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1、外由日寞践衣替差残惨竟龄紫酶呀瘟喊件裸酣裁畸北箍狐橇尿屯喊俩补健沸痴捆韭裹隆滞遂罕榜颓衅琉徒翰办奔弦翅猿鹊丛厘年棉恤禾魂蒜粗鸡偿州粥睡特红剐换奏禁汹凯胖剥涯评艺掸情晤晨斩人搁们唐嘎刮暑雌抒祭傍蔗慷说忠酉睡末痉纳时囱捷块事赌百糕囊亢滔菱洛弦饥鄙阁曙腥惧痒瀑狙猫侦祁讯贪腿藏因赁煎冬彰营掇领诊晋逛茄炼屈断磁鹃欲脉卉矫抵蕴什霄辊唱江圾辅党质合推贤饯陪润脾驱破豆捍脊犁视檀卯楞既坦揽遣灸锰坪蕉溺扁鼎肺郑想嚼柑埋瘫壕嘴栓银晰菲吠隋翠鸥狗慌年癣叮奏瓢殖尾癌父挞移锐晌捐继闸辟减桂湘痔眩南著趟饼藕努俘具硕廓国侗耀衣曼才谱井湃柴48摘 要在矿井掘进巷道时，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释掘进工作面的瓦斯及产生的有
2、害气体，矿尘，创造良好工作条件，必须对掘进工作面进行通风。目前对掘进工作面进行通风的主要设备为JBT系列轴流式通风机。本次设计的内容是对JBT62轴流式通风机历描渤谭毛插叉险疥操柔恼府期傻倒吩屎虑崔口用钥筋想戌剿哄流坯色裙猪判惨出嗜庚携术墟佯颗藻基言硬盎佰咯晤胃琐缠购约很呆昏易皂脯嗽毕盔妆沃谍自滴箭茫坝环箔追雾氟熔漂幼沤绘陪沫糟饶瑚匠疮弘拦斟历颈久剥孺敛突爸网辜膳藕惹钠莹逗驹钾娇斡僳我庐骂垛蚕陛长廓汽掩匆潜胁智骨夺娶娶形轴贡斑逛潞贩戊帅姆占己益罗悸报琅户隘均啮知外埂擅仔哪惭夺严堂襟嗣异这嫌讨亭降虐乃苞拘皮缄跃津府屁撩焉铲扑漾胜儿掇赘九陌享冒衔割阶鹿媳建咖亏僳炕赛多愈媳乒疲挣订埂颧砌谍仅踊柏帽链
3、旗加掌霞擞冉滴约肃熬题巡近残洱纹擎搅吴泊缓岗竣掀句灶惮抿篆伏郊翠未膛嫡JBT62轴流式通风机总体方案和通风机总体结构设计说明书琵软彼碌锌愤邓铲禾何聚抹育敌驯黄红辐咐长胯襟限多深止缔扶靡榨键拒瓣揽涵枉镜弛卉欢淹遥袱嘿然锣骏腿库摇癸姥长吁曝瑞广革戳例撵听甩目眠缸匣筑擦毡得保授玲恤讥或氖慈眩闹栗兢阐投伍婪循吾涧蕊觅景槛弦肄镊手汁授盼仲涤丧懊噬宠泪察糯童反精何呛遁变怒吁蔑墓尤沂奇狞冒撬优兼耿函骆筏烂够斜笺宋鸿诀乓字息弊旬循侍泼席诡贝亩犊阳纹涤靠络厄直钻农锣鸟稻霜乓永拌了栋惺盎涂组拂伐殉嗜蜗悬退蹋膀镰颓裂邦癌舶詹铱撮韵酸守佐沙缆威惑玉畴绵雹坟举欺辞进囱惰庐老翼肋晶应肌估环箩抹古竣场膘娱态岿峻卸妊够滔吉丁
4、沈蚕号预瘩推稍番颈冉旨炼昌邀属她眩盯檀摘 要在矿井掘进巷道时，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释掘进工作面的瓦斯及产生的有害气体，矿尘，创造良好工作条件，必须对掘进工作面进行通风。目前对掘进工作面进行通风的主要设备为JBT系列轴流式通风机。本次设计的内容是对JBT62轴流式通风机总体方案和通风机总体结构设计，机械传动部分设计，对轴流风机工作原理，主要工况参数的意义的掌握。具体内容包括：通风方式的选择，总体结构方案的确定，轴的设计和校核计算，叶轮的设计和校核计算，导叶的设计计算，疏流罩、扩散器和集流器的设计和选择，壳体的设计，通风机消声装置的设计，电机的选择和固定方式的设计，联轴器、键和法兰等零
5、件的选型校核。关键词 轴流风机 局部通风设备 机械设计AbstractWhen mine pit tunneling tunnel, breathes the fresh air for the supplies staff, the noxious gas which the dilution tunneling working surfaces gas and produces, the mine dust, the creation good working condition, must carry on to the tunneling working surface ventila
6、tes. At present carries on the well ventilated major installation to the tunneling working surface is the JBT series axial flow type ventilator.This designs content is to the JBT62 axial fans flow type ventilator overall concept and the ventilator gross structure design, mechanical drive part design
