基于SolidWorks的离心通风机叶轮参数系列化建模

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  摘要:叶轮是离心通风机产品的核心部件,结构形状复杂,本文主要通过SolidWorks对离心通风机叶轮的参数系列化建模进行了探讨,并针对离心通风机各形式叶轮建模过程的特征进行了阐述,从而提升设计质量和效率。
  关键词:叶轮;SolidWorks;参数系列化建模
  中图分类号:TH43
  离心通风机叶轮属于典型的系列化产品,根据叶片的形状类型分为平板型,圆弧型和机翼型,同一类型间不同机号的叶轮虽然尺寸不同,但结构形状基本相似,便于进行参数系列化建模。
  目前,风机在实际的设计工作中,采用计算机辅助设计(SolidWorks)软件对叶轮强度、转动惯量的计算分析起到有利的辅助作用。由于叶轮的几何形状较为复杂,如果每次都进行三维建模,将是一件十分繁琐的工作。本文将针对离心通风机各个叶片形式叶轮的三维建模一般步骤、参数化建模分别展开讨论与分析。
  1、叶轮的模型建立
  叶轮是离心通风机最为复杂和重要的部件,它由前盘1、叶片2、后盘3和轴盘4组成(图1)。建模采用叶片、前盘、后盘的顺序,轴盘单独进行建模。
  对于平板型叶片和圆弧型叶片的叶轮,首先创建叶片,先绘制叶片的型线草图,然后通过拉伸,并切除、加厚成形叶片。在完成单个叶片的建模后,叶轮中其余叶片由单叶片阵列(圆周),通过给定叶片数量和角度生成;前盘的建模也比较简单,首先在草图面绘制前盘截面的一半,然后通过旋转命令生成整个前盘实体。后盘则由一个圆环拉伸即可生成,叶轮实体建模完成。(单板叶轮实体模型见图2)
  2、叶轮的参数系列化建模
  叶轮的基准模型建模完成后,叶轮的系列化建模则采用针对不同机号叶轮进行系列化叶轮设计,在叶轮的建模过程中需要标注草图尺寸和特征尺寸,以便叶轮配置的生成。接下来建立系列化零件设计Excel工作表,首先在尺寸 PropertyManager 中的主要值下重新命名尺寸模型中的草圖尺寸和特征尺寸名称(如叶轮直径,叶轮宽度、叶片宽度、叶轮前盘入口直径等),并在SolidWorks的模型零件图中插入一个Excel系列零件设计表的空白表格,然后在图形区域中双击草图尺寸和特征尺寸的数值,尺寸名称插入到单元格 B2 中,尺寸数值插入到 单元格 B3 中。相邻列标题单元格 C2 自动被激活。接着按先后顺序在图形区域中单击每个尺寸数值,将剩余的尺寸名称和数值插入到工作表中。然后命名 11D、12D、13D(单元格 A4:A5)等各个机号叶轮,这些为将生成的新配置的名称,并且在工作表中为11D、12D、13D键入叶轮的各个尺寸的尺寸数值,(见图4),然后在图形区域内工作表以外的任何位置单击,工作表即关闭,一个信息框出现,其中列出系列零件设计表所创建的新配置,然后保存模型零件图。各机号的叶轮配置就生成了。
  如需要进行更改和添加,可用右键单击系列零件设计表,通过编辑表格命令打开对其进行编辑,然后在图形区域内任何位置单击,保存零件,更改完成。
  值得注意的是在建立系列零件设计表之前,必须检查核实叶轮特征中的几何关系,以确保无论叶轮的大小怎么变化,叶轮所有特征的位置都是相互关联的,增加了叶轮建模系列化的整体性和准确性。
  3、轴盘参数系列化建模
  轴盘的参数系列化建模也是同叶轮的一样,采用针对不同机型系列和机号叶轮的轴盘进行系列化轴盘设计,通过建立轴盘的系列化零件设计Excel工作表,生成关于轴盘的配置。在叶轮建模时,只要选择相应型号的轴盘插入到叶轮模型中即可。
  4、总结
  叶轮是通风机的心脏,结构形状复杂,进行叶轮强度、转动惯量的计算非常麻烦费时,通过上述的叶轮参数系列化建模,可将各系列的风机叶轮(包括4-73系列、6-31系列、9-26系列以及双吸风机等)分别进行参数系列化建模,在设计过程中,可随时的调用叶轮和轴盘的系列化模型,对叶轮进行叶轮强度、转动惯量的计算,提高了叶轮的设计质量和效率,并为后续的叶轮优化设计、方案比较、流场CFD计算等奠定了基础。
  本文主要通过了SolidWorks软件对离心通风机叶轮的参数系列化建模进行了简单的论述,可广泛应用到实际的设计工作中,操作简单方便,能够有效地提高风机叶轮设计工作周期和质量。
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