摘要通風(fēng)機(jī)是一種用來運輸燃?xì)獾臋C(jī)器，從能源的角度來說，就是一種將動力源的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的機(jī)器。隨著生產(chǎn)水平的提高和科技水平的提高，通風(fēng)設(shè)備在國民經(jīng)濟(jì)中得到了越來越多的應(yīng)用，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。離心式排塵風(fēng)機(jī)是一種高效的集塵設(shè)備，在實際生產(chǎn)中有很大的實用價值。通過對離心通風(fēng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在分析其工作原理的基礎(chǔ)上，提出了其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。然后，介紹了離心風(fēng)扇的特征參數(shù)，確定了各主要零件的尺寸和結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行了設(shè)計計算，并對其重要參數(shù)進(jìn)行了強(qiáng)度校核。本項目提出了一種新型的離心通風(fēng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，加工性能好，強(qiáng)度和剛度足夠，工作安全可靠，體積小，重量輕，維修方便。關(guān)鍵詞：離心通風(fēng)機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；特性參數(shù)；強(qiáng)度校核AbstractVentilatorisamachineusedforconveyinggases,fromtheenergypointofview,itisakindofmachinethattransformsthemechanicalenergyoftheprimemoverintogasenergy.Withthedevelopmentofproductionandscienceandtechnology,theventilatorisincreasinglywidelyusedinthefieldofnationaleconomy,whichhasanimportantimpactonthewholeindustrialeconomy.Centrifugalventilatorfordustremovalcanimprovetheefficiencyofdustremoval,whichhasimportantpracticalapplicationvalue.Inthispaper,thecentrifugalventilatorisstructurallydesigned,combinedwiththeworkingprincipleofcentrifugalventilator,theoverallstructuraldesignofcentrifugalventilatorisgiven,andtherotatingstructure,airinletmode,outletstructure,transmissionstructureandsoonaredesigned.Onthisbasis,thecharacteristicparametersofthecentrifugalventilatorareintroduced,andthesizeandstructureofthemaincomponentsareselectedandcalculated,andfinallythestrengthcheckofthekeyparametersiscarriedout.Thecentrifugalventilatorstructuredesignedthistimemeetstherequiredflowrateandpressureoftheworkingconditionpointnearthepointofhighestefficiency,simplestructure,goodworkmanship,sufficientstrengthandstiffness,safeandreliablework,smallsize,lightweight,easymaintenance.Keywords：centrifugalventilator;structuraldesign;characteristicparameters;strengthcheckingPAGEII目錄3567第1章緒論 118041.1研究背景及意義 1202941.2研究主要內(nèi)容 19816第2章離心通風(fēng)機(jī)工作原理與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3293292.1離心通風(fēng)機(jī)工作原理 3142162.2離心通風(fēng)機(jī)總體結(jié)構(gòu) 420968第3章離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與特性參數(shù) 5216113.1離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成 5285883.1.1旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 5119003.1.2進(jìn)氣方式 655053.1.3出風(fēng)口結(jié)構(gòu) 6139553.1.4傳動結(jié)構(gòu) 7204773.1.5其他結(jié)構(gòu) 8209923.2離心通風(fēng)機(jī)特性參數(shù) 9217203.2.1流量 954013.2.2壓強(qiáng) 940103.2.3轉(zhuǎn)速 10278843.2.4軸功率 10126583.2.5效率 1017775第4章離心通風(fēng)機(jī)尺寸與材料選擇 11167644.1確定主要部件尺寸 11202874.1.1通風(fēng)機(jī)氣動計算 11251884.1.2確定離心通風(fēng)機(jī)主要部件尺寸 11279284.2通風(fēng)機(jī)其他部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 13215764.2.1進(jìn)氣口集流器結(jié)構(gòu)設(shè)計 13199064.2.2進(jìn)氣口導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)設(shè)計 14177654.2.3通風(fēng)機(jī)部分部件結(jié)構(gòu)及尺寸選擇 1478664.3通風(fēng)機(jī)部件選擇材料 1419630第5章離心通風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度校核 17258325.1前、后盤強(qiáng)度校核計算 1715755.1.1等厚圓盤強(qiáng)度計算理論論述 17133315.1.2設(shè)計風(fēng)機(jī)的前、后盤強(qiáng)度校核 19181825.2葉片的強(qiáng)度校核計算 207615.2.1機(jī)翼形葉片強(qiáng)度校核理論簡述 21204565.2.2機(jī)翼形葉片強(qiáng)度校核計算 2223625.3葉片與前、后盤連接鉚釘強(qiáng)度校核計算 23219125.3.1葉片與前、后盤連接鉚釘最大切應(yīng)力簡述 23157275.3.2葉片與前、后盤連接鉚釘強(qiáng)度校核計算 24156845.4后盤與輪轂連接鉚釘強(qiáng)度校核計算 25320395.4.1輪轂連接鉚釘時所受的最大切應(yīng)力簡述 2538515.4.2后盤與輪轂連接鉚釘強(qiáng)度校核計算 26301135.5通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計算及工作轉(zhuǎn)速校驗 26313095.6主軸強(qiáng)度校核計算 2723414結(jié)論 3224865參考文獻(xiàn) 3312446致謝 35PAGEPAGE12第1章緒論1.1研究背景及意義通風(fēng)機(jī)是一種常見的將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體能的流體機(jī)械，它以氣體作為工作介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于建筑、采礦、空調(diào)、消防等需要通風(fēng)和排煙的場合。