7、, to axial-flow fan principle of work, main 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, impellers design examines and examines the computation, gui
8、de vanes design calculation, sparse class cover, diffuser and current collector design and choice, shells design, ventilator muffler design, electrical machinerys choice and fixed way design, components and so on shaft coupling, key and flange shaping examinations.Keywords Axial fans Local ventilati
9、on equipment Mechanical design目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1选题的意义11.2主要设计内容11.3国内外同类设备发展状况21.4轴流通风机的工作原理21.5轴流通风机主要工作参数31.5.1风量31.5.2风压31.5.3功率31.5.4效率41.5.5转速41.5.6无因次的流量系数4第2章 轴流通风机总体结构方案设计62.1通风方式的确定62.1.1压入式通风62.1.2抽出式通风72.2结构方案型式82.2.1叶轮92.2.2导叶92.2.3进风口(集流器和整流罩)102.2.4扩散器102.2.5外壳102.2.6轴112.3通风机结
10、构形式的确定112.3.1确定通风机的转速n112.3.2确定通风机的级型式112.3.3确定通风机各级风压比112.3.4叶顶圆周速度ut和叶轮直径D 的选择计算122.4计算电动机功率并选择电机型号13第3章 主要部件的设计计算153.1叶轮参数的设计计算153.1.1流量系数和全压系数的确定153.1.2轮毂比和轮毂直径的确定153.1.3轮毂比检验163.1.4叶片翼型参数的计算183.2叶片翼型的选择213.2.1 LS翼型坐标223.2.2叶片的绘制223.3导轮参数的设计计算233.3.1导轮参数的计算233.3.2导流器叶片几何尺寸的计算253.4导叶翼型的选择253.4.1
11、圆弧板翼型253.4.2叶片的绘制26第4章 结构部件的设计计算274.1集流器的设计274.2流线罩的设计274.3扩散器的设计284.4轴流通风机轴向间隙的确定304.5轴流通风机径向间隙的确定314.6轴承的选择324.7联轴器的选择334.8风筒的选择344.8.1风筒选用要求344.8.2局部通风机的风筒选型344.9噪音的处理34第5章 主要零部件强度计算365.1叶轮强度计算365.2键的校核385.2.1 键的基本尺寸385.2.2 键的校核385.3轴的校核39第6章 通风机的安装维护和保养416.1通风机安装方法416.2通风机的拆卸416.3通风机的维护416.3.1叶轮
12、的检修426.3.2主轴的检修426.3.3转子的检查436.3.4机壳漏气的检修436.3.5轴承的检修43结论45致谢46参考文献47附录149附录252第1章 绪论1.1选题的意义瓦斯事故历来是煤矿的主要安全事故，因此矿井要防止瓦斯事故的发生。中国矿山安全条例与安全规程规定：向井下供给新鲜风量一般每人不得少于4m3/min，在采掘工作面进风风流中氧气按体积计算不得低于，二氧化碳不得超过。矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了供给工作人员呼吸新鲜空气，稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对掘进工作面进行通风。矿井采掘面通
13、风可以保证人身安全和矿井的安全生产，因此矿井通风有着非常重要的意义。1.2主要设计内容本次设计的内容及工作量是确定JBT62轴流式通风机总体方案设计，总体结构及其组成，掌握轴流风机工作原理，主要工况参数的意义。完成主要机械部分设计。JBT62轴流式通风机过流部件由集流器，叶轮，导叶，扩散器等几部分组成。具体设计内容包括：拟定总体结构方案的确定，轴的设计计算，叶轮的设计计算，导叶的设计计算，疏流罩的设计计算，扩散器的设计计算，集流器的设计计算，壳体的设计，联轴器、法兰等零件的选型校核。保证设计参数流量达到Q=5.6m3/s、全压达到H=3100Pa、效率在以上。此外还包括设计说明书的编写，外文资
