机械毕业设计（论文）-包钢烧结抽烟风机设计【全套图纸】 .doc

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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：包钢烧结抽烟风机设计学生姓名：学 号：200440401118专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机械041班指导教师： 包钢烧结抽烟风机设计摘 要离心通风机是应用面比较广泛的一种通用机械，大至矿井通风、锅炉引送风和化工流程，小至工业炉鼓风以及空调、建筑物通风无不采用通风机。这里设计的是烧结厂所用的离心通风机，首先对风机的分类、结构、工作原理及性能参数的选择原则做了简单的阐述，然后简单的分析了包钢烧结厂的离心通风机的结构和相关的参数。其次对风机的主要零部件进行了计算与校核及材料的选用，其中包括了叶轮强度的计算、主轴强度的计

2、算、主轴临界转速的计算、转子轴向推力的计算及滚动轴承的选用，接着对转子平衡进行了分析，其中对转子的动、静平衡的原理进行了分析，另外还介绍了转子平衡的工艺和方法，最后结合上述理论，分析了通风机在生产和使用中常见的故障及排除的方法，其中囊括了故障产生的原因及对其我们应该采取什么措施。关键字：离心通风机；转子；强度；临界转速；平衡。全套图纸，加153893706The design of smoking fan in Baotou Steel sinteringAbstractCentrifugal Fan is a general machinery, which is a broader app

3、lication. To the large blast mine ventilation, Boiler Blast, and chemical processes, to the small blast furnace, air conditioning industry, and building ventilation fan. It designs the centrifugal fan in the sintering plant, first of all , these do a simple introduction to the classification of the

4、fans, structure, working principle and the principle of performance parameters, and simply analyse the structure and the relevant parameters of Centrifugal Fan at the Baotou Steel sintering plant. Following the main components of the fans is calculating, verificating and selecting materials, here is

5、 the calculation that including the strength of the impeller, the strength of the spindle, critical speed of the spindle, the rotor axial thrust and the choice of rolling bearings,then there is an analysis of the rotor balancing, including the dynamic and static balance principle of the rotor, also

6、introduce technology and methods of a balanced rotor. Finally it is the failure and measures in the production and use, which include the cause of the fault and measures we should take.Keyword: Centrifugal Fan; rotor; strength; critical speed; balancing.II目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 通风机在各行业中的应用11.2

7、 通风机的发展前景21.3 风机的用途21.4 风机的分类21.4.1按风机产生的压力大小分类31.4.2按介质在风机内部流动方向分类31.4.3 按叶片出口角分类41.5 离心通风机的结构及主要的部件4 1.5.1 离心通风机的主要部件5 1.5.2 风机的结构形式6第二章 离心通风机的工作原理及其特征参数92.1风机的工作原理102.2 风机的特性参数102.2.1 通风机的流量102.2.2 通风机的压力102.2.3 通风机的转速112.2.4 通风机的功率112.2.5 通风机的效率12第三章 包钢烧结厂通风机简介123.1 通风机的简介133.2 通风机的结构133.2.1 通风机

8、结构简介133.2.2 通风机主要部件的结构特征133.2.3 通风机主要部件设计尺寸及相关参数14第四章 离心通风机主要零部件强度计算及材料的选用154.1 离心通风机叶轮强度的计算154.1.1 叶片强度的计算理论154.1.2 设计中离心通风机强度的计算204.1.3等厚圆盘的强度计算214.1.4 轴盘材料的选用的计算254.1.5 叶轮用铆钉的强度的计算264.2 通风机主轴强度的计算284.2.1 轴的最大弯矩284.2.2 轴的转矩和复合应力314.2.3 设计计算324.3 主轴的临界转速的计算344.3.1 主轴临界转速的概念344.3.2 临界转速的原理分析344.3.3

9、传动为式轴的临界转速的理论计算374.3.4 设计中临界转速的计算394.4 转子轴向推力的计算和滚动轴承的选用394.4.1 通风机的轴向推力394.4.2 滚动轴承的选用40第五章 通风机转子的平衡415.1 转子平衡的力学原理415.1.1 离心力和重径积415.1.2 不平衡的种类425.2 产生不平衡问题的原因435.3 通风机转子平衡工艺与方法435.3.1 不平衡的校正435.3.2 校正误差455.3.3 通风机转子平衡工艺的要求46第六章 离心通风机常见的故障及排除方法486.1 通风机性能方面的故障及排除方法486.1.1 通风机性能方面的故障486.1.2 故障的排除方法

