專利名稱：一種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風機技術領域，具體地說是一種葉片根部沒有彎矩的大型軸流風機葉輪。
背景技術：
大風量軸流風機的用途極其廣泛。但是，這種風機載荷大，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)葉片的結構性斷裂。以直徑IOm的大型軸流風機葉輪為例，葉片根部產(chǎn)生垂直方向的彎矩就達到8000N. m以上。為了滿足風機葉片的強度要求，傳統(tǒng)的做法往往是將葉片根部的結構截面設計的很大、很強，一般要采用直徑約 IOOmm的結構鋼接頭。因而這種風機的重量大，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構的大型軸流風機，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，當風量、 風壓、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構的風機葉輪，主要是在輪轂上設置與輪轂構成一體的鉸接座， 構成輪轂與葉片的鉸接結構，保證在任何工作狀態(tài)下，葉片接頭與輪轂的彎矩均為零。但這種結構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)有大型軸流風機葉輪在結構上存在的不足，本實用新型提供了一種重量輕、生產(chǎn)成本低、性能好的葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是這種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂、葉片以及與葉片連接端連接的葉片接頭，要點是在輪轂上設有數(shù)量至少為兩個零彎矩復合鉸接器，在每個復合鉸接器上設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<5°，葉片向上擺動的角度< 3°，葉片左右擺動的角度< 3°。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，最主要的優(yōu)點，是通過復合鉸接器垂直軸和水平軸將葉片與輪轂鉸接，復合鉸接的葉輪，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?。這種結構從根本上消除了葉片根部的彎
3矩，徹底解決了傳統(tǒng)大型軸流風機葉片根部的結構難題，結構簡化，重量減輕，生產(chǎn)成本下降，延長了大型軸流風機使用壽命，質(zhì)量的可靠性得到了提高。如直徑IOm的葉輪，復合鉸接器的尺寸僅為50mm，鉸接軸直徑僅為25mm，即可滿足強度要求。本實用新型可以在大型蒸發(fā)式冷凝器、大型空冷器、大型冷卻塔等設備上廣泛地安裝使用。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進行詳細描述圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖I的A-A剖視結構示意圖；圖3是圖I的俯視結構示意圖；圖4是本實用新型工作狀態(tài)示意圖。圖中I.輪轂，2.雙耳接頭，3.垂直軸，4.復合鉸接器，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。
具體實施方式
如圖I、圖2、圖3所示，這種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂I、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I上設有4個的零彎矩復合鉸接器 4，在每個復合鉸接器4上設有連接槽11以及互相垂直的垂直軸孔10和水平軸孔8，輪轂I 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<3°。實施例I :葉輪轉(zhuǎn)軸垂直地面，葉片向上或向下排風。葉輪直徑D = 3m,輪轂直徑d = 0. 3m，功率N = 7. 5kff,轉(zhuǎn)速n = 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《= 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LI = 0. 675m,葉片氣動中心位置L2 = I. Olm0重力W = mg = 78. 4N,氣動力F2 = (31 XD2XP/4)/Z = 203N,離心力F3 = MXRX 2 = 4883N，空氣阻力F4 = 955 IN/ (n X L2 X Z) = 68. 2N向上排風時葉片向下擺動的角度a = arc tg(ff+l. 5F2)/F3 = 4. 5° ,葉片左右擺動的角度 P = arc tg(l. 5F4/F3) = I. 2°。向下排風葉片向上擺動的角度a =2.6°，葉片左右擺動的角度P = I. 2°。實施例2 :葉輪轉(zhuǎn)軸垂直地面，葉片向上或向下排風。D = 9. 2m, d = I. 5m, N = 200KW, n = 127r/min, M = 65kg, Z = 10，P = 175Pa計算得w= 13. 3rad/s, R = 2. 675m, LI = I. 925，L2 = 2. 888。由例I 公式計算得ff = 637N, F2 = 1163N, F3 = 30757N, F4 = 521N。[0027]向上排風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。水平排風時，上下擺動的α角小于向上排風而大于向下排風，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°。
權利要求1.一種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪，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)上設有數(shù)量至少為兩個零彎矩復合鉸接器 G)，在每個復合鉸接器⑷上設有連接槽(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，鉸接處設有限制葉片上下過度擺動的外伸段(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪，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。
專利摘要本實用新型公開了一種葉片與輪轂復合鉸接的軸流葉輪，包括輪轂、葉片以及與葉片連接端連接的葉片接頭，要點是在輪轂上設有數(shù)量至少為兩個零彎矩復合鉸接器，在每個復合鉸接器上設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°。本實用新型消除了葉片根部的兩個彎矩，解決了大型軸流風機葉片根部易斷裂的難題，優(yōu)化了結構，重量減輕，生產(chǎn)成本下降，延長了大型軸流風機使用壽命，同時質(zhì)量得到了保證。這種復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備上廣泛地安裝使用。
文檔編號F04D29/32GK202301175SQ20112035599
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權日2011年9月16日
發(fā)明者王新, 盛軍嶺, 盛才良 申請人:威海克萊特菲爾風機股份有限公司