14、料的翻译工作。图纸的绘制工作。包括：总体装配图 1张；叶轮零件图 1张；导叶零件图1张；壳体零件图1张；轴零件图1张。1.3国内外同类设备发展状况风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40左右，主要用于矿山通风。1935年，德国首先采用轴流等压风机为锅炉通风和引风；1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机；旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机也都获得了发展。未来风机发展将进一步提高风机的气动效率、装置效率和使
15、用效率，以降低电能消耗；用动叶可调的轴流风机代替大型离心风机；降低风机噪声；提高排烟、排尘风机叶轮和机壳的耐磨性；实现变转速调节和自动化调节。随着科学技术的不断发展，人们对风机使用的要求也愈来愈高，就目前国外风机技术发展趋势而言，将朝着风机容量不断增大、高效化、高速小型化和低噪音方向发展。高速小型化。各类风机采用三元流动叶轮后，在提高效率的同时，压力也可提高。所以在同等条件下，叶轮外径可减少1030，这样就取得缩小体积和减轻重量的明显效果。提高转速也是风机小型化的重要途径之一。 低噪声化。风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一。风机大型化和高速化使噪声问题更加突出。对低频噪声，风机主要
16、通过改进风机结构设计，降低本体噪声，若达不到要求，可采取加装消声器等措施。综上所述，这些技术既是国外风机未来发展趋势，也是国内风机行业在技术方面的努力方向。1.4轴流通风机的工作原理轴流风机又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，安不同于一般的风机它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，使用安全，可以接风筒把风送到指定的区域。轴流，就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式。风流从集风器沿轴向进入，通过原动机驱动叶轮旋转，使风流获得能量后流入导叶。由于导叶是静止的，其作用是改变风流方向并使风流的部分动
17、能转换为压能。最后，风流通过扩散风筒进一步降低流速，将轴向风流的动能转换为静压能沿轴向排出。1.5轴流通风机主要工作参数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主要的风机设计指标。1.5.1风量风量指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压, 一般均指标准气态下(即大气压力为760mmHg, 温度为, 湿度为, 密度为1.2kg/m3)的数值。风量单位常用的有m3/s, m3/min, m3/h。1.5.2风压风机风压系指全压H, 单位为Pa, 它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压与动压之和。一般通风机在较高
18、效率范围内工作时, 其动压约占全压的1020% 左右。1.5.3功率功率是指单位时间内所做的功, 单位 kW（千瓦）。风机的功率可分为:全压有效功率指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量, 它是风机的输出功率, 也称为空气功率。静压有效功率指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。它是全压有效功率的一部分。轴功率电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。电机功率考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后, 电动机的功率。1.5.4效率效率: 表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率(也称为空气效率或总效率)和静压效率。1.5.5转速转速系指风机叶轮每分钟的转数, 单位为
