軸流式通風機的設計word格式

1、中國礦業(yè)大學2012屆本科生畢業(yè)設計中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計 中國礦業(yè)大學徐海學院本科生畢業(yè)設計 姓 名：顧昊 學 號：22080948專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計題目： 軸流式通風機 專 題：指導老師： 楊雪峰 職 稱：講師年 月 徐州中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計任務書專業(yè)年級 機自08-1班 學號 22080948 學生姓名 顧昊 任務下達日期： 年 月 日畢業(yè)設計日期： 年 月 日至 年 月 日畢業(yè)設計題目：軸流式通風機的設計畢業(yè)設計專題題目：JBT62軸流式通風機的設計畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：JBT62軸流式通風機總體方案設計，葉輪的設計，殼體、集流器、疏流罩、擴散器 、校核計

2、算、外文翻譯等。指導教師簽字：鄭重聲明本人所呈交的畢業(yè)設計，是在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計的研究成果不包含他人享有著作權的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設計的知識產(chǎn)權歸屬與培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計指導教師評閱書指導教師評語（基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績

3、： 指導教師簽字：年 月 日中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字：年 月 日中國礦業(yè)大學徐海學院畢業(yè)設計答辯及綜合成績答辯情況提出問題回答問題正確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字：年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人：年 月 日摘 要在礦井掘進巷道時，為了供給工作人員呼吸新鮮空氣，稀釋掘進工作面的瓦斯及產(chǎn)生的有

4、害氣體，礦塵，創(chuàng)造良好工作條件，必須對掘進工作面進行通風。目前對掘進工作面進行通風的主要設備為JBT系列軸流式通風機。本次設計的內(nèi)容是對JBT62軸流式通風機總體方案和通風機總體結(jié)構設計，機械傳動部分設計，對軸流風機工作原理，主要工況參數(shù)的意義的掌握。具體內(nèi)容包括：通風方式的選擇，總體結(jié)構方案的確定，軸的設計和校核計算，葉輪的設計和校核計算，導葉的設計計算，疏流罩、擴散器和集流器的設計和選擇，殼體的設計，通風機消聲裝置的設計，電機的選擇和固定方式的設計，聯(lián)軸器、鍵和法蘭等零件的選型校核。關鍵詞 軸流風機 ；局部通風設備 ；機械設計AbstractWhen mine pit tunne

5、ling tunnel, breathes the fresh air for the supplies staff, the noxious gas which the dilution tunneling working surface's gas and produces, the mine dust, the creation good working condition, must carry on to the tunneling working surface ventilates. At present carries on the well ventilated ma

6、jor installation to the tunneling working surface is the JBT series axial flow type ventilator.This design's content is to the JBT62 axial fans flow type ventilator overall concept and the ventilator gross structure design, mechanical drive part design, to axial-flow fan principle of work, main

7、operating mode parameter significance grasping. The actual content includes: Ventilates the way the choice, the gross structure plan determination, the axis design and the examination computation, impeller's design examines and examines the computation, guide vane's design calculation, spars

8、e class cover, diffuser and current collector design and choice, shell's design, ventilator muffler design, electrical machinery's choice and fixed way design, components and so on shaft coupling, key and flange shaping examinations.Keywords Axial fans Local ventilation equipment Mechanical

9、design1 緒論1.1選題的意義在煤礦井下開采時，不但煤層中所含的有毒有害氣體（如等CH4、CO、H2、SCO2等）會大量涌出，而且伴隨著采煤過程還會產(chǎn)生大量易燃易爆的煤塵；同時，由于地熱和機電設備散發(fā)的熱量，石井下的空氣溫度和濕度也隨之升高。這些有毒的氣體、過高的溫度以及容易引起爆炸的煤塵和瓦斯，不但嚴重影響井下工作人員的身體健康，而且對礦井安全也產(chǎn)生了很大的威脅。因此，通風在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中具有不可忽視的作用。礦井通風的主要動力是通風機。通風機是用于輸送氣體的機械，從能量的觀點來看，它是把原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機械?？梢哉f它是礦井的“肺臟”。其日夜不停地運轉(zhuǎn)，加之其功率大，因

10、此其能耗很大。據(jù)統(tǒng)計，全國部屬煤礦主要通機平均電耗約占礦井電耗的16%。風機用電約占全國發(fā)電量的10%；另據(jù)1988年原冶金部的規(guī)劃資料，我國金屬礦山的風機用電量占采礦用電的30%；鋼鐵工業(yè)的風機用電量占其生產(chǎn)用電的20% ；煤炭工業(yè)的風機用電量占全國煤炭工業(yè)用電的17%。除此之外，輸送氣體的各種風機在冶煉廠的輸送空氣，工廠車間、居民住房、影劇院、賓館以等的通風和降溫方面也有廣泛的應用。由此可見，風機節(jié)能在國民經(jīng)濟各部門中的地位和作用是舉足輕重的。因此研究設計一個好的風機對節(jié)能有很重大的意義。所以合理的設計、選擇和使用通風機，不僅關系到礦井的安全生產(chǎn)和煤礦職工的身體健康，而且對礦井的主要技術經(jīng)

