礦用對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、摘 要分析此次通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于礦用軸流通風(fēng)機(jī)，考慮到開采時(shí)會(huì)有大量的有害氣體溢出，而且包含可能引起爆炸的高濃度瓦斯氣體的原因。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，更嚴(yán)重的會(huì)對(duì)井下工作人員和礦井安全產(chǎn)生巨大危害。調(diào)查了國(guó)內(nèi)當(dāng)今的趨勢(shì)，此設(shè)計(jì)采用對(duì)選礦用通風(fēng)機(jī)，采用兩極電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，對(duì)對(duì)旋風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步的了解，故采用對(duì)旋風(fēng)機(jī)。根據(jù)所給的設(shè)計(jì)參數(shù)及有關(guān)的設(shè)計(jì)要求。具體內(nèi)容包括：通風(fēng)方式的選擇，總體結(jié)構(gòu)方案的確定，葉輪的設(shè)計(jì)，疏流罩、擴(kuò)散器和集流器的設(shè)計(jì)和選擇，通風(fēng)機(jī)消聲裝置的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)更加注意對(duì)旋通風(fēng)機(jī)的消音問(wèn)題，

2、注重了電動(dòng)機(jī)的隔爆設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:對(duì)旋;防暴;軸流通風(fēng)機(jī);消音器abstractthe structural design, the ventilator tomography belongs to mine axial fan, considering the mining will have plenty of harmful gases, and can cause high concentrations of gas explosion. along with the increase of mining depth, temperature will gradually rise, t

3、hese factors for underground work personnel's health and safety of coal production are extremely detrimental to the more serious, the working personnel of underground mine safety hazards and tremendous. a survey of the current trend of domestic, the design of the concentration polarization, with

4、 fan motor driving mode, on the merits of the whirlwind machine, the further understanding of cyclone machine.according to the design parameters and design requirements. contents include: overall selection of ventilation, design, structural design, flow of the impeller, diffuser, and runoff, design

5、and selection of the design of fan silencer. the design of the ventilator to pay more attention to the problem, pay attention to the motor deadened the isolation design.keywords to spin riot axial fan muffler49目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 選題的意義11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇和確定42.1 結(jié)構(gòu)方案圖的選擇

6、42.2 比較兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)5第3章 通風(fēng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.1 通風(fēng)方式的確定103.1.1 抽出式通風(fēng)103.2.2壓入式通風(fēng)103.2 結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)123.3 主要結(jié)構(gòu)形式的選取123.3.1 擴(kuò)散器133.3.2 集流器與流線罩143.3.3 葉輪143.3.4 外殼153.3.5 確定通風(fēng)機(jī)各級(jí)風(fēng)壓比153.3.6 選擇電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)15第4章 葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)184.1 第一級(jí)葉輪的設(shè)計(jì)184.1.1 確定葉輪轂比及輪轂直徑184.1.2 確定計(jì)算截面204.1.3 葉片幾何尺寸的計(jì)算204.1.4 葉片的繪制234.1.5 葉輪強(qiáng)度計(jì)算254.1.6 鍵的校核284.2

7、 第二級(jí)葉輪的設(shè)計(jì)294.2.1 確定葉輪轂比及輪轂直徑294.2.2 確定計(jì)算截面304.2.3 葉片幾何尺寸的計(jì)算314.2.4 葉片的繪制33第5章 主要結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)選型365.1 集流器與流線罩的設(shè)計(jì)365.1.1 集流器的設(shè)計(jì)365.1.2 流線罩的設(shè)計(jì)365.2 擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)385.3 通風(fēng)機(jī)軸向間隙和徑向間隙385.3.1 徑向間隙的計(jì)算385.3.2軸向間隙的計(jì)算395.4 風(fēng)筒的選擇405.4.1 風(fēng)筒選用要求405.4.2 局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒選型41第6章 消聲器的設(shè)計(jì)42結(jié)論44致謝45參考文獻(xiàn)46附錄47contentsabstract2chapter 1 introd

8、uction 11.1 the topic11.2 status and development trend11.3 the main contents of the design3chapter 2 the selection of design scheme and structure42.1 structure scheme selection of diagram42.2compare the advantages and disadvantages of the two kinds of structure5chapter 3 fan structural design103.1 v

9、entilation103.1.1 drawer-type ventilation103.2.2in ventilated103.2 structure scheme design diagram123.3 the main structure form123.3.1 diffuser133.3.2 collecting and streamline mask143.3.3 impeller143.3.4 shell153.3.5 determine the ventilator than at wind153.3.6 choose the motor power and models15ch

10、apter 4 impeller structure design184.1 the first level of the impeller design184.1.1 determine diameter wheel rims leaves ratio184.1.2 determine the computation section204.1.3 blade geometry size calculation204.1.4 the blade234.1.5 impeller strength calculation254.1.6 the key284.2 article 2 the impe

11、ller's design294.2.1 determine diameter wheel rims leaves ratio294.2.2 determine the computation section304.2.3 blade geometry size calculation314.2.4 the blade33 chapter 5 the main structure parts design selection365.1 collecting and streamline cover design365.1.1 collecting design365.1.2 strea

12、mline cover design365.2 diffuser design385.3 fan radial clearance and axial clearance385.3.1 radial clearance385.3.2the axial clearance395.4 the washroom405.4.1 hair chooses requirements405.4.2 the selection of local-ventilator hair-dryer41chapter 6 the muffler design42theory 44cause 45participation

