矿用轴流式通风机结构的设计

任务书

学生姓名：

任务下达日期：年月日

设计开题日期：年月日

设计开始日期：年月日

中期检查日期：年月日

设计完成日期：年月日

一、设计题目：矿用轴流式通风机结构设计

二、设计的主要内容：

1、中英文摘要、按照摘要四要素（目的、方法、结果、结论）撰写

2、矿用轴流式通风机工作原理和结构设计（三维及二维制图）

3、概论

4、撰写设计说明书一份（外文翻译一篇）

图纸（内容、幅面及数量）：合计零号2张左右。

1、通风机整体结构装配图A01张

2、通风机风筒结构装配图A01张

3、第一级叶轮A11张

4、手绘图：第二级叶轮A21张

三、设计目标：

1.设计符合国家标准。

2.通风机的流量为25m3/s ,全压3000Pa.

完成上述内容的设计、选型及计算。最终达到2张以上零号机械图

以及一本1.5万字的说明书的工作量。

指导教师：

院（系）主管领导：

摘要

分析此次通风机结构设计，属于矿用轴流通风机，考虑到开采时会有大量的有害气体溢出，而且包含可能引起爆炸的高浓度瓦斯气体的原因。随着开采深度的增加，气温也要逐渐升高，这些因素对于井下工作人员的身体健康和矿井的安全生产都是极为不利的，更严重的会对井下工作人员和矿井安全产生巨大危害。调查了国内当今的趋势，此设计采用对选矿用通风机，采用两极电机驱动的方式，对对旋风机的优点进行了进一步的了解，故采用对旋风机。

根据所给的设计参数及有关的设计要求。具体内容包括：通风方式的选择，总体结构方案的确定，叶轮的设计，疏流罩、扩散器和集流器的设计和选择，通风机消声装置的设计。本次设计更加注意对旋通风机的消音问题，注重了电动机的隔爆设计。

关键词:对旋;防暴;轴流通风机;消音器

Abstract

The structural design, the ventilator tomography belongs to mine axial fan, considering the mining will have plenty of harmful gases, and can cause high concentrations of gas explosion. Along with the increase of mining depth, temperature will gradually rise, these factors for underground work personnel's health and safety of coal production are extremely detrimental to the more serious, the working personnel of underground mine safety hazards and tremendous. A survey of the current trend of domestic, the design of the concentration polarization, with fan motor driving mode, on the merits of the whirlwind machine, the further understanding of cyclone machine.

According to the design parameters and design requirements. Contents include: overall selection of ventilation, design, structural design, flow of the impeller, diffuser, and runoff, design and selection of the design of fan silencer. The design of the ventilator to pay more attention to the problem, pay attention to the motor deadened the isolation design.

Keywords To spin riot axial fan muffler

目录

摘要........................................................... I Abstract......................................................... II

第1章绪论 (5)

1.1 选题的意义 (5)

1.2 国内外现状和发展趋势 (5)

1.3 设计的主要内容 (7)

第2章结构设计方案的选择和确定 (8)

2.1 结构方案图的选择 (8)

2.2 比较两种结构的优缺点 (9)

第3章通风机总体结构设计 (14)

3.1 通风方式的确定 (14)

3.1.1 抽出式通风 (14)

3.2.2 压入式通风 (15)

3.2 结构方案简图设计 (16)

3.3 主要结构形式的选取 (17)

3.3.1 扩散器 (17)

3.3.2 集流器与流线罩 (18)

3.3.3 叶轮 (19)

3.3.4 外壳 (19)

3.3.5 确定通风机各级风压比 (20)

3.3.6 选择电动机的功率和型号 (20)

第4章叶轮的结构设计 (23)

4.1 第一级叶轮的设计 (23)

4.1.1 确定叶轮毂比及轮毂直径 (23)

4.1.2 确定计算截面 (25)

4.1.3 叶片几何尺寸的计算 (25)

4.1.4 叶片的绘制 (28)

4.1.5 叶轮强度计算 (31)

4.1.6 键的校核 (34)

4.2 第二级叶轮的设计 (35)

4.2.1 确定叶轮毂比及轮毂直径 (35)

4.2.2 确定计算截面 (36)

4.2.3 叶片几何尺寸的计算 (37)

4.2.4 叶片的绘制 (40)