隨著我國機(jī)械制造工業(yè)的持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排意識的增強(qiáng)，對傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)制造工業(yè)的要求也越來越高，節(jié)能、環(huán)保和低碳已成為發(fā)展趨勢。隨著一系列新的通風(fēng)設(shè)備能源效率標(biāo)準(zhǔn)的頒布，國家對通風(fēng)設(shè)備的性能指標(biāo)有了明確的要求，因此，為了實現(xiàn)節(jié)能，對現(xiàn)有的低效率通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造的要求也日益緊迫。離心通風(fēng)機(jī)是一種通用的設(shè)備，它以其特有的特性，在國民經(jīng)濟(jì)的各個方面以及社會的許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，例如：石化、冶金能源、醫(yī)療衛(wèi)生、航天航空等，尤其是在工廠，礦山，隧道，冷卻塔，交通工具，船只和建筑物的通風(fēng)，排塵和冷卻；鍋爐及工業(yè)窯爐的通風(fēng)與引風(fēng)；空調(diào)及家電設(shè)備之降溫及通風(fēng)；本文介紹了一種新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)——空氣動力系統(tǒng)。離心通風(fēng)機(jī)用于糧食倉儲、港口裝卸和其它散裝材料的裝卸、裝卸船、裝卸車和反吹式收塵器等。離心風(fēng)扇在工作時，受氣流壓力的影響，會在葉輪前后兩個圓盤的外部形成一個不利于軸向載荷的載荷，即軸向載荷。當(dāng)軸向力太大時，主軸承在軸向力的作用下會發(fā)生竄動，而葉輪也會發(fā)生軸向位移，從而引起軸承溫升及金屬疲勞，從而降低軸承的使用壽命。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對風(fēng)機(jī)的需求量越來越大，這就導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)在工作狀態(tài)下與設(shè)計工況發(fā)生了很大的偏差，從而大大降低了風(fēng)機(jī)的效率。盡管新型高轉(zhuǎn)速葉輪大幅提升了常規(guī)離心風(fēng)扇的工作效率，但其與葉輪匹配度不高，造成了高流量損失；同時，其軸向力過大，造成了軸承損耗和軸向振動增加。所以，有必要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究。本文對離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計及計算，旨在為離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)的應(yīng)用與推廣提供依據(jù)。通過優(yōu)化和改進(jìn)離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，可以提高通風(fēng)機(jī)的效率和能源利用率，減少軸向力和噪聲等不利影響，同時也可以提高通風(fēng)排塵的效果和質(zhì)量，保障工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的需求。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀風(fēng)機(jī)的發(fā)展歷史可以追溯到一個多世紀(jì)以前，其現(xiàn)代形態(tài)則由西方工業(yè)大國主導(dǎo)，如美國、德國、意大利及日本，其中三菱重工等知名企業(yè)憑借尖端技術(shù)和卓越品質(zhì)主導(dǎo)全球市場。然而，中國的風(fēng)機(jī)行業(yè)起步相對較晚，發(fā)展路徑獨特。五十年代，我國通過引進(jìn)蘇聯(lián)的設(shè)計圖紙，開始了基礎(chǔ)型離心風(fēng)機(jī)的本土生產(chǎn)；六七十年代，我們在此基礎(chǔ)上消化并創(chuàng)新，實現(xiàn)了自主設(shè)計通風(fēng)設(shè)備；進(jìn)入八九十年代，離心通風(fēng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，我國取得了顯著進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)等優(yōu)質(zhì)企業(yè)嶄露頭角。盡管我國在離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計和制造上取得了顯著成就，但仍有提升空間。首先，中小型風(fēng)機(jī)在外觀和質(zhì)量上存在明顯短板，材料處理工藝落后，導(dǎo)致效率不高且噪音較大，難以在國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢。其次，國內(nèi)多數(shù)廠商專注于中小型風(fēng)機(jī)的研發(fā)，大型風(fēng)機(jī)系列的開發(fā)投入相對不足。再者，制造工藝方面，我國的焊接技術(shù)相較于西方發(fā)達(dá)國家，如采用釬焊和槽焊等先進(jìn)技術(shù)制造三元葉輪，仍有較大的差距。國內(nèi)尚未廣泛掌握并應(yīng)用這些高精尖的制造工藝。1.3研究主要內(nèi)容本文對離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，主要研究內(nèi)容如下：第1章是緒論，是對選題的背景和意義進(jìn)行了概括，并對選題的主要內(nèi)容進(jìn)行了介紹。第2章主要介紹了離心風(fēng)扇的工作原理和整體結(jié)構(gòu)，對其工作原理進(jìn)行了說明，并對其進(jìn)行了整體設(shè)計。第3章為離心風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計和特征參數(shù)研究，重點闡述了其各個結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，并對其有關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行了分析。第4章是離心通風(fēng)機(jī)尺寸與材料選擇，對通風(fēng)機(jī)的主要部件、其他部件如集流器、導(dǎo)流器等的尺寸進(jìn)行計算與選型，并對部件選擇的材料進(jìn)行分析。第5章是離心通風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度校核，主要對是前后盤、葉片、葉片與前后盤連接鉚釘、后盤與輪轂連接鉚釘、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、主軸等進(jìn)行強(qiáng)度校核。

