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驾驶式扫地机风机制作
2014-09-13 来源:
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摘要

    介绍钢制铆接加焊接式风机叶轮,可有效将叶片与叶轮的焊缝从叶轮内部转移到叶轮表面。减少焊接难度,提高焊接质量,适用于钢制前片与后片间距较小的风机叶轮。这种叶轮内表面光滑,光洁较高,产生的风力阻力小,因而提高风机效率,节约能源。机件不易损坏。用以克服现有风机叶轮的不足。

1前言

    BSX5040TSL驾驶式扫地机的风机安装在垃圾箱顶部,风机蜗牛壳与车体为一体,为非标专用风机如图1所示。叶轮结构特点:强后弯型叶片、叶片数量多、前后轮片间距小,仅28mm如图2所示。由于间隙小且叶片曲率大导致施焊困难。由于此种风机结构的特殊性,小厂制作困难,大厂家虽有能力制作,但需模具费用较高,工期较长。且由于其属于特殊用途风机,使用量小,利润低,厂家的开发积极性很差。9-26系列风机其风压、流量、效率等参数基本类似。其结构特点为:①叶轮间距宽,②叶片为前弯型式,自带的弯钩,叶轮与叶片之间采用焊接结构、便于焊接。

   

    但一般驾驶式扫地机都采用雾化水压尘湿式清扫,有相当一部分灰尘夹杂着水分通过风机。对于前弯式叶片,细小的灰尘可以在离心力的作用下紧紧的压在叶轮的弯钩内。且每个弯钩内积灰的重量随机分布,很快就会打破叶轮的动平衡,使风机震动加剧,噪音超标,加剧风机的损坏。

    由于此种风机属驾驶式扫地机的主要部件。清扫效果的好坏,与风机所产生的空气负压、空气流速、流量及风机所耗功率有直接关系。因而挖掘技术潜力要达到风机的自行制作。

2 方法选择

    目前的风机叶轮,大多为焊接或铆接而成。焊接式叶轮制造时需将焊条深入到叶轮前后板中间施焊,对叶轮的厚度设计有限制要求,一般最小达到18mm左右,过窄的叶轮前后板间距因无法施焊而不能制造。即便能够勉强焊接,由于可观察空间太小,焊接质量很难保证,焊口表面粗糙无法修磨,高速叶轮旋转时容易产生旋流,增加阻力、降低风机效率,机件易损坏。对于叶轮厚度小于18mm的小型风机一般直径都较小,叶轮直径都在300mm以下。比如各种吸尘器风机一般采用铆接式叶轮,由于铆接需要材料有较好的塑性变形性能,一般采用合金铝制作,且直径较小,强度较低。这是现有风机的不足。

    针对上述情况,经比较计算,调查研究。将焊接式叶轮与铆接式叶轮的制造工艺加以结合,总结出一种钢制铆接加焊接式风机叶轮,可有效的将叶片与叶轮的焊缝从叶轮内部转移到叶轮表面,减少焊接难度,提高焊接质量,特别适用于钢制前片与后片间距较小的风机叶轮。这种叶轮内表面光滑,光洁较高,产生的风阻力小,因而可提高风机效率,节约能源,机件不易损坏,用以克服现有风机叶轮的不足。

    (1)计算风叶离心力F0风叶材料的密度(ks/m):p=7.85×10;风叶长度(m):b=198×10一;风叶平均宽度(m):l=26×10一;风叶厚度(m):80=3×10一;叶轮中心至风叶重心的半径(m):Ro=226×10一;叶轮转数(r/min):n=4OOO;

    辅助计算系数:Co=86.08n;Fo=C0凡b1;Fo=4.807×10。

    (2)风叶最大弯矩M0半径线与叶面线的夹角:=28;=0~r/180;Fl=Fo×sin~;F1=2.257×10。叶的抗弯截面模量:Wo=bSo/6=2.97×10~;风叶的最大弯矩:=F/8;风叶最大弯曲应力(N/m或Pa):占⋯=M/Wo=2.47×10:叶片最大弯曲应力24.7MPa,小于Q235一A的许用应力,安全。

   

