《船用離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)》12000字（論文）

緒論1.1離心通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及主要部件離心通風(fēng)機(jī)設(shè)備，是利用電機(jī)提供機(jī)械能，來增大流過設(shè)備的流體的壓力，自動(dòng)輸送流體的機(jī)械設(shè)備。因?yàn)橐笸饨鐧C(jī)械能，因此是從動(dòng)式機(jī)械設(shè)備。因?yàn)樗邆淠茏詣?dòng)輸送氣體的特征，在指定的場所大力發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。假如加工廠與礦井中經(jīng)常會產(chǎn)生有毒危險(xiǎn)氣體或者可燃性爆炸性氣體，要求及時(shí)有效通風(fēng)。這個(gè)時(shí)候能夠運(yùn)用這類機(jī)器設(shè)備，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)換氣的發(fā)展目的。通風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)中的使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了作業(yè)人員的工作風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)了作業(yè)人員的生命安全。因?yàn)檫@一特征，它在第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)加工里被大規(guī)模應(yīng)用和推廣。本次我的設(shè)計(jì)是船舶用離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。離心式通風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)有葉輪、聯(lián)軸器、調(diào)節(jié)門、機(jī)殼、軸五部分。葉輪是它的主要做功原件，它可以利用電機(jī)供能快速機(jī)械旋轉(zhuǎn)，來加大通道中空氣的實(shí)際有效流速，進(jìn)而形成風(fēng)能壓力；它還可以將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成勢能。離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)通常都是中心軸向的，排出一般是徑向的。離心式通風(fēng)機(jī)按葉輪分類可以劃分為前傾、徑向、后傾三類形態(tài)。按照通風(fēng)機(jī)工作時(shí)所能提供壓力大小，可分為低壓、中壓、高壓等。在五大組成部分結(jié)構(gòu)里，葉殼部件發(fā)揮著關(guān)鍵性影響，它位于通風(fēng)機(jī)進(jìn)口，向設(shè)備內(nèi)引進(jìn)氣體。并且在出口處可以使氣體排出。在這個(gè)過程里還可以把一些氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓能，這部分具有較高靜壓能的氣流從出風(fēng)口被排出。通風(fēng)機(jī)是需要電機(jī)來帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的從動(dòng)設(shè)備，這個(gè)時(shí)候因?yàn)槊慷沃行妮S相互之間尺寸參數(shù)不同，要用聯(lián)軸器來保障兩軸之間的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。并且聯(lián)中心軸控制器設(shè)備可以穩(wěn)定自動(dòng)傳遞旋轉(zhuǎn)力矩并且可以固定好葉輪部件。通風(fēng)流量就是經(jīng)過調(diào)節(jié)控制門這類設(shè)備來完成。其他零部件則用于保證主軸的有效機(jī)械傳動(dòng)，使葉輪正常機(jī)械旋轉(zhuǎn)，保證流體輸出的精確度。表1.1風(fēng)機(jī)設(shè)備機(jī)械傳動(dòng)模式及特征1.2通風(fēng)機(jī)的分類因?yàn)樵谌粘Ｉ罾?，通風(fēng)機(jī)設(shè)備的主要用途十分多，因此在不相同實(shí)際狀況下針對不相同作用的通風(fēng)機(jī)有很多的分類方法。按照通風(fēng)機(jī)工作時(shí)所能提供壓力大小分類可分為高、中、低壓通風(fēng)機(jī)三種。低壓通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)提供的壓力最大不超過100毫米水柱，中壓和高壓通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力范圍分別是0.115~0.35MPa和大于0.35MPa。低壓風(fēng)機(jī)設(shè)備一般用于建筑物的通風(fēng)和加工廠。高壓風(fēng)機(jī)則用于強(qiáng)制增壓，在各種灌裝機(jī)設(shè)備、電焊機(jī)設(shè)備、食用商品等各種產(chǎn)業(yè)都有著大量使用。