專利名稱：一種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種葉片根部沒有彎矩的大型軸流風(fēng)機(jī)葉輪。
背景技術(shù)：
大風(fēng)量軸流風(fēng)機(jī)的用途極其廣泛。但是，這種風(fēng)機(jī)載荷大，葉片長，加之葉片與輪轂通常采用焊接、鉚接、螺栓等方式進(jìn)行固持聯(lián)接，因而葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉片在氣動力、重力、離心力以及空氣阻力的作用下，產(chǎn)生兩個互相垂直的彎矩，在葉片根部達(dá)到最大值。這種彎矩在大尺寸葉輪上尤為突出，以致出現(xiàn)葉片的結(jié)構(gòu)性斷裂。以直徑IOm的大型軸流風(fēng)機(jī)葉輪為例，葉片根部產(chǎn)生垂直方向的彎矩就達(dá)到8000N. m以上。為了滿足風(fēng)機(jī)葉片的強(qiáng)度要求，傳統(tǒng)的做法往往是將葉片根部的結(jié)構(gòu)截面設(shè)計的很大、很強(qiáng)，一般要采用直徑約 IOOmm的結(jié)構(gòu)鋼接頭。因而這種風(fēng)機(jī)的重量大，生產(chǎn)成本高。為了消除葉片的彎矩，人們做了不解的努力。專利號為200520085766. 0的實用新型專利，公開了一種零彎矩結(jié)構(gòu)的大型軸流風(fēng)機(jī)，在葉片與輪轂固定時傾斜一定角度，傾斜后的葉片產(chǎn)生離心力的分力來抵消氣動力，達(dá)到葉片接頭的零彎矩效果。但由于葉片接頭與輪轂仍然采用固定連接方式，當(dāng)風(fēng)量、 風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，葉片就不再處于零彎矩狀態(tài)了。專利申請?zhí)?01010183142. 8的發(fā)明專利，同樣公開了零彎矩結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)葉輪，主要是在輪轂上設(shè)置與輪轂構(gòu)成一體的鉸接座， 構(gòu)成輪轂與葉片的鉸接結(jié)構(gòu)，保證在任何工作狀態(tài)下，葉片接頭與輪轂的彎矩均為零。但這種結(jié)構(gòu)僅消除了垂直方向的彎矩，旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)產(chǎn)生的彎矩仍然存在，因而并不是真正意義上的零彎矩葉輪。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有大型軸流風(fēng)機(jī)葉輪在結(jié)構(gòu)上存在的不足，本發(fā)明提供了一種重量輕、生產(chǎn)成本低、性能好的葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂、葉片以及與葉片連接端連接的葉片接頭，要點(diǎn)是在輪轂上設(shè)有數(shù)量至少為兩個零彎矩復(fù)合鉸接器，在每個復(fù)合鉸接器上設(shè)有連接槽以及互相垂直的垂直軸孔和水平軸孔，輪轂上的雙耳接頭與垂直軸孔通過垂直軸鉸接，雙耳接頭上設(shè)有限制葉片左右過度擺動的限位柱，連接槽內(nèi)的葉片接頭與水平軸孔通過水平軸鉸接，鉸接處設(shè)有限制葉片上下過度擺動的外伸段；所說葉片向下擺動的角度，葉片向上擺動的角度，葉片左右擺動的角度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，最主要的優(yōu)點(diǎn)，是通過復(fù)合鉸接器垂直軸和水平軸將葉片與輪轂鉸接，復(fù)合鉸接的葉輪，在高速旋轉(zhuǎn)時，葉片在氣動力、重力、離心力及空氣阻力的聯(lián)合作用下，允許葉片在垂直葉輪旋轉(zhuǎn)平面方向繞水平軸上下擺動，也允許葉片在葉輪旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)繞垂直軸左右擺動，葉片的姿態(tài)在這些力達(dá)到平衡時，最終穩(wěn)定，使葉片在垂直方向和旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)兩個方向的彎矩均變?yōu)榱?。這種結(jié)構(gòu)從根本上消除了葉片根部的彎矩，徹底解決了傳統(tǒng)大型軸流風(fēng)機(jī)葉片根部的結(jié)構(gòu)難題，結(jié)構(gòu)簡化，重量減輕，生產(chǎn)成本下降，延長了大型軸流風(fēng)機(jī)使用壽命，質(zhì)量的可靠性得到了提高。如直徑IOm的葉輪，復(fù)合鉸接器的尺寸僅為50mm，鉸接軸直徑僅為25mm，即可滿足強(qiáng)度要求。本發(fā)明可以在大型蒸發(fā)式冷凝器、大型空冷器、大型冷卻塔等設(shè)備上廣泛地安裝使用。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明工作狀態(tài)示意圖。圖中1.輪轂，2.雙耳接頭，3.垂直軸，4.復(fù)合鉸接器，5.葉片接頭，6.葉片，7.外伸段，8.水平軸孔，9.水平軸，10.垂直軸孔，11.連接槽，12.限位柱。