第2章離心通風(fēng)機(jī)工作原理與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1離心通風(fēng)機(jī)工作原理離心通風(fēng)機(jī)是一種常見的工業(yè)通風(fēng)設(shè)備，主要用于通風(fēng)、排風(fēng)和換氣等場合。其工作原理是利用葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，將氣體吸入并排出。離心通風(fēng)機(jī)通常由葉輪、蝸殼、進(jìn)氣口和出氣口等組成，其結(jié)構(gòu)和性能的不同，可以滿足不同的需求和要求。離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。離心通風(fēng)機(jī)利用離心力原理實現(xiàn)除塵和通風(fēng)。其主要由風(fēng)扇、電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)組成。工作時，電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇以高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力。圖2-1離心通風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖離心風(fēng)機(jī)是一種新型的軸流風(fēng)機(jī)，它是一種大型風(fēng)機(jī)，它的葉輪與電機(jī)相連，而中、大型風(fēng)機(jī)則是通過聯(lián)軸器或滑輪與電機(jī)相連接。葉輪作為風(fēng)扇的核心零件，其幾何尺寸、葉片個數(shù)及加工精度直接關(guān)系到風(fēng)扇的性能。為了確保風(fēng)扇的順利旋轉(zhuǎn)，必須采用靜平衡或動平衡的方法。在離心風(fēng)扇工作過程中，電機(jī)帶動葉輪在蝸殼內(nèi)部轉(zhuǎn)動，通過進(jìn)氣口將氣流從葉輪中央抽吸，利用葉片對燃?xì)獾耐屏Γ龃笕細(xì)獾膲毫稗D(zhuǎn)速，通過離心力沿葉道甩到機(jī)殼，再由排氣管排出。離心通風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于粉塵嚴(yán)重的工業(yè)領(lǐng)域，如煤電廠、燃煤鍋爐、火電廠、水泥廠等。在鋼鐵、有色金屬等冶金工業(yè)中，離心通風(fēng)機(jī)主要用于排煙、通風(fēng)和除塵等工作。離心通風(fēng)機(jī)可以有效地將煙氣和廢氣排出，減少對環(huán)境的污染。在化工工業(yè)中，離心通風(fēng)機(jī)主要用于輸送氣體和除塵。離心通風(fēng)機(jī)可以將氣體輸送到需要的位置，同時也可以通過過濾系統(tǒng)對氣體進(jìn)行除塵處理，保證生產(chǎn)環(huán)境的清潔和安全。在造紙工業(yè)中，離心通風(fēng)機(jī)主要用于排放廢氣和蒸汽，并通過過濾系統(tǒng)對廢氣進(jìn)行處理。離心通風(fēng)機(jī)可以有效地減少廢氣對環(huán)境的影響。未來，隨著工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能也將不斷得到改進(jìn)和優(yōu)化，以滿足不同場合的需求和要求。2.2離心通風(fēng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機(jī)是一種重要的工業(yè)通風(fēng)設(shè)備，主要用于通風(fēng)排塵等場合。本文設(shè)計的離心通風(fēng)機(jī)，采用“中空機(jī)翼型”葉片，其優(yōu)點在于空氣動力性能良好，效率高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。該葉輪包括12片向后傾斜的機(jī)翼形葉片，弧形前圓盤，以及平板后圓盤，全部葉輪均進(jìn)行了動靜平衡校正，具有較好的氣動特性，較高的工作效率，運行穩(wěn)定。刀片，前盤，后盤由16錳鋼板制成，強(qiáng)度高，耐磨。離心通風(fēng)器結(jié)構(gòu)相對簡單，大部分零件如葉輪、蝸殼等均為鋼材，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖本論文所設(shè)計的離心式排氣扇效率高，噪音小，風(fēng)量在800-57000立方米/小時，最大壓力在400-2100帕之間，完全可以替代目前國內(nèi)生產(chǎn)的其他型號的普通中、低壓離心風(fēng)機(jī)。其效率最高達(dá)91%，可以有效地減少能源消耗和環(huán)境污染。同時，離心通風(fēng)機(jī)的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，適用于各種工業(yè)場合的通風(fēng)排塵需求。離心通風(fēng)器用于排放含有灰塵、木材碎屑、細(xì)纖維及灰塵等氣體的混合氣體，亦可作普通通風(fēng)。適用范圍為：所輸送的氣體和不自燃，不爆炸，不揮發(fā)，對人體無害，不對鋼結(jié)構(gòu)有腐蝕性的氣體。離心通風(fēng)器輸送無粘度物料，當(dāng)粉塵和固體顆粒含量不得高于150毫克/立方米時，氣流溫度不得高于80℃。離心式排氣扇主要適用于廠房、廠房、廠房等場所的通風(fēng)，也可以與各種類型的機(jī)器配合使用，起到氣流循環(huán)、強(qiáng)烘干、送風(fēng)、降溫、除塵等作用。第3章離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與特性參數(shù)3.1離心通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成3.1.1旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機(jī)中主要的旋轉(zhuǎn)部件是離心式風(fēng)扇，它起到產(chǎn)生離心力并提供通風(fēng)量的作用。通常離心式風(fēng)扇的設(shè)計有兩種：平衡葉片風(fēng)扇和傾斜葉片風(fēng)扇。（1）平衡葉片風(fēng)扇：葉片基本平平的，輪廓更加規(guī)整。這種風(fēng)扇結(jié)構(gòu)簡單，但通風(fēng)量和離心力較傾斜葉片風(fēng)扇要小。（2）傾斜葉片風(fēng)扇：葉片傾斜設(shè)置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜一些。但由于葉片的傾角設(shè)計，能產(chǎn)生更大的離心力和通風(fēng)量。在離心通風(fēng)機(jī)中，較常見的是傾斜葉片風(fēng)扇設(shè)計。它由于葉片的傾角，在旋轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生更大的動量，從而帶動更多的氣流通過。離心排氣扇有左右兩種型式，由馬達(dá)的一端面向前，葉輪順時針轉(zhuǎn)動，即為“右”；順時針轉(zhuǎn)動的，就是“左”字的左邊。離心通風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向及出口位置示意圖如下：圖3-1離心通風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)3.1.2進(jìn)氣方式離心通風(fēng)機(jī)是一種常見的工業(yè)通風(fēng)設(shè)備，其工作原理是通過旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生離心力，將氣體加速并排出機(jī)殼。