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防爆对旋式轴流局部通风机附外文翻译.docx
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1、摘 要目前,我国部分矿井在通风系统中采用了两级对旋式轴流式风机,以替代传统的轴流式风机,本次设计的BDJ局部通风机,其全称是:防爆对旋式轴流局部通风机,是对旋式风机的一种。其名称已经决定了风机的结构设计、材料选择等。本次设计力争突出BDJ风机独特的结构和优越的性能。气动部件的设计对于风机的整体性能至关重要,所以首先进行了风叶的设计,着重讨论了两级叶轮负载的分配问题,各参数的选择。采用孤立翼型法设计风叶。接着设计了其他的重要部件,如:集流器、整流罩、扩散器、风筒、消声结构等。然后对风机的叶轮、主轴进行强度校核,最后讨论风机的安装所遇到的问题。在风机各零部件材料的选择方面,要满足强度和防爆两方面的
2、要求。特别是风叶和风筒的材料,两者至少一个要采用铝合金材料。电动机的选择对于防爆风机来说是很重要的,本次设计选择了YBF电动机,这是专门的风机用防爆电动机,另一优点是重量轻,适宜安装在风机内部。关键词:BDJ风机;孤立翼型法;防爆Abstract At present, part of the mine ventilation system used in the two pairs of rotating axial flow fan, as an alternative to the traditional axial fan. This designing BDJ local fans
3、full name is: Ex-rotating axial flow local fan is a rotating fan. Its name has already decided the fan structure design, material selection and so on. The unique fan design strives to highlight the BDJ structure and superior performance.The designing of pneumatic components is critical to the overal
4、l performance for the fans, so the fan blade is designed first, focused on two wheel load distribution, the parameter selection. Blade airfoil design method is used in isolation. Then the design of other important components, such as: collector, shrouds, diffuser, hair dryer, muffler structure. Then
5、 check the fan impeller, shaft strength , and finally discuss the installation of wind turbine problems encountered.Various components in the fan is chosen to meet both the strength and explosion-proof requirements, especially the fan and the duct material, which at least one to two aluminum alloy.
6、Choice for the explosion-proof fan motor is very important. This design chosen YBF motor, which is a special explosion-proof fan motor. The other advantage is light weight, suitable for installation in wind turbines.Key words: BDJ fan explosion;Isolated airfoil method;Explosion-proof目录前言1第一章绪 论21.1
7、设计任务21.1.1 拟定通风机设计工矿点21.1.2 主要内容31.2 对旋式轴流风机51.2.1 对旋式风机出现的背景51.2.2对旋式通风机的工作原理及结构61.2.3 对旋式通风机的优良性能61.3 BDJ风机71.3.1 BDJ风机简介71.3.2 BDJ风机的工作原理7第二章 叶轮设计92.1 设计方法92.2 设计要点92.2.1 风机中负载的分配92.2.2 两级叶轮速度三角形分析102.2.3 叶型的选择112.2.4 电动机的选择132.3 叶轮主要参数的选取与计算142.3.1计算轴功率152.3.2计算比转速162.3.3 轮毂比162.3.4 叶轮外径172.3.5计
8、算轮缘速度和压强系数182.3.6计算轴向速度182.3.7 翼型相对厚度的选择182.3.8 升力系数的选择192.3.9 叶片数192.4第一级叶轮的设计202.4.1确定安装角202.4.2选取叶片数Z212.4.3计算弦长212.4.4叶片绘制222.5第二级叶轮的设计242.5.1确定安装角242.5.2选取叶片数Z252.5.3计算弦长252.5.4叶片绘制26第三章 风机各部件的设计283.1 风筒的设计283.1.1内风筒283.1.2 外风筒293.1.3电机与风筒的安装293.2 集流器与整流体303.2.1 集流器303.2.2 整流罩(流线罩)313.3 扩散筒323.