13、 in exam 46attached 47第1章 緒 論煤礦井工生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復(fù)雜。地面空氣在進(jìn)入井下并流經(jīng)各作業(yè)場(chǎng)所的過(guò)程中，將摻入有毒有害氣體和礦塵，成分逐漸發(fā)生變化。同時(shí)，由于地?zé)嶙饔茫梭w和機(jī)械的散熱、水分的蒸發(fā)等，井下空氣的溫度和濕度都會(huì)顯著提高，造成不良的氣候條件。因此，對(duì)礦井必須進(jìn)行通風(fēng)。1.1 選題的意義煤礦的生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復(fù)雜，當(dāng)?shù)孛婵諝膺M(jìn)入礦井以后，在成份上發(fā)生了變化。這是生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)程中產(chǎn)生巖塵、煤塵和炮煙，煤和其它物質(zhì)氧化，人的呼吸以及煤與圍巖散發(fā)出各種有害氣體等，使礦內(nèi)空氣中氧的含量相對(duì)的減少，空氣的濕度、溫度和壓力等也發(fā)生變化，若空

14、氣中氧的含量降低到17%以下時(shí)，人在工作時(shí)就會(huì)感到呼吸急促；降低到6%時(shí)，人就有死亡的危險(xiǎn)。所以必須利用通風(fēng)機(jī)或自然風(fēng)壓對(duì)礦井進(jìn)行通風(fēng)。礦井通風(fēng)的基本任務(wù)是：（1）供給井下人員足夠的新鮮空氣，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，每人每分鐘供應(yīng)空氣量不得少于4m3；（2）把有害氣體和礦塵稀釋到安全濃度以下，并排除礦井：（3）保證井下有適宜的氣候條件（及適宜的濕度與溫度），以利于工人勞動(dòng)和機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。礦井通風(fēng)工作對(duì)于保證礦井安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好的氣候條件提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有十分重要的意義2。礦井新建、擴(kuò)建或生產(chǎn)時(shí)，都要掘進(jìn)巷道，在掘進(jìn)過(guò)程中，為了供給工作人員呼吸新鮮空氣，稀釋和排出從煤(巖)體涌出的有害氣體、爆破產(chǎn)生

15、的炮煙和礦塵，以及創(chuàng)造良好的氣候條件，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng)。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)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

16、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)πV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)

17、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)沒有實(shí)

18、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

19、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。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的內(nèi)容及工作量是確定對(duì)旋軸流式礦井通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)及其組成，掌握軸流風(fēng)機(jī)工作原理，主要工況參數(shù)的意義。完成主要機(jī)械部分設(shè)計(jì)。對(duì)旋軸流式礦井通風(fēng)機(jī)過(guò)流部件由集流器，葉輪，擴(kuò)

20、散器等幾部分組成。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：擬定總體結(jié)構(gòu)方案的確定，葉輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，疏流罩的設(shè)計(jì)計(jì)算，擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)計(jì)算，集流器的設(shè)計(jì)計(jì)算，殼體的設(shè)計(jì)，法蘭等零件的選型校核。保證設(shè)計(jì)參數(shù)流量達(dá)到q=25m3/s全壓達(dá)到h=3000pa。此外還包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫，對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)，對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)，外文資料的翻譯工作。圖紙的繪制工作。包括：總體裝配圖 1張；第一級(jí)葉輪零件圖 1張；第二級(jí)葉輪零件圖1張;第二級(jí)風(fēng)筒結(jié)構(gòu)1張；第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇和確定2.1 結(jié)構(gòu)方案圖的選擇根據(jù)老師所給的任務(wù)書，通過(guò)查閱圖書館的資料，選擇了兩種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，其結(jié)構(gòu)如下圖2-1。 1

21、-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)散器圖2-1 對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)示意圖由上圖可知,采用兩級(jí)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪,兩級(jí)葉輪以相反的方向旋轉(zhuǎn),電機(jī)軸直接帶動(dòng)葉輪,大大提高了傳動(dòng)效率,這種對(duì)旋風(fēng)機(jī)大范圍的應(yīng)用在礦山機(jī)械中,是目前使用較廣的礦用通風(fēng)機(jī).1-主機(jī);2隔爆密閉罩;3-葉輪;4-擴(kuò)散器圖2-2 一般通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2.2 比較兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)這兩種方案各自有其優(yōu)缺點(diǎn),圖2-2，由文獻(xiàn)22其特點(diǎn)如下:（1） 采用電機(jī)與葉輪直連的風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改變了煤礦抽出式軸流風(fēng)機(jī)全部采用皮帶輪傳動(dòng)或長(zhǎng)軸傳動(dòng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)利于運(yùn)行和維修。（2） 該風(fēng)機(jī)配套yb系列的隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，在電

22、機(jī)外面安裝全封閉型并具有一定耐壓強(qiáng)度的密散熱罩，及氣壓平衡管，使電機(jī)始終處于無(wú)瓦斯空氣中運(yùn)行，以達(dá)到煤礦有關(guān)隔爆規(guī)程要求。（3） bk系列為單級(jí)工作論結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)遇擴(kuò)散器之間設(shè)置后導(dǎo)葉，以提高靜壓效率。該機(jī)葉輪最高效率為0.93，全部裝置最高全壓效率為0.75，因此，效率較高，節(jié)能效果顯著，采用該機(jī)通風(fēng)比此前實(shí)用的多臺(tái)局扇并聯(lián)，即以局扇代主或者局群通風(fēng)可節(jié)電0.6-0.8，該機(jī)可反轉(zhuǎn)反風(fēng)，其反風(fēng)量可達(dá)正常風(fēng)量的0.65-0.85，不必另設(shè)反風(fēng)道，具有節(jié)約基建資金和反風(fēng)速度快的特優(yōu)點(diǎn)。（4） 葉輪的葉片安裝角可以調(diào)整，可根據(jù)生產(chǎn)的要求來(lái)調(diào)整葉片安裝角度，該機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)，性能曲線無(wú)駝峰，在任何網(wǎng)絡(luò)

