空气悬浮风机叶轮设计参数_空气悬浮风机

空气悬浮风机叶轮设计参数：基于SolidWorks的空气悬浮风机叶轮参数化建模系统的开发

　　1 叶轮轮齿型线分析

　　空气悬浮风机叶轮的型线有圆弧线型、渐开线、摆线和它们相啮合的共轭线等。按叶轮头数分有二叶三叶等。本系统的设计综合了以上各种叶型，把它们集成在一起，但在此文分析中只举例摆线型。

　　摆线是由半径为Rb的滚圆沿着半径为Ro的基圆作纯滚动形成。当滚圆位于基圆外侧时为外摆线，当滚圆位于基圆内侧时为内摆线。摆线型叶轮型线是由内摆线(DD2)和外摆线(D2D1)2段曲线组成。工作时，内摆线和外摆线相互啮合，都为工作曲线。如图1所示。

　　图1 摆线型叶轮平面图

　　内摆线上任意点的参数方程为

　　外摆线上任意点的参数方程为

　　式中Rm——叶轮半径；

　　z——叶轮齿数；

　　δ——两啮合叶轮间的间隙；

　　θ——参数方程中的参数。

　　在叶轮的造型中，叶轮型线的造型设计是关键。SolidWorks中没有用来绘制由参数方程表示的曲线的造型方法，对于这种曲线一般有2种方法：等误差直线逼近法和描点法。描点法是在型线上根据参数方程先计算出一系列的点．然后再用样条曲线工具描绘出型线的方法：这种方法用到的命令少、速度快、效率高，本文采用描点法造型。

　　2 SolidWorks开发工具和思路

　　软件功能的实现是由软件内部一系列被封装起来的函数的实现来完成的。如果软件允许外部调用这些函数实现其功能．就把它们称为运用程序界面(API)。任何支持对象连接与嵌入(OLE)和组件对象模型(COM)的编程语言都可以作为SolidWorks开发工具。能够开发SolidWorks的语言很多，Delphi、C/C++、Visual C++6.0、Visual Basic 6.0等都有自身的优点。Visual Basic语言简单，功能齐全，不用编写大量的代码。因此本文采用Visual Basic 6.0为开发语言，论述SolidWorks的开发方法。

　　有2种方式来开发SolidWorks：(1)基于自动化技术；(2)基于COM的技术。SolidWorks提供了大量的OLE对象以及这些对象所拥有的方法和属性。通过对这些OLE对象及其方法和属性的操作，可以在自己开发的应用软件中实现诸如生成实线、构造实体和检查曲面参数等几乎所有的SolidWorks软件的功能。在API中．Sldworks对象是最高层的对象，它包括ModeDoc、Environment、Frame、AttributeDef、Modeler、SMPropertySheet以及其他一些对象，利用它可以实现SolidWorks中最基本的操作，例如打开、生成、关闭和结束文件等，还能对SolidWorks环境进行设置。

空气悬浮风机叶轮设计参数：空气悬浮风机尺寸对照表

　　啟正牌磁悬浮风机主要用途：

　　污水处理、石油、化工、面粉、水产养殖、气力输送、电力、水泥、食品加工等行业。

　　空气悬浮风机是本公司综合了国内外各种型号磁悬浮风机的特点的基础上的一种新型产品。

　　产品开发运用了先进的CAD设计手段和先进的加工工艺，确保了风机性能，流量0.6m3/min—350m3/min升压9.8Kpa—78.4Kpa。

　　啟正牌磁悬浮风机产品特点如下：

　　1.产品采用三叶直线型叶轮，进排气脉动平缓、噪音低。

　　2.该产品采用特殊的曲线使啮合更加合理。泄漏小、效率高、降低耗能，是一种新型节能产品。

　　3.产品采用多种新型结构设计，使整机结构紧凑、体积小、重量轻、外型美观大方。

　　4.产品采用高精度硬齿面同步齿轮，寿命长、噪音低。输出空气清洁，不含任何油质灰尘。

　　啟正牌空气悬浮风机规格说明：

　　风机口径：40、50、65、80、100、125、、250、300、350

　　风量：0.6-350m3/min

　　压力：9.8KPa-78.4KPa

　　电机功率：0.75-300KW

　　啟正牌磁悬浮风机标准附件：

　　通用底座、皮带罩、风机皮带轮、电机皮带轮、V型皮带 、

　　安全阀、压力表、进风口消声器、出风口消声器、逆止阀、弹性接头、地脚螺栓、齿轮油。

　　相关产品：空气悬浮风机 , 空气悬浮风机尺寸 , 水产养殖风机 , 环保设备

空气悬浮风机叶轮设计参数：空气悬浮风机选型参数表以及选型手册

　　空气悬浮风机选型介绍：

　　三叶空气悬浮风机是一种容积式鼓风机，通过一对转子的啮合（转子之间有间隙，又不相互接触）使进气口隔开，转子由一对同步齿轮传动，做反方向运动，将吸入的气体无内压缩的从吸气口推至排气口。气体到达排气口的瞬间，因排气侧高压气体的回流而被加压，从而完成气体输送。