離心風(fēng)扇按進(jìn)風(fēng)形式可分為單面進(jìn)風(fēng)和雙面進(jìn)風(fēng)。在特定條件下，離心式排氣扇的進(jìn)氣孔設(shè)有進(jìn)氣室，其旋轉(zhuǎn)方向為“左”，也可“右”為五個不同的進(jìn)氣孔，見圖3-2。圖3-2離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣機(jī)構(gòu)方式3.1.3出風(fēng)口結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機(jī)是一種用于工業(yè)通風(fēng)和粉塵排放的設(shè)備，其蝸殼出風(fēng)口方向需要根據(jù)使用要求進(jìn)行規(guī)定。蝸輪螺殼包括一個蝸板，一個是左、右兩個側(cè)板，多為焊接或拉出的。渦殼的作用是將離心泵內(nèi)的廢氣導(dǎo)入渦殼，然后通過管路或排放到空氣中。此外，渦輪泵具有膨脹壓力的作用，也就是把一部分燃?xì)鈩訅恨D(zhuǎn)化為靜壓力。為便于制造，通常采用等寬斷面結(jié)構(gòu)。它是一種用于離心風(fēng)扇的軸向吸入設(shè)備。它的主要功能是把燃?xì)鈱?dǎo)入到葉輪中，并對進(jìn)入的空氣進(jìn)行均勻化。當(dāng)空氣從收集器流入葉輪時，會在進(jìn)口附近產(chǎn)生渦流，所以必須仔細(xì)地進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。現(xiàn)在使用較多的是圓弧型和圓錐型。按用戶需求，對離心風(fēng)機(jī)渦殼出口角夾角進(jìn)行0度，45度，90度，135度，180度，225度，270度，315度等8種基礎(chǔ)排氣方位。如圖3-3所示：圖3-3離心通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口角度位置示意圖3.1.4傳動結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機(jī)的傳動方式是決定其運行效率和使用壽命的重要因素之一。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，我國離心通風(fēng)機(jī)的傳動方式主要有以下幾種形式：（1）直聯(lián)式傳動：電機(jī)與風(fēng)機(jī)的軸直接相連，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單。但是，直聯(lián)式傳動的缺點是難以進(jìn)行維護(hù)和修理，一旦其中一個部件出現(xiàn)故障，整個設(shè)備的維修難度較大。（2）皮帶傳動：電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間采用皮帶傳動，通過張緊裝置來調(diào)整皮帶的松緊程度，以調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。皮帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪音小、易于維護(hù)等優(yōu)點，但需要定期更換皮帶，且傳動效率較低。（3）聯(lián)軸器傳動：電動機(jī)和風(fēng)扇是通過耦合的方式進(jìn)行的，它具有振動和保護(hù)設(shè)備的功能。耦合傳動的效率高，維修方便，但是價格昂貴。（4）減速器傳動：電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間采用減速器傳動，通過減速器來降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。減速器傳動具有傳動效率高、速度調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，但成本較高。綜合比較，離心通風(fēng)機(jī)主要采用皮帶傳動方式。因為它具有傳動平穩(wěn)、維護(hù)方便、傳動效率適中和成本較低等優(yōu)點，滿足了工業(yè)通風(fēng)的需求，并且能夠降低設(shè)備成本和維護(hù)成本。3.1.5其他結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機(jī)中的葉輪是其重要組成部分，主要起到加速氣體和產(chǎn)生離心力的作用。根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)形式，離心通風(fēng)機(jī)的葉輪可以分為以下幾種類型：（1）前曲板式葉輪：前曲板式葉輪是最常見的葉輪形式之一，它由一個前曲板和若干個后曲板組成。前曲板位于葉輪的進(jìn)氣側(cè)，能夠起到引導(dǎo)氣流和增加進(jìn)氣量的作用。后曲板位于前曲板的下游，能夠起到加速氣流和產(chǎn)生離心力的作用。（2）直板式葉輪：直板式葉輪由若干個平直的葉片組成，葉片呈直線型，與葉輪的旋轉(zhuǎn)中心垂直。直板式葉輪適用于低速運轉(zhuǎn)和低壓差的場合，但在高速運轉(zhuǎn)和高壓差的情況下，容易產(chǎn)生振動和噪音。（3）后曲板式葉輪：后曲板式葉輪由若干個后曲板組成，它與前曲板式葉輪相比，具有較高的效率和較低的噪音，但制造成本較高。綜合比較，離心通風(fēng)機(jī)采用直板式葉輪，見圖3-4所示。圖3-4葉輪結(jié)構(gòu)圖支架由型材制成和風(fēng)筒連接；葉輪部由葉片和葉轂組成，均采用玻璃鋼制成；機(jī)殼部由機(jī)殼，風(fēng)口組成，均采用玻璃鋼制成。進(jìn)氣口部及殼體部分由玻璃纖維材料構(gòu)成，位于風(fēng)扇兩側(cè)，與軸線方向呈弧形，以便于氣流順暢地流入，降低了損耗。電氣部分使用抗腐蝕離心風(fēng)扇的水平馬達(dá)，外殼經(jīng)涂裝防銹處理。此外，有些通風(fēng)設(shè)備還應(yīng)裝有進(jìn)氣箱、導(dǎo)流板、擴(kuò)壓器和擴(kuò)壓器。進(jìn)氣箱的功能是將其安裝到風(fēng)扇外殼外部，通常僅用于大容量或兩個抽吸的離心通風(fēng)扇；在風(fēng)扇設(shè)計中，采用了可調(diào)整的導(dǎo)葉來實現(xiàn)風(fēng)扇的各種特性，從而提高了風(fēng)扇的使用范圍。擴(kuò)散器有兩種類型：一種是葉片擴(kuò)散器，另一種是無葉擴(kuò)散器，其作用是將一些壓力轉(zhuǎn)換成靜態(tài)壓力；漫射器的功能和擴(kuò)散器一樣，只是其布置在渦殼的出口處。3.2離心通風(fēng)機(jī)特性參數(shù)離心通風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)主要由流量、壓力、轉(zhuǎn)速、軸功率、效率等表示。3.2.1流量在單位時刻，離心通風(fēng)器通過風(fēng)扇出口截面的體積流率。流率（容積流率或質(zhì)流率）表示每一時刻流經(jīng)風(fēng)扇出口截面的氣流（容積或重量）。在以容積流速計算時，以米3/s（m3/s）為單位以Q來表達(dá)，而以質(zhì)量流為例，則以kg/s（kg/s）或公斤/h（kg/h）為單位，其質(zhì)量流率與容積流率之間的關(guān)系如下（3-1）這里，ρ是以千克/立方米表示的氣體密度。以每小時流經(jīng)離心風(fēng)扇入口截面的容積流率為理論流率，記為Qth。然而，使用的實際流速比經(jīng)過葉輪傳遞的理論流速要小，即：于是，離心通風(fēng)機(jī)的容積效率為：（3-2）3.2.2壓強(qiáng)壓強(qiáng)表示離心式排氣扇產(chǎn)生的壓力上升，也就是在入口和出口截面上，每一容積內(nèi)的燃?xì)饽芟嗖詈艽蟆Ｓ脡簭?qiáng)差表示，單位為帕（Pa）。