23、阻力情況下，均能穩(wěn)定運(yùn)行。由圖2-1可以看出，參考文獻(xiàn)20可知,對(duì)旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)如下：（1） 傳動(dòng)效率高。葉輪直接安裝在電機(jī)軸上,改變了傳統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),既避免了傳動(dòng)裝置的頻繁損壞,減少了能量損耗,也提高了風(fēng)機(jī)裝置的傳動(dòng)效率,同時(shí)也提高了使用效率。（2） 對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)最高壓力點(diǎn)的壓力值較高，一般比普通帶后導(dǎo)的軸流風(fēng)機(jī)的壓力高1.21.3倍。（3） 靜壓效率高。由于采用對(duì)旋結(jié)構(gòu)，減少了兩級(jí)工作輪之間中的導(dǎo)葉，降低了風(fēng)機(jī)內(nèi)部阻力損失，提高了風(fēng)機(jī)的靜壓效率。（4） 最高效率高，高效運(yùn)行范圍廣。對(duì)旋風(fēng)機(jī)比前置導(dǎo)葉兩級(jí)風(fēng)機(jī)的最高效率高出約8%，比后置靜葉型兩級(jí)普通風(fēng)機(jī)最高效率高4%5%，其高效運(yùn)行范圍廣.

24、（5） 軸流對(duì)旋風(fēng)機(jī)使用靈活。對(duì)旋風(fēng)機(jī)兩級(jí)工作輪分別由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因而對(duì)旋風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)不同的使用狀態(tài)，可進(jìn)行各式各樣的組合，使其中一級(jí)空轉(zhuǎn)可組成前導(dǎo)加動(dòng)葉級(jí)或動(dòng)葉加后導(dǎo)葉級(jí)，亦可配備一個(gè)靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量調(diào)節(jié)。對(duì)旋風(fēng)機(jī)可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來(lái)調(diào)節(jié)流量，這是對(duì)旋風(fēng)機(jī)所特有的。(6) 對(duì)旋軸流對(duì)旋風(fēng)機(jī)，有良好的逆向送風(fēng)性能，回風(fēng)量可達(dá)到60%70%的送風(fēng)量。由于對(duì)旋風(fēng)機(jī)可以利用電機(jī)的反轉(zhuǎn)反風(fēng)，既不需建擴(kuò)散器和擴(kuò)散塔，也不需建風(fēng)機(jī)房和反風(fēng)道，施工工藝簡(jiǎn)單，因此可大大縮短工期。與其他風(fēng)機(jī)相比，其輔助設(shè)備少，控制環(huán)節(jié)少，安全可靠性好，可節(jié)約70%的土建工程費(fèi)但是對(duì)于設(shè)計(jì)對(duì)旋風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)還

25、有問(wèn)題，問(wèn)題如下：（1） 對(duì)旋風(fēng)機(jī)中電動(dòng)機(jī)的散熱問(wèn)題。由于在對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)中，電機(jī)是與葉輪直聯(lián)，固定于風(fēng)機(jī)中，電機(jī)工作在含有高瓦斯?jié)舛鹊臍怏w之中，所以就無(wú)法使用風(fēng)機(jī)中自身風(fēng)流來(lái)散熱。而普通軸流式風(fēng)機(jī)，電機(jī)置于自由大氣中，可以充分利用這個(gè)得天獨(dú)厚的條件。（2） 電機(jī)的防爆問(wèn)題。與普通軸流風(fēng)機(jī)的電機(jī)放在風(fēng)機(jī)外面相比，相當(dāng)于把井上主扇送回到井下的惡劣環(huán)境中，因此電機(jī)要防爆。但是，風(fēng)機(jī)的ii級(jí)電機(jī)隔流腔內(nèi)可能存在瓦斯超限。隨著抽出式對(duì)旋風(fēng)機(jī)的投入使用，發(fā)現(xiàn)其第一級(jí)風(fēng)機(jī)的i級(jí)電動(dòng)機(jī)隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.1%0.3%，與周圍環(huán)境中的瓦斯?jié)舛认嗤?，不存在安全隱患；而其第二級(jí)風(fēng)機(jī)的ii級(jí)電動(dòng)機(jī)隔流腔內(nèi)瓦斯

26、濃度達(dá)到2.2%2.8%，存在著隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸迒?wèn)題，造成ii級(jí)電動(dòng)機(jī)周圍瓦斯聚集。（3） 軸伸端軸承使用壽命短。由于風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生的軸向力、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的殘余不平衡力、電磁拉力、風(fēng)量風(fēng)壓變化將產(chǎn)生的推力等，這些風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的徑向力、軸向力形成當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，對(duì)軸承壽命威脅是致命的損壞因素。所以靠近電機(jī)軸伸端的軸承容易抱軸、燒毀，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)定子繞組被燒毀，這不僅降低了軸承的使用壽命，同時(shí)降低了風(fēng)機(jī)的使用壽命。這一點(diǎn)尤其在局扇上較為突出。（4） 軸流式通風(fēng)機(jī)后級(jí)電機(jī)容易燒壞。軸流通風(fēng)機(jī)壓力大，通風(fēng)距離長(zhǎng)，通風(fēng)距離與流量成反比，只要通風(fēng)距離稍微增大，如果兩級(jí)葉輪設(shè)計(jì)的匹配性不好，ii級(jí)電機(jī)負(fù)載增加比第一級(jí)

27、快，當(dāng)達(dá)到一定通風(fēng)距離時(shí)，雖然兩級(jí)風(fēng)機(jī)的總功率尚未達(dá)到單級(jí)的2倍，但是ii級(jí)電機(jī)的負(fù)載已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了額定功率，造成ii級(jí)電機(jī)的超載運(yùn)行，從而導(dǎo)致電機(jī)的燒毀。 （5） 如果沒有消聲裝置，風(fēng)機(jī)的噪聲大。在煤礦因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的噪聲大，而掩埋了其它設(shè)備不正常運(yùn)轉(zhuǎn)聲音和其他的的報(bào)警聲音，從而導(dǎo)致了不少的惡性事件。降低風(fēng)機(jī)的噪聲，勢(shì)在必行。 針對(duì)以上問(wèn)題提出的解決措施如下:（1） 針對(duì)對(duì)旋風(fēng)機(jī)中電機(jī)散熱的問(wèn)題 由風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境(含有大量瓦斯和煤塵，氣體潮濕)決定了電機(jī)不能由風(fēng)機(jī)的風(fēng)流來(lái)冷卻，而且電機(jī)還必須和風(fēng)機(jī)內(nèi)的爆炸性氣體隔離，在這種情況下，經(jīng)過(guò)專家的研究，采用了隔流腔結(jié)構(gòu)。隔流腔的結(jié)構(gòu)如圖2-3圖2-3 隔流