11、濟指標也有一定影響，并且對加快四化建設也有十分重要的意義。1.2通風機的發(fā)展歷史通風機已有悠久的歷史，在國內(nèi)外的得到了較快的發(fā)展，并取得了還多優(yōu)秀的成果。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40左右，主要用于礦山通風。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風機，結(jié)構已比較完善了。1892年法國研制成橫流通風機；1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流通風機已

12、應用于礦井通風和冶金工業(yè)的鼓風，但其壓力僅為100300帕，效率僅為1525，直到二十世紀40年代以后才得到較快的發(fā)展。1935年，德國首先采用軸流等壓通風機為鍋爐通風和引風；1948年,丹麥制成運行中動葉可調(diào)的軸流通風機；旋軸流通風機、子午加速軸流通風機、斜流通風機和橫流通風機也都獲得了發(fā)展。在當代經(jīng)濟發(fā)展過程中，由于風機屬于在發(fā)電、化工等行業(yè)應用范圍較廣的通用機械，對國民經(jīng)濟具有重大影響，發(fā)達國家以及包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家對風機產(chǎn)品的制造都很重視。世界上比較大的風機制造國主要有日本、德國、意大利、瑞士、美國等。比較大的風機制造商主要有日本的日立制作所、荏原制作所、三菱重工業(yè)株式會社、川嶼

13、重工業(yè)株式會社等；英國主要有詹姆斯豪登公司；德國有德馬格德拉瓦透平機械公司和KKK公司；瑞士主要有蘇爾壽公司等。風機方面，我國國情不同于工業(yè)發(fā)達國家，中小型風機是勞動力密集型產(chǎn)品，附加值較低，先進的工業(yè)國家不會再在技術和工藝方面大量投資，但仍在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、便于維護、環(huán)保四個方面注重對產(chǎn)品的改進。國外先進發(fā)達國家主要對技術含量高的離心、軸流壓縮機等大型風機較為關注。一些著名廠商，如瑞士蘇爾壽公司不但生產(chǎn)風機，還生產(chǎn)汽輪機、鍋爐、大型柴油機等用于大型項目的設備。對于風機產(chǎn)品，國外公司在質(zhì)量上注重于提高機械效率及延長使用壽命，向節(jié)約資源和節(jié)省能量方向發(fā)展；在成本上則加強新材料的研制，降低

14、物耗，并注重整個系統(tǒng)總成本的降低；在維護上從部件的通用化、維護換件簡易化向自動化、無需維修、節(jié)省人力方向發(fā)展；在環(huán)保方面，注重于謀求安全可靠、向低噪聲、低振動等防公害技術方向發(fā)展。近幾年我國風機生產(chǎn)企業(yè)通過加大科研投入，加強科研攻關和技術改造，采用新技術、新工藝、新材料努力開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，同時采用引進技術、與國外合作等方式發(fā)展高新技術產(chǎn)品，使我國風機行業(yè)企業(yè)在產(chǎn)品的標準化、系列化、通用化、大型化、高效、節(jié)能、低噪聲等方面有了長足進步，出現(xiàn)了一大批處于國際先進水平的產(chǎn)品，縮短了與發(fā)達國家的差距。但就行業(yè)整體而言，一些歷史長、包袱重的國有企業(yè)受資金、體制等因素困撓，技術水平較低。當前世界先進工業(yè)

15、國家大型風機產(chǎn)品開發(fā)的主要特點是：1) 以節(jié)能、節(jié)約資源為核心，提高單件效率和耐久性，進而提高整個系統(tǒng)的效率；2) 加強系統(tǒng)的自動化、事故警報系統(tǒng)的研制，節(jié)省維護、監(jiān)控方面的人力；3) 為提高競爭能力，力求包括附屬部件在內(nèi)的產(chǎn)品標準化和組合化；4) .進一步加強了對低噪聲、低振動技術的研究；5) 不斷針對新的需要，開發(fā)新的產(chǎn)品；6) 在工藝上引進柔性制造系統(tǒng)，最大限度地提高產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化程度。風機產(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)，特別是一些大型風機產(chǎn)品甚至是單件小批生產(chǎn)，對工藝要求復雜。目前國內(nèi)生產(chǎn)自動化程度很低，而國外通過研制和采用柔性制造系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)的自動化程度。以

16、美國為例，中小風機的生產(chǎn)已全部通過自動線完成，從工藝角度提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品成本。通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。1.3通風機的分類1.3.1按氣體流動方向分類按氣體流動方向的不同，通風機主要分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。 1）離心式通風機 離心通風機工作時，電動機驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，

17、從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風機。 離心通風機主要由葉輪和機殼組成，小型通風機的葉輪直接裝在電動機上中、大型通風機通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)接。離心通風機一般為單側(cè)進氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風機。 葉輪是通風機的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡和動平衡校正才能保證通風機平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反

18、向傾斜。    前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機翼型葉片最復雜。 為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。 2）軸流式通風機 軸流式通風機工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，通過葉輪獲得能

19、量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風機的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有100毫米左右，大型的可達20米以上。 小型低壓軸流通風機由葉輪、機殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為224。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10°45°，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。 3）斜流式通風機 斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并