　　空气悬浮风机价格维护和检修

　　鼓风机的安全运行及使用寿命，取决于正确而经常地维护和保养，并应注意任何事故的苗子，除了要注意一般性维修规程外，对下述各点要着重注意。

　　1、检查各部位的紧固情况及定位销是否有松动现象。

　　2、鼓风机机体内部无漏油现象。

　　3、鼓风机机体内部不能有结垢、生锈和剥落现象存在。

　　4、注意润滑和散热情况是否正常，注意润滑油的质量，经常倾听鼓风机运行有无杂声，注意机组是否在不符合规定的工况下运行，并注意定期加黄油。

　　5、鼓风机的过载,有时不是立即显示出来的,所以要注意进、排气压力，轴承温度和电动机电流的增加趋势，来判断机器是否运行正常。

　　6、拆卸机器前，应对机器各配合尺寸进行测量，做好记录，并在零部件上做好标记，以保证装配后维持原来配合要求。

　　7、新机器或大修后的鼓风机，油箱应加以清洗，并按使用步骤投入运行，建议运行８小时后更换全部润滑油。

　　8、维护检修应按具体使用情况拟订合理的维修制度，按期进行，并作好记录，建议每年大修一次，并更换轴承和有关易损件。

　　9、鼓风机大修建议由本公司或专业维修人员进行检修。

　　空气悬浮风机价格工作原理

　　空气悬浮风机为容积式风机，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行3次吸、排气，与二叶型相比，气体脉动变少，负荷变化小，机械强度高，噪声低，振动也小。在2根平相行的轴上设有2个三叶型叶轮，轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙，由于叶轮互为反方向匀速旋转，使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰触现象，因而可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运转平稳，性能稳定，适应多种用途，已运用于广泛的领域

　　三叶空气悬浮风机的特点:

　　由于采用了三叶转轮及带螺旋线型的箱体，所以风机的噪声的振动很小。

　　叶轮和轴为整体结构，且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转。

　　高速高效率，且结构非常紧凑。

　　结构简单，由于采用了特殊轴承，具有超群的耐久性，使用寿命比国内风机长，且维修管理也方便。

　　由于附有齿轮油甩油装置，因此不会产生漏油的现象。

　　机种齐全，可按用途选型。

　　空气悬浮风机价格风机安装注意事项

　　1、地基要牢固，表面要平整，并且要高出地面10-25㎝。

　　2、风机周围要留有足够的空间，以满足检修和拆卸的需要。

　　3、风机的工作环境温度不得超过40摄氏度，如超过时，要采取措施进行降温，否则缩短风机的使用寿命。

　　4、风机室外配置时，请设置防雨棚。

　　风机管道安装注意事项

　　1、风机管道应连接严密，不得漏气，在适当的位置设置支架。

　　2、管道材料应能承受排气温度和压力。（尽量采用钢管）

　　3、管道内部要清洁、无异物，防止杂物进入。

　　4、管道上要安装单向阀，防止由于风机逆转而引起的回流高压气体进入风机，导致毁坏风机。注意：单向阀要安装在水平管道上。

　　5、多台风机并列运转的场合，各分管道上必须设置闸阀（其中一台风机检修时，可截止该管道）。

　　6、管道上应设有排空阀，防止风机带负荷起动，风机应空载起动后再逐渐关闭排空阀。带负荷运转，停机时，也应先打开排空阀确认风机不带负荷后，再关停风机。

　　安装和使用

　　1、不应把风机安装在人经常出入的场所，以防受伤和烫伤。

　　2、不应把风机安装在易产生易燃、易爆及腐蚀性气体的场所，以防火灾和中毒等事故。

　　3、根据进排气口方向和维修需要，基础面四周应留有适当宽裕的空间。

　　4、风机安装时，应察看地基是否牢固，表面是否平整，地基是否高出地面等。

　　5、风机室外配置时，应设置防雨棚。

　　6、风机在不大于40℃的环境温度下可长期使用，超过40℃时，应安装排气扇等降温措施，以提高风机使用寿命。

　　7、当输送空气介质，其含尘量一般不应超过100mg/m3。

　　8、操作使用注意事项

　　⑴ 应对风机各部件全面进行检查，机件是否完整，各螺栓、螺母的连接松紧情况、各紧固件和定位销的安装质量、进排气管道和阀门安装质量等。

　　(2)为了保证鼓风机安全运行，不允许承载管道、阀门、框架等外加负荷。

　　(3)检查鼓风机与电动机的找中、找正质量。

　　(4)检查机组的底座四周是否全部垫实，地脚螺栓是否紧固。

　　(5)向油箱注入规定牌号之机械油至油位线之中，润滑油牌号为N220的中负荷工作齿轮油。

　　(6)检查电动机转向是否符合指向要求。

　　(7)在皮带轮（联轴器）处应安装皮带罩（防护罩），以保证操作使用的安全。

　　(8)全部打开鼓风机进、排气口阀门，盘动风机转子，应转动灵活，无撞击和磨擦等现象，确认一切正常情况下，方可启动风机进行试运转使用。

　　使用说明

　　风机操作前的注意事项

　　1、检查地脚螺栓等连接是否牢固。

　　2、清除管道内焊渣等异物。

　　3、阀门要置于全开状态，否则风机超负荷运转，风机受损。

　　4、检查，加注齿轮油。出厂时，油箱内已经加注齿轮油，请检查齿轮箱中机油油位。在停机状态，加至油窗中央即可，不要加多，否则将导致漏油。

　　5、轴承加注黄油。风机正常运转，视实际工况每周加注一至二次。

　　6、检查窄V带松紧和皮带轮偏正。皮带轮偏正可用直尺调正。皮带的松紧可以参考下表调整。当使用一段时间后，皮带会变松，此时要重新调整。

　　7、检查电源电压和频率是否符合电机上的名牌参数。

　　8、检查皮带轮转向。面对皮带轮观察，皮带轮转向要与旋转标志箭头相符。

　　9、启动前用手转动皮带轮，如无异常，即可启动风机。

　　常见问题及解决办法

　　风机主要故障及原因

　　1. 风量不足

　　① 叶轮与机体因磨损而引起间隙增大；排除方法为更换磨损零件。

　　② 配合间隙有所松动；排除方法为按要求调整。

　　③ 系统有泄漏；排除方法为检查后排除。

　　2. 电动机超载

　　① 系统压力变化

　　a、进口过滤器填塞或其它原因造成压力增高、形成负压（在出口压力不变情况下，升压增高）

　　b、出口系统压力增加；排除方法为检查后排除。

　　② 零部件不正常所引起

　　a、静动件发生磨擦；排除方法为调整间隙。

　　b、齿轮损坏

　　c、轴承损坏；排除方法为更换。

　　3. 温度过高

　　① 机体

　　a、由于压比值P出／P进增大

　　b、由于进口气体温度增高；排除方法为检查后排除。

　　c、静动件发生磨擦；排除方法为调整间隙。

　　② 轴承

　　a、轴承损坏；排除方法为更换。

　　b、润滑油过多或不足；排除方法为调整油量。

　　③ 润滑油

　　a、齿轮啮合不正常或损坏；排除方法为检查后调整或更换。

　　b、轴承损坏c、油质欠佳;排除方法为更换。

　　4. 叶轮与叶轮之间发生撞击

　　① 轮齿发生位移；排除方法为调整间隙并紧固。

　　② 齿面磨损因而齿隙增大，导致叶轮之间间隙变化；排除方法为调整间隙。

　　③ 齿轮与轴松动；排除方法为更换自锁螺母。

　　④ 主从动轴弯曲超限；排除方法为校直或更换轴。

　　⑤ 机体内混入杂质或由于介质形成结垢；排除方法为清除杂质或结垢。

　　⑥ 滚动轴承磨损，游隙增大；排除方法为更换。

　　⑦ 超额定压力运行；排除方法为检查超压原因后排除。

　　5. 叶轮与机壳径向发生磨擦

　　① 间隙超值；排除方法为调整间隙。

　　② 滚动轴承磨损，游隙增大；排除方法为更换。

　　③ 主从动轴弯曲超限；排除方法为校直或更换轴。

　　④ 超额定压力运行；排除方法为检查超压原因后排除。

　　6. 叶轮与墙板之间发生磨擦

　　① 间隙超值；排除方法为调整间隙。

　　② 叶轮与墙板端面附粘着杂质或介质结垢；排除方法为清除杂质和结垢。

　　③ 滚动轴承磨损，游隙增大；排除方法为更换。

空气悬浮风机叶轮设计参数：高温磁悬浮风机设计指标与各项参数

　　1 高温磁悬浮风机主要设计要求

　　1.1 主要设计技术参数

　　主要设计技术参数见表1。

　　表 1 主要设计技术参数表

　　设计条件技术要求输送气体流量 / （ Nm3 /h ）2 800气体常压露点 / kPa90 ℃ , 泄漏后腐蚀进口气体压力 / kPa-6.6出口气体压力 / kPa25进口气体温度 / ℃200进口气体相对分子量28.96运行条件连续运行气体组份HCl 、 H2O 、 SiO2 、空气