28、腔結(jié)構(gòu)示意圖 在上圖的結(jié)構(gòu)中，電機(jī)被一特殊的密閉腔密閉，使電機(jī)不僅能夠通過(guò)進(jìn)、出氣翼管從風(fēng)道之外獲得新鮮風(fēng)流來(lái)冷卻，而且有效地防止了因電氣火花點(diǎn)瓦斯而引起瓦斯煤塵爆炸事故。（2） 針對(duì)電機(jī)的防爆問(wèn)題。針對(duì)對(duì)旋風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境，電機(jī)的防爆是最重要的問(wèn)題。當(dāng)然首先應(yīng)該選用防爆電機(jī)，其次就是隔離電機(jī)。隔離同樣采取上述結(jié)構(gòu)圖中的方式，相對(duì)i級(jí)主風(fēng)流道而言，i級(jí)隔流腔內(nèi)氣體處于正壓狀態(tài)，主風(fēng)流道的含瓦斯氣體的污風(fēng)不可能向i級(jí)隔流腔泄漏，i級(jí)隔流腔內(nèi)的i級(jí)電動(dòng)機(jī)始終處于新鮮風(fēng)流下工作，不存在安全隱患；而ii級(jí)主風(fēng)流道的風(fēng)流則處于正壓狀態(tài)，遠(yuǎn)高于ii級(jí)隔流腔中的靜壓，因此，ii級(jí)主風(fēng)流道中含瓦斯氣體的污風(fēng)可能

29、向ii級(jí)隔流腔中泄漏，其泄漏有3個(gè)途徑:隔流腔焊縫不連續(xù)、不嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致瓦斯從焊縫處內(nèi)泄;電動(dòng)機(jī)安裝面及隔流腔后蓋處密封不好，導(dǎo)致瓦斯內(nèi)泄;電動(dòng)機(jī)軸承處泄漏。前兩種情況可以通過(guò)加強(qiáng)焊接質(zhì)量、電動(dòng)機(jī)安裝面加強(qiáng)密封等技術(shù)措施解決，但對(duì)軸承處的泄漏，可以采用負(fù)壓腔體結(jié)構(gòu)，負(fù)壓腔安裝在ii級(jí)電動(dòng)機(jī)軸伸端的軸承前端，通過(guò)負(fù)壓腔的安裝，可以使ii級(jí)電機(jī)隔流腔內(nèi)的氣壓大于流道內(nèi)的壓力，有效的防止了有害氣體進(jìn)入ii級(jí)隔流腔，解決了ii級(jí)隔流腔內(nèi)瓦斯的超限問(wèn)題。（3） 針對(duì)電動(dòng)軸伸端軸承使用壽命短的問(wèn)題 經(jīng)研究也提出了一些整改措施。對(duì)旋風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)軸承不僅承受徑向力，尤其對(duì)于高壓風(fēng)機(jī)軸承還承受著很大軸向力。長(zhǎng)期在

30、這種情況下工作就會(huì)導(dǎo)致軸承燒壞、抱軸的危險(xiǎn)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)軸承室的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)的方式，合理選用耐高溫的潤(rùn)滑脂，來(lái)防止軸承的損壞，延長(zhǎng)軸承的使用壽命，從而延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)的使用壽命。（4） 針對(duì)軸流式通風(fēng)機(jī)后級(jí)電機(jī)容易燒壞的問(wèn)題后級(jí)電機(jī)容易燒壞，從現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)燒毀的情況來(lái)看，主要原因:一是長(zhǎng)距離送風(fēng)時(shí)風(fēng)量減少，電機(jī)冷卻效果不好；二是長(zhǎng)距離送風(fēng)時(shí)，ii級(jí)電機(jī)的負(fù)載增大，超載運(yùn)行。因此，在解決電機(jī)燒毀問(wèn)題時(shí)，必須從這三個(gè)方面入手:第一，可以通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)的散熱效果著手，這一點(diǎn)，上面已經(jīng)闡述過(guò)。第二，改進(jìn)葉型結(jié)構(gòu)，防止電機(jī)超載運(yùn)行。第三，合理分配風(fēng)機(jī)前后兩級(jí)葉輪的壓力負(fù)載。改進(jìn)前后的風(fēng)機(jī)性能功率曲線。由圖中

31、可以看出改進(jìn)設(shè)計(jì)后，一級(jí)風(fēng)機(jī)的最大功率有所增大，而二級(jí)風(fēng)機(jī)的最大功率減少，減小的幅度大于一級(jí)葉輪增大的幅度。當(dāng)通風(fēng)阻力(距離)發(fā)生變化時(shí)，第一級(jí)風(fēng)機(jī)的負(fù)載首先達(dá)到最大值，然后逐漸減小，而第二級(jí)風(fēng)機(jī)的負(fù)載隨通風(fēng)距離的增大而增大，直至達(dá)到最大值，然后通風(fēng)阻力再增大時(shí)，第二級(jí)風(fēng)機(jī)的輸出功率將逐漸減少，輸出功率最大不超過(guò)額定功率的95%，使ii級(jí)電機(jī)輸出功率永不過(guò)載.（5） 針對(duì)如果沒有消聲裝置,風(fēng)機(jī)噪聲大的問(wèn)題風(fēng)機(jī)只要運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)有噪聲，風(fēng)機(jī)的噪聲的大小也是衡量一個(gè)風(fēng)機(jī)好壞的標(biāo)準(zhǔn)。通風(fēng)機(jī)在工作時(shí)，產(chǎn)生的噪聲主要包括空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械性噪聲。其中，空氣動(dòng)力性噪聲的強(qiáng)度最大，是通風(fēng)機(jī)噪聲的主要成分?？諝?/p>