20、沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。 4）橫流式通風機  橫流通風機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。 與其他類型低速通風機相比，橫流通風機具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設備中用來冷卻或通風。 通風機的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪

21、聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90%。 通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。 1.3.2按壓力分類1.低壓離心通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓PtF1kPa的離心通風機。 2.中壓離心通風機：風機進

22、口為標準大氣條件，通風機全壓為1kPa<PtF<3kPa的離心通風機。 3.高壓離心通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為3kPa<PtF<15kPa的離心通風機。 4.低壓軸流通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為PtF0.5kPa的軸流通風機。 5.高壓軸流通風機：風機進口為標準大氣條件，通風機全壓為0.5kPa<PtF<15kPa的軸流通風機。 1.3.3按比例大小分類比轉(zhuǎn)速是指要達到單位流量和壓力所需的轉(zhuǎn)速。 低比轉(zhuǎn)速通風機（ns=1130）2.中比轉(zhuǎn)速通風機（ns=3060）3.高比轉(zhuǎn)速通風機（ns=6081） 按用途分類按通風機的用途

23、分類，可分為引風機（Y）、紡織風機(FZ)、消防排煙風機等。通風機的用途一般以漢語拼音字頭代表。1.4通風機的發(fā)展趨勢1.進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗2.用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機3.降低通風機噪音4.提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性5.實現(xiàn)準變速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)價1.5通風機的應用 通風機廣泛的應用于各個工業(yè)部門，一般講，離心式通風機適用于小流量、高壓力的場所，而軸流式通風機則常用于大流量、低壓力的情況。1.5.1通風換氣用通風機 這類通風機一般是供工廠及各種建筑物通風換氣及采暖通風用，要求壓力不高，但噪聲要求要低，可采用離心式或軸流式通風

24、機。 1.5.2工業(yè)爐（化鐵爐、鍛工爐、冶金爐等）用通風機 此種通風機要求壓力較高，一般為294014700N/m2，即高壓離心通風機的范圍。因壓力高、葉輪圓周速度大，故設計時葉輪要有足夠的強度。 1.5.3礦井用通風機 它有兩種：一種是主通風機（又稱主扇），用來向井下輸送新鮮空氣，其流量較大，采用軸流式較合適，也有用離心式的；另一種是局部通風機（又稱局扇），用于礦井工作面的通風，其流量、壓力均小，多采用防爆軸流式通風機。 1.5.4煤粉通風機 輸送熱電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的煤粉，多采用離心式風機。煤粉通風機根據(jù)用途不同可分兩種：一種是儲倉式煤粉通風機，它是將儲倉內(nèi)的煤粉由其側(cè)面吹到爐膛內(nèi)，煤粉不直

25、接通過風機，要求通風機的排氣壓力高；另一種是直吹式煤粉通風機，它直接把煤粉送給爐膛。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。1.6通風機的性能通風機的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率、效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動的大小也是通風機的主要技術指標。1.6.1風量Q單位時間內(nèi)通過通風機輸送氣體的體積量，稱為風量。其單位為/s、/min或/h.1.6.2風壓H單位體積的空氣流經(jīng)通風機后所獲得的全部能量，稱為風壓，也叫做風壓。其單位為Pa。通風機的全壓H有靜壓兩部分組成，即靜壓用于克服礦井通風阻力，而動壓為擴散器出口（抽出式通風時）或出風井出口（壓入式通風時）的能量損失。1.6.3功率N電動機傳遞

26、給通風機軸的功率，即通風機的輸入功率，又稱軸功率。其單位為KW。當通風機工作時，單位時間內(nèi)空氣自通風機所獲得的實際能量，即通風機的輸出功率，稱為有效功率，用表示上式風壓是用全壓表示的，故也叫全壓輸出功率。如果用靜壓表示式中 Q-通風機的風量，；H、-通風機的全壓，靜壓，Pa。1.6.4效率（全效率）全效率是指通風機的有效功率與軸功率的比值如通風機的風壓參數(shù)是用靜壓表示，則稱為靜效率1.6.5轉(zhuǎn)速n 指通風機軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為。流量、風壓、功率和效率等參數(shù)之間有一定的函數(shù)關系，當其中一個參數(shù)發(fā)生變化時，其他各量也隨著變化。將它們之間的關系繪成曲線，稱為性能曲線。性能曲線形狀與通風機類型有關。

27、改變通風機的風量和風壓，以滿足使用工況變化的要求稱為性能調(diào)節(jié)。常用的調(diào)節(jié)方法有5種。在進氣管或排氣管中安置節(jié)流閥或風門控制流量。這種方法最簡單，但調(diào)節(jié)效果差。葉輪進口前安置導流器改變氣流方向。改變通風機轉(zhuǎn)速。這種方法經(jīng)濟性能最好，但比較復雜。改變轉(zhuǎn)速需考慮葉輪強度和電動機負荷條件。改變?nèi)~輪寬度。可使工況改變時，通風機的使用效率變化不大，但比較復雜。改變動葉片安裝角。采用這種方法設備費用最高、維護最復雜，但流量變化范圍大、經(jīng)濟性好，一般用于大型軸流通風機。 1.6.6無因次的流量系數(shù)風機性能也可用無因次的流量系數(shù), 壓力系數(shù)和功率系數(shù)來表示。這些無因次性能參數(shù)(也稱無因次系數(shù))的換算公式是由相似