9、4 风机底座333.5 法兰环与密封343.5.1 法兰环343.5.2 密封性363.6 叶轮与轮毂的安装36第四章 叶片强度校核384.1叶片强度的校核384.2 具体计算校核40结 论41总 结42致谢43参考文献44附录A45附录B53前言随着各行各业的发展,特别是现代工业的发展,作为燃料和原料的煤炭越来越重要。我国大部分地区都是地下开采,在进行地下开采石油大量有害气体(如瓦斯、二氧化碳、一氧化碳等)和煤尘都会喷发出来,加之烟尘易爆,所以对井下工作人员和矿井安全都存在很大的威胁。我国煤矿安全规程对井下空气的成份(包括各种有害气体的浓度)、湿度、风速和按人员计算的风量都作了严格的规定:有
10、人工作或可能有人到达的井巷,二氧化碳不得大于0.5% ,总会流中,二氧化碳不超过1%。为了保障广大煤矿职工有一个安全、可靠和良好的工作条件,必须向井下输送足够数量的新鲜空气,以冲淡有害气体的浓度和四处飞扬的煤尘。这次的毕业设计的课题就是有“矿井肺脏”之称的通风设备。在采矿和地质勘探等工程中,必须开掘大量的井巷,而掘进这些井巷的特点是只有一个出口,所以称为独头巷道。独头巷道的通风常称为局部通风或掘进通风,其任务是将新鲜风流引至工作面,排除工作面的炮烟、矿尘等污浊空气,以保证工人在良好的条件下工作。我国煤炭行业近年来发展情况良好,特别是随着先进探测技术的应用,开采设备的改善,又开掘了许多新的井巷,
11、所以局部通风机又有了用武之地。基于这种认识,我选定了这次毕业设计的题目:局部轴流式通风机。第一章 绪 论通风机是用于输送气体的机械,从能量观点来看,是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。从气体压力升高的原理出发,主要可分为容积式、叶片式和喷射式。其中叶片式风机可分为离心式、混流式、轴流式和横流式。BDJ局部通风机其实属于轴流通风机的一种。轴流式通风机已有悠久的历史,十九世纪已经应用于矿山和冶金工业上。由于当时工业等部门水平的限制。理论研究没有很好的开展。这种风机的全压为,而效率则只达。二十世纪初期,由于航空事业的迅速发展对机翼理论进行了广泛的实验研究,其研究结果大大促进了轴流式风机的发展
12、。迄今,孤立叶型的升力理论和实验数据,仍然是轴流式通风机设计的主要依据之一。从三十年代开始,随着航空发动机的日新月异,对叶栅理论又进行了大量的实验研究,其研究结果即所谓平面叶栅实验数据,是设计轴流式压缩机或高压轴流式通风计的主要依据。今天,在这种理论的推广运用下,轴流式通风机家族成员在不断增多,本次设计的局部通风机也是它的成员之一。目前轴流式风机,小的其叶轮直径只有100多毫米,大的直径可达20多米。最大流量的通风机其流量可达1500万每小时。风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种,轴流式通风机很多是电机直联传动的。 下面就我设计的一些内容简单介绍如下。1.1 设计任务随着矿井向深部发展,通风
13、系统越来越显复杂化,为了确保井下各个工作面有良好的作业环境,就势必要求高风压、高效率及低噪声的局部通风机。本次的设计任务就是矿用局部通风机,局部通风机主要用于开发新的巷道时使用,给掘进工作面供风。1.1.1 拟定通风机设计工矿点流量Q=5.4,全压 p=3020Pa,总效率 ,工作介质密度取为,转速。取值的原因:由于局部通风机是在独头巷道使用的,如前面所介绍的,风机为抽出式通风,故而巷道中的流量较小,风压大,一般要求通风机的总效率大于80%,本次设计中要求。转速取得较高,这样可以增大风压。1.1.2 主要内容围绕着通风机设计中涉及的任务就多了,它主要包括以下内容: 1) 方案的选取本次设计的风
14、机为对旋式轴流风机,是一种较新的结构,由于它特殊的结构,使得其性能优异,在煤矿业有很好的发展前景,所以这次局部通风机的设计,本人选择了对旋式风机中的BDJ系列,其优点和结构后面会详细介绍。2)工作轮叶片在本次设计中工作轮叶片的设计既是重点,又是难点,由于工作轮叶片是风机中直接向气流传递能量的装置,所以工作轮叶片设计的好坏就直接关系到风机性能和效率的问题,从本次设计看,设计的好该风机效率可达80%以上,故在设计中应力求叶片尺寸准确,曲线圆滑;考虑到风机的防爆性能,叶片采用了铝合金;考虑到噪声,采用了叶片数较少的一种方案。3)工作轮轮毂工作轮轮毂是工作轮叶片的固着体,由于它的高速旋转来带动叶片的旋