32、動(dòng)力性噪聲又包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲屬于偶極子聲源，它主要與葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速有關(guān)，其強(qiáng)度大致與速度的10次方成正比。渦流噪聲的強(qiáng)度與氣流速度的6次方成正比。從通風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及其特性可以看出，最優(yōu)化的氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)是獲得最低空氣動(dòng)力性噪聲的根本方法。此外，其通流部位的合理設(shè)計(jì)與匹配不但可以獲得較高的效率，而且其噪聲也可得到控制?？梢酝ㄟ^(guò)增加葉柵氣動(dòng)力載荷，盡可能降低圓周速度，適當(dāng)減小輪轂比，降低軸向速度，不等間距動(dòng)葉和合理的葉片數(shù)，合理的軸向間隙和徑向間隙，采用彎掠葉片的方法來(lái)降低風(fēng)機(jī)噪聲。上面是從聲源上控制噪聲，為了防止噪聲的傳播，可以從傳播體途徑上控制噪聲。對(duì)于局扇，在通風(fēng)機(jī)輻射的噪

33、聲中，其進(jìn)出口部位輻射的噪聲強(qiáng)度最大。抑制這部分噪聲最有效的措施是在通風(fēng)機(jī)的進(jìn)出氣口安裝消聲器。目前在市場(chǎng)上的消聲器很多，對(duì)旋風(fēng)機(jī)應(yīng)用較多的是穿孔板消聲器。消聲材料夾放在風(fēng)機(jī)的內(nèi)筒和外筒之間，內(nèi)筒為微穿孔板結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒可以從外筒中抽出，方便消聲材料的更換或者清洗。對(duì)于主扇，一般采用加裝隔聲罩或蓋風(fēng)機(jī)房。加裝隔聲罩就是將通風(fēng)機(jī)用密閉的罩包圍起來(lái)，罩內(nèi)可加吸聲結(jié)構(gòu)，噪聲在罩內(nèi)多次反射，大部分聲能被吸收，使噪聲大大降低。現(xiàn)場(chǎng)采用較多的是蓋風(fēng)機(jī)房，在房?jī)?nèi)采取隔聲、加消聲器等措施，這樣機(jī)房?jī)?nèi)的噪聲雖然較大，但外界噪聲則小得多。 第3章 通風(fēng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 通風(fēng)方式的確定通風(fēng)機(jī)通風(fēng)按其工作方式不同分為

34、壓入式、抽出式二種。3.1.1 抽出式通風(fēng)抽出式通風(fēng)是把局部通風(fēng)機(jī)安裝在離巷道口10m以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)流沿巷道流入，污風(fēng)通過(guò)鐵風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)排出。在瓦斯礦井中一般不使用抽出式通風(fēng)。抽出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)很多：（1）污風(fēng)經(jīng)風(fēng)筒排出，掘進(jìn)巷道中為新鮮風(fēng)流，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；（2）放炮時(shí)人員只需撤到安全距離即可，往返時(shí)間短；（3）而且所需排煙的巷道長(zhǎng)度為工作面至風(fēng)筒吸入口的長(zhǎng)度，故排煙時(shí)間短，有利于提高掘進(jìn)速度。圖3-1 抽出式通風(fēng)抽出式通風(fēng)的缺點(diǎn)是（1）風(fēng)筒吸入口的有效吸程短，風(fēng)筒吸風(fēng)口距工作面距離過(guò)遠(yuǎn)則通風(fēng)效果不好，（2）過(guò)近則放炮時(shí)易崩壞風(fēng)筒；（3）因污風(fēng)由局部通風(fēng)機(jī)抽出，一旦局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生火花

35、，將有引起瓦斯、煤塵爆炸的危險(xiǎn)，安全性差。在瓦斯礦井中一般不使用抽出式通風(fēng)。3.1.2 壓入式通風(fēng)壓入式通風(fēng)是把局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安裝在離掘巷道口10m外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，局部通風(fēng)機(jī)把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒壓送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)沿巷道排出。工作面爆破后，煙塵充滿迎頭形成炮煙拋擲區(qū)。風(fēng)流由風(fēng)筒射出后，按紊動(dòng)射流的特性使炮煙被卷吸到射出的風(fēng)流中，二者摻混共同向前移動(dòng)。用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。其機(jī)構(gòu)如圖3-2所示壓入式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn):（1）局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置都位于新鮮風(fēng)流中，不易引起瓦斯和煤塵爆炸，安全性好；（2）風(fēng)筒出口風(fēng)流的有效射程長(zhǎng)，排煙能力強(qiáng)，工作面通風(fēng)時(shí)間短；（3）可用柔性風(fēng)筒，其成本

36、低、重量輕，便于運(yùn)輸，而抽出式通風(fēng)的風(fēng)筒承受負(fù)壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風(fēng)筒，成本高，重量大，運(yùn)輸不便。壓入式通風(fēng)的缺點(diǎn):（1）污風(fēng)沿巷道排出，污染范圍大；（2）炮煙從掘進(jìn)巷道排出的速度慢，需要的通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)通風(fēng)。圖3-2 壓入式通風(fēng)從以上比較可以看出，兩種通風(fēng)方式各有利弊。但壓入式通風(fēng)安全可靠性較好、經(jīng)濟(jì)性好、通風(fēng)距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。故在煤礦中得到廣泛應(yīng)用?？紤]到本風(fēng)機(jī)應(yīng)用環(huán)境為礦井掘進(jìn)段，瓦斯含量較高并且電動(dòng)機(jī)的散熱等都要依靠流動(dòng)的空氣，通風(fēng)機(jī)中的消聲材料應(yīng)避免灰塵大的地方，應(yīng)在上風(fēng)端等等因素考慮，故采用壓入式。3.2結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)采用多段

