气浮直驱高速离心风机关键技术研究

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1、硕士学位论文气浮直驱高速离心风机关键技术研究RESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFGASSUSPENSIONDIRECT-DRIVEHIGH-SPEEDCENTRIFUGALBLOWER（工程硕士）骆文平哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TH133.37学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文气浮直驱高速离心风机关键技术研究硕士研究生：骆文平导师：姚智慧教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex：TH133.37U.D.C.：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFGASSUSPENSIONDIRECT-DRIVEHIGH-SPEEDCENTRIFUGALBLOWERCandidate：LuoWenpingSupervisor：Prof.YaoZhihuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty

3、：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要离心风机是工业生产中提供气流动力的一种重要通用设备，通常可划分为罗茨风机、低速多级离心风机、单级高速离心风机三种类型，而以设置联轴器、齿轮增速装置的单级高速离心风机效率最高。气浮单级高速离心

4、风机采取高速电机直驱叶轮技术，无需联轴器和增速传动装置，传动损失仅由气体粘性摩擦引起。相比传统单级风机，气浮直驱单级风机无疑更符合我国目前低碳节能、绿色环保的发展潮流。鉴于气浮直驱高速离心风机存在重大的经济价值，本文针对该类型风机所拥有的关键技术予以了一定研究，而叶轮、气体轴承、永磁转子构成的系统无疑是研究的重点。首先，根据风机性能指标要求完成了电机的选型，并在充分考虑电机有效空冷散热的条件下完成了风机的总体结构设计，确定了轴承类型及其气浮转子的支承形式。其次，利用离心风机一维热力设计理论及其CFturbo建

5、立了满足特定指标要求的离心风机模型，并采用Fluent对其做了三维流场分析，基于数值分析结果校核了相关设计指标并确定了迷宫密封的参数。再次，基于牛顿迭代与中心差分离散相结合的方法建立了研究箔片轴颈轴承及其刚性表面推力轴承静态特性的数学模型，以Matlab编程研究了轴承结构参数对静态性能的影响，并针对本文系统特定的负荷要求完成了轴承的参数化设计；基于小扰动法的基本思想建立了计算箔片轴颈轴承动力系数的数学模型，结合工程实际情况以Matlab编程求解了轴承在特定负荷情况下同频涡动的支承刚度、阻尼。最后，采用有限元思

6、想结合Timoshenko梁理论建立了叶轮-轴承-转子系统的运动方程，并通过Matlab编程研究了系统在各个状态的临界转速及其模态振型，以Newmark-β法分析了系统的不平衡响应。关键词：离心风机；气浮直驱；流场分析；气体轴承；Timoshenko梁-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractCentrifugalblowerisakindofimportantgeneralequipmenttoprovideairflowpowerinindustrialproduction.Currently,

7、theCentrifugalblowercanbedividedintothreetypes:rootsblower,low-speedmultistagecentrifugalblowerandsingle-stagehigh-speedcentrifugalblower,andthelastonewiththecouplings,gearoverdrivesystemhasthehighestefficiency.Airsuspensionsingle-stagehighspeedcentrifugalb

8、lowertakesthehigh-speedmotortodrivetheimpellerdirectly,withoutcouplingandgearing-up,sothetransmissionlosscausedonlybythegasviscousfriction.Comparedwiththetraditionalsingle-stageblower,airsuspensiondire