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1、毕业设计(论文) 专 业 机械制造及自动化 班 次 10113 姓 名 李志鹏 指导教师 黄兆飞 毕业设计任务书 专 业_机械制及自动化_ 班 次_ 10113_ 学生姓名_李志鹏_ 指导教师_黄兆飞_ 设计评分_二0 年 月 日设计(论文)题目：9-19高压冷却风机设计与有限元分析专 题：任务开始日期： 20 年 月 日任务完成日期： 20 年 月 日设 计 人:李志鹏同 组 人:等人指导教师（签名）:教研室(签 名）:主 任系 主 任（签名）:（一） 设计(选题)目的(包括原始数据)9-19型离心通风机，一般用于锻冶及高压强制通风，并可广泛用于输送物料，空气等无腐蚀不自然，不含粘性物质的气
2、体。在电力和冶金行业中应用较多。本风机用于密封冷却场合，风机设计要求： 1.根据9-19空动图进行设计；2.风机转速2900r/min，流量3400m3/h,风机全压：5300Pa，叶轮直径为500mm；3.通过静力分析确定风机的前盘厚度，叶片厚度，后盘厚度（可通过有限元法）；4.确定风机的固有频率，若共振对其进行规避；5.通过计算选择电机；6.设计完整9-19高压风机图纸；7.做出3D装配动画;分析模拟装配过程 （二） 推荐主要参考资料 机械设计手册风机手册 （三） 设计工作任务及技术指标 1产品图一份2设计说明书一份毕 业 设 计 评 语指导教师评语注:如不够填写，可自行附页目录一.摘要6
3、二.离心式通风机的结构及原理7三.离心风机的设计任务与要求11四.离心风机的设计方法一121.设计原理：相似性原理122.利用相似原理所能解决的问题123.风机的相似设计15五离心风机的设计方法二171.叶轮气动设计172.确定蜗壳尺寸及轮廓243.集流器设计25六.风机的有限元分析251关于有限元：252基于Inventor的叶轮有限元分析：263.分析并求出叶轮厚度294.对调整后的叶轮整体进行有限元分析30七.离心风机的强度校验351.叶轮零部件强度分析的传统计算方法361.1叶片的强度计算362.1叶轮前的强度计算382.2叶轮后盘强度的校验403.1叶轮用铆钉强度计算414.1叶轮轴
4、盘的设计计算41八.风机的固有频率校核411.叶片的震动校核41九.通风机的降噪441.噪声的概念442.降噪方法44十.总结46十一.参考文献48致谢49一.摘要研究一个良好的风机对生产具有很大的意义。合理设计、选择和使用风机，关系到安全生产和职工身体健康，对主要技术经济指标也有一定影响。本设计查阅有关离心式通风机设计的技术资料，严格执行相应的标准，参照现有的在实际应用的风机设计加工的图纸，对相应的尺寸、技术要求等借鉴经验。主要采用了相似性设计方法与有限元分析法相结合的方法，设计出风机的主要尺寸，并进行校验。此外本文尝试使用多种方法进行校验，并比较其中的不同。所使用的动力学公式来自书籍、网络
5、与期刊。可能有不当的错误借鉴，切不可作为设计依据。关键词：离心式通风机；有限元；动力学计算。ABSTRACTA good fan of the production of great significance. Rational design, selection and use of wind turbines, related to the safety and health of workers, on the main technical and economic indicators also have some impact. The design of access to the
6、 relevant centrifugal fan design technical information, strict implementation of appropriate standards, with reference to the practical application of existing fan design and processing of the drawings, the corresponding size, technical requirements, etc. draw experience. Mainly adopted similar desi
7、gn methods and finite element analysis method are combined to design a wind turbine main dimensions, and for verification.Besides, the paper attempts to use a variety of methods used to verify and compare them differently. Kinetic equations used from books, network and journals. Errors may have impr
8、oper reference, must not be used as the design basis.Keywords: centrifugal fan; finite element; dynamics calculations. 二.离心式通风机的结构及原理通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较
9、低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 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，一般采用曲线型叶片，如等
10、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铆接。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，数目一般为
11、224。叶片越多，风压越高；叶片安装角一般为1045，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铆接而成。 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。它的轴向宽度
12、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；降低通风机噪声；提高排
13、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。2.1离心风机的基本组成主要由叶轮、机壳、进口集流器、导流片、联轴器、轴、电动机等部件组成。旋转的叶轮和蜗壳式的外壳。旋转叶轮的功能是使空气获得能量； 蜗壳的功能是收集空气，并将空气的动压有效地转化为静压。2.2离心风机的原理离心式通风机的工作主要依靠离心力完成。气体的离心通风机巾的流动足为轴向，后转弯垂直于通风机轴的径向，当气体通过旋转叶轮的叶道问，由于叶片的作用气体获得能量，即气体孤力提高和动能增加。当气体获得能量足以克服其阻力时则可将气体输送到远处或高处。 离心通风机的理论压头公式即离心通风机的基本方程式是利用流体力学的动量矩原理推算而得，其表达为pt=u2c2cos2-u1c1cos1r/gpt . 离心通胍机产生的理论压头u1、u2 .叶轮进出U的圆周速度c1、c2 . 气流质点在叶轮进出口处的绝对速度1、2 叶轮进出口处圆周速度与绝对速度的夹角r. 气体的重度g. 重力加速度1- 进气室；2-进气口；3-叶轮；4-蜗壳；5-主轴；6-出气口；7-扩散器 2.3离心风机的主要结构参数如图所示，离心风机的主要结构参数如下。叶轮外径, 常用D表示；叶轮宽度, 常用b表示；叶轮出口角,一般用表示。叶轮按叶片出口角的不同可分为三种: 前向式叶片弯曲方向与旋转方向相同, 90(90