根據(jù)工作原理分類，通風(fēng)機(jī)可劃分為透平式、容積式和噴射式，其中透平式風(fēng)機(jī)又可分為軸流式、離心式和混流式。軸流風(fēng)機(jī)是市場上賣得最普遍的，所謂“軸流式”，即氣體平行于風(fēng)機(jī)主軸流動(dòng)。軸流式風(fēng)機(jī)一般用在流量大且壓力小的地方，如電風(fēng)扇等。離心式通風(fēng)機(jī)是通過電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而增大流體靜壓和流速的通風(fēng)機(jī)設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)等。混流式風(fēng)機(jī)結(jié)合了以上兩種風(fēng)機(jī)的特征，在外觀上，混流風(fēng)機(jī)一般會與軸流風(fēng)機(jī)類似。氣體在混流式風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)既有軸向，又有徑向。一般使用比普通連接更加牢固的焊接作為連接方式?；炝魇斤L(fēng)機(jī)的出口壓力非常的穩(wěn)定。容積式風(fēng)機(jī)又可分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式，往復(fù)式風(fēng)機(jī)通過活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)氣體流動(dòng)，如氣缸。回轉(zhuǎn)式通風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件高速機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和蝸殼間的空間大小會發(fā)生周期性的變化，依靠這種空間的變化來工作。噴射式通風(fēng)機(jī)在工作時(shí)，流體經(jīng)過加速獲得非常高的靜壓能，從噴嘴中排出，帶走周圍氣體，減小周圍氣壓，來吸入氣體，在混合室中，氣體和流體進(jìn)行能量交換。1.3船舶用離心式通風(fēng)機(jī)主要特性參數(shù)與特征曲線船舶用離心通風(fēng)機(jī)有很多參數(shù)，用于表示它的性能和規(guī)格。想要合理地使用通風(fēng)機(jī)，就必須透徹地分析這些參數(shù)的意義。主要參數(shù)有：全壓、流量、額定功率、工作效率以及轉(zhuǎn)速。它們確定了一臺通風(fēng)機(jī)的性能，決定了這臺通風(fēng)機(jī)的適用場合。其中，實(shí)際流量根據(jù)實(shí)際有效體積實(shí)際流量計(jì)算。設(shè)備機(jī)械工作效率直觀的體現(xiàn)了這臺通風(fēng)機(jī)的能耗，所以它是綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最為關(guān)鍵的是一個(gè)系數(shù)。下面列舉出了不相同機(jī)械傳動(dòng)模式下的設(shè)備機(jī)械工作效率的參照數(shù)值。直接機(jī)械傳動(dòng)：1.0；聯(lián)軸器傳動(dòng)：0.98；減速器傳動(dòng)：0.95；V帶傳動(dòng)：0.92。確定的工作條件下，這些重要參數(shù)的關(guān)系能夠用分布曲線圖像代表，稱之為通風(fēng)機(jī)設(shè)備的特征分布曲線，觀察此曲線，可以找到最佳的運(yùn)行工況點(diǎn)。圖1.1離心通風(fēng)機(jī)設(shè)備作用功能分布曲線1.4通風(fēng)機(jī)噪音防治通風(fēng)機(jī)由于是流體傳輸設(shè)備，氣體在其內(nèi)部高速流動(dòng)的過程中，必然會產(chǎn)生很大的噪聲。噪聲不但會造成周圍生態(tài)環(huán)境的破壞，還會影響到生產(chǎn)作業(yè)人員的身體健康。所以，通風(fēng)機(jī)噪聲的防治刻不容緩。在工業(yè)中，我們要對通風(fēng)機(jī)的的噪聲進(jìn)行治理，以達(dá)到相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在各種各樣的通風(fēng)機(jī)設(shè)備中，由于工作原理各不相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，導(dǎo)致了產(chǎn)生噪音的原因也各不相同。我們需要研究分析不同種類通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪音的原因，針對這些原因，確定各不相同的噪聲防治方法和消音模式?？諝庠肼曇话氵h(yuǎn)大于設(shè)備噪聲，所以我們一般情況下都是想要選擇降低風(fēng)機(jī)設(shè)備在工作時(shí)產(chǎn)生的空氣噪聲。而空氣噪聲又分為沖擊噪聲和渦流噪聲，其中，沖擊噪聲與空氣高速流動(dòng)形成的沖擊波有關(guān)。葉輪高速旋轉(zhuǎn)，使氣體受到周期性的沖擊力，形成沖擊波從而產(chǎn)生震動(dòng)，導(dǎo)致了噪聲的產(chǎn)生，這種噪聲的強(qiáng)度由葉片的形狀、尺寸等決定。渦流噪聲主要是，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，氣流脫離了葉輪或者氣流脫離了吸入口，導(dǎo)致了渦流形成，從而產(chǎn)生渦流噪聲。