　　1.2 满足设计条件的高温风机的主要技术参数

　　满足设计条件的高温风机的主要技术参数见表2。

　　表 2 满足设计条件需研制的高温风机的主要技术参数表

　　型号ARE-250NE配套电机YBP280M-4-90 kW ， 380V进气温度/ ℃200排气温度/℃260流量/(Nm3/h )2 800压力/kPa31.6传动方式直联轴功率/kW60

　　2 高温磁悬浮风机设计技术要点

　　为了详细论述高温风机的技术要点，附主机结构示意图1如下。

　　1. 机壳 ； 2. 转子部； 3. 侧板； 4. 隔板； 5. 墙板； 6. 机械密封部； 7. 轴承； 8. 轴承座； 9. 副油箱； 10. 骨架油封； 11. 骨架油封； 12. 油箱密封垫； 13.O 形圈； 14. 侧板密封垫； 15. 墙板密封垫； 16. 轴承； 17 . 齿轮部 ； 18. 齿轮箱 .

　　图 1 高温磁悬浮风机结构示意图

　　2.1 隔热结构的设计和隔热材料的选取

　　为降低高温气体对鼓风机润滑传动的影响，需在结构设计上考虑隔热措施。在风机两端的隔板上增加侧板，并在侧板与隔板之间增加隔热层――导热系数较低的隔热垫片，有效地降低机腔向两端的热传递。同时，在墙板与隔板之间也采用隔热垫片，降低隔板向墙板的热传递。这种隔热结构和隔热材料的选取，有利于减少气体热量向机械传动部位的热传导。

　　2.2 高温气体的密封

　　高温气体的密封采用双端面机械密封，不但密封性好，符合介质对密封性能的要求，而且循环流动的机封封液可以带走部分通过隔板的导热和自身产生的热量，使风机轴承、齿轮等需要低温运行的传动部位处于良好的工作状态。对于密封材料除应考虑介质适宜性，还要考虑高温的适应性。该机封采用了耐腐蚀、耐高温的金属材料和全氟醚材料O形圈。

　　2.3 辅助降温措施

　　理论上，即使再好的隔热材料也达不到绝热效果，热传递是必然存在的，在高温的影响下，部分热量会通过气腔与转子源源不断地向机封、墙板、轴承、油箱及齿轮传递。为了保证风机可靠运转，鼓风机两侧的墙板由常规的封闭式结构改为开放式结构，依靠空气对流进一步降低墙板温度和轴温。主、副油箱采用加强型水冷夹套结构，充分换热，以降低润滑油的温度。

　　2.4 高温材料及耐高温零部件的选择

　　高温气体过流主要部件的材料采用高性能球墨铸铁，O形密封圈采用全氟醚材料，零部件的表面涂装采用耐高温涂料。其它零部件如油封、轴承及润滑油等的选择均考虑了温度适应性。

　　2.5 零部件配合与叶轮各部间隙

　　鼓风机零部件的配合尺寸应考虑温度的影响。风机的机壳间隙、叶轮间隙、墙板间隙及齿轮游隙等在磁悬浮风机的设计制造中为重要设计点，磁悬浮风机高温用途时与常温用途比较，零部件的温度场区别较大，对各部间隙设计的影响也较大。

　　3 高温磁悬浮风机相关的设计计算

　　根据高温罗茨的结构特点，需对高温鼓风机关键零件进行温度梯度计算、强度校核及对间隙进行计算，才能确保磁悬浮风机在高温用途时使用安全可靠。

　　3.1 温度梯度的计算

　　根据热平衡原理，简化热传递模型。高温风机在稳定状态下，按一维稳态导热，温度从机腔―侧板垫―隔板―隔板垫―墙板―润滑油，形成不同的温度梯度，见图2。

　　1.侧板垫;2.隔板;3.隔板垫;4.墙板.