37、式殼體。已知設(shè)計(jì)參數(shù)q=25m3/s、全壓達(dá)到h=3000pa，一般的礦用軸流式風(fēng)機(jī)主要?dú)鈩?dòng)部件有葉輪，外殼，集流器，疏流罩以及出口處的擴(kuò)散器組成軸流通風(fēng)機(jī)。但對(duì)旋通風(fēng)機(jī)兩級(jí)葉輪使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，并且兩個(gè)葉輪之間互為導(dǎo)葉。將風(fēng)機(jī)葉輪、電動(dòng)機(jī)、集流器、擴(kuò)散器等分別裝各段殼體，殼體與法蘭焊接在一起，然后用螺栓將這些零件緊固在一起。對(duì)旋軸流的條件下，設(shè)計(jì)所需風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。因此不需要導(dǎo)葉總體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-3。 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)散器圖3-3 對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)示意圖3.3 主要結(jié)構(gòu)形式的選取在進(jìn)行葉輪葉柵氣動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須合理選取葉輪的主要

38、結(jié)構(gòu)參數(shù)，如輪轂比，外徑，葉片數(shù)等，以保證軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)所需要的滿足的壓力，流量得以實(shí)現(xiàn)。3.3.1 擴(kuò)散器軸流通風(fēng)機(jī)級(jí)的出口動(dòng)壓在全壓中所占的比例比離心通風(fēng)機(jī)大的多，這是因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)工作時(shí)，通風(fēng)機(jī)級(jí)的出口氣流軸向速度相當(dāng)大，與之相對(duì)應(yīng)的動(dòng)壓約占通風(fēng)機(jī)全壓的30%-50%為了減少軸流風(fēng)機(jī)出口流速，提高靜壓，同時(shí)由于井下的空氣潮濕有毒,所以作為擴(kuò)散器口消聲器的吸聲材料應(yīng)具有防潮，防腐和阻燃性質(zhì)。此外由于通風(fēng)機(jī)的出口處安裝擴(kuò)散器還可以顯著降低通風(fēng)機(jī)的排氣噪音。一般由錐形筒芯和風(fēng)筒組成,裝在風(fēng)機(jī)出口側(cè)。因此對(duì)于對(duì)旋的軸流通風(fēng)機(jī)更要加擴(kuò)散器以減少噪音。（1）擴(kuò)散筒的形式。擴(kuò)散筒的結(jié)構(gòu)形式隨外筒和芯筒（

39、整流體）的型式不同而異，如圖3-4所示。等直徑外筒及錐形或等直徑整流體，比流線型整流體制造更方便。從工藝考慮，流線型外殼加工不方便，增加成本；從工作環(huán)境考慮，采礦掘進(jìn)面工作空間相對(duì)狹小，不適用流線體外殼。再者通風(fēng)機(jī)的后面還要連接管道，流線體連接管道有一定的不方便。（2） 擴(kuò)散筒的效率22。對(duì)于一般通風(fēng)機(jī)，可取（3） 擴(kuò)散筒尺寸的確定。擴(kuò)散筒的長(zhǎng)度l可以按經(jīng)驗(yàn)公式選擇：，式中，l-擴(kuò)散筒長(zhǎng)度，d-擴(kuò)散筒進(jìn)口直徑。由于后導(dǎo)葉出來(lái)的氣流，其扭矩很小，故通常認(rèn)為氣流是軸向流入擴(kuò)散筒。為了保證在擴(kuò)散筒中流動(dòng)時(shí)流動(dòng)損失較小，擴(kuò)散筒的擴(kuò)壓不能太大。圖3-4 擴(kuò)散筒的型式3.3.2 集流器與流線罩集流器與流線

40、罩一起，組成了光滑的漸縮形流道。其作用是使氣流在其中得到加速，以便在損失很小的條件下，能在軸流通風(fēng)機(jī)級(jí)的入口前面建立起均勻的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)。通風(fēng)機(jī)級(jí)的入口條件對(duì)于通風(fēng)機(jī)的工作有很大的影響，如果在設(shè)計(jì)中缺少其中任何一個(gè)部件，以及設(shè)計(jì)不甚合理，都會(huì)惡化級(jí)的入口條件，使得通風(fēng)機(jī)性能變壞。集流器對(duì)于軸流通風(fēng)機(jī)的性能有很大的影響，實(shí)驗(yàn)表明沒有集流器的軸流通風(fēng)機(jī)比具有集流器的通風(fēng)機(jī)的全壓及全壓效率分別低10%-12%及10%-15%。有急流氣的通風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)也要增加一些4。集流器是強(qiáng)力風(fēng)機(jī)上的一個(gè)關(guān)鍵部件，它是用2mm厚的a3鋼板，通過(guò)剪板、焊接、翻邊制成。 由于其直徑較大，板厚較薄，在翻邊時(shí)容易起皺和

41、出現(xiàn)裂紋，這是不允許的。 以前生產(chǎn)廠家做了一付工裝，焊成喇叭口，將圓弧部分在工裝上用手工一點(diǎn)一點(diǎn)敲成的。作用是使氣流順利地進(jìn)入風(fēng)機(jī)的環(huán)行入口信道，并在葉輪入口處,形成均勻的速度場(chǎng)。目前，礦用通風(fēng)機(jī)集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球。這里為了提高通風(fēng)量和通風(fēng)效率采用橢圓形的流線罩,集流器為圓弧形。3.3.3 葉輪葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，決定著風(fēng)機(jī)性能的主要因素是風(fēng)機(jī)翼型，葉輪外徑，外徑對(duì)輪轂直徑的比值和葉輪轉(zhuǎn)速。適用于礦用風(fēng)機(jī)的翼型有對(duì)稱翼型，clark-y翼型，ls翼型和raf-6e等。葉輪外徑和風(fēng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定圓周速度，直接影響到風(fēng)機(jī)全壓。輪轂比與風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。一般說(shuō)來(lái),輪轂比大時(shí),