在我們了解了這些噪聲的產(chǎn)生原理之后，我們就可以推斷，這兩種空氣噪聲都應(yīng)該通過優(yōu)化通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)部構(gòu)造來減小防治。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程里，通風(fēng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造非常的復(fù)雜，想要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來降低噪聲是非常困難的。因此，我們只能通過阻斷噪聲的傳播途徑來達(dá)到噪聲防治的目的。我們知道，通風(fēng)機(jī)的噪音一般是從機(jī)殼里傳出來的，我們可以考慮在出氣口添加一個(gè)消音器來阻斷噪聲的傳播。而消音器這種特殊設(shè)備多種多樣，而且各種消音器的工作特征也不一致，所以我們需要按照通風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來選擇合適的消音器。1.5通風(fēng)機(jī)常見故障檢修在正式使用之前，通風(fēng)機(jī)需要進(jìn)行測試和試運(yùn)行。在這個(gè)過程中，可能會發(fā)生意料之外的故障問題。我們有必要檢修維護(hù)并提出全面的解決方案。為了在我們的日常生產(chǎn)中確保正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，我們必須要找到最科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方案。一般的故障有振動(dòng)的故障，中央軸承的過熱，潤滑系統(tǒng)的問題，以及空氣量的減少。震動(dòng)問題故障對于設(shè)置了隔振器的離心通風(fēng)機(jī)設(shè)備，震動(dòng)故障的主要原因在于隔振器的安裝位置不科學(xué)。此時(shí)，我們可以通過糾正隔振器的位置來排除故障。軸承過熱軸承過熱的主要原因是，軸承與軸的配合沒有留出些許間隙，軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生熱量，使軸承受熱膨脹，更加加劇了摩擦，加劇了熱量的產(chǎn)生。所以我們要通過增加配合間隙，來排除故障。潤滑體系問題故障潤滑體系是保障通風(fēng)機(jī)設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行工作的主要條件，潤滑體系故障的主要原因在于潤滑油質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求，潤滑系統(tǒng)配合間隙過小等。我們可以通過排查這兩點(diǎn)，解決這個(gè)問題。風(fēng)量減少其根本原因有三個(gè)：首先，實(shí)際轉(zhuǎn)速減少，可以通過測試轉(zhuǎn)速解決；第二是管路阻塞，可以檢查管路來解決；最后是密封泄漏，重新進(jìn)行系統(tǒng)性的密封可以解決此問題。1.6通風(fēng)機(jī)的前景展望隨著節(jié)能減排的概念逐漸深入人心，通風(fēng)機(jī)的發(fā)展方向也越來越趨向節(jié)省能耗，如在風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)上，采用可控渦三元葉輪設(shè)計(jì)技術(shù)，抑制葉根區(qū)強(qiáng)烈的旋渦流動(dòng)和減少分離損失，同時(shí)采用有限元分析軟件對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、葉片和輪轂的應(yīng)力及固有振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行量化分析，確保產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率和安全性能其次，通過對通風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提升其工作效率，以達(dá)節(jié)能減排目的。目前我國的通風(fēng)系統(tǒng)裝置大多采用傳統(tǒng)的定流量設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)始終在工頻工況下運(yùn)行，不能根據(jù)實(shí)際的熱量變化進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。如在通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛的地鐵隧道領(lǐng)域，圍繞節(jié)能降耗，智能化高效節(jié)能技術(shù)研究集中于采用光電、溫度傳感技術(shù)，進(jìn)行列車實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)根據(jù)列車運(yùn)行位置和狀態(tài)與風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)匹配，應(yīng)用智能變頻調(diào)節(jié)，使軌頂風(fēng)機(jī)排熱運(yùn)行更加節(jié)能。