10、486.2 通风机机械方面的故障及排除方法496.2.1 通风机机械方面的故障496.2.2 故障的排除方法51结束语52参考文献53第一章 绪论1.1通风机在各行业中的应用随着我国工业的迅速发展，通风机在各行业中的应用也越来越广泛了。一般的情况下，离心式通风机应用于小流量、高压力的场合，而轴流式通风机常用于大流量、低压力的情况下。目前，各种用途的通风机正在逐步的系列化、成熟化。以下通过举例来说明各种用途通风机的特点。锅炉用通风机锅炉用通风机根据电站锅炉的规格可选用离心式或轴流式的。按作用分为锅炉通风机和锅炉引风机两种，其中锅炉通风机是向锅炉内输送空气的，而锅炉引风机是把锅炉内的烟气抽出的。由

11、于锅炉运行中所需流量的变化，在锅炉用的风机进口处都要装有导流器，来调节流量。锅炉引风机输送的烟气温度高，又含有煤屑，所以采用水冷轴承，并且制造叶轮和壳体的材料要用耐磨材料。通风换气用通风机一般是供工厂及各种建筑物通风换气或采暖通风用，要求压力不高、噪声低，可采用离心式或轴流式的。工业炉（化铁炉、锻工炉、冶金炉等）用通风机这种通风机要求的压力较高，一般为。由于压力高，叶轮的圆周速度大，故设计时叶轮要求足够的强度。矿用通风机它可分为两种，一种是主通风机，用来向井下输送新鲜空气的，流量比较大，所以一般采用轴流式的比较合适。另一种是局部通风机，用于矿井工作面的通风，其流量和工作压力均比较小，多采用防爆

12、轴流式通风机。特殊用通风机有高温通风机、防爆通风机、耐腐蚀通风机等。煤粉通风机输送电站锅炉燃烧系统的煤粉，多采用离心式通风机。煤粉通风机很据用途不同可分两种，一种是储仓式煤粉通风机，另一种是直吹式煤粉通风机，其叶轮和机壳均采用耐磨材料。除了以上介绍的通风机外还有冷却塔用通风机、排尘通风机等。1.2 通风机的发展前景目前，离心通风机的使用面在逐渐的广泛化，大到矿井通风、锅炉引送风等，小到空调的使用、建筑物的通风等，都离不开通风机。就目前的发展趋势来看，通风机逐步的向大容量、高效化、速度小型化、低噪声、调节自动化等方向发展。随着各种工业装置的规模大型化，对风机容量的需求也在逐步的大型化，同时为了提

13、高效率，三元流动叶轮在通风机中得到越来越广泛的应用，采用三元流动叶轮，在提高效率的同时，压力也在增大，同等条件下，叶轮的外径减少，这样就缩小了体积，减轻了重量。提高转速也是风机小型化的重要途径。风机噪声问题更是突出，一般可采用改善风机的结构或加消音器来等措施。电子技术和计算机技术在工厂中的应用使对风机进行实时的监控成为可能。典型的监控系统是通过智能仪表对风机的压力、流量、温度、振动进行“数字化测量”，这些数字经专业测量软件后输入用户端，计算机进行数据“打包”，再通过网络传回监控中心进行“解包”处理，结果显示在计算机屏幕上，然后通过计算机对风机的性能进行估算与控制，必要时采取相应的措施。我国的风

14、机技术水平与国外相比还有一定的差距，尤其是噪声的控制和风机效率方面比较落后，这就要求我国的风机技术人员一方面要学习和引进国外的先进技术，另一方面还要大力的开展科学研究，不断的提高我国的风机技术，使其达到高效、低噪声、重量轻等良好性能。1.3 风机的用途 风机是输送气体的设备，它在国民经济各部门应用十分广泛。随着我国工农业生产的不断发展，对风机的要求越来越高。目前国内的通风机，基本上都有系列产品供使用部门选用。例如，包钢烧结厂的风机是抽吸烟气用的，其输送的气体是还有部分粉尘、烟气等混合气体，其风量一般在10000到40000，压力为12到17,由于灰尘较多，需要对叶轮和机壳采取耐磨措施。目前我国