第5章主要结构部件的设计选型 (42)

5.1 集流器与流线罩的设计 (42)

5.1.1 集流器的设计 (42)

5.1.2 流线罩的设计 (42)

5.2 扩散器的设计 (44)

5.3 通风机轴向间隙和径向间隙 (44)

5.3.1 径向间隙的计算 (44)

5.3.2 轴向间隙的计算 (46)

5.4 风筒的选择 (47)

5.4.1 风筒选用要求 (47)

5.4.2 局部通风机的风筒选型 (47)

第6章消声器的设计 (48)

结论 (50)

致谢 (51)

参考文献 (52)

附录 (53)

CONTENTS

Abstract ........................................................ II

Chapter 1 Introduction (5)

1.1 The topic (1)

1.2 Status and development trend (1)

1.3 The main contents of the design (3)

Chapter 2 The selection of design scheme and structure (4)

2.1 Structure scheme selection of diagram (4)

2.2Compare the advantages and disadvantages of the two kinds of structure 9

Chapter 3 Fan structural design (10)

3.1 Ventilation (10)

3.1.1 Drawer-type ventilation (10)

3.2..2 In ventilated (10)

3.2 Structure scheme design diagram (12)

3.3 The main structure form (12)

3.3.1 Diffuser (13)

3.3.2 Collecting and streamline mask (14)

3.3.3 Impeller (14)

3.3.4 Shell (15)

3.3.5 Determine the ventilator than at wind (15)

3.3.6 Choose the motor power and models (15)

Chapter 4 Impeller structure design (18)

4.1 The first level of the impeller design (18)

4.1.1 Determine diameter wheel rims leaves ratio (18)

4.1.2 Determine the computation section (20)

4.1.3 Blade geometry size calculation (20)

4.1.4 The blade (23)

4.1.5 Impeller strength calculation (25)

4.1.6 The key (28)

4.2 Article 2 the impeller's design (29)

4.2.1 Determine diameter wheel rims leaves ratio (29)

4.2.2 Determine the computation section (30)

4.2.3 Blade geometry size calculation (31)

4.2.4 The blade (33)

Chapter 5 The main structure parts design selection (36)

5.1 Collecting and streamline cover design (36)

5.1.1 Collecting design (36)

5.1.2 Streamline cover design (36)

5.2 Diffuser design (38)

5.3 Fan radial clearance and axial clearance (38)

5.3.1 Radial clearance (38)

5.3.2 The axial clearance (39)

5.4 The washroom (40)

5.4.1 Hair chooses requirements (40)

5.4.2 The selection of local-ventilator hair-dryer (41)

Chapter 6 The muffler design (42)

Theory (44)

Cause (45)

Participation in exam (46)

Attached (47)

第1章绪论

煤矿井工生产是地下作业，自然条件比较复杂。地面空气在进入井下并流经各作业场所的过程中，将掺入有毒有害气体和矿尘，成分逐渐发生变化。同时，由于地热作用，人体和机械的散热、水分的蒸发等，井下空气的温度和湿度都会显著提高，造成不良的气候条件。因此，对矿井必须进行通风。

1.1 选题的意义

煤矿的生产是地下作业，自然条件比较复杂，当地面空气进入矿井以后，在成份上发生了变化。这是生产过程中产生过程中产生岩尘、煤尘和炮烟，煤和其它物质氧化，人的呼吸以及煤与围岩散发出各种有害气体等，使矿内空气中氧的含量相对的减少，空气的湿度、温度和压力等也发生变化，若空气中氧的含量降低到17%以下时，人在工作时就会感到呼吸急促；降低到6%时，人就有死亡的危险。所以必须利用通风机或自然风压对矿井进行通风。矿井通风的基本任务是：

（1）供给井下人员足够的新鲜空气，《煤矿安全规程》规定，每人每分钟供应空气量不得少于4m3；

（2）把有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排除矿井：

（3）保证井下有适宜的气候条件（及适宜的湿度与温度），以利于工人劳动和机器的运转。

矿井通风工作对于保证矿井安全生产，创造良好的气候条件提高劳动生产率，具有十分重要的意义[2]。

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，稀释和排出从煤(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，对掘进工作面进行通风。