智能化在節(jié)能降耗上的優(yōu)勢顯著，是未來通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢之一。2.氣動(dòng)設(shè)計(jì)已知：大氣壓P=101325Pa，溫度T=293K，流量Q=21400m3/h，全壓Ptf=598Pa，傳輸介質(zhì)為空氣。根據(jù)這些參數(shù)，進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)。2.1通風(fēng)機(jī)型式選擇及計(jì)算比轉(zhuǎn)速 Qv0由綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)系數(shù)得Ptf=598Pa<2500Pa，那么本次綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)里能夠忽視氣體可壓縮處理性的影響作用。應(yīng)用直接機(jī)械傳動(dòng)，選用機(jī)動(dòng)設(shè)備的實(shí)際轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘。運(yùn)算比轉(zhuǎn)速： ns=5.54n運(yùn)算出的比轉(zhuǎn)速ns=67.07轉(zhuǎn)/分鐘，由于比轉(zhuǎn)速的范圍15<ns<80，我選擇了離心通風(fēng)機(jī)。又由于ns分布于40～76之內(nèi)，葉輪形式我選用單吸式。又因?yàn)楸绒D(zhuǎn)速位于20~90間，所以葉片形式我選用后彎圓弧式。2.2計(jì)算葉片出口角β2A和壓力系數(shù)ψtβ2A的實(shí)際大小和許多影響因素相關(guān)，例如：通風(fēng)機(jī)的大小尺寸、工作效率、噪音大小等，要放在一起考慮。我選用的葉片是后彎圓弧葉片，參考資料信息，了解到一些通風(fēng)機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為獲得較大工作效率，針對后彎圓弧葉片式通風(fēng)機(jī)，一般在β2A=30°~60°范圍里選用。由此可知，選用葉片設(shè)備的對外出口角為：β2A=50°。估計(jì)全壓系數(shù)：ψt2.3選定葉輪外圈圓周速度u2 u2=2.4選定葉輪外徑D2 D2=確定為D2=1.00m當(dāng)D2=1.00m時(shí)，u2為： u2=全壓系數(shù)： ψt=依據(jù)全壓系數(shù)與葉片設(shè)備對外出口角的范圍，驗(yàn)算校對運(yùn)算出的全壓系數(shù)ψt與選擇的葉片設(shè)備對外出口角β2A是否適合。它們的作用范圍在表2.3里列舉出。表2.1作用范圍對照表根據(jù)以上表格能夠得知：全壓系數(shù)ψt與葉片設(shè)備對外出口角β2A取值合適。2.5確定葉輪進(jìn)口直徑D0和葉片出口直徑D1通常情況下確定為D0=D1。流量系數(shù)： ?=Qv那么：D=0.514～0.726m取D0=600mm。葉片最大入口直徑： D1max=取D1max=620mm。葉片最小入口直徑： D1min=取D1min=580mm。葉片入口平均直徑： D1m=因此：D0=D1=600mm。2.6確定進(jìn)口寬度b1和葉片進(jìn)口角β1A由于通風(fēng)機(jī)是自由進(jìn)氣，所以通風(fēng)機(jī)設(shè)備選用弧形前盤，所以d=0。 ξ=0.488100n取ξ=0.5，葉片進(jìn)口寬度b1為： b1=確定為容積參數(shù)ηv=0.98，子午速率為： C1m'估計(jì)葉片進(jìn)口角： β1A=arctan2.7葉片數(shù)目Z的確定葉片設(shè)備數(shù)為： z=8.5sinβ葉片數(shù)通常為12~16。考慮到計(jì)算便利，選取為Z=16。2.8確定葉片出口寬度b2葉片設(shè)備對外出口寬度根據(jù)計(jì)算公式運(yùn)算： b2=取b2=0.19m。校核當(dāng)量角： tan?θ葉片厚度取δ1=δ2=0.005m。阻塞系數(shù)τ1、τ2可由如下方程式運(yùn)算： τ1=1?δ1 τ2=1?葉片長度：l=D2把數(shù)據(jù)代入，計(jì)算可知：tanθ則，θ2所以選用合適。2.9校核全壓2.9.1通風(fēng)機(jī)理論全壓Pth經(jīng)過我們在流體機(jī)械設(shè)備里所學(xué)到的歐拉運(yùn)算方程式，我們知道，針對其原理全壓Pth∞在不相同葉片設(shè)備數(shù)量下存在不相同的運(yùn)算方程式，如果葉片數(shù)量為無限多的時(shí)候，其運(yùn)算方程式為： Pt?o=ρ其中： C2m∞=得： Pt?∞=1.1994×環(huán)流系數(shù)K： K=11+sin理論全壓： Pt?=K2.9.2容積效率和泄漏量查閱參考資料，取徑向間隙δr=0.005m，取間隙邊緣收縮系數(shù)α=0.7m。 ?Q（2.29）考慮泄露后的流量： Qt?=容積效率： ηv=2.9.3驗(yàn)算全壓子午速度： C1m'進(jìn)入入口后的速度： C1m= ω1=出口前的速度： C2m= ω2=出口之后的速度： C2m' C2u∞= C2u' C2'估計(jì)通風(fēng)機(jī)總流動(dòng)損失： ΔP?f轉(zhuǎn)變損失： ΔPr=取：ε得： ΔPr葉道內(nèi)部損失： ΔPimp?。