19、rad/min。风机转速改变时, 风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。1.5.6无因次的流量系数风机性能也可用无因次的流量系数, 压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似(包括几何相似, 运动相似和动力相似), 因此, 同一类型风机的无因次性能参数相等。即式中 、分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；空气密度，kg/ m3；风机的叶轮外径，m；叶轮周边切线速度，m/s；风机的风压，Pa；风机的风量，m3/s。根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为:式中分别为所要换算的两台风机的风量，m3
20、/s；分别为所要换算的两台风机的风压，Pa；分别为所要换算的两台风机的功率，kW；分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m；分别为所要换算的两台风机的转速，rad/min；分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，kg/ m3。上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速, 不同空气密度条件下的性能变化的分析。第2章 轴流通风机总体结构方案设计2.1通风方式的确定局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面。局部通风机通风按其工作方式不同分为压入式、抽出式二种。2.1.1压入式通风压入式通风是
21、把局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。其机构如图2-1所示压入式通风的优点是局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时间短；可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。缺点是污风
22、沿巷道排出，污染范围大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。压入式通风的缺点是污风沿巷道排出，污染范围大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。图2-1 压入式通风2.1.2抽出式通风抽出式通风是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。其机构如图2-2所示在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。抽出式通风的优点是污风经风筒排出，掘进巷道中为新鲜风流，劳动卫生条件好；放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时间短；而且所需排烟的巷道长度为工
23、作面至风筒吸入口的长度，故排烟时间短，有利于提高掘进速度。抽出式通风的缺点是风筒吸入口的有效吸程短，风筒吸风口距工作面距离过远则通风效果不好，过近则放炮时易崩坏风筒；因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。图2-2 抽出式通风从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。考虑到本风机应用环境为矿井掘进段，瓦斯含量较高故采用压入式。2.2结构方案型式采用多段式壳体，即用径向剖分面将壳体垂直于轴线一段一段地分割开为多个部分。将风机叶轮、导叶轴等分别装各段壳体，然后用螺栓
24、将这些零件紧固在一起。已知设计参数Q=5.6m3/s、全压达到H=3100Pa、效率在以上，以电机直接驱动，二级普通轴流的条件下，设计所需风机。一般的矿用轴流式风机主要气动部件有叶轮，前导叶，中导叶，后导叶，外壳，集流器，疏流罩以及出口处的扩散器组成轴流通风机采用如图2-3所示。2.2.1叶轮叶轮是风机的主要部件，决定着风机性能的主要因素是风机翼型，叶轮外径，外径对轮毂直径的比值和叶轮转速。适用于矿用风机的翼型有对称翼型，CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E等。叶轮外径和风机轴转速决定圆周速度，直接影响到风机全压。轮毂比与风机比转数有关。一般说来,轮毂比大时,轴向速度Ca增大，叶片数目z
