南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)院：南方學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱：二0一三年五月南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書2摘要當(dāng)今時(shí)代能源緊缺，然而風(fēng)機(jī)又是耗能大戶。所以，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率己成為風(fēng)機(jī)行業(yè)不可推卸的責(zé)任，也是風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由此，本文提出離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)。所謂離心式風(fēng)機(jī)個(gè)性化設(shè)計(jì)就是針對(duì)一個(gè)特定用戶提出的氣動(dòng)性能參數(shù)及使用條件，設(shè)計(jì)者應(yīng)設(shè)計(jì)出一種專用的離心式風(fēng)機(jī)，除了滿足用戶的使用條件外，還應(yīng)保證用戶需求的性能參數(shù)(即正常運(yùn)行工況)處于風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能曲線的最高效率點(diǎn)，至少應(yīng)處于高效區(qū)域內(nèi)，以達(dá)到最佳節(jié)能目的34。外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)屬于風(fēng)量適中、風(fēng)壓偏高類型，同時(shí)外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)體積小、占用空間小、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、經(jīng)久耐用。主要適用于吊頂空調(diào)、立柜式空調(diào)以及凈化、通風(fēng)等場(chǎng)合1。關(guān)鍵字：外轉(zhuǎn)子；離心式；離心式風(fēng)機(jī)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書3AbstractInmoderntimes,theenergyshortage,butthefanisalargeenergyconsumption.Therefore,improvingtheefficiencyofthefansunshirkableresponsibilityhasbecomeafanindustry,isalsoaairblowertechnologydevelopmentinevitabletrend.Hence,thepersonalizeddesignofcentrifugalfanispresented.So-calledpersonalizedcentrifugalfanisdesignedforaparticularusersaerodynamicperformanceparametersandconditionsofuse,thedesignershoulddesignaspecialcentrifugalfan,inadditiontomeettheusersusecondition,alsoshouldguaranteetheperformanceparametersofuserrequirements(i.e.,normaloperatingconditions)isinthehighestefficiencypointofthefanaerodynamicperformancecurve,atleastinhighefficientarea,inordertoachievethebestenergy-savingpurpose34.Outerrotorcentrifugalfanbelongstomoderatevolume,highwindpressuretype,andatthesametimetheouterrotorcentrifugalfanissmallsize,smallfootprint,lownoise,smoothoperation,durable.Itismainlysuitableforceilingairconditioning,cabinetairconditioningandcleaning,ventilation,etc1.Keyword:Outerrotor；Centrifugal；Centrifugalfan.南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書4目錄第一章緒論11.1引言11.2國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀21.3離心風(fēng)機(jī)概述及DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)51.3.1離心風(fēng)機(jī)的基本概述51.3.2DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)61.3.3外轉(zhuǎn)子電機(jī)的概念61.4本文研究的目的和意義7第二章離心風(fēng)機(jī)的基本原理82.1離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)82.1.1離心風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)82.1.2離心風(fēng)機(jī)的工作原理92.2離心風(fēng)機(jī)的基本理論特性102.2.1離心風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)102.2.2離心通風(fēng)機(jī)的基本方程式122.2.3離心通風(fēng)機(jī)的理論特性曲線122.2.4離心風(fēng)機(jī)的損失和效率14第三章相似設(shè)計(jì)理論153.1相似理論153.1.1概述153.1.2相似原理153.2通風(fēng)機(jī)的無(wú)因此特性曲線163.3通風(fēng)機(jī)的相似設(shè)計(jì)步驟173.4校核理論18第四章DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)194.1相似設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析和計(jì)算194.1.1概述194.1.2風(fēng)機(jī)尺寸換算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