害诺茫?ΔPimp額定工況下，沖擊載荷損失為： ΔPs蝸殼內(nèi)部流動(dòng)損失： ΔPv取ε得： ΔPv所以： ΔP?f實(shí)際全壓為： PtF=因此：PtF?由于最終運(yùn)算結(jié)果為3.40%<5.0%，因此所確定的數(shù)據(jù)是科學(xué)的。流動(dòng)效率： η?=2.10確定風(fēng)機(jī)的功率輪阻損失取β=0.88( ΔP（2.53）內(nèi)部功率： Ni=內(nèi)部機(jī)械效率： ηim=通風(fēng)機(jī)設(shè)備內(nèi)部效率為： ηi=運(yùn)算軸功率，取=98%，則： Ns=安全系數(shù)：k=1.15，得通風(fēng)機(jī)功率： N=kNs2.11繪制葉片的型式葉片寬度從入口到出口是在慢慢改變的，從C1m=11.75m/s改變到C2m=11.16m/s，看作為數(shù)學(xué)線性改變的，因?yàn)镃1m≈C1m?，C2m≈C2m?，那么可以看成是從C1m?數(shù)學(xué)線性改變到C2m?，因此： b=Qt?其中：μ=0.92。在R1~R2相互之間等分出來十份，將結(jié)果列入表2.3。表2.3R和b相互關(guān)系運(yùn)算最終結(jié)果得：圖2.1葉輪部件寬度b與葉輪部件半徑R的相互關(guān)系2.12選取通風(fēng)機(jī)葉片各尺寸圓弧半徑Rk： Rk=中心圓半徑R0：R0=圖2.2葉片設(shè)備主要系數(shù)3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1蝸殼尺寸設(shè)計(jì)蝸殼是收集與導(dǎo)流剛剛離開葉輪的流體，將流體中的一些動(dòng)壓能擴(kuò)壓，轉(zhuǎn)化成靜壓能的構(gòu)件，在離心式通風(fēng)機(jī)中有著必不可少的作用。查閱資料，根據(jù)離心式通風(fēng)機(jī)對動(dòng)壓能的要求，本次設(shè)計(jì)蝸殼型線選擇圓弧形。3.1.1蝸殼寬度蝸殼寬度： B=(1.3～2.2)b2取B=0.400m本次綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用等邊基元法。蝸殼截面出口張開度A： A=Qv0基變長度a為： a=A4D2=1m蝸殼型線各半徑：RaRbRc=Rd3.1.2蝸殼出口的運(yùn)算 C=(1.3～1.4)A=(1.3～1.4)×0.698=0.907～0.977m （3.8）選取C=0.95m。蝸殼對外出口后一般均會設(shè)立一擴(kuò)壓控制器設(shè)備，最優(yōu)的出口擴(kuò)壓角度具體如下所示。為了減少降低總有效長度，可以適時(shí)增大。擴(kuò)壓角θ范圍是：6°~8°，這一次我取θ=7°。3.1.3蝸舌尺寸的確定淺舌容易導(dǎo)致葉輪部件暴露非常多，使風(fēng)機(jī)設(shè)備作用功能分布曲線破壞；相反，深舌分布曲線不會被破壞，但噪聲會增大。蝸舌與葉輪間間隙t： t=(0.05～0.10)D2?。簍=0.07m。蝸舌頂端的圓弧半徑r為： r=(0.03～0.06)D2確定為：r=0.04m。得到蝸殼型線如下：圖3.1蝸殼型線3.2調(diào)節(jié)門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)門的主要作用為控制通過風(fēng)機(jī)的流體流量，它的位置在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前。它的結(jié)構(gòu)一般是百葉窗擋板式，擋板葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0~90，在開啟和關(guān)閉的過程中，要求調(diào)節(jié)門的動(dòng)作時(shí)間不超過50秒。擋板的形式有很多種，其中，機(jī)翼式擋板風(fēng)阻小，葉片剛度高，所以本次設(shè)計(jì)我選擇機(jī)翼式擋板，以適用于調(diào)節(jié)門的強(qiáng)度和風(fēng)機(jī)的效率要求。調(diào)節(jié)門的驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣，其中，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)具有反應(yīng)靈敏、動(dòng)作可靠的優(yōu)點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，這是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)所不具備的，所以我選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。調(diào)節(jié)門的進(jìn)口直徑在實(shí)際的離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，一般都應(yīng)取為與葉輪直徑相等的值，即600mm，由于法蘭連接連接可靠，易于拆裝維修，我選擇用法蘭連接的方式連接它與集流器，法蘭孔直徑應(yīng)該比調(diào)節(jié)門的進(jìn)口直徑稍大一些，我取650mm，調(diào)節(jié)門最大直徑取700mm。