28、理論推導出來的。同一類型的風機相似(包括幾何相似, 運動相似和動力相似), 因此, 同一類型風機的無因次性能參數(shù)相等。即式中 、分別為流量系數(shù)、壓力系數(shù)、功率系數(shù)，無因次；空氣密度，kg/ m3；風機的葉輪外徑，m；葉輪周邊切線速度，m/s；風機的風壓，Pa；風機的風量，m3/s。根據(jù)相似理論及上式無因次系數(shù)式，可得同類型風機性能的換算關系式為:式中分別為所要換算的兩臺風機的風量，m3/s；分別為所要換算的兩臺風機的風壓，Pa；分別為所要換算的兩臺風機的功率，kW；分別為所要換算的兩臺風機的葉輪直經(jīng)，m；分別為所要換算的兩臺風機的轉(zhuǎn)速，rad/min；分別為所要換算的兩臺風機工作的空氣密度，k

29、g/ m3。上式可用于同類型風機中任意兩臺風機之間的性能參數(shù)換算，也可用于同臺風機不同轉(zhuǎn)速, 不同空氣密度條件下的性能變化的分析。1.7軸流通風機原理 軸流式通風機原理是依靠葉輪旋轉(zhuǎn)，葉片產(chǎn)生升力來輸送流體，把機械能轉(zhuǎn)化為流體能量。由于流體進入和離開葉輪都是軸向的,故稱為軸流式風機。軸流風機屬于高比轉(zhuǎn)數(shù)，其特點是流量大，風壓低。軸流式風機風壓一般在450 Pa4500 Pa 之間，主要用于礦井、隧道、船艦倉室的通風；紡織廠通風、工業(yè)作業(yè)場所的通風、降溫；化工氣體排送；熱電廠鍋爐的通風、引風；熱電站、冶金、化工等冷卻塔通風冷卻。1.7.2 軸流通風機基本結(jié)構上圖是軸流通風機的典型結(jié)構簡圖。氣體從

30、集流器進入。通過葉輪使氣流獲得能量，然后流入導葉，導葉將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動能變?yōu)殪o壓能，最后，氣流通過擴散筒將一部分軸向氣流動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，然后從擴散筒流出，輸入管路。低壓軸流式通風機的壓力在490Pa以下，高壓軸流式通風機的壓力一般也在4900Pa以下，因此，相對于離心式通風機而言，軸流式通風機具有流量大、體積小，壓頭低的特點。除上述的典型結(jié)構外，軸流通風機的型式和構造是多種多樣的，小的軸流風機，其葉輪直徑只有100多毫米，大的直徑可有20多米。目前最大的軸流通風機的流量可達1500萬m3/h。小型低壓軸流通風機由葉輪、機殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流

31、通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為224。葉片越多，風壓越高；葉片安裝角一般為10°45°，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。風機布置形式有立式、臥式和傾斜式三種。軸流通風機很多是電機直聯(lián)傳動的，也可通過其他裝置進行變速傳動。為了便于安裝和維護，軸流風機廣泛采用滾動軸承。由于葉輪強度和噪聲等原因，軸流風機葉輪外徑的圓周速度一速高時，將產(chǎn)生比離心風機大的噪聲?，F(xiàn)代軸流通風機的動葉或?qū)~常做成可調(diào)節(jié)的，即其安裝角可調(diào)。這樣不僅大大擴大了運行工況范圍，而且顯著提高了變工況下的效率，因

32、此，其使用范圍和經(jīng)濟性均比離心式風機好。尤其是近年來，動葉可調(diào)機構被成功地采用，使得軸流風機在大型電站（80萬千瓦以上）、大型隧道、礦井等通風、引風裝置中獲得日益廣泛的應用。此外，軸流風機還廣泛應用于廠房、建筑物的通風換氣、空氣調(diào)節(jié)、冷卻塔通風、鍋爐鼓風引風、化工、風洞風源等方面。目前單級軸流通風機的全壓效率可達90%以上，帶有擴散筒的單級風機的靜壓效率可達到80%。一般軸流風機的壓力系數(shù)較低，<0.3。而流量系數(shù)=0.30.6。單級軸流風機的比轉(zhuǎn)數(shù)=1890（即100500）。近年來，軸流風機逐漸向高壓發(fā)展，例如日本某電站用的丹麥VARIAx型動葉可調(diào)軸流送風機，其全壓已達到14210