　　图2 传热示意图

　　根据热传递理论，机腔―侧板垫的传热为强迫对流换热，墙板―润滑油的传热为自然对流换热，中间各壁面间均为固体热传导。由此可列出一组换热方程如下：

　　Q=α1×A1×（Tf1–TW1）=K1×（Tf1–TW1） （1）

　　Q=λ1/δ1×A2×（TW1 –TW2）=K2×（TW1–TW2） （2）

　　Q=λ2/δ2×A3×（TW2 –TW3）=K3×（TW2–TW3） （3）

　　Q=λ3/δ3×A4×( TW3 –TW4 )=K4×( TW3–TW4) （4）

　　Q=λ4/δ4×A5×（TW4 –TW5）=K5×（T W4–TW5） （5）

　　Q=α2×A6×（TW5–Tf2）=K6×（TW5–Tf2） （6）

　　式中：A1～A6和δ1～δ6可以根据风机的结构尺寸进行计算得到，λ1～λ4是物性，可以依次查出。又已知机腔内的温度Tf1=(200+260)/2=230℃，润滑油的温度Tf2按照90℃设计，并假设与润滑油接触的壁面温度TW5为某一数据TW5*。根据强迫对流换热，计算出α1，并根据自然对流换热，计算出α2，可依次计算出各部位的换热系数K1～K6温度，解方程，求出换热量Q=(T1–T2)/（1/K1+1/K2+1/K3+1/K4+1/K5+1/K6），从而可依次计算出各壁面温度TW1～TW5。经过循环复核，直至TW5=TW5*。

　　3.2 高温空气悬浮风机的转子强度、轴承寿命和间隙计算

　　根据材料力学基础，对风机转子进行弯矩和扭矩强度校核，并对轴承的疲劳寿命进行核算，以保证风机整体的使用寿命。

　　磁悬浮风机的两个转子在运转中必须留有一个微小的间隙，以保证正常运行。由于高温风机的温度因素势必造成机腔内各部位零部件超常膨胀，各部位间隙的设计计算成了风机正常运行的关键。根据各零部件的温度，结合理论与试验数据，比较准确地计算转子间隙、墙板间隙和机壳间隙，既要保证各部位膨胀后不擦碰，又要保证流量这一基本性能参数的要求。

　　4 高温风机的模拟试验

　　4.1 高温试验装置

　　磁悬浮风机高温试验装置包括高温磁悬浮风机、配套电机、变频器、流量性能测试装置、电加热器、高温回流管、电气控制柜、测试管路阀门以及测试用仪器仪表等。

　　试验时鼓风机进口高温气体由两部分混合组成，一部分气体为环境空气通过电加热器加热后进入，另一部分为出口气体通过阀门回流至电加热器后与第一部分气体混合后进入鼓风机，鼓风机进口设有温度传感器检测进口气体温度，通过电控柜自动调节控制进口气体温度。通过回流阀门开度控制回流气量调节鼓风机进口压力。

　　4.2 高温机械性能试验

　　利用小型电加热器辅以部分回流组合，同时采用变频调节[15-16]风机流量、压力，进气温度模拟工况温度200℃，通过鼓风机逐步升温的方式进行。试验中，检查风机的振动、温度、声音及密封等机械运行情况、各部位温度的变化情况，检查温度变化对风机间隙的影响等。

　　4.3 高温技术性能试验

　　检测各测试压力下的零流量转速，即鼓风机打滑转速，以消除采用常规鼓风机流量测量装置时高温气体对测试装置的影响，而能够比较准确地计算出风机在高温工况条件下的鼓风机流量[2,14] 。检测各测试压力下鼓风机的轴功率等。

　　4.4 试验验证

　　主要技术指标试验结果见表3。

　　表3 主要技术指标试验结果表

　　项目实测值设计值标准偏差实际偏差结论流量/( m3/h)2 6942 800≤ + 5%-3.8%合格压力/KPa31.631.6//合格轴功率/kW61.460Q +5%+2.3%合格振动值/(mm/s)≤ 6.4≤ 11.2//合格

　　主要部件温度检测结果见表4。

　　表4 主要部件温度检测结果表

　　项目T W1T W2T W3T W4T W5计算值192.5162.实测值差异比较

　　从技术性能参数表（表3）中可见，各实测数据均在标准偏差范围内，符合设计要求。

　　从温度梯度表（表4）中分析，也达到了设计要求。各实测数据均比设计数据略小，这是因为设计计算时，将隔板和墙板理想化为一维传热，向其它方向（如大气）的传热视为绝热。

　　综上，从磁悬浮风机高温试验情况来看，风机运行稳定，流量和压力等技术性能参数满足工况要求，主机温度符合介质的工艺要求，主要部件温度梯度与设计相符，达到了比较理想的隔热设计效果。

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