15、转从而使气流能连续不断地从进口到出口流动。可以想象到轮毂设计的优劣,它的性能好坏将直接影响着叶片的转动情况,也就是影响着风机的效率和性能。另外,工作轮轮毂和工作轮叶片这个组合体是风机的核心部分,只有在它的动、静平衡实验通过后才能用于安装,否则就应修正或报废。从这点上说成功设计一台通风机是比较困难的。本次设计中工作轮叶片和轮毂是焊成一体的,在以后章节叙述就把二者合在一块去讨论了。4)电动机的选择根据风机的流量、风压和转速等参数选择了小功率,防爆性电动机,即YBF系列,YBF系列电动机为轴流式风机专用的防爆电机。电机的具体结构及尺寸会有详细介绍。电动机为内置,其重量较小,所以设计了固定筒,先将电机
16、塞进固定筒中,再将电机固定筒与主机壳间用支撑筋板焊接在一起,这一结构简单、可靠,在文中不再详细介绍,具体结构见总装图。5)集流器与整流罩集流器与整流罩通过肋板的连接构成一个整体,是组成轴流式风机的必不可少的部件,它可使气流平稳进入风机,所以避免了气体从不同方向杂乱无章地进入风机,对降低噪音和提高风机性能都有好处。集流器设计中一般它的进口直径等于通风机直径的1.22.3倍,集流器形状是按照双曲线或圆弧画出的。整流罩为半圆球形,加工工艺简单。6)风筒风筒设计包括内风筒和外风筒两部分,在这部分设计中主要就风筒直径(指内径)、材料、厚度及安装时要保证的间隙等方面进行了考虑,考虑到要填充吸声材料,外风筒
17、的设计主要以内风筒的尺寸为依据。在这次设计中主要考虑了工作轮叶片和机壳间的径向间隙,并根据径向间隙的要求,选择了叶片外缘到机壳内壁间的距离,同时也由它确定了机壳内径的大小。工作轮叶片和机壳间的径向间隙对轴流风机的压头和效率有较大影响。若间隙太大效率效率将下降,太小会产生噪音,且可能发生工作轮叶片外缘和机壳内壁碰撞。风筒的材料要考虑防爆性能,具体介绍如下文中。7) 扩散筒轴流风机的出口动压一般很大,约占全压的30%以上。因此,必须在级的后面安置扩散筒,以进一步提高风机静压效率。扩散筒的结构有很多种,本次采用的是等直径外筒。8)底座风机内的电机接线一般采用的是电缆,为了便于接线和减少井下工作环境对
18、电缆的损坏(包括砸断和挤坏电缆等),所以电机的出线受到了限制,通常需要把接线盒放在通风机上方或者通风机两侧。要使这个位置固定下来就需要给风机在外壳上装底座。安装底座还有支撑风机和稳定风机的作用,带底座的风机和不带底座的风机相比较后者还较易损坏。另外考虑移动的方便,设计时要注意它的尺寸及形状。本次设计的风机是一种小型局部通风机,尺寸不大,重量较轻,所以底座材料就是用一般钢材也能满足其功能要求。设计中选用的是等边三角钢板,该装置在制造上是焊接而成的,对它的要求很低,故而生产成本很低,制造容易,价格也便宜。9)法兰与密封装置法兰环的设计也是很重要的,它用于集流器、内风筒、扩散筒的连接,法兰的结构也决
19、定了采用何种密封形式。本次设计的风机径向尺寸较小,风压不大,故采用整体法兰,平面密封装置。密封圈采用一般橡胶材料。10)消声结构轴流式通风机的噪音一般都很大,所以必须设置消声装置,本次设计中详细介绍了噪声的来源,及本次设计所采用的方法。本次采用的是填充吸声材料的方法来降噪。11) 设计的零件是否符合强度要求,使用的材料是否符合要求,都是需要校核的,所以在设计完主要部件后,对风叶、主轴进行了校核,计算了转子的临界转速。12)综合考虑与风机的安装不论设计何种产品,要从实用性、经济性、发展前途等多方面进行考虑。要权衡他们之间的关系,找到平衡点。对于总机的总体尺寸也要考虑,尽量使其整体尺寸缩短,以减轻
20、重量。在这个专题里,主要完成了一些轴向间隙的计算与确定,某些结构的安装合理性及风机在加强强度和搬运方便上做的一些结构设计。综上所述,我们在完成了以上几项设计之后,整个风机的形象就完全展现在了我们面前,相应的风机性能也就随之而确定了。1.2 对旋式轴流风机1.2.1 对旋式风机出现的背景叶轮是轴流式风机的主要工作构件,多年以来轴流式风机的技术改造,几乎都集中在叶轮上,如改变叶轮数量,增加中、后导叶片,改变叶片形状,扭曲叶片等等,但这未能从根本上大幅度提高风机改造效率,究其原因,此类措施都不能有效地减少风流在风机中的流动阻力,而两级对旋式风机,正是针对此作了改造,取得了良好的效果。近年来,通过改进
21、风机气动设计方法,合理的选择气动参数,如:采用宽弦长叶片、静子端弯、变几何形状静子和机匣处理己经使风机性能得到了很大改进。进一步研究证明,使用对旋级、两个转子相反旋转(不装任何导叶)是改进风机性能最好的方法。对旋风机和同样尺寸的有后导叶的双级风机相比可以得到更大的压力系数和更高的效率。因而在高压通风系统中作为高压风机,对旋风机经常应用到矿山、隧道、地铁的换气风扇、锅炉鼓、引风机及矿井坑口主通风机等。其具有结构紧凑、噪声低、风压高、风量大、效率高、高效区宽等特点。1.2.2对旋式通风机的工作原理及结构对旋式通风机,是指前后串连两个直径、轮毂比、转速都相同,而旋转方向相反的浆叶,通常由两个电极分别
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