33、Pa，因此，許多大型離心風機有被軸流風機取代的趨勢。1.7.3主要問題及解決方法本次設計的內(nèi)容及工作量是確定JBT62軸流式通風機總體方案設計，總體結(jié)構及其組成，掌握軸流風機工作原理，主要工況參數(shù)的意義。完成主要機械部分設計。JBT62軸流式通風機過流部件由集流器，葉輪，導葉，擴散器等幾部分組成。具體設計內(nèi)容包括：擬定總體結(jié)構方案的確定，軸的設計計算，葉輪的設計計算，導葉的設計計算，疏流罩的設計計算，擴散器的設計計算，集流器的設計計算，殼體的設計，聯(lián)軸器、法蘭等零件的選型校核。保證設計參數(shù)流量達到Q=5.6m3/s、全壓達到H=3100Pa、效率在以上。此外還包括設計說明書的編寫，外文資料的翻

34、譯工作。圖紙的繪制工作。包括：總體裝配圖 1張；葉輪零件圖 1張；導葉零件圖1張；殼體零件圖1張；軸零件圖1張。其中主要的任務是對葉片葉型、葉片整體及葉輪結(jié)構設計和通風機其他結(jié)構的整體設計等。（1）葉型設計目前，軸流通風機的設計方法主要有兩種，一是利用單獨翼葉進行空氣動力特性實驗所得的數(shù)據(jù)進行設計，稱為孤立葉型設計法；另一種是利用葉柵的理論和葉柵的吹風試驗成果來進行設計，稱為葉柵設計法。對于軸流通風機來說，由于葉柵稠度不大，一般b/t < 1 ,可以把葉片當作一個個互不影響的孤立葉片而按孤立葉型法設計，即假定孤立葉型的升力系數(shù)與葉柵中葉型的升力系數(shù)相等。由于這種方法計算簡便迅速，試驗數(shù)據(jù)

35、較完整，計算結(jié)果也較準確，因而國內(nèi)外都廣泛采用孤立葉型法設計軸流通風機，特別是對于低壓軸流風機，可獲得很好的結(jié)果。但是不論采用何種葉型數(shù)據(jù)及計算公式，其基本理論都是完全一致的，只不過其表現(xiàn)形式略為不同而已。這兩種設計方法，在整個過程中都需要根據(jù)現(xiàn)有的軸流式通風機的基本理論對葉片的空氣動力特性進行設計，并根據(jù)設計結(jié)果，參照廣泛應用的基本的原始葉型，構造出該葉片葉型主要形式結(jié)構。本設計采用了孤立葉型進行葉片葉型的設計。通風機主要部件設計通風機的主要部件包括葉片整體結(jié)構、集流器、中導風筒、主風筒、流線體、輪盤、擴散筒等。對于這些部件的設計，其難點在于設計出合理的結(jié)構、尺寸以及指定各部件具體的加工方法

36、、工藝過程和加工過程所應滿足的技術要求等。為了設計出滿足要求、便于加工的結(jié)構，主要采取了以下幾種方法：實習參觀制造通風機的企業(yè)車間，實地考察整個通風機加工、裝配的實際操作過程，通過與工人師傅、公司技術人員交流，了解基本技術要求；查閱有關通風機設計的技術資料，嚴格執(zhí)行相應的國際標準，參照現(xiàn)有的在實際應用的軸流風機設計加工的圖紙；設計過程中向指導老師請教，不斷的發(fā)現(xiàn)、糾正錯誤，優(yōu)化整體、局部結(jié)構和加工過程。1.7.4設計成果及風機優(yōu)點在嚴謹計算、充分校核的基礎上，根據(jù)我國風機生產(chǎn)的現(xiàn)有條件、能力和技術水平，參照國內(nèi)外優(yōu)秀風機的結(jié)構性形式，最后設計出的兩級軸流式通風機具有以下優(yōu)點：采用扭曲機翼型葉片

37、，氣動效率高，節(jié)能效果極為顯著；葉片安裝角度可調(diào)，可根據(jù)礦井生產(chǎn)的變化，隨時調(diào)節(jié)風機狀況；采用電動機與葉輪直聯(lián)的結(jié)構，整體穩(wěn)定型好，安裝方便，維修容易，裝置局阻低，避免了傳動裝置損壞事故，也消除了傳動裝置的能量損耗，提高了風機裝置效率；電機均安裝密閉罩中，密閉罩具有一定的耐壓性，可以使電機與風機流道中含瓦斯的氣體隔絕，同時還起一定的散熱作用， 密閉罩設有兩排流線型風管道，通過主風筒與地面大氣相通，使新鮮空氣流入密閉罩中，同時又可使罩內(nèi)空氣在風機運行中保持正壓狀態(tài)；結(jié)構緊湊，防潮性能好。風機主體采用鋼板、型鋼組焊結(jié)構，葉片為鋼板材料，中空，葉片及整機強度高，抗井下爆破沖擊波的能力強，可安裝在地表

38、，也適合安裝于井下，特別適于作為多級機站通風系統(tǒng)的機站風機；土建工程量很小，可節(jié)省大量投資；噪聲較低。2軸流通風機總體結(jié)構方案設計2.1通風方式的確定局部通風機是井下局部地點通風所用的通風設備。局部通風機通風是利用局部通風機作動力，用風筒導風把新鮮風流送入掘進工作面。局部通風機通風按其工作方式不同分為壓入式、抽出式、混合式三種。2.1.1壓入式通風壓入式通風是把局部通風機和啟動裝置安裝在離掘巷道口10m外的進風側(cè)，局部通風機把新鮮風流經(jīng)風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。工作面爆破后，煙塵充滿迎頭形成炮煙拋擲區(qū)。風流由風筒射出后，按紊動射流的特性使炮煙被卷吸到射出的風流中，二者摻混共同向前移