15、烧结厂的风机的叶片均采用高效后向叶片、机翼型叶片，这样可以提高风机的集尘性能。还有锅炉用通风机是锅炉机组配套辅机。该通风机有两种：一种是向锅炉内输送空气的，叫做锅炉送风机，另一种是从锅炉内抽烟气的，叫做锅炉引风机。1.4 风机的分类 从能量转换的观点来看，风机是把原动机的机械能转变为气体的动能和压力能的一种机械。根据工农业生产的不同需要，风机也有各种各样的形式。根据作用原理，一般可分为离心式、轴流式、往复式、回转式等。目前我国工业生产中使用最多的是离心式，因为它具有效率高、流量大、输出流量均匀、结构简单、操作方便、噪声小等优点。我们习惯上用下面几种分类方法。1.4.1 按风机产生的压力大小分类

16、： 可分为低压、中压和高压风机。 低压风机 全压值小于或等于100毫米水柱。中压风机 全压值大于100小于300毫米水柱。高压风机 全压值大于300小于1500毫米水柱。1.4.2 按介质在风机内部流动方向分类：可分为离心、轴流及混流通风机。离心通风机的特征是：介质沿着轴向进入， 而在叶轮内沿着径向流动，如图1-1所示。图1-1 离心通风机示意图1-集流器； 2-叶轮； 3-机壳轴流通风机的特征是：介质沿着轴向进入，在叶轮后也沿着轴向流动，如图1-2所示。图1-2 轴流通风机示意图1-集流器； 2-整流器； 3-叶轮； 4-机壳； 5-后整流罩混流通风机的特征是：介质沿着斜向流动，如图1-3所

17、示。它是属于轴流式和离心式两者之间的形式。图1-3 混流通风机示意图1-集流器； 2-叶轮； 3-机壳1.4.3 按叶片出口角分类：可风为后弯（后向）式、径向式和前弯（前向）式风机，如图1-4所示。后弯式风机 叶片出口角小于。径向式风机 叶片出口角等于。前弯式风机 叶片出口角大于。（a） （b） （c）图1-4 按叶片出口角分类的风机类型（a） 后弯式； （b） 径向式； （c） 前弯式1.5 离心通风机的结构及主要的部件离心通风机的结构简单，制造方便，叶轮和机壳一般都由钢板制成。通常用焊接，有时用铆接。图1-5是常见的单吸离心通风机的结构示意图。图1-6是双吸离心通风机的外形示意图。图1-5

18、 离心通风机结构示意图1-V带轮； 2，3-轴承座； 4-主轴； 5-轴盘； 6-轮盘； 7-蜗壳；8-叶片； 9-轮盖； 10-前导器； 11-出风口； 12-底座1.5.1 离心通风机的主要部件： 叶轮叶轮是通风机的心脏。它由原动机驱动。叶轮旋转时便将原动机的机械能传递给气体使气体的压力升高。离心通风机的叶轮一般由图1-5中的轮盖9、轮盘6、叶片8和轴盘5组成，其结构有焊接和铆接两种形式。 蜗壳蜗壳是由蜗板和左右两块侧板焊接或咬合而成，见图1-5中的蜗壳7。蜗壳的作用是收集从叶轮出来的气体，并引导到蜗壳的出口，把气体输送到管道中或排到大气中去。有的通风机的蜗壳将气体部分动能转变为压力。为了

19、制作方便，蜗壳一般设计成等宽度截面。 集流器与进气箱集流器的作用是将气体导向叶轮，见图1-5中的前导器10。集流器的形状要精心设计和制作，以保证叶轮入口的气流状态良好。集气箱只使用在大型的或双吸通风机上，见图1-6中的进气箱。它的主要作用是使轴承装在通风机机壳的外面，便于安装和检修。进气箱的出口与集气箱的入口相连接。图1-6 双吸离心通风机简图1-进气箱； 2-进气弯道 前导器有的通风机装有前导器。它是由可调节的叶片制成，其作用是用改变叶片角度的方法，获得不同的性能曲线，以扩大通风机的使用范围。轴向前导器装在集流器的通道内。径向前导器则装在进气箱内。 扩散器有的通风机的出口装有扩散器，其作用是