風(fēng)機(jī)的壓強(qiáng)升又分全壓升、理論壓強(qiáng)、靜壓升為和動壓升。本文設(shè)計的離心通風(fēng)機(jī)在工作過程中會有流動損失，我們用表示。所以風(fēng)機(jī)實際產(chǎn)生的全壓升是比理論全壓升要小的，即（3-3）流動效率為：（3-4）3.2.3轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n是指離心風(fēng)機(jī)的速度，它與風(fēng)機(jī)的流量，壓力，以及風(fēng)機(jī)的效率有很大關(guān)系。旋轉(zhuǎn)速度n以rpm（r/分鐘）為單位。3.2.4軸功率將離心風(fēng)扇的動力分為有效的、內(nèi)部的和軸向的。由風(fēng)扇傳送的燃?xì)猓诿恳恍r從離心式風(fēng)扇得到的有效能源稱為離心式風(fēng)扇的最大有效壓力。我們以瓦或千瓦的名義以P來表達(dá)軸功率。根據(jù)壓力上升的概念，我們可以推斷出，在通過風(fēng)扇時，每一體積的氣體所攜帶的能量是：，若理論流量為（m3/s），那么，在每一段時間中所得到的氣體的能量被稱作是氣體的動力，也就是內(nèi)部力，以PJ來表達(dá)，有：（3-5）考慮流動損失和容積損失q后，實際氣體的有效功率為：（3-6）3.2.5效率離心風(fēng)扇的效率是衡量其工作特性的一個關(guān)鍵參數(shù)。將風(fēng)扇效率劃分為全壓效率，風(fēng)扇靜壓效率，風(fēng)扇全壓內(nèi)部效率，風(fēng)扇內(nèi)部靜壓效率。風(fēng)機(jī)的效能反映了風(fēng)機(jī)的設(shè)計和制造水平。實燃動力是氣體經(jīng)過葉輪后獲得的能量，風(fēng)機(jī)的軸功率是原動機(jī)輸入的功率，所以風(fēng)機(jī)的有效效率為（3-7）所以離心通風(fēng)機(jī)的有效效率（總效率）為：（3-8）其中：表示容積效率、表示流動效率、表示機(jī)械效率。離心通風(fēng)機(jī)的流量、壓力和效率也是與葉輪結(jié)構(gòu)、蝸殼型線、進(jìn)口和出口截面積等因素密切相關(guān)的。在設(shè)計離心通風(fēng)機(jī)時，需要綜合考慮這些因素，以選擇最優(yōu)的葉輪結(jié)構(gòu)、蝸殼型線和進(jìn)出口截面積等參數(shù)，從而保證離心通風(fēng)機(jī)的性能和效率。第4章離心通風(fēng)機(jī)尺寸與材料選擇4.1確定主要部件尺寸4.1.1通風(fēng)機(jī)氣動計算由無因次參數(shù)計算得出：=1.1088m（4-1）或公式：D2=19.1n?pp?ρ=0.97m取葉輪外徑為：葉輪速度計算：u2=πnD260QUOTEπnD260=47.124m/s通風(fēng)機(jī)軸功率計算：（4-4）4.1.2確定離心通風(fēng)機(jī)主要部件尺寸無因次性能曲線是相同的，同時各部件的尺寸設(shè)計滿足幾何的相似性原理。參照相似原理進(jìn)行計算，以外徑D2作為特征尺寸，得到以下關(guān)系：（4-5）（4-6）（4-7）設(shè)定流道部分葉輪外徑D2m為100，由下面空氣動力學(xué)圖，通過相似原理求出所選模型部件相對尺寸。圖4-12型離心通風(fēng)機(jī)空氣動力學(xué)簡圖綜合上圖，通過計算求出設(shè)計模型主要部件尺寸以及葉輪外徑的比值，如下表4-1所示：表4-1通風(fēng)機(jī)模型各部件尺寸與葉輪外徑的比值葉輪葉片進(jìn)口直徑/葉輪外徑0.74葉輪外徑/葉輪外徑1.00葉片進(jìn)口寬度/葉輪外徑0.35葉片出口寬度/葉輪外徑0.25機(jī)殼寬度/葉輪外徑0.70風(fēng)機(jī)出口長度/葉輪外徑0.80蝸殼出口張開度/葉輪外徑0.64機(jī)殼出口至葉輪軸線距離/葉輪外徑0.65集流器入口直徑/葉輪外徑1.00集流器出口直徑/葉輪外徑0.73機(jī)殼內(nèi)壁阿基米德螺旋型線蝸殼參數(shù)中心基方/葉輪外徑0.15內(nèi)壁型線半徑/葉輪外徑0.58內(nèi)壁型線半徑/葉輪外徑0.725內(nèi)壁型線半徑/葉輪外徑0.875內(nèi)壁型線半徑/葉輪外徑1.025通過相似原理進(jìn)行設(shè)計，通風(fēng)機(jī)在設(shè)計過程中的葉輪直徑與上表相應(yīng)部件比值進(jìn)行相乘，得到實際所需設(shè)計風(fēng)機(jī)相應(yīng)部件的實際尺寸。其中由相似理論得葉輪葉片數(shù)為Z=10，與BK4-72模型數(shù)相同。葉片的入口角度為，，得到葉片為后彎式機(jī)翼形葉片。主要部件的結(jié)構(gòu)尺寸如下表4-2所示：表4-2設(shè)計通風(fēng)機(jī)各主要部件尺寸葉輪葉片進(jìn)口直徑（m）0.740葉輪外徑（m）1.000葉片進(jìn)口寬度（m）0.350葉片出口寬度（m）0.250機(jī)殼寬度（m）B0.700風(fēng)機(jī)出口長度（m）C0.800蝸殼出口張開度（m）A0.640機(jī)殼出口至葉輪軸線距離（m）0.650集流器入口直徑（m）1.000集流器出口直徑/葉輪外徑0.730機(jī)殼內(nèi)壁阿基米德螺旋型線蝸殼參數(shù)中心基方邊長（m）a0.150內(nèi)壁型線半徑（m）0.580內(nèi)壁型線半徑（m）0.725內(nèi)壁型線半徑（m）0.875內(nèi)壁型線半徑（m）1.0254.2通風(fēng)機(jī)其他部件結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1進(jìn)氣口集流器結(jié)構(gòu)設(shè)計由所查閱的文獻(xiàn)可得，集流器的類型和形狀有很多種，一般而言，錐形的集流器相對于筒型的集流器而言有更多好處，且弧形集流器優(yōu)于錐形集流器，而組合型集流器相對于非組合型集流器的優(yōu)點更多。于是錐弧形集流器進(jìn)氣口的渦流區(qū)最小，根據(jù)以上描述考慮，選擇其厚度為6mm錐弧形集流器。結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：圖4-2錐弧形集流器4.2.2進(jìn)氣口導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)設(shè)計為了對所設(shè)計的離心通風(fēng)機(jī)的性能和使用范圍進(jìn)行提高，在集流器又或者進(jìn)氣室中裝設(shè)進(jìn)氣口導(dǎo)流器，它可分為徑向和軸向。此次設(shè)計當(dāng)中，軸向結(jié)構(gòu)導(dǎo)流器是我們所采用的，葉片數(shù)為Z=10，由相似原理得出并與對應(yīng)的空氣動力學(xué)圖相結(jié)合，主要尺寸得出為：D=D2=1.000m。4.2.3通風(fēng)機(jī)部分部件結(jié)構(gòu)及尺寸選擇查閱相關(guān)文獻(xiàn)對性能進(jìn)行分析初步得出部分尺寸，前盤厚度是6mm，后盤厚度是6mm；葉輪葉片數(shù)為Z=10，葉片入口角度β1=25.4°，β2=41.2°，機(jī)翼后彎式葉片；集流器厚度選為6mm；機(jī)殼厚度6mm；鉚釘直徑初選為12mm。待后面設(shè)計對其進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計校核時在確定其可行性。4.3通風(fēng)機(jī)部件選擇材料在設(shè)計離心通風(fēng)機(jī)的過程當(dāng)中，應(yīng)該注意相關(guān)部件需要具有一定的強(qiáng)度，這不但可以保證通風(fēng)機(jī)運行安全還能延長使用壽命。所以在預(yù)算充裕的基礎(chǔ)上，通過全面的考慮，一定要選定合適的材料。