39、動。用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進通風。其機構如圖2-1所示壓入式通風的優(yōu)點是局部通風機和啟動裝置都位于新鮮風流中，不易引起瓦斯和煤塵爆炸，安全性好；風筒出口風流的有效射程長，排煙能力強，工作面通風時間短；可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。缺點是污風沿巷道排出，污染范圍大；炮煙從掘進巷道排出的速度慢，需要的通風時間長。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進通風。壓入式通風的缺點是污風沿巷道排出，污染范圍大；炮煙從掘進巷道排出的速度慢，需要的通風時間長。適用于以排出瓦斯為主的煤巷、半

40、煤巖巷掘進通風。圖2-1 壓入式通風2.1.2抽出式通風抽出式通風是把局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風側(cè)。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出。其機構如圖2-2所示在瓦斯礦井中一般不使用抽出式通風。抽出式通風的優(yōu)點是污風經(jīng)風筒排出，掘進巷道中為新鮮風流，勞動衛(wèi)生條件好；放炮時人員只需撤到安全距離即可，往返時間短；而且所需排煙的巷道長度為工作面至風筒吸入口的長度，故排煙時間短，有利于提高掘進速度。抽出式通風的缺點是風筒吸入口的有效吸程短，風筒吸風口距工作面距離過遠則通風效果不好，過近則放炮時易崩壞風筒；因污風由局部通風機抽出，一旦局部通風機產(chǎn)生火花，將有引起瓦斯、煤塵爆炸的

41、危險，安全性差。在瓦斯礦井中一般不使用抽出式通風。圖2-2 抽出式通風2.1.3混合式通風安裝兩臺局部通風機，一臺作壓入式，一臺作抽出式。新鮮風流由壓入式風機和風筒壓入，氫氣工作面后由抽出式風機和風筒排出。這種通風方式綜合了抽出式和壓入式的有點，避免了各自的缺點。但它有引起瓦斯、煤塵爆炸的危險，及有電耗打與管理復雜的缺點。以上三種通風方式中，為了避免產(chǎn)生循環(huán)風流，應當滿足：（1） 風機的風量不得超過風機所在的巷道風量的70%；（2） 壓入式風機應置于貫穿風流巷道的上風側(cè)，抽出式風機置于下風側(cè)，風機距掘進巷道口不得小于10m；（3） 混合式通風除應滿足上述要求外，還應使抽出式風機風量大于壓入式風

42、機風量的20%-30%，且抽出式風筒入口與壓入式風機入口之間的重疊距離應大于10m。綜上所述，三種通風方式各有利弊。但壓入式通風安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應用?？紤]到本風機應用環(huán)境為礦井掘進段，瓦斯含量較高故采用壓入式。2.2結(jié)構方案型式采用多段式殼體，即用徑向剖分面將殼體垂直于軸線一段一段地分割開為多個部分。將風機葉輪、導葉軸等分別裝各段殼體，然后用螺栓將這些零件緊固在一起。已知設計參數(shù)Q=5.6m3/s、全壓達到H=3100Pa、效率在以上，以電機直接驅(qū)動，二級普通軸流的條件下，設計所需風機。一般的礦用軸流式風機主要氣動部件有葉輪，前導葉，中導葉，后導葉，外殼，集流器，疏流罩以及出

43、口處的擴散器組成軸流通風機采用如圖2-3所示。2.2.1葉輪葉輪是風機的主要部件，決定著風機性能的主要因素是風機翼型，葉輪外徑，外徑對輪轂直徑的比值和葉輪轉(zhuǎn)速。適用于礦用風機的翼型有對稱翼型，CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E等。葉輪外徑和風機軸轉(zhuǎn)速決定圓周速度，直接影響到風機全壓。輪轂比與風機比轉(zhuǎn)數(shù)有關。一般說來,輪轂比大時,軸向速度Ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對寬度b/l(b為弦長，l為葉展)也相應增大,風機的風壓系數(shù)提高；反之。輪轂比小,多數(shù)取0.6，風壓系數(shù)也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風機全壓。通常，可在1045°范圍內(nèi)調(diào)整。圖2-3 風機方案簡

44、圖1-軸；2-殼體；3-中導輪；4-后導輪；5-擴散器；6-葉片；7-葉輪；8集流器；9-流線體2.2.2導葉現(xiàn)在廣泛應用的軸流式通風機的結(jié)構形式很多，對于本設計而言，只考慮葉輪前加前置導葉、葉輪后加后置導葉、葉輪前后均加導葉以及兩級軸流式通風機這四種形式。圖2.1 軸流式通風機幾種方案1-葉輪，2-前導葉，3-后導葉1、 葉輪前加前置導葉如圖2-1-a 所示，這種方案的通風機中，氣流在前置導葉中加速并扭轉(zhuǎn)方向，使進氣產(chǎn)生旋繞。在通風機中大多數(shù)采用的是負旋繞（即c1u<0）,如圖2-2-a 所示，這樣出口氣流的絕對速度方向為軸向，以便將氣體能直接輸入管道。這種級的特點是壓力系數(shù)高，反應度