20、将出口气流的部分动能转变为压力，以减少出口的动压损失。扩散器紧接蜗壳的出口，其截面一般为方形或圆形。1.5.2 风机的结构形式：一、进气方式不同的结构形式离心通风机一般都是采用单级叶轮，单侧进气的结构，称为单吸通风机，用符号“1”表示。流量大的通风机叶轮有时做成双侧进气的，称为双吸通风机，用符号“0”表示。风压高的通风机也可以做成两级串联的结构形式，用符号“2”表示。二、 旋转方式不同的结构形式离心通风机可以做成右旋和左旋两种。从原动机一端正视，叶轮旋转为顺时针方向的，称为右旋，用“右”表示；叶轮旋转为逆时针方向的，称为左旋，用“左”表示。但必须注意，叶轮只能是顺着机壳螺旋线的展开方向旋转，否

21、则，叶轮出现反转时，流量会突然下降。三、 出风口位置不同的结构形式离心通风机的出风口位置，根据使用要求，可以做成向上、向下、水平向左、向右、各向倾斜的各种形式。为了使用方便起见，出风口往往做成可以自由转动的结构。一般情况下，风机制造厂规定八个基本出风口，如图1-7所示。图1-7 离心通风机八种出风口位置四、 传动方式不同的结构形式根据使用情况的不同，离心通风机的传动方式亦有多种。如果风机的转数和电机的转数相同，对于机体较大的风机可以采用联轴器将风机和电动机直联的传动方式，结构简单、紧凑；对于机体较小、转子较轻的风机，则可以取消轴承和联轴器，将叶轮直接装在电动机上，结构更加简单、紧凑。如果风机的

22、转数和电动机的转数不相同，则可以采用皮带轮的传动方式。目前，风机制造厂把离心通风机的传动方式规定为六种形式，用汉语拼音字母表示（如图1-8）：A式无轴承箱，以电动机直接传动。B式、C式悬臂支架，皮带传动。B式的皮带轮在轴承之间。D式悬臂支承，以联轴器传动。E式双支承装置，皮带传动。F式双支撑装置，联轴器传动。五、叶轮的结构形式叶轮是风机的主要部件。它的尺寸和几何形状对风机的性能有着很重大的影响。离心通风机的叶轮由前盘、后盘、叶片和轮毂组成，用焊接和铆接均可。叶轮前盘有平前盘、圆锥前盘和圆弧前盘等几种，如图1-9所示。平前盘制造简单，但对气流的流动有不良的影响，效率低。双吸离心通风机的叶轮是两侧

23、各有一个相同的前盘，中间有一个公用的中盘，而中盘铆在轮毂上。A式 B式 C式D式 E式 F式图1-8 离心通风机六种传动方式平前盘叶轮 锥形前盘叶轮 弧型前盘叶轮 双吸叶轮图1-9 叶轮的结构形式1-前盘； 2-后盘； 3-叶片；4-轮毂； 5-中盘叶片是叶轮最主要的部分，它对于风机的工作有很大的影响，特别是叶片出口角和叶片形状。 叶片的出口角离心通风机的叶轮，根据叶片出口角的不同，可分为前弯、径向和后弯三种（见图1-4）。在叶轮圆周速度相同的情况下，叶片出口角越大，则产生的压力越高。所以两台同样大小和同样转速的离心通风机，前弯叶轮的压力比后弯叶轮的压力要高。但一般后弯叶轮的流动效率比前弯叶轮