42、軸向速度ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對(duì)寬度b/l(b為弦長(zhǎng)，l為葉展)也相應(yīng)增大,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓系數(shù)提高；反之。輪轂比小,多數(shù)取0.6，風(fēng)壓系數(shù)也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風(fēng)機(jī)全壓。通常，可在1045°范圍內(nèi)調(diào)整4。這里的選用ls翼型與輪轂直接直接用鋁合金鑄造而成，之后再進(jìn)行修整由于葉輪是通風(fēng)機(jī)一個(gè)重要的部件因此要對(duì)其的加工要有嚴(yán)格的要求。對(duì)于一臺(tái)軸流式通風(fēng)機(jī)而言，葉輪是其核心的部件，也是最難加工的部件，在鑄造葉輪的時(shí)候?yàn)榱思訌?qiáng)葉輪的強(qiáng)度，因此在葉輪的中心加一個(gè)已經(jīng)用車床車好一個(gè)心，這樣即加強(qiáng)了葉輪的強(qiáng)度，同時(shí)也提高加工的精度，加少了鑄造工藝的難度。這樣減輕了鑄造后

43、的加工量特提高了加工的精度。在材料方面由于近年來(lái)鎂合金的價(jià)格不斷地下降因此和鋁合金的價(jià)格相差不多，但性能卻遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金。其特點(diǎn)是：密度小（1.8g/cm3左右），比強(qiáng)度高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無(wú)磁性、屏蔽性好和無(wú)毒的特點(diǎn)。因此這里選用鎂合5a06金進(jìn)行鑄造。3.3.4 外殼對(duì)旋通風(fēng)機(jī)的噪音問(wèn)題也比其它的軸流通風(fēng)機(jī)的噪音大，因此要在通風(fēng)機(jī)的殼體上加裝消音裝置，以減少通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音對(duì)人身體產(chǎn)生的危害。為了減少體積選擇把消音材料放在外

44、殼體與內(nèi)殼體之間，這樣能具有良好的消音效果還能不會(huì)影響通風(fēng)機(jī)的體積。同時(shí)由于我要設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)要應(yīng)用于井下，由于井下的掘進(jìn)面是一個(gè)粉塵很大的空間，通風(fēng)機(jī)的消音材料要求一個(gè)小粉塵的工作環(huán)境，以發(fā)揮其良好的靜音效果。風(fēng)機(jī)外殼呈圓筒形,重要的是葉輪外緣與外殼內(nèi)表面的徑向間隙應(yīng)盡可能地減小。這樣也會(huì)降低風(fēng)機(jī)的噪音。3.3.5 確定通風(fēng)機(jī)各級(jí)風(fēng)壓比風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓比是決定各級(jí)葉輪和導(dǎo)葉的主要參數(shù)之一。通常，前后兩級(jí)葉輪分別用等功率、等轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因而他們的轉(zhuǎn)速比n1/n2=1.對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的全壓為兩個(gè)葉輪全壓之和，從合理分配前后兩級(jí)葉輪的壓力負(fù)載角度看，兩個(gè)葉輪最佳的理論全壓各位通風(fēng)機(jī)理論全壓的一半，這樣

45、設(shè)計(jì)不僅能夠保證通過(guò)兩級(jí)葉輪氣流比較平穩(wěn)，滿足對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)氣流的連續(xù)性條件，有利于提高風(fēng)機(jī)的全壓效率，因此兩個(gè)葉輪的全壓各為通風(fēng)機(jī)全壓的一半。3.3.6 選擇電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)按下式計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率為: 式中電動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)，對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)，一般。選擇電動(dòng)機(jī)yb250m-2,技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率為55kw效率91.5%功率因數(shù)0.89電流59.1a轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=1.0096k表3-1 方案的選擇結(jié)果n/(r/min)2970備注/pa1500341級(jí)型式k+k0.32由級(jí)型式的范圍0.85計(jì)算d/m0.56圓整d/m0.6按文獻(xiàn)7/（m/s）93軸流通風(fēng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速可以減少葉輪直徑及機(jī)器尺寸，并有

46、利于提高通風(fēng)機(jī)的效率。但是轉(zhuǎn)速的提高也受到一定的限制。如果提高轉(zhuǎn)速使通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速增加，有可能得不到合理的通風(fēng)機(jī)級(jí)數(shù)，而且增加了圓周速度，從而使通風(fēng)機(jī)噪音增加。對(duì)于對(duì)旋通風(fēng)機(jī)級(jí)數(shù)一般為兩級(jí)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中在滿足要求的情況下機(jī)械結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好，因此先選擇兩級(jí)的形式。圓周速度是軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)之一。實(shí)踐表明，提高軸流通風(fēng)機(jī)的圓周速度，可以提高風(fēng)機(jī)的全壓h。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，葉輪葉頂圓周速度=(60-100)m/s比較合適。但是圓周速度的提高，風(fēng)機(jī)的噪音也將隨之提高，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)的噪音與ut10成正比，而渦流噪音與ut6成正比 4。葉輪直徑d是軸流通風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，其大小直接影響通風(fēng)機(jī)的

47、性能和結(jié)構(gòu)。常用的一種方法是根據(jù)大量試驗(yàn)研究現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料。人們發(fā)現(xiàn)葉輪直徑d與全壓h、流量、及轉(zhuǎn)速n之間存在一定的關(guān)系，即與通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速ns存在一定的關(guān)系。分別計(jì)算各種預(yù)選方案中通風(fēng)機(jī)的計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)ns，由比轉(zhuǎn)數(shù)ns查得對(duì)應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)的全壓系數(shù)及全壓效率。初步計(jì)算出不同方案通風(fēng)機(jī)的葉輪直徑d，然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，在求出其葉頂圓周速度。具體計(jì)算結(jié)果列與上表3-1。當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)給定后，可計(jì)算出比轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)的大小即可決定采用哪種型式的通風(fēng)機(jī)4。計(jì)算流量系數(shù)= = 0.95 計(jì)算全壓系數(shù) =0.3 第4章 葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 第一級(jí)葉輪的設(shè)計(jì)4.1.1 確定葉輪轂比及輪轂直徑在軸流通風(fēng)機(jī)中