轉(zhuǎn)子在通風(fēng)機(jī)中的重要程度非常大，主軸是它的重要組成部件，所以主軸的材料選取十分重要，根據(jù)對文獻(xiàn)的查閱，將使45號或者35號鋼為材料的第一選擇。葉輪的主要工作是通過轉(zhuǎn)動來完成的，工作時間當(dāng)中，每個部件都會被施加一定的作用力在上面。因此使用時一定要夠保證通風(fēng)機(jī)的力學(xué)性能可以得到足夠的保障使其滿足使用要求，一般選用離心通風(fēng)機(jī)的葉片時，考慮到前、后盤的材料常選用Q235-A普通碳素結(jié)構(gòu)的鋼或者16Mn低結(jié)構(gòu)的合金鋼。靜態(tài)部件所表現(xiàn)得靜態(tài)載荷能力是十分出色的，而動態(tài)載荷一般只是由少部分零件承擔(dān)。在靜態(tài)載荷的過程當(dāng)中，很少考慮強(qiáng)度問題，其物理性能并作不嚴(yán)格要求。于是在設(shè)計中，靜態(tài)部件選材所考慮的物理性能并不作不嚴(yán)格要求。（1）主軸選材通過對《風(fēng)機(jī)手冊》的查閱，可將優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號鋼作為主軸材料的初選擇，后面將進(jìn)行校核確定其可行性。（2）葉輪部分選材1）葉片選材（4-8）當(dāng)u2時，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45即為葉片材料初選擇，后面將進(jìn)行強(qiáng)度校核。2）前、后盤選材查閱《風(fēng)機(jī)手冊》中主要零部件的選材標(biāo)準(zhǔn)，前、后盤材料選擇普通碳素鋼Q235-A后面將進(jìn)行強(qiáng)度校核。3）輪轂選材葉輪直徑D1=0.74m，輪轂直徑d=0.7m輪轂外緣圓周速度（4-9）根據(jù)文獻(xiàn)所得標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)輪轂外緣圓周速度u時選擇灰鑄鐵HT150。（3）鉚釘選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，初選擇鉚釘材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A。（4）機(jī)殼、側(cè)板選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，初選擇機(jī)殼側(cè)板材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A。（5）軸承箱、半聯(lián)軸節(jié)選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，選擇灰鑄鐵HT150為軸承箱、半聯(lián)軸節(jié)材料。（6）支架、拉桿選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，初選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼25為支架、拉桿材料。（7）齒輪選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，初選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45為齒輪材料。（8）滑輪、地腳墊板等鑄件選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，滑輪、地腳墊板等鑄件材料初選擇灰鑄鐵HT200為選用材料。（9）帶輪選材根據(jù)《風(fēng)機(jī)手冊》文獻(xiàn)，初選擇灰鑄鐵HT200為帶輪材料。通風(fēng)機(jī)各部件材料初選材料可具體列如下表4-3所示：表4-3通風(fēng)機(jī)各部件所選材料列表零部件材料名稱牌號主軸優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼45葉片優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼45前、后盤普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A輪轂灰鑄鐵HT150鉚釘普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A機(jī)殼、側(cè)板普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A軸承箱、半聯(lián)軸節(jié)灰鑄鐵HT150支架、拉桿優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼25齒輪優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼45滑輪、地腳墊板等鑄件灰鑄鐵HT200帶輪灰鑄鐵HT200

第5章離心通風(fēng)機(jī)的強(qiáng)度校核5.1前、后盤強(qiáng)度校核計算5.1.1等厚圓盤強(qiáng)度計算理論論述（1）無附加載荷的等厚圓盤內(nèi)孔處最大切應(yīng)力內(nèi)徑和外徑分別為為D1和D2的等厚圓盤，以其所對應(yīng)角速度?旋轉(zhuǎn)時，要求最大徑向應(yīng)力比最大切應(yīng)力小。所以在強(qiáng)度校核過程當(dāng)中，按最大切向應(yīng)力計算圓盤強(qiáng)度時。按照通風(fēng)機(jī)的運行機(jī)制來講，在葉輪計算當(dāng)中需要按照對等厚圓盤處理的方式做參照。圓盤的最大切應(yīng)力計算：（5-1）式中：——最大切應(yīng)力（N/或Pa）；——圓盤材料密度（kg/）；——泊松比，鋼的泊松比＝0.3；——圓盤內(nèi)直徑（m）；——圓盤外直徑（m）；——圓盤外直徑處的線速度（m/s）。代入上式得：（2）圓盤中由葉片離心力產(chǎn)生的切應(yīng)力受輪盤上的葉片離心力的作用，產(chǎn)生附加應(yīng)力：（5-2）式中——半圓盤得離心力（N）；——半圓盤上畢業(yè)片得總離心力（N）；——不考慮葉片離心力時輪盤得應(yīng)力（或）。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4-1圓盤重心示意圖如上圖計算半圓盤質(zhì)量為：（5-3）重心所在半徑：（5-4）計算離心力:式中圓盤厚度;一一一材料密度,鋼板;一一一圓盤旋轉(zhuǎn)角速度設(shè)單個葉片的質(zhì)量為，葉片重心所在半徑為，則單個葉片的所求離心力為:（5-5）葉片的總的離心力垂直分力計算:（5-6）式中：k———對槳葉的離心力進(jìn)行分布（前部圓盤k=0.5，后部圓盤k=1)；Z一一葉片數(shù);公式由葉片離心力所引起的輪盤附加力得出;（5-7）（3）圓盤葉片離心力和最大切應(yīng)力一起作用下，最大切應(yīng)力為;（5-8）5.1.2設(shè)計風(fēng)機(jī)的前、后盤強(qiáng)度校核通過以上公式計算得到以下數(shù)據(jù)：表4-1前后盤強(qiáng)度計算所涉及主要數(shù)據(jù)表前后盤強(qiáng)度計算所涉及參數(shù)符號數(shù)值圓盤內(nèi)徑（m）0.740圓盤外徑（m）1.000葉輪角速度（rad/s）94.200葉輪外緣速度（m/s）47.124葉輪中心至葉片重心的圓半徑（m）0.435葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）n900圓盤（前、后）厚度（m）0.006葉片數(shù)量（個）Z10單個葉片質(zhì)量（kg）m3.5通過相關(guān)公式，以及上述表格所得數(shù)值，進(jìn)行以下強(qiáng)度校核步驟：1.