24、要好，所以在一般情况下，使用后弯叶轮通风机的耗电量比前弯通风机要少。 叶片形状离心通风机叶片形状有平板型、圆弧型和机翼型等几种，如图1-10所示。平板型叶片制造简单。机翼型叶片具有良好的空气动力性能，强度高，刚性大，风机的效率一般较高。如果将机翼型叶片内部加上补强筋，还可以增强叶片的强度。但机翼型叶片的缺点是输送含尘气流浓度高的介质时，叶片容易磨损，叶片磨穿后，杂质进入叶片内部，使叶片失去平衡而产生振动。前弯叶轮一般都采用圆弧型叶片。后弯叶轮中，对于大型风机多采用机翼型叶片。对于除尘器效率低的燃煤锅炉引风机可采用圆弧形或平板型叶片。 a) b) c) d)图1-10 叶片形状a)平板叶片； b

25、)圆弧窄叶片； c)圆弧叶片； d)机翼型叶片第二章 离心通风机的工作原理及其特征参数2.1 风机的工作原理离心通风机主要由机壳、叶轮（包括轮毂、叶片、前盘、后盘等）、轴和轴承等组成。当原动机（一般用电动机）带动叶轮转动时，由于叶轮的旋转，迫使叶轮中叶片之间的气体跟着旋转，因而产生了离心力。在离心力的作用下，这些气体被甩向机壳，并从风机出口排出，而在叶轮中央则形成负压。由于入口呈负压，使外界的气体在大气压的作用下立即补入。由于叶轮不停的旋转，气体便不断的排出和补入，从而达到了风机连续输送气体的目的。由此可见，离心通风机是一种借助叶轮带动气体旋转时产生离心力把能量传递给气体的机械。2.2 风机的

26、特性参数2.2.1 通风机的流量通风机的流量一般是指单位时间内流过通风机入口的气体体积，又叫体积流量。它的单位是、或，依次用、或表示。通风机的体积流量，如果没有特殊说明，通常是指流过通风机入口的空气在标准状态下的体积，即在压力为760mmHg、温度在20C、相对湿度为50%时的空气体积。这时它的密度为1.2。因为在通风机内的气体压力变化不大，一般可以忽视气体的压缩性，所以，通风机的气体流量，是指单位时间内流过通风机内任一处或管道的气体体积。用国际单位制时，通风机标准状态下空气密度为1.2。通风机的流量有时用质量流量，其指在单位时间内，流过通风机内任一处点或管道的气体质量。2.2.2 通风机的压

27、力1.静压、动压、全压静压为气体对平行于气流的物体表面作用的压力，它是通过垂直与其表面的孔测量出来的。动压用以下式子表示：式中 动压（Pa）； 气体密度（）； 气体速度（）。 全压为动压和静压的代数和，即：2.风机的全压、静压所谓风机的全压是指由风机所给定的全压增加量，即风机的出口和进口之间的全压之差。若注脚2表示出口，1表示进口，则 所谓风机的静压是指由风机的全压减去风机出口处的动压，即：式中 风机的全压（Pa）； 风机的静压（Pa）； 风机进口全压（Pa）；风机出口全压（Pa）；风机进口处动压（Pa）；风机出口处动压（Pa）；风机进口处静压（Pa）；风机出口处静压（Pa）；2.2.3 通风

28、机的转速通风机的转速是指叶轮每秒钟的旋转速度，一般称之为角速度，用表示。但习惯上常用表示，单位为。2.2.4 通风机的功率1、通风机的有效功率通风机所输送的气体，在单位时间内从通风机中获得的有效能量，称为通风机的有效功率。当通风机的压力用全压表示时，称为通风机全压有效功率（），则有： 当用通风机静压表示时，称为通风机的静压有效功率（），则 2、通风机的内部功率 通风机的内部功率 （），等于有效功率加上通风机内部流动损失功率，即： 3、通风机轴的功率 通风机的轴功率（），等于通风机内部功率加上轴承和传动装置的机械损失（），即： 或 通风机的轴功率又称通风机的输入功率，实际上它是原动机（如电动机）