48、，葉輪輪轂直徑通常用它的相對(duì)值來(lái)表示，稱為通風(fēng)機(jī)的輪轂比。當(dāng)通風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)為341時(shí)，可選用=0.6。按表4-1當(dāng)=0.3時(shí)=0.5-0.6.取=0.6是合適的。表4-1 不同全壓系數(shù)時(shí)所推薦采用的輪轂比0.20.2-0.4>0.40.35-0.450.5-0.60.6-0.7由此得到葉輪輪轂直徑=0.60.6=0.36m （4-1） 為判斷葉輪葉片和后導(dǎo)流器根部是否會(huì)發(fā)生氣流分離，應(yīng)該驗(yàn)算是否所取的輪轂比：求得通風(fēng)機(jī)的軸向速度 m/s （4-2）則得到通風(fēng)機(jī)的無(wú)因次軸向速度為 （4-3） 由表3-1的計(jì)算結(jié)果得到通風(fēng)機(jī)的全壓效率=0.85，則通風(fēng)機(jī)的理論全壓系數(shù)為： （4-4）最佳計(jì)算

49、參數(shù)，查得。4可計(jì)算出第一級(jí)風(fēng)機(jī)葉輪的計(jì)算函數(shù)為 （4-5）可以計(jì)算葉輪的最小允許輪轂比為 （4-6）由于所決定的輪轂比,所以滿足葉輪的最小允許輪轂比。對(duì)于導(dǎo)流器，可計(jì)算函數(shù)為： （4-7） 可以得到導(dǎo)流器的最小允許輪轂比為： （4-8） 由于所決定的輪轂比=0.6，所以在后導(dǎo)流器葉片根部也不會(huì)產(chǎn)生氣流分離4.1.2 確定計(jì)算截面將整個(gè)葉片分成5個(gè)計(jì)算截面，其中相對(duì)半徑為 （4-9）其它計(jì)算截面半徑可按 （4-10） 式中 第個(gè)計(jì)算半徑； 從輪轂截面算起的計(jì)算截面序號(hào)， =1，2，n； n計(jì)算截面數(shù)，常取5-7個(gè)。各計(jì)算截面葉片環(huán)氣流參數(shù)和空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)計(jì)算，各計(jì)算截面的空氣動(dòng)力負(fù)荷系數(shù)均未

50、超過(guò)1.0，所以按孤立。翼型法設(shè)計(jì)是合適的。4.1.3 葉片幾何尺寸的計(jì)算計(jì)算結(jié)果列于表4-2中。選用ls翼型，該翼型的性能曲線可見是光滑的，翼型的斷面坐標(biāo)值列于表4-4。根據(jù)前述對(duì)翼型相對(duì)厚度的選取原則，在葉根及葉頂截面分別為0.1 和0.8，中間各截面的可按直線規(guī)律變化，通過(guò)差值計(jì)算得出。葉根及葉頂?shù)娜~片總寬度由計(jì)算得到而中間各截面的可按直線規(guī)律變化，通過(guò)差值計(jì)算得出。對(duì)于葉片數(shù)目的選擇計(jì)算，由表4-3，當(dāng)時(shí)，z=6-12。又由式 （4-11）當(dāng)=0.5-0.7時(shí)，=0.9-1.54 所以取z=8。表4-2 葉輪氣流參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算表項(xiàng)目及公式單位計(jì)算截面 備 注12345m0.1800

51、.2160.2470.2750.3m；0.60.720.820.921m為葉輪半徑m/s55.9567.1476.7885.4893.26r/minm/s26.2821.9019.1517.2015.76等環(huán)量設(shè)計(jì)時(shí)沿葉高為常數(shù)m138.26138.26138.26138.26138.26等環(huán)量設(shè)計(jì)時(shí)沿葉高為常數(shù)m/s144.74149.24153.73158.17162.50c1u=0(°)72.8067.8864.0760.9458.300.360.300.250.220.20續(xù)項(xiàng)目及公式單位計(jì)算截面?zhèn)渥?23451.0250.870.350.230.660.600.540.48

52、0.43中間各界面差值計(jì)算m0.350.320.290.250.231.030.940.910.890.87(°)6.536.215.925.685.46(°)79.3374.0969.9966.6263.76mm82.57567.56053.8mm8.37.56.86.05.4表4-3 葉片數(shù)目與輪轂比之間的關(guān)系0.30.40.50.60.7z2-64-86-128-1610-204.1.4 葉片的繪制根據(jù)所選擇的翼型坐標(biāo)，計(jì)算結(jié)果列于表4-4中。表4-4 弦長(zhǎng)b在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影b投影單位相對(duì)半徑0.600.720.820.921.00mm81.172.16

53、3.455.148.3mm15.320.623.123.925.3各計(jì)算截面翼型的重心坐標(biāo)、中心距翼型前后緣的距離在葉柵額線及葉柵軸向方向的投影列于表4-5中。表4-5 氣流參數(shù)及葉片幾何尺寸沿相對(duì)半徑的變化項(xiàng)目單位相對(duì)半徑0.600.720.820.921.00mm36.733.430.026.723.9mm3.53.22.92.52.3mm3632282521mm6.89.210.310.610.9mm45.140.135.430.127.3mm8.510.412.813.314.4ls翼型的原始翼型為英國(guó)ls螺旋槳翼型，后來(lái)稍加修改用于軸流通風(fēng)機(jī)。其坐標(biāo)如表4-6所示。表4-6 ls翼型斷面坐標(biāo)值距前緣點(diǎn)距離510203040506070809