3.3集流器的設(shè)計(jì)集流器設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)有很多不同類型，選用恰當(dāng)?shù)募骺刂破髟O(shè)備，通風(fēng)機(jī)設(shè)備的工作效率就會提升10.0%~150%。它的組成構(gòu)造具體形狀以及葉輪部件入口實(shí)際間隙的實(shí)際大小都是潛在干擾通風(fēng)機(jī)設(shè)備工作效率的重要影響因素。為了促使集流控制器設(shè)備的大力發(fā)揮分布空間更大，集流作用效果更加良好，把其間隙設(shè)計(jì)為3mm，其中，中部直徑設(shè)計(jì)為440mm。通常取當(dāng)量收縮角Φ=40°~60°，我取Φ=50°。3.4設(shè)計(jì)船舶用離心式通風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)組參考依據(jù)第1章里的表1.1，本次風(fēng)機(jī)設(shè)備機(jī)械傳動(dòng)模式確定為D式機(jī)械傳動(dòng)。主軸額定功率：Ns=6.21kW電機(jī)額定功率：P=7.14kW風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速：n=600轉(zhuǎn)/分鐘3.4.1計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩 T1=9.55×3.4.2主軸的材料選擇我選用45號鋼作為主軸材料，經(jīng)過機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊查閱相關(guān)資料可知它的機(jī)械性能：σb=600MPa，σs=355MPa。3.4.3估算最小軸徑45號鋼，查得：A0=126~103，則d0為： d0=在中心軸與輪盤與聯(lián)軸器設(shè)備展開連接的時(shí)候，為了提升其穩(wěn)定性，我選用鍵連接的模式。將中心軸的軸徑增大7.0%，為30.78~25.16毫米；但是因?yàn)橹行妮S在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)過程里受到扭轉(zhuǎn)作用力，所以它通常被當(dāng)作最小直徑dmin。確定最小軸徑的時(shí)候，要比d0稍大，我取dmin=35毫米。3.4.4選擇聯(lián)軸器因?yàn)樵陔x心式通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過程中，軸的轉(zhuǎn)矩基本上變化很小，我們可以把它看做一個(gè)恒定的值，取負(fù)荷系數(shù)：KA=1.3，而其扭轉(zhuǎn)力矩可知： Tca=KAT1按照GB/T5843-2003選用聯(lián)軸器，型號為GY5Y35×823.4.5軸承的選擇軸承在機(jī)械設(shè)備中具有舉足輕重的作用，它具有支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體、降低設(shè)備在傳動(dòng)過程中的摩擦系數(shù)的作用。按照不同的分類方式，軸承可以被分為很多種，其中角接觸球軸承更加適用于本次設(shè)計(jì)。角接觸球軸承，顧名思義，就是套圈與球之間存在一個(gè)接觸角的軸承，這種軸承適用于轉(zhuǎn)速較大，既有軸向應(yīng)力又有軸向應(yīng)力的場合。一般情況下，接觸角的值取15°，30°或40°，軸承承載軸向載荷的能力隨著接觸角的增大而增大，但是為了適用于更大的轉(zhuǎn)速，接觸角越小越好。本次設(shè)計(jì)中，由于軸向載荷不是特別大，而對轉(zhuǎn)速的要求很高，所以我取接觸角為15°。并且，角接觸球軸承還在提高精度、控制噪聲、降低摩擦力矩、提高最大轉(zhuǎn)速等方面具有其他種類軸承所不具備的優(yōu)越性。因此，我選擇角接觸球中心軸承。3.4.6主軸結(jié)構(gòu)在中心軸綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程里，其具體系數(shù)是通過很多種不同影響因素的一起作用影響的。（1）中心軸直徑的確定為了方便生產(chǎn)加工，在設(shè)計(jì)中心軸的直徑時(shí)，要最理想化的運(yùn)用普遍常用標(biāo)準(zhǔn)，并且應(yīng)用參考標(biāo)準(zhǔn)之后，可以便利專業(yè)工作者裝配設(shè)計(jì)。而中心軸的最低有效直徑通常由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所明確。為了簡單化論述介紹各段中心軸的數(shù)據(jù)，我把中心軸按段分，從左到右依次是1~7，具體如下圖4.1所示。軸7在裝配時(shí)連接聯(lián)軸器，我選用的聯(lián)軸器為：GY5所以在設(shè)計(jì)時(shí)，軸7的直徑的取值應(yīng)與聯(lián)軸器的內(nèi)徑數(shù)值相等，也就是d7=35毫米。聯(lián)軸器左端和中心軸6接觸，所以確定直徑時(shí)，設(shè)計(jì)中心軸6直徑比中心軸7的中心軸徑大5~10mm，也就是d6=45mm。軸3與軸5的作用都是裝配軸承，而這兩段軸所裝配的軸承型號相同，所以軸3與軸5的直徑都應(yīng)取軸承內(nèi)徑，即d3=d5=50mm。