29、的输出功率。2.2.5 通风机的效率 1、通风机的全压效率 通风机的全压内效率等于通风机全压有效功率与内部功率的比值，即 2、通风机的静压内效率通风机静压内效率等于通风机静压有效功率与通风机内部功率之比，即通风机的全压内效率或静压内效率均表征通风机内部流动过程的好坏，是通风机气动力设计的主要指标。3、通风机的全压效率 通风机全压效率等于通风机全压有效功率与轴功率之比，即 或 其中，称为机械效率，且 机械效率是表征通风机轴承损失和传动损失的还坏，是通风机机械传动系统设计的主要指标，根据通风机的传动方式，在下面表1中列出了机械效率的选用值，供设计参考。当风机转速不变的而运行与低负荷工况时，因机械损

30、失不变，故机械效率还将降低。4、通风机的静压效率通风机的静压效率等于通风静压有效功率与轴功率之比，即 或 表1.传动方式与机械效率第三章 包钢烧结厂通风机简介3.1通风机的简介烧结厂所用通风机是陕西鼓风机厂设计制造的，主要用于引导、吸收烧结烟气。具体参数如下：通风机的主要作用是将炼铁厂的烟气引入后处理排放。3.2通风机的结构3.2.1 通风机结构简介通风机为单级单吸双支承结构，以齿轮联轴器与电动机直联传动。通风机的轴承采用滑动轴承，并采用一套润滑系统强制供油润滑。通风机吸气室为矩形结构，位于机壳侧上方与水平呈一定的角度。出风口也为矩形的，位于机壳下部水平方向上。3.2.2 通风机主要部件的结构

31、特征 机壳 由钢板蜗壳和吸气室以螺栓连接组成。机壳又沿水平中分面可分为上下两半，以螺栓紧固联结在一起，各联结法兰面间垫石棉绳，以保证机壳内部气体不致外漏和外部气体不被吸入（石棉绳位置可用胶布固定）。上机壳内壁镶有铁衬板，可节省金属材料。下机壳内壁镶有铸石衬板，一边磨损后更换。在蜗壳及吸气室壁上有检视孔，以便停车时检查转子的使用情况。机壳两侧焊有支承腿，以便固定在基础上支承机壳。 调节门由百叶窗型调节门和传动机构组成。用来调节风机流量，调节叶片只允许在-范围内变化，如超过此范围就会把叶片损坏。位置为全闭，位置为全开。在安装调试时，注意控制系统的准确配合，保证调节门只能在允许的范围内变化，以达到调

32、节风量的目的。 转子由叶轮和主轴组成。叶轮的叶片为后向型，叶片和前后盘采用合金钢焊接而成。前盘与进口圈、轴盘与后盘或中盘为铆接结构，叶轮焊接后做静平衡校正。主轴为刚性轴，转子装配后进行动平衡校正，以保证转子平稳运转。 轴承包括铸铁制成的轴承箱及铸钢或碳钢与轴衬合金制成的轴衬，左右轴承箱分别固定在底座上，轴衬装在轴承箱内，用以支承转子，为承受转子轴向推力和防止轴向串动，其中一端轴衬有主、副推力面。 油封在通风机轴承箱的轴孔处装有油封，以防止润滑油外溅和外部灰尘侵入。 润滑系统包括主油泵、电动油泵、油箱、油过滤器、油冷却器及高位油箱等。主油泵为齿轮式，装与轴承箱之侧，以十字接头与通风机转子主轴一端

33、联结。通风机转子工作时带动主油泵工作。电动油泵亦为齿轮式，装与油箱上，用立式电动机传动，以备启动和停车时润滑轴承。电动油泵、油箱、油过滤器、油冷却器等组装在一起组成油站。为防止突然断电，保证转子因惯性而继续转动时轴承能得到足够的润滑，备有高位的油箱等。3.2.3 通风机主要部件设计尺寸及相关参数转速 ； 功率； 叶片长度 ； 单个叶片重量；叶片的宽度 ； 叶轮的重量 ；叶片的厚度 ； 转子重量 ；叶轮中心至叶片重心的半径 ， 传动方式为F式；叶片后向转角 ；转子位于两轴承中央，两轴承距离为 3520；叶片数量 ；轴承处轴径 ；后盘与轴盘连接铆钉 ，数量 。第四章 离心通风机主要零部件强度计算及