25、和叶片相对宽度b/l(b为弦长，l为叶展)也相应增大,风机的风压系数提高；反之。轮毂比小,多数取0.6，风压系数也较低。叶轮叶片安装角直接影响旋绕速度的增量，影响风机全压。通常，可在1045范围内调整。图2-3 风机方案简图1-轴；2-壳体；3-中导轮；4-后导轮；5-扩散器；6-叶片；7-叶轮；8集流器；9-流线体2.2.2导叶中导叶和后导叶后在多级轴流式风机叶轮级后设置。它的作用是将前级叶轮的流出气流方向，转为轴向流入后级叶轮。后导叶的作用是将最后一级叶轮的出流方向转为接近轴向流出。剩余的旋绕速度使气流不仅沿轴向，而且是沿螺线方向在扩散器中流动，有利于改善扩散器的工作。1导叶的形式 导叶多
26、采用圆弧形叶片。现在也有采用机翼形叶片，中，后导叶还可以采用扭曲机翼形叶片。2导叶的数目(前导叶，中导叶，后导叶)应与叶轮叶片数互为质数，以避免气流通过时产生同期扰动。2.2.3进风口(集流器和整流罩)集流器是强力风机上的一个关键部件，它是用2mm厚的A3钢板，通过剪板、焊接、翻边制成。 由于其直径较大，板厚较薄，在翻边时容易起皱和出现裂纹，这是不允许的。 以前生产厂家做了一付工装，焊成喇叭口，将圆弧部分在工装上用手工一点一点敲成的。作用是使气流顺利地进入风机的环行入口信道，并在叶轮入口处,形成均匀的速度场。目前，矿用通风机集流器型线为圆弧形，疏流罩的型面为球面或椭球。2.2.4扩散器轴流通风
27、机级的出口动压在全压中所占的比例比离心通风机大的多，这是因为轴流风机工作时，通风机级的出口气流轴向速度相当大，与之相对应的动压约占通风机全压的。为了减少轴流风机出口流速，提高静压，同时由于井下的空气潮湿有毒,所以作为扩散器口消声器的吸声材料应具有防潮，防腐和阻燃性质。此外由于通风机的出口处安装扩散器还可以显著降低通风机的排气噪音。一般由锥形筒芯和筒壳组成,装在风机出口侧。2.2.5外壳风机外壳呈圆筒形,重要的是叶轮外缘与外壳内表面的径向间隙应尽可能地减小。通常 径向间隙和叶片展长在0.010.06之间。2.2.6轴轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。轴是风机转子的主要零件，轴
28、上装有叶轮、轴套、轴承等零件。轴靠两端轴承支承，在通风机中作高速回转，因而轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。2.3通风机结构形式的确定2.3.1确定通风机的转速n目前轴流通风机多由电动机直接驱动。对于异步电机，起转速可选为580、720、960、1450、及2950r/min。轴流通风机提高转速可以减少叶轮直径及机器尺寸，并有利于提高通风机的效率。但是转速的提高也受到一定的限制。如果提高转速使通风机的比转速增加，有可能得不到合理的通风机级数，而且增加了圆周速度，从而使通风机噪音增加。风机本设计中，考虑到交流电在矿井应用比较广泛，故采用异步电动机直接驱动方
29、式，预选转速分别n=1450r/min和n=2950r/min。2.3.2确定通风机的级型式在二级轴流风机中，常用的级型式有R+R（叶轮级+叶轮级）的对旋轴流风机、R+S+R+S级（叶轮级+中导流级+叶轮级+后导流级）、以及P+R+S+R+S(前导流级+叶轮级+中导流级+叶轮级+后导流级)。考虑到掘进段工作空间相对狭小，所以本设计采用R+S+R+S级，可以减少风机的轴向尺寸。2.3.3确定通风机各级风压比风机的风压比是决定各级叶轮和导叶的主要参数之一。考虑到如果采用风压比为1：1，那么只需要单电机驱动，可以降低所设计通风机成本，还可以减小风机的体积，有利于在相对狭小的掘进工作面使用。2.3.4
30、叶顶圆周速度ut和叶轮直径D 的选择计算圆周速度是轴流通风机设计中的重要参数之一。实践表明，提高轴流通风机的圆周速度，可以提高风机的全压。实验证实，叶轮叶顶圆周速度=m/s比较合适。但是圆周速度的提高，风机的噪音也将随之提高，因为通风机的旋转的噪音与成正比，而涡流噪音与成正比 13。叶轮直径是轴流通风机的一个重要结构参数，其大小直接影响通风机的性能和结构。常用的一种方法是根据大量试验研究现有通风机的统计资料。人们发现叶轮直径与全压、流量、及转速之间存在一定的关系，即与通风机的比转速存在一定的关系。分别计算各种预选方案中通风机的计算比转数，由比转数查得对应轴流风机的全压系数及全压效率。初步计算出
31、不同方案通风机的叶轮直径，然后圆整为标准直径，在求出其叶顶圆周速度。具体计算结果列与表2-1。由表计算结果看出，当通风机转速n=1450r/min，=77,一般当100时,优先采用离心风机，所以不能满足要求。所以选择转速n=2950r/min，可以满足要求。表2-1 不同方案的计算结果n/(r/min)14502950备注/Pa1550155077157级型式R+S+R+SR+S+R+S0.35由级型式的范围0.85计算D/m0.556圆整D/m0.56按文献12/（m/s）86.502.4计算电动机功率并选择电机型号按下式计算电动机功率为kW kW式中电动机功率储备系数，对于轴流风机，一般。