在通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行過程中，對軸4的強(qiáng)度要求較高，所以軸4的直徑應(yīng)該略大于主軸的其他部分，我將軸4的直徑取為：d4=55mm。思考到美觀與生產(chǎn)加工便利，中心軸2與中心軸6設(shè)計(jì)成大小一致的兩段主軸，也就是d2=d6=45毫米。軸1在裝配時(shí)連接軸盤，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，軸1的直徑的取值應(yīng)該等于軸盤連接孔的內(nèi)徑的值，也就是d1=35毫米。（2）明確各軸段長度設(shè)計(jì)主軸長度時(shí)，有一個(gè)特別容易忽略的細(xì)節(jié)，那就是聯(lián)軸器外一般會設(shè)置一個(gè)軸端擋圈，在裝配的時(shí)候，要盡可能規(guī)避它和中心主軸端面形成作用壓力。思考到這一影響因素的影響作用，軸7要比半聯(lián)軸器圓孔短2～3mm。我選擇的聯(lián)軸器的轂孔長度為82mm，則軸7的長度?。簂7軸1的長度和中心軸盤的圓孔轂長度相同，也就是：l1軸3與中心軸5的作用是安裝軸承與擋油環(huán)，它們的長度應(yīng)等于軸承寬度加擋油環(huán)的厚度，即l3軸承端蓋直徑應(yīng)與軸承直徑相等，也就是D=90mm。固定螺栓共有4個(gè)，直徑d3那么：dDDe=1.2e≥e1，DDD箱體壁厚δ1=8mm，則：m=(l1+端蓋寬度： B=e+m=18mm （3.15傳動(dòng)部件需要保養(yǎng)，一般情況下要定期拆裝注油，考慮到保養(yǎng)設(shè)備所需要的操作空間，半聯(lián)軸器到中心軸承端蓋部件外端面之間留出28mm的空間，那么軸6的長度： l6=e+2m+28=54mm （軸4的長l4的確定經(jīng)過深入思考材料的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能，額定工況下的受力情況和強(qiáng)度要求，取l4軸2的作用是安裝軸承端蓋部件，并且軸2還要與蝸殼保持一定的距離，則： l2=100+54=154mm 3.4.7制定零件的裝配方案主軸上的零件，一定要以一定的順序依次安裝，這個(gè)順序由主軸的設(shè)計(jì)決定。由于裝配不合理會造成設(shè)備無法正常運(yùn)行，還會釀成生產(chǎn)事故，造成操作人員的生命安全受到損害，甚至威脅到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)安全，所以，合理的安排主軸零件裝配順序是必不可少的步驟。本次裝配設(shè)計(jì)方案具體如下所示：往主軸上安裝零件時(shí)，要從直徑最大的那段主軸開始，依次向外逐個(gè)安裝。一定要注意的是，安裝每個(gè)零件的時(shí)候，都要準(zhǔn)確的進(jìn)行軸向與周向的定位，從而保障安裝設(shè)置結(jié)束之后可以正常機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)與工作。在展開拆卸檢修的時(shí)候，順序和安裝設(shè)置時(shí)完全相反，先展開外部零部件的拆卸檢修，之后按照順序分別展開拆卸檢修。本次我設(shè)計(jì)出來的主軸尺寸如示意圖3.2所示。圖3.2主軸結(jié)構(gòu)示意圖3.4.8軸上零件的定位零部件與主軸的配合要求軸向和周向準(zhǔn)確定位，防止滑動(dòng)，來保障主軸與主軸上零部件可以正常的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)與工作。我在軸1與軸7上開鍵槽。需選用兩個(gè)鍵，由于軸1與軸7具有一樣的直徑，為35mm，且軸1長度為60mm，軸7長度為80mm。那么可以按照機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊GB/T1096-2003選用恰當(dāng)?shù)逆I。兩個(gè)鍵的類型都選擇A型平鍵，軸1上的鍵為：b×h=12×8，l=50mm，軸7上的鍵為：b×h=12×8，l=70mm。在本次設(shè)計(jì)中軸向通常是由軸肩來進(jìn)行定位。3.5零部件材料的選擇主軸材料：主軸一般要具備比較大的強(qiáng)度。通常材料選擇合金鋼或者碳鋼，綜合適用性與經(jīng)濟(jì)性，中心主軸物質(zhì)材料我選擇45號鋼，45號鋼這一材料由于具有優(yōu)良的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能，可以適用于我的主軸設(shè)計(jì)。葉輪部件與葉片設(shè)備：本次設(shè)計(jì)中，由于離心式通風(fēng)機(jī)所輸送的中間介質(zhì)為空氣，所以葉片在離心式通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所承載的負(fù)荷很小。查GB/T700-1998，將葉片材料選為Q235。考慮離心式通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)對輪盤的作用力以及強(qiáng)度要求，前盤與后盤的材料選用Q345。4各零件質(zhì)量及強(qiáng)度校核4.1各零件質(zhì)量葉輪質(zhì)量： m1=m2前盤厚度取6mm。前輪盤弧長：l=2πR×β360°前盤質(zhì)量：m=π×[=22.49kg （4.