34、材料的选用为了保证离心通风机的安全运行，设计时要对其上各受力的零部件（叶轮、叶片、轮盘、主轴、轴承）进行强度的计算与校核。所以我们在设计时，一方面要考虑风机的经济性，另外还得保证使用要求。因此，我们要合理的确定离心通风机零部件的尺寸和材料。离心通风机的大部分零件的强度计算是在假定或近似的基础上进行的。例如，将离心通风机叶片假定为简支梁或固定梁；将中空叶片的抗弯截面模数近似按椭圆计算等。所以计算结果与实际情况不可能完全一致，因而对制造出的通风机应进行超转数试验，来检查通风机的运行情况，这样才能保证通风机在实际工作中安全可靠的运行。在实际生活中，为了设计出新型的离心通风机，在条件允许的前提下，最好

35、运用同样的方法，对已存在的结构类似，运行较为可靠的离心通风机进行强度的计算，对计算结果进行比较，以求设计合理可靠。4.1离心通风机叶轮强度的计算离心通风机叶轮强度的计算大致可以分为：叶片强度的计算、等厚圆盘强度的计算、轴盘材料选用的计算、叶轮用铆钉的强度计算四个方面。4.1.1 叶片强度的计算理论叶片的受力情况比较复杂，除本身离心力外，还有气动力和前、后盘的牵制而引起的叶片的附加应力。但是这些力与叶片本身离心力相比较，影响很小，经常忽略不计。因此在计算叶片的强度时，叶片与前、后（中）盘的连接如为铆钉结构。则假定叶片为一简支梁（图4-1a）；如为焊接结构，则假定叶片为一固定梁（图4-1b）。叶片

36、因本身重量产生的离心力，则假定为均布在梁上的载荷。根据假定条件，简支梁承受均布载荷（见图4-1a）时，最大弯矩产生在梁的中央。a)b)图4-1 均布载荷的简支梁和固定梁a)简支梁； b)固定梁设均布载荷在梁上的单位长度上的重量为,梁的长度为,则最大弯矩：固定梁承受均布载荷（见图4-1b）时，最大弯矩产生在梁的两端，其最大弯矩：为梁承受的总载荷。在叶片强度计算中，单个叶片的离心力就是。根据叶片不同的截面形状，计算出抗弯截面模数,则叶片的最大弯曲应力即可求得：1. 平板叶片的强度计算理论平板叶片在强度计算时，把整个叶片看作承受均布载荷的梁。当叶轮以角速度旋转时，单个叶片因本身重量产生的离心力式中

37、叶片材料的密度（），钢的密度=；叶轮角速度（）；叶片长度（）；叶片平均宽度（）；叶片厚度（）；叶轮中心至叶片重心半径（）；补助计算系数=，刚的补助系数：=；叶轮的转速（）。如图4-2叶片重心近似假定在叶片工作面的点上，将分解成沿叶片的法向力和切向力。叶片在和的作用下，在相应的方向发生弯曲。由产生的弯曲应力， 图4-2 平板叶片的离心力及其分力图因叶片的抗弯截面模数较大，实际上，可以忽略不计。而只计算由产生的弯曲应力。从上图中可知：式中 叶轮中心至叶片工作面的垂直距离，； 方向与方向之夹角。叶片的抗弯截面模数可用下式求出按简支梁计算时：叶片最大弯曲应力其中叶片最大弯矩按固定梁计算时：叶片最大弯曲

38、应力 其中叶片的最大弯矩 2.圆弧窄叶片的强度计算这种叶片的特点是叶片的径向尺寸大于轴向尺寸。计算叶片最大弯曲应力的方法是假设叶片上沿轴向截取一长度为，宽度为一单位长度的一个小窄条（取）,将这个小窄条看作是承受均布载荷的梁，叶片的重心近似假定在叶片工作面的一个点上。我们可以很明显的看出，这个小窄条就相当于一个平板叶片。因此其计算过程可根据叶片与前、后盘的连接是铆接结构或焊接结构，按简支梁或固定梁来计算。3.圆弧宽叶片的强度计算这种叶片的特点是叶片的径向尺寸小于轴向尺寸，在强度计算时，把整个叶片看做承受均布载荷的梁。当叶轮以角速度旋转时，单个叶片因本身重量产生的离心力如下：式中 叶片的宽度； 叶