3 制造工艺

    叶轮各零件的结构如图3所示,叶轮由轴套、前片、后片和叶片组成。前片、后片上采用激光切割的方式开有若干个特定形状的孔,叶片与前片、后片相对应的两沿设有若干个凸起。此凸起插入前片、后片的特定形状的孔内,然后再在前片、后片的背面对铆入孔内的叶片凸起焊接,构成叶轮。叶轮参数:叶轮直径630mm,使用转速3000r/min,前片厚度3mm,后片厚度4mm,叶片厚度3mm。其实施方法主要有以下几点:

    (1)前片、后片下料

    根据叶片的设计在每个叶片的位置上设计4个弧形长孔。为便于叶片铆接,弧形曲率与叶片曲率相同。弧形长孔宽度为4mm,叶片厚度3mm,单面间隙0.5mm,如图3所示。由于弧形长孔属于异型孔,宽度窄,数量多,尺寸小,传统加工方法难保证每个孔间的位置度,若采用专用的大型模具一次冲压成型。模具费用昂贵,使用频率低,很不合算。若不能有效的保证每一个弧形长孔的位置度要求,使前片、后片的每一个弧形长孔对齐,很难将所有叶片准确安装在指定位置。

    经过对各种加工方法的比较,激光切割技术已广泛应用,采用激光切割不仅能保证1000mm范围内的位置度误差不超过0.1mm且热变形小。切口光滑。操作简单,将CAD图形直接输入到激光切割设备内,将按照CAD绘制的线条切割钢板。加工后弧形长孔的位置度完全满足铆接要求。

    (2)叶片下料

    叶片两侧各设计4个弧形凸起,如图4所示,设计时应考虑到叶片两端,应力较大,优先在叶片两端设置凸起。使两端的两侧均能插入到前、后片的弧形长孔内减少应力集中。凸起高度设为2.5mm。比前片低0.5mm,比后片低1.5mm,便于焊接。下料同样采用激光切割以确保每个叶片的互换性。

   

    (3)叶片成型

    由于叶片厚度较薄,下料的互换性良好,且叶片与前片、后片的弧形长孔之间留有单边0.5mm的间隙。在叶片的成型工序采用一种简单的手工成型工装,如图5所示。叶片成形时,将下料好的平直叶片放入上、下模之间,用力向下压手柄使叶片弯曲成需要的弧形。

   

    (4)铆接组装

    先将叶片依次插在后片上,再盖前片,逐个拨动叶片使其同时插入前片、后片。有时个别叶片弧形不到位,可以再单独在叶片成型工装上重新矫形。全部铆装完后,用螺栓、压板夹紧前后片,以免松脱。

    (5)焊接组装

    在叶轮的背面,按照逐一对称的焊接,每一次焊接4个叶片。每一次焊接之间最好能间隔较长时间。焊接过成中注意观察前、后片变形情况。分成多次完成叶片与前、后片的焊接。打磨叶轮背面焊缝的超高部分,再将叶片两端与前、后片的内侧各自焊接30mm长的角焊缝,以增加强度。

    (6)轮毂组装

    将轮毂用钢铆钉采用热铆接的方法,将轮毂铆接在后片上。与叶轮铆接为一体增加预应力,防止风机高频震动的疲劳开裂,铆接后找平。确保轮毂轴孔与后片垂直。

    (7)进风口组装

    为保证进风口与机壳的间隙及叶轮与机壳的相对位置,进风口需与风机壳一同组装。以固定进风口位置然后单独焊接。如图6所示。

    (8)动平衡

    对叶轮进行动平衡检测,以保证使用要求。

    (9)与机壳的组装

    与机壳组装在一起,投入使用。通过对风机的超速、风量、风压、噪音等测试,各项指标均符合要求。

4 结论

    通过这次的风机自行研制,开发了一种叶轮制造方法,非常适用于转速高、型腔窄的高压风机。这种叶轮有以下优点:

    (1)叶片与前片和后片可实现铆接和背面焊接,可有效避免窄型叶轮前片和后片之间难以实施的焊接,全消除了现有结构对于钢制过窄叶轮无法制造的限制。

    (2)叶片可以有效的插入前、后片内部,结合强度高,牢固可靠。

    (3)叶轮内表面联接点光滑,焊口易于打磨处理,光洁度高,可有效降低风力阻力,提高效率,节约能源,减少叶轮损坏,是一种理想的风机叶轮。

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