書54.1.3設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力略圖224.1.4風(fēng)機(jī)各部分材料的選擇234.1.5外轉(zhuǎn)子電機(jī)的選擇254.2校核計(jì)算254.2.1葉輪的強(qiáng)度計(jì)算254.2.2鉚釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算264.2.3軸承的壽命264.2.4風(fēng)機(jī)平衡校核274.3離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)幾個(gè)重要方案的選擇27第五章性能分析28第六章DGF3.55A外轉(zhuǎn)子離心風(fēng)機(jī)整體及零件Pro/E圖29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄33南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書6第一章緒論1.1引言離心通風(fēng)機(jī)是一種依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，即一種從動(dòng)的流體機(jī)械。離心式通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。離心風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理1。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。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，其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(shí)，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。圖1-1通風(fēng)機(jī)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(qiáng)度和減少葉片與機(jī)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(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的33。離心式風(fēng)機(jī)實(shí)質(zhì)是一種變流量恒壓裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，離心式風(fēng)機(jī)的壓力-流量理論曲線應(yīng)是一條直線。由于內(nèi)部損失，實(shí)際特性曲線是彎曲的。離心式風(fēng)機(jī)中所產(chǎn)生的壓力受到進(jìn)氣溫度或密度變化的較大影響。對(duì)一個(gè)給定的進(jìn)氣量，最高進(jìn)氣溫度(空氣密度最低)時(shí)產(chǎn)生的壓力最低。對(duì)于一條給定的壓力與流量特性曲線，就有一條功率與流量特南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書7性曲線。離心式風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理7。風(fēng)機(jī)已有悠久的歷史。中國(guó)在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制礱谷風(fēng)車，它的工作原理與現(xiàn)代離心式風(fēng)機(jī)基本相同。圖1-2通風(fēng)機(jī)1862年，英國(guó)的圭貝爾發(fā)明離心式風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)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(fēng)。1880年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，以及后向彎曲葉片的離心式風(fēng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)已算是比較完善了。1892年法國(guó)研制成橫流風(fēng)機(jī)。1898年，愛爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心式風(fēng)機(jī)，并為各國(guó)廣泛采用。19世紀(jì)，軸流風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100300帕，效率僅為1525%，直到二十世紀(jì)40年代以后才得到較快的發(fā)展。1935年，德國(guó)首先采用軸流風(fēng)機(jī)為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)。1948年，丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)；旋軸流風(fēng)機(jī)、子午加速軸流風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)以及橫流風(fēng)機(jī)。2002年，中國(guó)的防爆離心式風(fēng)機(jī)，在化工、石油、機(jī)械等領(lǐng)域廣泛采用4。隨著離心式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，各種不足和問題也都開始逐一被發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)。但是單一的發(fā)現(xiàn)問題后再改進(jìn)已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)快速發(fā)展的需求。離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展必須以滿足市場(chǎng)需求為前提，加以創(chuàng)新，研發(fā)出新式的離心式風(fēng)機(jī)，如此才能推動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展。離心式風(fēng)機(jī)是一臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜的設(shè)備，主要有進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)閥、葉輪、電機(jī)、出風(fēng)口等組成。