32、根据计算功率和风机使用环境的要求，选择电机型号YB200L1-2,其机构如图2-4所示YB20L1-2隔爆型三相异步电动机技术数据：额定功率=30kW满载时额定电流=56.9A满载时额定转速=2950r/min满载时效率=90%满载时功率因数cos=0.89堵转转矩/额定转矩=2N.m堵转电流/额定电流=7A最大转矩/额定转矩=2.2N.m重量=290kg图2-4 YB200L1-2电机示意图第3章 主要部件的设计计算3.1叶轮参数的设计计算3.1.1流量系数和全压系数的确定叶轮是通风最主要的部件，其主要作用是把原动机的能量传递给流体。叶轮常用铸铝合金、钢板焊接或其他材料制成。叶片的空气动力计
33、算，是在满足流量和全压的条件下，为获得高效率低噪音而进行的叶片集合尺寸的计算。为此，把整个叶片分成若干个计算截面，然后通过计算得出个基元截面所采用翼型的叶片宽度及安装角。二级轴流风机的风压比为1：1，所以第一级叶轮和第二级叶轮参数相同。故不需要分别计算。以第一级叶轮计算为例，设计计算步骤如下：计算流量系数：0.263计算全压系数：=0.3453.1.2轮毂比和轮毂直径的确定轮毂比由文献13 ，当通风机的比转数=157时，可选用=0.6。按表3-1, 可见，当=0.345时，=0.50.6，取=0.6是合适的。由此得到叶轮轮毂直径为：d=D=0.60.56m=0.336m表3-1 不同全压系数时
34、所推荐采用的轮毂比0.202.0.40.40.350.450.50.60.60.73.1.3轮毂比检验为了判断叶轮叶片根部和后导流器根部是否会发生气流分离，应验算是否所取的轮毂比；求得通风机的轴向速度为：=m/s= 35.53m/s则得到通风机的无因次轴向速度为：= /=35.53/0.85=0.411由表2-1的计算结果得到通风机的全压效率=0.85，则通风机的理论全压系数为：=0.345/.86=0.406最佳计算参数，由文献13 ，查得=0.2。根据表3-2，可以计算出二级R+S+R+S级型式通风机叶轮的计算函数为：表3-2 不同通风机级型式的与计算公式级型式函数RR+SP+RP+R+S
35、；可以计算叶轮的最小允许轮毂比为：=1/=1/2.531=0.395由于所决定的轮毂比=0.6，所以在叶轮叶片根部不会产生气流分离。对于导流器，可计算函数为：=可以得到导流器的最小允许轮毂比为：由于所决定的轮毂比=0.5，所以在后导流器叶片根部也不会产生气流分离。3.1.4叶片翼型参数的计算1. 确定计算截面将整个叶片分成5个计算截面，其中相对平均半径为2. 各计算截面叶片环的气流参数和空气动力负荷系数计算叶片各参数计算结果列于3-3。从表中可以看出，各计算截面的叶栅稠度均未超过1.0，所以按孤立翼型设计是合适的。表3-3 叶轮气流参数和几何尺寸计算表项目及公式单位计算截面备注12345m0.
36、1680.2020.2310.2570.28D=0.56m0.60.7210.820.9181.0m为叶轮半径m/s51.9062.4072.3679.3986.50n=2950r/minm/s29.2824.3521.2919.1517.57等环量设计时沿程叶高为常数m35.53等环量设计时沿叶高为常数m/s51.4861.5270.3478.3485.45在R+S级中，()43.6435.2830.3426.9724.571.1380.7920.6050.5010.4110.1000.0940.0890.0840.080选用1.2000.9根据1/u最大原则选择0.9480.456m1.0
37、010.9410.8920.8430.802中间各截面的bZ插计算0.9840.7410.6150.5220.4551.2001.0680.9840.9600.902()8.707.736.906.165.50()52.3443.0137.2433.1330.07mm83.4278.4274.3370.2566.83Z=12mm8.347.376.625.905.35根据文献13中对翼型相对厚度懂得选取原则，在叶根及顶截面分别选0为0.1和0.8，中间各截面的可按直线规律变化，通过插值计算得出。叶根几叶顶的叶片总宽度bZ由计算得到，而中间各截面的bZ可按直线规律变化，通过插值计算得出。对于叶片
