，具有此系列離心通風(fēng)機(jī)的典型特點(diǎn)。 2．本風(fēng)機(jī)具有此系列離心通風(fēng)機(jī)的典型零部件結(jié)構(gòu)。 在建立模型時(shí)，第一步：首先分析離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成： 其設(shè)計(jì)組件由機(jī)殼組、進(jìn)風(fēng)口組、葉輪組、后蓋組、傳動組這五大組件組成。而每個(gè)組件又是由不同的零件來構(gòu)成。如離心通風(fēng)機(jī)的葉輪組件是由軸盤、后盤、葉片、前盤等不同的零件組成。 圖4.1通風(fēng)機(jī)葉輪組三維模型 第二步：分析離心通風(fēng)機(jī)中各零件的建?；鶞?zhǔn)面、線、點(diǎn)，利用SolidWorks三維建模功能將離心通風(fēng)機(jī)各零件由二維工程圖紙生成三維零件模型，通過尺寸標(biāo)注和施加相切、共線、垂直、對稱等關(guān)系實(shí)現(xiàn)特征的全約束，同時(shí)正確設(shè)立控制三維零件模型的設(shè)計(jì)參數(shù)。 4.2離心通風(fēng)機(jī)的三維裝配 完整的離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品往往是由多個(gè)零件裝配而成的，在三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorksqb除了可以構(gòu)建真實(shí)零件的模型外，還具有按產(chǎn)品的要求，以一定的裝配關(guān)系將各模型零件裝配成一個(gè)完整產(chǎn)品的功能。 在SolidWorks中，零件裝配通過定義零件模型之間的裝配約束關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際環(huán)境中，零件裝配是將生產(chǎn)出來的零件通過一定的設(shè)計(jì)關(guān)系將零件組裝在一起，使裝配體能夠完成某項(xiàng)功能。零件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系是零件裝配的關(guān)鍵，該設(shè)計(jì)關(guān)系將影響整個(gè)裝配體的結(jié)構(gòu)和功能。在SolidWorksqb，零件之間的裝配約束關(guān)系就是實(shí)際環(huán)境中零件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系在虛擬環(huán)境中的映射。SolidWorks的裝配模式主要提供了兩種基本設(shè)計(jì)方法：自頂向下(Top.DownDesign)和自底向上(Down.Top Design)的產(chǎn)品開發(fā)方法。 (1)由頂向下：該方法是先生成裝配體的布局關(guān)系，然后根據(jù)這種布局關(guān)系生成裝配零件，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)條件、限制、規(guī)格等明確定義清楚后，將這些設(shè)計(jì)規(guī)范傳送到每一個(gè)子組件與零件中，以保持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一致性。因?yàn)樵谛庐a(chǎn)品的設(shè)計(jì)初期還不能細(xì)化到底層的各個(gè)零件，往往只有一個(gè)大概的設(shè)計(jì)輪廓，然后在設(shè)計(jì)過程中再逐步細(xì)化，在設(shè)計(jì)過程中生成所需要的各類零件。所以該方法比較適合新產(chǎn)品的丌發(fā)、大型組件的設(shè)計(jì)管理等。 (2)自底向上：該方法是先生成底層的零件，然后然后生成裝配體。在該設(shè)計(jì)模式中，先在零件模塊中構(gòu)造各個(gè)零件的三維模型或者調(diào)用模型庫中已有的三維模型，然后在裝配模塊中建立零部件之間的聯(lián)接關(guān)系，通過配對條件在零部件之間建立約束關(guān)系來確定零部件在產(chǎn)品中的位置。對一些比較成熟的產(chǎn)品，采用該方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，效率會更高一些，避免了層層布置約束關(guān)系和設(shè)置限制條件。 對離心通風(fēng)機(jī)的裝配采用自底向上的方法。因?yàn)殡x心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)是一個(gè)比較成熟的過程。其裝配基本上是系列化產(chǎn)品的裝配或替換，外構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件較多，采用自底向上的裝配方法，簡化了裝配過程，加快了設(shè)計(jì)速度。在裝配零部件時(shí)，由零件三維模型裝配成組件模型，然后由各組件模型裝配成離心通風(fēng)機(jī)總裝圖。 基于產(chǎn)品零件特征模型進(jìn)行裝配模擬，主要考慮裝配信息和裝配順序，將 裝配信息按照裝配順序聚合而成產(chǎn)品的裝配總體。 裝配信息包括：零部件之間的裝配層次(零部件之間的裝配約束以及裝配件的幾何信息)。裝配約束是將零部件固定在組合件里面的限定條件。為了完全約束裝配元件，通常采用不同的約束條件組合的形式來把零件的6個(gè)自由度完全限定。在SolidWorks中間建立裝配關(guān)系是用插入、貼合、平面和基準(zhǔn)面對齊、坐標(biāo)系各個(gè)軸相互對齊等約束命令將所有的零部件按要求裝配在一起。對于裝配的幾何信息，采用了SolidWorks提供的方法主要是對已經(jīng)建立的零件模型特征信息進(jìn)行分析處理。 裝配順序受部件中包括的零部件、外構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件及零件所處的層次及裝配體內(nèi)約束的影響。裝配規(guī)劃的主要依據(jù)是拆卸法，即設(shè)想裝配體已經(jīng)裝配好了，在根據(jù)裝配體中零部件的配合關(guān)系，一個(gè)一個(gè)的將它們拆卸下來。具體的講是先分析裝配體中有幾何約束關(guān)系的零件及子部件，對不存在約束關(guān)系的零部件，參考常規(guī)安裝經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)知識來確定合理的裝配順序。這樣就以裝配約束關(guān)系為基礎(chǔ)，按照裝配體的層次關(guān)系，增加零件的順序約束，完成各級裝配信息的聚合。利用裝配中所用的各種裝配概念，進(jìn)行基于特征模型的離心通風(fēng)機(jī)裝配模擬，并進(jìn)行相關(guān)的分析，使設(shè)計(jì)者能夠在設(shè)計(jì)階段完成設(shè)計(jì)合理性的檢查。 下面以圖4.2所示的離心通風(fēng)機(jī)傳動組為例說明其裝配過程。傳動組分解視圖可看出傳動組由軸承座、軸承蓋、軸承側(cè)蓋、軸承、墊圈、主軸等零件構(gòu)成。由于采用自底向上的裝配方法，預(yù)先構(gòu)造出了傳動組各零件的三維模型，在裝配過程中可直接調(diào)用已生成的零件三維模型。 圖4.2離心通風(fēng)機(jī)整體裝配圖  參考文獻(xiàn) [1] 王嘉冰，區(qū)穎達(dá)等．空調(diào)風(fēng)機(jī)葉道內(nèi)旋渦流動分析及進(jìn)氣口偏心的影響．工程熱物理學(xué)報(bào)，2005，26(6)：95 1—953． [2] 李景銀，田華等．葉片開縫的離心風(fēng)機(jī)流場的研究．工程熱物理學(xué)報(bào)，2009，30(12)：2028．2030． [3] 毛義軍，祁大同等．葉片與蝸舌耦合對離心風(fēng)機(jī)性能和旋轉(zhuǎn)噪聲影響的數(shù)值研究．應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23(3)：368．372． 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