前、后盤的內(nèi)孔處最大切應(yīng)力計算：2.離心力計算；單個葉片離心力計算；通過以上計算得到下面計算；a）通過葉片離心力使前盤產(chǎn)生的切應(yīng)力計算：b）通過葉片離心力使后盤產(chǎn)生的切應(yīng)力計算：3.得到前、后盤的最大切應(yīng)力計算為：a）前盤計算：b）后盤計算：查閱文獻(xiàn)相關(guān)表格并分析數(shù)據(jù)，參考《風(fēng)機(jī)手冊》，相應(yīng)許用應(yīng)力通過普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q234-A得出的；（前、后盤材料許用應(yīng)力）即普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q234-A滿足要求，校核完畢。5.2葉片的強(qiáng)度校核計算在分析槳葉的力學(xué)性能時，應(yīng)將其聯(lián)接形式納入到設(shè)計中，若采用鉚接聯(lián)接，應(yīng)采用簡支梁；若采用焊接方式，則需安裝橫梁。由于不同的聯(lián)接形式，刀片的尺寸會根據(jù)自身的離心力而呈現(xiàn)出不同的尺寸，并且根據(jù)所選擇的結(jié)構(gòu)也會有所區(qū)別。我們所設(shè)計的通風(fēng)機(jī)在運行當(dāng)中，葉片通過離心力所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力是葉片主要承受的，其次氣動力和葉片附加應(yīng)力也會產(chǎn)生影響，可是和葉片本身所產(chǎn)生的離心力相比較而言卻非常小，甚至能夠忽略。該設(shè)計所選用的葉片是機(jī)翼型葉片，連接方式選取的是焊接件或鉚接。其強(qiáng)度校核只需求出葉片通過轉(zhuǎn)動自身產(chǎn)生的離心力所影響的的最大彎曲應(yīng)力和拉應(yīng)力，然后進(jìn)行校核計算，當(dāng)其滿足以下公式，說明合理：假設(shè)風(fēng)扇的槳葉是一根靜止的橫梁，那么由于槳葉的轉(zhuǎn)動所引起的離心力就是對橫梁的平均負(fù)荷。如圖4-2所示：圖4-2均布載荷（q）的固定梁均布載荷分布示意圖通過公式：（5-9）梁的兩端的葉片發(fā)生的最大彎曲應(yīng)力公式：（5-10）W——抗彎截面模數(shù)。5.2.1機(jī)翼形葉片強(qiáng)度校核理論簡述設(shè)計過程中所選擇的機(jī)翼形葉片的壓力面是弧形，中空一般由用鋼板做成。為了提升葉片的剛性，可以將肋板增加在葉片內(nèi)部，這尤為重要。機(jī)翼形葉片在強(qiáng)度計算時，可以暫時不考慮肋板的影響，并且把整個葉片當(dāng)做承受均布載荷的梁。當(dāng)葉輪通過角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，單個葉片由本身質(zhì)量而產(chǎn)生的離心力F：（5-11）式中m——單個葉片的質(zhì)量（kg）；R——葉輪中心至葉片重心的半徑（m）；——葉輪角速度；n——葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）.機(jī)翼形葉片簡圖及受力圖：圖4-3機(jī)翼形葉片簡圖及受力分布如上圖，當(dāng)機(jī)翼形葉片兩面呈現(xiàn)凸形時，可以通過橢圓形近似計算葉片數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由上圖可得到關(guān)系：（5-12）式中：——F方向與方向之間的夾角.葉片的抗彎截面模量計算公式：（5-13）按固定梁對葉片的最大彎矩進(jìn)行計算：（5-14）由上面所述得到得結(jié)果可對最大彎曲應(yīng)力進(jìn)行計算：（5-15）所得數(shù)據(jù)與本設(shè)計選用材料許用應(yīng)力[]比較，校核是否滿足強(qiáng)度要求。5.2.2機(jī)翼形葉片強(qiáng)度校核計算通過相似原理進(jìn)行設(shè)計所取得的數(shù)據(jù)參數(shù)基本符合足4-72（16）型通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，所得參數(shù)可參考《風(fēng)機(jī)手冊》當(dāng)中4-72系列產(chǎn)品16型產(chǎn)品樣本，得到以下數(shù)據(jù)：翼型槳葉受力簡化計算計算出的刀片的平均寬度：L=0.3米從槳葉中心到槳葉中心的半徑：葉片近似橢圓尺寸：；；F方向與方向夾角：單葉片質(zhì)量：m=3.5kg葉輪設(shè)計轉(zhuǎn)速：n=900r/min則：（1）葉輪角速度：（2）單個葉片的離心力：（3）葉片的抗彎截面模量：（4）設(shè)計中葉片最大彎矩為：（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得最大彎曲應(yīng)力為：通過以上計算，參考《風(fēng)機(jī)手冊》，可知葉片所選材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q234-A的相應(yīng)許用應(yīng)力為[]=。且有以下關(guān)系：即選用此材料是符合要求的，并且可以滿足強(qiáng)度需求。5.3葉片與前、后盤連接鉚釘強(qiáng)度校核計算5.3.1葉片與前、后盤連接鉚釘最大切應(yīng)力簡述葉輪通過鉚釘與前后盤進(jìn)行連接，所以在運行轉(zhuǎn)動時，也會收到葉片的離心力。鉚釘?shù)膹?qiáng)度需要得到加強(qiáng)，不然會損毀掉落，所以我們需要先設(shè)定葉片連接前盤時的鉚釘需要按照承受葉片離心力百分之五十進(jìn)行計算，與后盤連接時鉚釘需要滿足能夠承受葉片百分之百的離心力。（如圖4-4所示）。圖4-4葉片與前后盤的鉚釘連接示意圖運行時鉚釘受到最大切應(yīng)力為；（5-16）式中F———單個葉片離心力（N）；d———一鉚釘?shù)闹睆剑╩）；Z———鉚釘數(shù)量（個）；k———分配系數(shù)，對前盤取k=0.5，對后盤取k=1.0。5.3.2葉片與前、后盤連接鉚釘強(qiáng)度校核計算根據(jù)前面通風(fēng)機(jī)設(shè)計計算及校核得出的數(shù)據(jù)如下：一個葉片離心力：F=13510.12N；所選鉚釘直徑：d=0.012m；葉輪的前、后盤連接鉚釘分別數(shù)量：Z=10；根據(jù)以上理論的論述中計算公式：（1）前盤的連接鉚釘?shù)淖畲笄袘?yīng)力為：（2）后盤的連接鉚釘?shù)淖畲笄袘?yīng)力為：根據(jù)以上過程，參考《風(fēng)機(jī)手冊》中的數(shù)據(jù)并比較，得到葉片與前、后盤連接的鉚釘?shù)牟牧蠟槠胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼Q234-A的相應(yīng)許用切應(yīng)力：[]=即有如下關(guān)系：所以校核通過并能滿足強(qiáng)度要求。5.4后盤與輪轂連接鉚釘強(qiáng)度校核計算5.4.1輪轂連接鉚釘時所受的最大切應(yīng)力簡述其轉(zhuǎn)矩為：（5-17）在圓周半徑的R上，固定軸盤與后盤的連接鉚釘承受之力：（5-18）假設(shè)圓周半徑R上，存在Z個直徑為d的鉚釘，那么鉚釘在其中所受的平均切應(yīng)力計算：=當(dāng)時，鉚釘在其中承受最大切應(yīng)力（見下圖所示）。式中P——通風(fēng)機(jī)所需功率（kW）；n——通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）；d——鉚釘直徑（m）；Z——鉚釘數(shù)量（個）；R——固定后盤與軸盤的鉚釘所在的圓周半徑（M）。