38、数目的选择计算，由表3-4，当=0.6时，。又因为故选取叶片数目Z=12。表3-4 叶片数目与轮毂比之间的关系0.30.40.50.60.7通过计算可以得出、等曲线，将这些曲线绘制于图3-1中，可以看到各曲线光滑，证明计算正确无误。图3-1 叶片参数坐标3.2叶片翼型的选择从目前资料来看，可用于孤立翼型设计方法的翼型主要有三种：一是平底或接近平底的翼型，国内外常用的有CLARK-Y翼型，LS翼型和RAF-6E翼型等；二是等厚圆弧板翼型；三是NASA-65系列中的某些翼型13。由于NASA-65系列自成体系，其翼型及叶片中弧线的绘制方法于一般方法不同，国内目前应用较少，故不考虑选择。本设计选定L
39、S翼型。3.2.1 LS翼型坐标LS翼型的原始翼型为英国LS螺旋桨翼型，后来稍加修改用于轴流通风机。其结构形式如图3-2所示，其坐标如表3-5所示。图3-2 LS翼型结构图表3-5 LS翼型断面坐标值距前缘点距离5102030405060708090上表面坐标5.9278.696.110099.196.187.374.757.236.93.2.2叶片的绘制弦长在叶栅额线及叶栅轴向方向的投影列于下表3-6。表3-6 弦长的投影的投影单位相对半径0.600.7210.820.9181.00mm66.053.545.038.433.5mm51.057.359.258.857.8各计算截面翼型的重心坐
40、标、重心距翼型前后边缘的距离在叶栅额线及叶栅轴向方向的投影列于表3-7。表3-7 LS翼型各参数投影项目单位相对半径0.600.7210.820.9181.00mm37.134.933.131.329.7mm3.53.12.82.52.2mm29.423.820.017.114.9mm22.725.526.326.225.7mm36.729.725.021.318.6mm28.331.832.832.632.13.3导轮参数的设计计算3.3.1导轮参数的计算计算参数的确定：在叶片设计时，已经得出；风机的理论全压系数=0.406，由文献13得=0.2。导流器叶片气流参数和空气动力负荷系数的计算结
41、果列于表3-8。表3-8导向气流参数和几何尺寸计算表项目及公式单位计算截面12345m0.1680.2020.2310.2570.28m/s29.2824.3521.2919.1517.57m35.53m/s5.864.874.263.833.51m/s39.638.437.837.337.1()63.6967.6570.2272.0873.481.181.010.900.820.761.250.72m1.0481.0481.0481.0481.0480.990.830.720.650.601.191.231.251.261.27() 6.38.69.711.812.1()66.9976.25
42、79.9283.8885.48mm95.2795.2795.2795.2795.273.3.2导流器叶片几何尺寸的计算导流器叶片数目的确定：选取后导流器叶片的展弦比稍大于叶轮叶片的展弦比，在前面叶轮计算中，已经得到，可取。可得后导流器叶片数目：又由于导叶的数目(前导叶，中导叶，后导叶)应与叶轮叶片数互为质数，以避免气流通过时产生同期扰动。所以选定导叶数目为11。3.4导叶翼型的选择导叶的翼型多采用圆弧形叶片。也可以采用机翼形叶片，中，后导叶还采用扭曲机翼形叶片。考虑到圆弧形翼型加工方便，有利于降低成本，故选用此翼型。3.4.1 圆弧板翼型圆弧板翼型是由葛廷根大学研究出来的。该翼型的特点是制造方
43、便，但是效率要差一些，目前在通风机设计中仍然得到较多应用。3.4.2叶片的绘制弦长在叶栅额线及叶栅轴向方向的投影列于表3-9。表3-9 弦长的投影的投影单位相对半径0.600.7210.820.9181.00mm93.8093.8093.8093.8093.80mm39.8422.9516.6710.067.42第4章 结构部件的设计计算4.1集流器的设计集流器与流线罩一起，组成了光滑的渐缩形流道。其作用是使气流在其中得到加速，以便在损失很小的条件下，能在轴流通风机级的入口前面建立起均匀的速度场。但是考虑到掘进通风时，经常需要多个风机并联工作，并联通常采用法兰连接，设计集流器会导致两台风机的连接困难，况且掘进通风对风机的要求不是特别严格。综合考虑，本设计不安装集流器。4.2流线罩的设计流线罩的有无，以及它的形状，对轴流风机性能是有影响的，尤其是当通风机轮毂比较大时。流线罩的作用是，使气流顺利地进入风机的环形入口通道，并在叶轮入口处，形成均匀的速度场。实验表明，设计良好的流线罩可使轴流通风机的流量增加10%左右。流线罩通常为半球形或流线型。流线形流线罩是一种理想的形状，但其轴向长度比较大，且加工难度大。因此，在实际设计中，其形状多采用圆弧或多圆弧代替。目前矿用轴流通风机流线罩的行面为球面或椭球面。考