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，這種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂1、葉片6 以及與葉片6連接端連接的葉片接頭5，主要是在輪轂1上設(shè)有4個的零彎矩復(fù)合鉸接器 4，在每個復(fù)合鉸接器4上設(shè)有連接槽11以及互相垂直的垂直軸孔10和水平軸孔8，輪轂1 上的雙耳接頭2與垂直軸孔10通過垂直軸3鉸接，雙耳接頭2上設(shè)有限制葉片6左右過度擺動的限位柱12，連接槽11內(nèi)的葉片接頭5與水平軸孔8通過水平軸9鉸接，鉸接處設(shè)有限制葉片上下過度擺動的外伸段7。如圖4所示，葉片6向下擺動的角度彡5°，葉片向上擺動的角度彡3°，葉片左右擺動的角度。實施例1 葉輪轉(zhuǎn)軸垂直地面，葉片向上或向下排風(fēng)。葉輪直徑D = 3m,輪轂直徑d = 0. 3m，功率N = 7. 5kff,轉(zhuǎn)速η = 260r/min,葉片質(zhì)量M = 8kg，葉片數(shù)Z = 4，全壓P = 115Pa。計算得角速度ω = nX ji/30 = 27. 2rad/s，葉片重心半徑 R = (D+d)/4 = 0. 825m,葉片質(zhì)心位置Ll = 0. 675m,葉片氣動中心位置L2 = 1. Olm0重力 W = mg = 78. 4N，氣動力F2 = (π XD2XP/4)/Z = 203N,離心力F3 = MXRX ω2 = 4883N，空氣阻力F4 = 955IN/ (η X L2 X Ζ) = 68. 2Ν向上排風(fēng)時葉片向下擺動的角度α =arc tg(W+1.5F2)/F3 = 4. 5°，葉片左右擺動的角度 β = arc tg(l. 5F4/F3) = 1. 2°。向下排風(fēng)葉片向上擺動的角度α =2.6°，葉片左右擺動的角度β = 1. 2°。實施例2 葉輪轉(zhuǎn)軸垂直地面，葉片向上或向下排風(fēng)。D = 9. 2m, d = 1. 5m, N = 200KW, η = 127r/min, M = 65kg, Z = 10，P = 175Pa計算得ω= 13. 3rad/s, R = 2. 675m, Ll = 1. 925，L2 = 2. 888。由例 1 公式計算得:ff = 637N, F2 = 1163N, F3 = 30757N, F4 = 521N。
向上排風(fēng)時葉片向下擺動的角度α =4.4°，左右擺動的角度β = 1. 5° ；向下排風(fēng)時葉片向上擺動的角度α = 2. 1°，左右擺動的角度β = 1. 5°。實施例3，葉輪轉(zhuǎn)軸與地面平行，水平排風(fēng)。水平排風(fēng)時，上下擺動的α角小于向上排風(fēng)而大于向下排風(fēng)，因而不必再計算， 需計算左右擺動的β角即可。而β角在旋轉(zhuǎn)360°時的不同位置，β值不同，現(xiàn)僅計算最
大值與最小值。β = arc tg{9551N/[ (nXLl XZ) 士 W]/F3}。葉輪 D = 3m，β max = 2· 1°，β min = 0. 28°。葉輪 D = 9. 2m，β max = 2· 6°，β min = 0. 26°。
權(quán)利要求
1.一種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂(1)、葉片(6)以及與葉片(6)連接端連接的葉片接頭(5)，其特征在于在輪轂(1)上設(shè)有數(shù)量至少為兩個零彎矩復(fù)合鉸接器 G)，在每個復(fù)合鉸接器⑷上設(shè)有連接槽(11)以及互相垂直的垂直軸孔(10)和水平軸孔 (8)，輪轂(1)上的雙耳接頭(2)與垂直軸孔(10)通過垂直軸(3)鉸接，雙耳接頭( 上設(shè)有限制葉片(6)左右過度擺動的限位柱(12)，連接槽(11)內(nèi)的葉片接頭(5)與水平軸孔 ⑶通過水平軸(9)鉸接，鉸接處設(shè)有限制葉片上下過度擺動的外伸段(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪，其特征在于所說葉片(6)向下擺動的角度，向上擺動的角度，左右擺動的角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葉片與輪轂復(fù)合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂、葉片以及與葉片連接端連接的葉片接頭，要點(diǎn)是在輪轂上設(shè)有數(shù)量至少為兩個零彎矩復(fù)合鉸接器，在每個復(fù)合鉸接器上設(shè)有垂直軸孔和水平軸孔，輪轂的雙耳接頭與垂直軸孔通過垂直軸鉸接，葉片接頭與水平軸孔通過水平軸鉸接，葉片向下擺動的角度≤5°，向上擺動的角度≤3°，左右擺動的角度≤3°。本發(fā)明消除了葉片根部的兩個彎矩，解決了大型軸流風(fēng)機(jī)葉片根部易斷裂的難題，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，重量減輕，生產(chǎn)成本下降，延長了大型軸流風(fēng)機(jī)使用壽命，同時質(zhì)量得到了保證。這種復(fù)合鉸接的軸流葉輪可在大型蒸發(fā)式冷凝器、大型空氣冷卻塔等設(shè)備上廣泛地安裝使用。
文檔編號F04D29/32GK102297159SQ20111028221
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者王新, 盛軍嶺, 盛才良 申請人:威?？巳R特菲爾風(fēng)機(jī)有限公司