圖4-5后盤與輪轂的鉚釘連接示意圖5.4.2后盤與輪轂連接鉚釘強(qiáng)度校核計算通過以上校核計算，和對葉片與前后盤連接鉚釘?shù)膹?qiáng)度計算中得到以下數(shù)據(jù)：葉輪最大轉(zhuǎn)速；n=900r/min；通風(fēng)機(jī)需用功率；P=10.78kW；設(shè)計選用鉚釘直徑；d=0.012m；鉚釘使用數(shù)量；Z=10；固定后盤與輪轂的鉚釘所在圓周半徑；R=0.185m；則通過以上理論論述的計算公式可知；后盤與輪轂連接鉚釘最大切應(yīng)力：通過以上計算，參考《風(fēng)機(jī)手冊》資料，發(fā)現(xiàn)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q234-A的相應(yīng)許用切應(yīng)力[]=得到關(guān)系；即本次設(shè)計選用的用來與輪轂進(jìn)行連接的鉚釘所選擇的材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q234-A是合理的且符合強(qiáng)度需求。5.5通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計算及工作轉(zhuǎn)速校驗為了保證通風(fēng)機(jī)能夠正常的運行并且安全可靠，需要工作轉(zhuǎn)速n和臨界轉(zhuǎn)速nc剛軸：要求：柔軸：要求：使轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速得出的方法是存在的，大體分為兩類：一類是實踐的基礎(chǔ)，我們能夠忽略臨界轉(zhuǎn)速的次要因素，通過相關(guān)振動理論計算了公式及圖表；第二類是通過長期的實踐積累的經(jīng)驗公式以及圖表。本次的設(shè)計計算以第一類為基礎(chǔ)。本次設(shè)計中選擇采用D動傳動方式，先假定忽略軸和皮帶輪的重量，可得到D動臨界轉(zhuǎn)速的經(jīng)驗計算公式：轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為（5-19）式中m——葉輪質(zhì)量（kg）；m=459g；——懸臂端AC間的軸徑（cm）；=9cm；——支承AB間的軸徑（cm）；=15cm；——支承AB間跨距（cm）；=94.5cm；a——支點A到葉輪重心處距離；a=42.3cm。當(dāng)D動轉(zhuǎn)動軸所對應(yīng)的傳動臨界轉(zhuǎn)速計算受擾度示意圖如4-6所示。圖4-6D式轉(zhuǎn)動方式下軸的擾度示意圖把以上數(shù)據(jù)代入上面計算公式得到轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速為：工作轉(zhuǎn)速n與臨界轉(zhuǎn)速比值：即通過計算，工作時的速度小于轉(zhuǎn)子臨界最大轉(zhuǎn)速的0.75倍，則選擇的初參數(shù)n=960r/min滿足要求。5.6主軸強(qiáng)度校核計算1）葉輪的重力與不平衡力設(shè)計當(dāng)中的葉輪會由于不平衡重力產(chǎn)生分離。它的重量分配不均，使錠子中心線與葉輪中心線不能重疊，并且有一定的間距，該間距通常為，為了保證安全，在設(shè)計計算過程中一般取?？芍?，通過葉輪與主軸旋轉(zhuǎn)中心線的不一致而發(fā)生并產(chǎn)生的不平衡力計算：（5-20）式中——葉輪角速度，（rad/s）n——葉輪最大轉(zhuǎn)速（r/min）——葉輪質(zhì)量（kg）葉輪重力和其不平衡力的和為：（5-21）由前設(shè)計數(shù)據(jù)并參考相關(guān)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品可得到下面數(shù)據(jù)：=94.2（rad/s）=900r/min=259kg則代入上面所得的葉輪重力和其不平衡力相加的和為（N）：2）帶輪重力以及同帶拉力之和當(dāng)通風(fēng)機(jī)使用V帶傳動時，帶拉力（N）可如此計算：（5-22）式中n——主軸最大轉(zhuǎn)速（r/min）P——通風(fēng)設(shè)備所需動力（kW）D——皮帶輪嚙合直徑（m）滑輪自重與滑輪張力的總和（N）：（5-23）式中——帶輪質(zhì)量（kg）g——重力加速度（m/）D——帶輪節(jié)圓直徑（m）由前設(shè)計數(shù)據(jù)并參考相關(guān)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品可得到下面數(shù)據(jù)：=201kg；D=0.64m；P=10.78kW.帶輪重力與帶拉力之和（N）：3）主軸的最大彎矩本次設(shè)計離心通風(fēng)機(jī)采用如下圖示傳動方式；圖4-7離心通風(fēng)機(jī)傳動方式（D式）示意圖設(shè)A和B兩個支撐點的反作用力分別是FA、F（5-24）（5-25）（5-26）（5-27）式中，——葉輪重力與其不平衡力之和；——帶輪重力與帶拉力之和——兩支承間軸的重力；——懸臂軸，葉輪端軸的；——兩支承間軸的跨距；——支承點A至葉輪重心的距離；——支承點B至帶輪重心的距離；計算最大彎曲應(yīng)力時，應(yīng)從、和中取最大彎矩。由相關(guān)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣品可以得到如下主軸設(shè)計方面的數(shù)據(jù)，圖中：=0.945m；=0.423m；=0.473m；=2586.814N；=2508.059N；=1197N；=373N；把以上數(shù)據(jù)代入上面計算公式得到：a）A支撐點求出反作用力：b）B支撐點求出反作用力：c）A處的彎矩計算：d）C處的彎矩計算：綜上，所以取最大彎矩為：＝＝12524）主軸的轉(zhuǎn)矩計算通過（4-52）代入計算所得數(shù)據(jù)得到：主軸的轉(zhuǎn)矩計算5）主軸的最大復(fù)合應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計算：（5-28）式中d——安裝葉輪處軸徑（m）最大彎曲應(yīng)力計算：（5-29）所以最大復(fù)合應(yīng)力計算：（5-30）代入前面強(qiáng)度計算及設(shè)計所得數(shù)據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩：；軸最大彎矩：＝1252；葉輪安裝直徑；d=0.09m。把以上求出的數(shù)據(jù)代入到計算公式取得主軸的最大復(fù)合應(yīng)力計算：綜上所述，通過參考《風(fēng)機(jī)手冊》，根據(jù)相關(guān)參數(shù)確定本次所選材料其許用應(yīng)力[]=：選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號鋼作為主軸所選擇材料是合理的，滿足強(qiáng)度要求，校核成功。在設(shè)計的過程當(dāng)中，重要部件的強(qiáng)度校核都在計算中得到了結(jié)果，總體判斷方式為確定其是否符合足夠的強(qiáng)度工作的運行標(biāo)準(zhǔn)，這也是設(shè)計當(dāng)中不可或缺的要素。這次設(shè)計當(dāng)中我們通過無因次性能參數(shù)進(jìn)行對風(fēng)機(jī)的選型，并且通過相似原理取得相關(guān)部件尺寸。最后通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行強(qiáng)度校核并證明其材料可行性，滿足工作要求，得出最后結(jié)論，并驗證主要零部件是具有足夠的強(qiáng)度且能夠滿足工作運行要求，確定能夠安全運行，完成設(shè)計。結(jié)論本文對離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。該項目