1.2 国内外现状和发展趋势

我国矿用主扇已经历了半个世纪的发展历程。不适合国情的仿制的70B2型曾“统治”我国煤矿30余年。至今仍有煤矿在继续使用这种早已被国家勒令淘汰的产品。随之，国人自行设计制造的2K60和K58型推广应用了不到10年就已停止生产此时引进德国的GAF型主扇技术，

以洋品牌的产品形象打入市场。尽管人们称赞此型风机的性能与可靠性，但洋品牌价格太贵，用户难以接受。于是，我国煤矿曾一度出现主扇短缺的被动局面。

面对严峻形势，国内风机行业形成了两条战线。一是自主开发。这条战线在认真总结经验教训，大力改进2K60型结构，不断提高K58型制造质量的同时，积极自主地发出2K56新型主扇，以迎接新的机遇和挑战；二是引进国外技术。早已引进的GAF型主扇技术在加快消化吸收的步伐，力争全面实现国产化，降低成本，提高竞争力。随后，某些高等学府和科研院所的某些学者与专家亦开始向对旋矿用主扇进发，他们一方面把对旋风机的研究作为获得学位的课题；一方面将其成果转化为生产力，极力向乡镇、民营乃至国有企业转让技术，从而名利双收。于是，20世纪90年代，特别是1995年以来，我国矿用主扇掀起了一股对旋热。于是，对旋主扇的选型与应用成为煤炭行业的一种20世纪90年代，我国引进日本反旋式扇风机，并开发了低噪声对旋局部通风机系列（压入式）。该系列风机由于其风压高，风量大，噪声低，效率高而被广泛应用于煤矿和矿山工程局部通风。且开发设计者了这样的商业宣传: 压力特性和功、通对其进行用化）设计，其机械和电气规范设计和制造，体积小，质量轻、成本低，坚固耐用、安全率曲线均适合于煤矿采掘通风需求，且按“三化”（系列化、标准化可靠，能够承受相当恶劣运转环境，具有令人满意和足够长时间无需维修的设计使用寿命.现在全国上百家工厂和公司，生产几十种不同型号和规格的矿用局部通风机，并且全国矿用风机形成一股对旋热，而实际上, 我国目前煤矿用局部通风机杂、乱、差，且效率低，噪声高. 全国大小煤矿瓦斯爆炸事故频繁发生.令人担心的是：由于开发设计者对对旋局部通风机没有实事求是地宣传和运作，致使我国矿用局部通风机的开发、生产和推广应用进入了误区。

这种通风机只有两个对旋的叶轮，而没有固定式导流叶片。对旋式两级通风机具有与一般两级轴流通风机相同的压力系数和比转数。这种风机的压力系数、流量系数和轮毂相对直径值与一般通风机相同，但其压力曲线稍微陡一些，则更适合长距离通风。

当前世界先进工业国家风机产品开发的主要特点是：

1.以节能、节约资源为核心，提高单件效率和耐久性，进而提高整个系统的效率。

2.加强系统的自动化、事故警报系统的研制，节省维护、监控方面

的人力。

3.为提高竞争能力，力求包括附属部件在内的产品标准化和组合化。

4.进一步加强了对低噪声、低振动技术的研究。

5.不断针对新的需要，开发新的产品。

6.在工艺上引进柔性制造系统，最大限度地提高产品生产的自动化程度。

风机产品大多根据用户需要有不同特性要求，多属小批量生产，特别是一些大型风机产品甚至是单件小批生产，对工艺要求复杂。目前国内生产自动化程度很低，而国外通过研制和采用柔性制造系统，提高了生产的自动化程度。以美国为例，中小风机的生产已全部通过自动线完成，从工艺角度提高了产品质量，降低了产品成本。

1.3 设计的主要内容

设计的内容及工作量是确定对旋轴流式矿井通风机结构设计总体

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。对旋轴流式矿井通风机过流部件由集流器，叶轮，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，叶轮的设计计算，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，法兰等零件的选型校核。保证设计参数流量达到Q=25m3/s全压达到H=3000Pa。此外还包括设计说明书的编写，对旋轴流通风机的总体结构分析设计，对旋轴流通风机叶轮结构分析设计，外文资料的翻译工作。图纸的绘制工作。包括：总体装配图 1张；第一级叶轮零件图 1张；第二级叶轮零件图1张;第二级风筒结构1张；