45、>1，一般=1.251.50左右。這種級的效率=0.780.82。其常用于要求體積盡可能小的場合。2、 葉輪后置后導葉如圖2-1-b 所示這種方案在軸流通風機中應用最廣，氣體軸向進入葉輪，從葉輪流出的氣體絕對速度尚有一定的旋轉(zhuǎn)，如圖2-2-b 所示，經(jīng)過后導葉擴壓整流后，使氣體軸向流出。其反應度1，一般為=0.750.90左右。這種級主要應用于壓頭較高的通風機，而效率也較高可達到=0.820.88，設計制造良好的甚至可達0.9。圖2.2 兩種形式通風機的速度三角形3、葉輪前后均設置導葉如圖2-1-c 所示，此方案前導葉使氣流在葉輪進口產(chǎn)生旋繞，后導葉使葉輪出口氣流整流后排出。這種方案其實

46、是第一、二種方案的綜合，其性能也是介于兩者之間。其布置往往使葉輪進出口氣流的絕對速度大小相等，而旋轉(zhuǎn)方向相反，故而反應度=1，這種風機的效率=0.820.85。4、 兩級軸流式通風機如圖2-1-d 所示該方案一般是一個葉輪和一個導葉組成一級，也可以在第一級前設置導葉。在某些情況下，為了使風壓較高，而徑向尺寸較小，也可以采用兩個葉輪中間加一個導葉的方法，這可以看作兩極軸流式通風機的改造形式?？傮w來說兩級風機效率較高，其中每一級葉輪單獨工作時產(chǎn)生的風壓之和都低于兩級葉輪同時工作時風壓的一半，這樣通風機的壽命較高。本設計，在通風機方案選擇過程中，主要是對以上四種形式進行考慮，根據(jù)經(jīng)濟性、可靠性等方面

47、進行取舍。圖2-3表示了兩種通風機級的特性對比。壓力系數(shù)、流量系數(shù)及功率系數(shù)的特性對比?？傮w上來說，這四種方案各有特點，其適用范圍也在一定程度上有重疊。由于軸流是通風機具體結(jié)構方案的選擇問題比較復雜，在實際設計過程中，一般情況下需要根據(jù)制造廠現(xiàn)有生產(chǎn)技術的具體情況，參照相似條件下已有的典型產(chǎn)品的實際結(jié)構選擇適當?shù)慕Y(jié)構，并在該結(jié)構的基礎上予以改進。圖2.3 兩種通風機特性比較1-設置前導葉，2-設置后導葉在進行方案選擇的時候，也可以大致參考風機的比轉(zhuǎn)數(shù)ns或壓力系數(shù)進行。其方法大體如下：當=0.150.25或ns=20.8 32.5（115180）時，可以采用葉輪加后導葉的結(jié)構；當>0.2

48、5或ns=14.520.8（80115）時，可以采用前導葉加葉輪加后導葉的結(jié)構 。通過查閱相關技術資料，參照與該設計所給條件相似的已經(jīng)投入生產(chǎn)和使用的我國現(xiàn)有的典型軸流式風機的具體結(jié)構形式，綜合以上所述結(jié)構的優(yōu)點，最終決定采用動葉可調(diào)式兩級軸流式通風機。軸流式風機其他基本結(jié)構，如集流器、流線體、擴散器等都予以保留，并且按照國家相應的標準加以設計。采用這種方案，相比于其他幾種形式，具有以下幾個優(yōu)點：兩級軸流式通風機的形式，可以使每一級葉輪所承受的風壓低于整個風機全壓的一半，改善了葉輪的工作條件，這就大大提高了整個風機的壽命，并且效率較高，對于礦用產(chǎn)品而言，可以顯著的降低總體成本；采用動葉可調(diào)的形

49、式，能夠改變?nèi)~片的安裝角，這就使該風機可以根據(jù)礦井的具體情況，調(diào)節(jié)通風機的運行工況，使通風機的適應范圍更廣；采用電動機與葉輪直接聯(lián)接的形式，相對于其他的結(jié)構形式，可以使通風機的整體穩(wěn)定型更好，安裝更方便。同時降低了裝置的局部阻力，能夠避免了傳動裝置損壞事故，消除了傳動裝置的能量損耗，在另一個方面上提高了風機裝置效率。中導葉和后導葉后在多級軸流式風機葉輪級后設置。它的作用是將前級葉輪的流出氣流方向，轉(zhuǎn)為軸向流入后級葉輪。后導葉的作用是將最后一級葉輪的出流方向轉(zhuǎn)為接近軸向流出。剩余的旋繞速度使氣流不僅沿軸向，而且是沿螺線方向在擴散器中流動，有利于改善擴散器的工作。2.2.3進風口(集流器和整流罩)