在不同的狀態(tài)下，離心式風(fēng)機(jī)的用途也不相同。因此，不同的部分運(yùn)行狀況不同時(shí)，離心式風(fēng)機(jī)的效果會(huì)受到影響6。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書81.2國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀離心風(fēng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的通用機(jī)械之一，并且對(duì)日常生活也起著至關(guān)重要的作用，且離心風(fēng)機(jī)行業(yè)規(guī)模約占整個(gè)風(fēng)機(jī)行業(yè)的一半左右。我國(guó)的離心式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)起步較早，從20世紀(jì)50年代開始，起初主要是消化吸收國(guó)外的先進(jìn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，生產(chǎn)一般離心風(fēng)機(jī)；20世紀(jì)60、70年代，我國(guó)開始獨(dú)立進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)共11個(gè)系列，包括109種規(guī)格，其中很大一部分作為節(jié)能高效產(chǎn)品得到國(guó)家大力扶持、推廣；20世紀(jì)80、90年代，我國(guó)離心風(fēng)機(jī)工業(yè)發(fā)生了巨大變化，不斷地積累風(fēng)機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，不斷地消化國(guó)外技術(shù)，使風(fēng)機(jī)行業(yè)不斷發(fā)展壯大，一批風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)得到巨大發(fā)展，為能源、化工、紡織以及環(huán)保等重要行業(yè)的生產(chǎn)提供離心風(fēng)機(jī)。如今已經(jīng)基本上能夠設(shè)計(jì)生產(chǎn)與重大裝備相匹配的風(fēng)機(jī)。從2000年開始，我國(guó)不斷加快工業(yè)化進(jìn)程，給離心風(fēng)機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，2000年2007年該行業(yè)收入總額以年增長(zhǎng)率20%左右持續(xù)增長(zhǎng)，離心風(fēng)機(jī)銷售市場(chǎng)規(guī)模在2007年達(dá)到大約230億元3。圖1-3風(fēng)機(jī)部件雖然我國(guó)的離心風(fēng)機(jī)行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展，但與國(guó)外的先進(jìn)企業(yè)技術(shù)相比，仍然存在著較大的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）我們國(guó)內(nèi)的絕大多數(shù)風(fēng)機(jī)企業(yè)只生產(chǎn)中、小型風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)大型設(shè)備用風(fēng)機(jī)的能力較弱，無(wú)法與國(guó)外公司競(jìng)爭(zhēng)。2）中、小型離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品普遍存在的不足是外觀質(zhì)量不好，產(chǎn)品表面處理工藝與國(guó)外有較大差距，很難進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。3）設(shè)計(jì)的離心式通風(fēng)機(jī)，由于過分提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，使產(chǎn)品不容易加工制造，增加生產(chǎn)成本。4）部分離心風(fēng)機(jī)基本系列不全，技術(shù)水平比較落后，效率較低，噪聲較高。5）制造工藝上存在較大差距，國(guó)外已經(jīng)使用了釬焊、開槽焊等先進(jìn)工藝制造葉輪，而在國(guó)內(nèi)還沒有采用這些工藝。在葉輪焊接方面，國(guó)外采用焊接質(zhì)量更好的數(shù)控自動(dòng)焊接南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書9工藝，而國(guó)內(nèi)還是普遍使用手工弧焊的落后工藝。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，為滿足相關(guān)行業(yè)對(duì)配套離心風(fēng)機(jī)的需求，國(guó)內(nèi)外離心風(fēng)機(jī)技術(shù)將朝以下幾個(gè)方面發(fā)展：1）大型化。其容量還會(huì)進(jìn)一步的增大。隨著能源、化工和礦工等行業(yè)生成設(shè)備的不斷增大，與其相配套的風(fēng)機(jī)的容量也必須增大。2）高效化。進(jìn)一步完善三元流動(dòng)理論，將三元流動(dòng)理論應(yīng)用到離心風(fēng)機(jī)的葉輪設(shè)計(jì)中，提高離心風(fēng)機(jī)的性能。通過增大離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能范圍，可以提高離心風(fēng)機(jī)在其負(fù)荷不斷變化的情況下的效率。圖1-4離心通風(fēng)機(jī)3）高速小型化。采用三元流動(dòng)葉輪的各類風(fēng)機(jī)，不僅提高了效率，而且也增加了風(fēng)機(jī)全壓，所以相同條件下，葉輪直徑可以減少10%30%，使風(fēng)機(jī)體積減小和重量減輕。在提高轉(zhuǎn)速的同時(shí)也可以極大地減小風(fēng)機(jī)尺寸。保證高速旋轉(zhuǎn)的一批技術(shù)成果的不斷涌現(xiàn)，極大地促進(jìn)了風(fēng)機(jī)高速小型化的發(fā)展。4）低噪聲化。工業(yè)生產(chǎn)的日常生活中廣泛使用的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響著人們的日常生活。風(fēng)機(jī)大容量化及高速化將會(huì)加重噪聲問題，降低噪聲即成為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)研究的問題。5）節(jié)能化。離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能潛力很