后盤質(zhì)量： m4（4.4）軸盤體積：V1=π(R.V=0.89×10V=V軸盤質(zhì)量：m2=ρV=7.85×10葉片面積：S5=12葉片質(zhì)量：m5=16×0.0583×0.005×7.85×103葉輪質(zhì)量：m1=6.6+22.49+23.66+36.61=89.36kg 主軸質(zhì)量： m×7.85×10聯(lián)軸器質(zhì)量： m7=5.43kg4.2葉片強(qiáng)度校核本次設(shè)計(jì)選用平板葉片。由于葉片形狀復(fù)雜，計(jì)算強(qiáng)度十分的困難，我們近似的把它當(dāng)作受均布載荷的梁，進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度為ω時(shí)，單個(gè)葉片的離心力可用如下運(yùn)算方程式運(yùn)算： F=mω2這里：Rc=葉片寬度：b=b單個(gè)葉片質(zhì)量：m=m5我設(shè)計(jì)的葉片參數(shù)：l=0.22m；δ=0.005m；葉輪角速度：ω=單個(gè)葉片形成的離心作用力：F=ρ=0.38×0.22×0.005×=4011.69N（4.18）只算法向作用力： F1=F葉片最大彎矩： Mmax=最大彎曲變形應(yīng)力：σmaxQ345的屈服點(diǎn)σs=345MPa。根據(jù)上述運(yùn)算能夠得知：σmax<σs，因此強(qiáng)度合理。4.3計(jì)算輪盤強(qiáng)度4.3.1等厚圓盤的強(qiáng)度計(jì)算由輪盤離心力產(chǎn)生的切應(yīng)力：σ（4.22）輪盤自重離心力：Ff（4.23）單個(gè)葉片離心力：F=mω輪盤附加應(yīng)力：σt2輪盤的最大切應(yīng)力為：σmax=Q235的屈服點(diǎn)σs安全系數(shù)：K=σ所以，輪盤強(qiáng)度合格。4.3.2軸盤材料的選擇軸盤材料的選擇要參考軸盤最大直徑處的線速度，它的值是： un=當(dāng)un<304.4葉輪用鉚釘強(qiáng)度計(jì)算本次設(shè)計(jì)，葉輪連接方式選擇比較簡易與快捷的鉚釘鏈接。選用Φ10鉚釘，數(shù)量Z=8，直徑取。彎矩：Mn這里，n是葉輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速，N是額定功率。鉚釘能承載的最大剪力：τ=Mn4.5校核鍵的強(qiáng)度由前文知，軸7上選用的鍵的尺寸是：b×h=12×8，l=70mm，鍵的類型是A型平鍵。軸7直徑d=35毫米；鍵與聯(lián)軸器 σp=由前文知，軸1上選用的鍵的尺寸是：b×h=12×8，l=50mm，查，選擇型普通平鍵。d=35，鍵與聯(lián)軸器 σp=表4.1鍵鏈接的許用壓縮應(yīng)力參考表4.1，可知，選取的鍵強(qiáng)度合格。4.6軸的強(qiáng)度校核4.6.1軸的載荷葉輪重力加不均衡力：G=882.8N （4.33）主軸重力：G4G5G6聯(lián)軸器重力： G3=4.6.2軸的彎矩由前文主軸設(shè)計(jì)部分經(jīng)過簡單計(jì)算可知l1=230mm=0.23m在這其中：l—支承點(diǎn)A與支承點(diǎn)B之間主軸的跨距，m；l1—支承點(diǎn)A至葉輪中心的距離，m；l3—支承點(diǎn)B至聯(lián)軸器中心的距離，m。主軸最大彎矩：R=(882.8+13.4)×(0.432+0.23)+77.9×R=882.8+53.21+77.9+13.4+14.88?1388.66=?346.47N（4.39）彎曲變形應(yīng)力：MAMBMmax=4.6.3軸的轉(zhuǎn)矩 T=9551pn45號鋼的屈服點(diǎn)σs [σ]=σs這里的n的值一般取2.5~3.0，我取2.7?？箯澖孛嫦禂?shù)W=πd232，主軸直徑： d≥32M我設(shè)計(jì)的主軸的最小直徑為35mm，大于16.34mm，所以軸的強(qiáng)度合理。圖4.1主軸受力圖與彎矩圖4.7穩(wěn)定性校核臨界轉(zhuǎn)速： nc=鋼材彈性模量。又由前文得：m1代入式4.46得：nc=15由于： n=600r/min<0.75本次船舶用離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)合理。4.8校核軸承的使用時(shí)長本次設(shè)計(jì)選用角接觸球軸承。徑向作用力：FrA=1141N，F(xiàn)rB=39.11N。軸承受力： FdA FdB又： FrAF則：X1=0.41， FrBF則：X2=0.41，載荷系數(shù)?。篺p當(dāng)量動(dòng)載荷： P1（4.53） P2（4.54）使用時(shí)長： Ln=校核合適，因此軸承符合壽命要求。

結(jié)論在本次設(shè)計(jì)中，我選擇的課題是21400m3/h船舶用離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。在本文中，我首先介紹了通風(fēng)機(jī)的用途和它在生產(chǎn)過程中的重要性，其次敘述了通風(fēng)機(jī)的幾種分類方式，再者還論述了通風(fēng)機(jī)常見的故障以及解決辦法，并且引申了通風(fēng)機(jī)噪聲的防治問題。通過查詢大量的學(xué)術(shù)資料，我對通風(fēng)機(jī)有了全方位的認(rèn)識與了解。通風(fēng)機(jī)行業(yè)的前景光明，我也對這個(gè)行