50、集流器是強力風機上的一個關鍵部件，它是用2mm厚的A3鋼板，通過剪板、焊接、翻邊制成。 由于其直徑較大，板厚較薄，在翻邊時容易起皺和出現(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一點敲成的。作用是使氣流順利地進入風機的環(huán)行入口信道，并在葉輪入口處,形成均勻的速度場。目前，礦用通風機集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球。2.2.4擴散器軸流通風機級的出口動壓在全壓中所占的比例比離心通風機大的多，這是因為軸流風機工作時，通風機級的出口氣流軸向速度相當大，與之相對應的動壓約占通風機全壓的。為了減少軸流風機出口流速，提高靜壓，同時由于井下的空氣潮濕

51、有毒,所以作為擴散器口消聲器的吸聲材料應具有防潮，防腐和阻燃性質(zhì)。此外由于通風機的出口處安裝擴散器還可以顯著降低通風機的排氣噪音。一般由錐形筒芯和筒殼組成,裝在風機出口側(cè)。2.2.5外殼風機外殼呈圓筒形,重要的是葉輪外緣與外殼內(nèi)表面的徑向間隙應盡可能地減小。通常 徑向間隙和葉片展長在0.010.06之間。2.2.6軸軸是傳遞機械能的重要零件,原動機的扭矩通過它傳給葉輪。軸是風機轉(zhuǎn)子的主要零件，軸上裝有葉輪、軸套、軸承等零件。軸靠兩端軸承支承，在通風機中作高速回轉(zhuǎn)，因而軸要承載能力大、耐磨、耐腐蝕。軸的材料一般選用碳素鋼或合金鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。2.3通風機結(jié)構形式的確定2.3.1確定通風機的轉(zhuǎn)速n

52、目前軸流通風機多由電動機直接驅(qū)動。對于異步電機，起轉(zhuǎn)速可選為580、720、960、1450、及2950r/min。軸流通風機提高轉(zhuǎn)速可以減少葉輪直徑及機器尺寸，并有利于提高通風機的效率。但是轉(zhuǎn)速的提高也受到一定的限制。如果提高轉(zhuǎn)速使通風機的比轉(zhuǎn)速增加，有可能得不到合理的通風機級數(shù)，而且增加了圓周速度，從而使通風機噪音增加。風機本設計中，考慮到交流電在礦井應用比較廣泛，故采用異步電動機直接驅(qū)動方式，預選轉(zhuǎn)速分別n=1450r/min和n=2950r/min。2.3.2確定通風機的級型式在二級軸流風機中，常用的級型式有R+R（葉輪級+葉輪級）的對旋軸流風機、R+S+R+S級（葉輪級+中導流級+葉

53、輪級+后導流級）、以及P+R+S+R+S(前導流級+葉輪級+中導流級+葉輪級+后導流級)?？紤]到掘進段工作空間相對狹小，所以本設計采用R+S+R+S級，可以減少風機的軸向尺寸。2.3.3確定通風機各級風壓比風機的風壓比是決定各級葉輪和導葉的主要參數(shù)之一?？紤]到如果采用風壓比為1：1，那么只需要單電機驅(qū)動，可以降低所設計通風機成本，還可以減小風機的體積，有利于在相對狹小的掘進工作面使用。2.3.4葉頂圓周速度ut和葉輪直徑D 的選擇計算圓周速度是軸流通風機設計中的重要參數(shù)之一。實踐表明，提高軸流通風機的圓周速度，可以提高風機的全壓。實驗證實，葉輪葉頂圓周速度=m/s比較合適。但是圓周速度的提高，

54、風機的噪音也將隨之提高，因為通風機的旋轉(zhuǎn)的噪音與成正比，而渦流噪音與成正比。葉輪直徑是軸流通風機的一個重要結(jié)構參數(shù)，其大小直接影響通風機的性能和結(jié)構。常用的一種方法是根據(jù)大量試驗研究現(xiàn)有通風機的統(tǒng)計資料。人們發(fā)現(xiàn)葉輪直徑與全壓、流量、及轉(zhuǎn)速之間存在一定的關系，即與通風機的比轉(zhuǎn)速存在一定的關系。分別計算各種預選方案中通風機的計算比轉(zhuǎn)數(shù)，由比轉(zhuǎn)數(shù)查得對應軸流風機的全壓系數(shù)及全壓效率。初步計算出不同方案通風機的葉輪直徑，然后圓整為標準直徑，在求出其葉頂圓周速度。具體計算結(jié)果列與表2-1。由表計算結(jié)果看出，當通風機轉(zhuǎn)速n=1450r/min，=77,一般當100時,優(yōu)先采用離心風機，所以不能滿足要求。所以選擇轉(zhuǎn)速n=2950r/min，可以滿足要求。表2-1 不同方案的計算結(jié)果n/(r/min)14502950備注/Pa1550155077157級型式R+S+R+SR+S+R+S0.35由級型式的范圍0.85計算D/m0.556圓整D/m0.56按文獻12/（m/s）86.502.4計算電動機功率并選擇電機型號按下式計算電動機功率為kW kW式中電動機功率儲備系數(shù)，對于軸流風機，一般。本題K取1.10P=22.59424.7