離心風機葉輸超速耗功的估算
關鍵詞：離心風機 發布時間：2013-11-04 點擊數：1448
一 引言
為 了確保離心風機運轉的可靠性 , 往往 需 要對其葉輪進行超轉速運轉考核, 并獲得材質 強度 、 葉輪結構特征對安全系數影響等設計參 考數據。 葉輪超速時所耗功率關 系到試驗臺動 力源的承受能 力。 例如具備5。。 k w 動力的試驗 臺能否完成配用 3 o00k w 以上功率的大中型 鼓 風機葉輪的超速r 解答這一問題的關鍵是如何 比較準確的估算超速時的耗功 。 本文分析 了葉 輪超速時的耗功類型及 其機理, 根據有關公式 和試驗數據的 回歸, 推薦一個既實用又 可靠的 估算超速耗功的半經驗公式。
二、 葉輪超速耗功分析
對于離心葉輪, 為節省超速功耗 , 通常用 檔板封隔進 口, 這時運轉耗功由下列四部分組 成:1 . 齒輪增速器耗功 由于齒輪嚙合和 軸承副摩擦所耗的 功, 可 用總耗功的傳遞效率 刀來表示〔” 。 2 . 軸承箱軸承 副雇擦耗功 由于 軸承和 軸之 間的摩擦損失 引 起 的 耗 功 , 它 與潤滑油性質及溫度有關, 據 文獻[ 2 〕 介紹 , 軸承副摩擦力 F 決定于轉子重量 G 與摩 擦系數 f 。 而 f 與油溫、 油質及工件的材質 、 工藝有關, 可在手冊中選取 。 F 二 fG ( 1 ) 而摩擦力矩M . 、 與軸的半 徑有關, 或者說與軸 的線速度 v 和轉速 n 有關。 考慮到前后兩端軸 頸直徑不 一, 故線 速度 記 為 v : 和v Z , 按式 (2 ) 近似 計 算 M . 、 或 者 取 F/ 2 對 v , 和 v : 分別計算均可。
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4 . 葉輪庫風功耗 葉 輪出 口處葉道內氣體與葉 片相互作用所 耗的功 , 稱為 庫風功耗 , 用N 。 表示。 上述 前三種耗功已有成熟的計算公式, 而 N 。 則沒有 。 本文著 重對庫風功耗的機理 和 影 響因素進行分析研究 。 最終得出序風功率的估 算公式。
三、 庫風功率的估算
不管是前向葉輪或是后向葉輪, 超速時均 按后向型 式安裝運轉。 如 圖 1 所示 , 在葉 輪超速過程 中 , 由于離 心力作 用, 使葉道內的 氣體向外甩出, 從而造 成一定的真空, 于是周圍氣體又在葉輪出 口倒 流人葉道 內, 由于葉輪連 續運轉, 這種在葉輪 出 口處氣體流進流出的相對運動 也是連續的, 但與喘振現象截然不同。 現假定 流入和流出葉 輪的序風速度相等, 記為 v , 其值顯然主要與 葉輪轉速 n , 葉輪外徑D : , 葉片數 z 、 葉片出 口 安裝角 刀Z A 有關, 亦 即主要與葉輪圓 周速度 u : , 面積 A Z (二 , D Zb Z ) 及葉片數 z 有關。 通過對眾多超速試驗的考察分析, 序風功 耗主要與空氣密度 p , 葉輪周速u Z 、 序風速度 v 、 葉輪出 口序風面積 A Z = 二D : b : 有 關。 可 以通過量綱分析初步確定序風功率估算公式的 構成形式 。 因為 v 與 u Z 具有同一量綱, 將其 統一為速度因素 u , 于是 N 。= 雪 p O A 夕u 占 式中 亡—經驗系數 根據等式兩邊量綱 平衡的原則, 得 : a = 1 , d
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四 、 計算實例
某工廠有一鼓風機葉輪, 其結構參數和超 轉速要求如下: 葉輪直徑 D Z = 1 . 550 m , 葉片 數z 。 = 2 6片, 葉輪重 量G = i05ok g , 超轉要 求n 二 3 100 r/ m in , 葉輪出 口 寬 度 b : = 0 . 102m 。 (1 ) 根據手 網 取 齒 輪 傳 遞 效 率 n - 0 . 9 6 ; (2 ) 根據公式 ( 1 ) 和 (2 ) 、 (3 ) 求 出滑動軸承耗功為 N 。 、二 6 . 86 k w ; (3 ) 根據公式 ( 4 ) 求 出輪 阻 耗 功 為 N d r = 23 . 7 6 kw ; (4 ) 根據公 式 (7 ) 求 出庫 風 耗 功 為 N 。= 87 . 0 7 kw ; (5 ) N , 、 十 N d + N 。二 2z 7 . 69 kw ; ( 6 ) 因兩級齒 輪傳動 則超速耗功.jpg){kind=small}
(7 ) 試驗 實測超速耗功值為126k w 。 經過多次試驗將 實測和 計算結 果 進 行 比 較, 其誤差一般都在 8 % 以下, 這個精度已經 能和 等量功率 電機所能承受的能 力相適應 , 基本滿足 了工程上估算要求。
五 、 結 語
由于葉輪超速時影響耗功的 因素很多, 如 冷油溫度、 密度、 葉片出 口安裝角、 試驗的環 境條件及試驗時有無振動 等等, 所以耗功的準 確估算是 一個極為復雜 的問題 , 加之輪阻損失 、 軸承 摩擦損失、 齒 輪傳動 損失等耗功 的計算亦 系半經驗公式, 其中的誤差在所難免, 故本文 僅解決了離心風機葉輪超速耗功估算的 問題。 在這一方面今后還有必要進一步探討和 完善。
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