39、片圆弧半径； 叶片厚度 ；叶片圆弧中心角； 叶轮中心至叶片重心的半径； 补助计算系数，； 叶轮转速。将离心力分解成沿叶片的法向力和切向力，则有公式：式中 方向与方向的夹角。当将叶片看作承受均布载荷的简支梁时，因和的作用，使叶片产生的最大弯矩分别为：当将叶片看作承受均布载荷的固定梁时，因和的作用，使叶片产生的最大弯矩分别为：这里，我们可用下式求出叶片相应的抗弯截面模数：式中 、可根据的大小，按风机手册中查出。因和的作用，使叶片产生的最大弯曲应力分别为：总的叶片的最大弯曲应力为： 当按固定梁计算时：4.机翼型叶片的强度计算离心通风机的机翼型叶片，常用弧形作为压力面，除小型叶片以外，一般用钢板做成中

40、空。为了增加叶片刚性，经常在叶片内部增加筋板，这对于大型通风机的叶片尤为重要。但在强度的计算时可不考虑筋板的有利影响。机翼叶片在强度计算时，把整个叶片看做承受均布载荷的梁。当叶轮以角速度旋转时，单个叶片因本身重量产生离心力如下：式中 单个叶片的质量；叶轮中心至叶片的重心的半径；叶轮的角速度，；叶轮的转速。法向力 叶片的抗弯截面模数计算式为：按简支梁计算时，叶片的最大弯矩：按固定梁计算时，叶片的最大弯矩：叶片最大弯曲应力按下式计算：4.1.2 设计中离心通风机强度的计算包钢烧结厂通风机的参数如下：； ； ； ； ； 。通常烧结厂所用的通风机的叶片是平板型的。在这里我们就按平板型的叶片对离心式通风

41、机进行叶片强度的计算，根据公式可以得出如下的计算过程：风机离心力为： 其抗弯截面模数为：切应力为： 我们设计的叶片为焊接结构，所以按固定梁计算；最大弯矩为：最大弯曲应力为：，满足要求。4.1.3等厚圆盘的强度计算一、无附加载荷的等厚圆盘内孔处最大切应力一个内径为,外径的等厚圆盘，当以角速度旋转时，因本身离心力而产生的最大切向应力发生在内圆直径上。而此最大切向应力大于最大径向应力，故计算圆盘强度时，均按最大切向应力计算。对于离心通风机来说，叶轮的后盘，平前盘、圆锥前盘、圆弧前盘等，在计算其强度时，均按等厚圆盘处理（见图4-3）。圆盘因本身的离心力在圆盘内孔处产生的最大切向应力按下式公式计算式中

42、圆盘材料密度；泊松比，钢的泊松比；圆盘内直径；圆盘外直径；圆盘外直径处的线速度。图4-3 等厚圆盘a)后（中）盘、平前盘； b)圆锥前盘； c)圆弧前盘； 二、叶片离心力在圆盘中产生的切向应力固定在轮盘上的叶片，同样受离心力的作用。由此引起的轮盘附加应力可按下式计算：式中 半圆盘上叶片的总离心力；半圆盘的离心力；不考虑叶片离心力时轮盘的应力。如图5-4所示，半圆盘的质量为：半圆盘重心所在半径为：半圆盘的离心力为：式中 圆盘厚度；材料的密度，钢板；圆盘旋转角速度。图4-4 圆盘重心示意图设一个叶片的质量为，叶片重心所在半径为,则一个叶片的离心力为：图4-5表示一个叶片转半圈所产生的离心力的平均垂直分力。其计算式如下： 图 4-5 叶片离心力示意图 半圆盘上个叶片离心力的总垂直分力为：式中 叶片离心力的分配系数；前盘取，后盘取，中盘取；叶片数。因此，叶片离心力引起的轮盘附加应力可按下式计算：三、圆盘最大切向应力圆盘在本身的离心力和叶片离心力的作用下，所产生的最大切向应力为：四、设计中圆盘强度的计算按照已经给出的参数，对包钢通风机圆盘强度的计算如下：1.叶片离心力在圆盘中产生的切向应力半圆盘重心所在半径为：