关于低噪声风扇中风叶设计的一点见解

　　低噪声风扇是我厂引进消化德国西门子技术的产物,最初应用于引进技术国产化产品YB560-2P和YB630-4P电机上,它具有运行平稳、噪声低、效率高等特点,现被广泛应用于转速较高的2、4极高低压中型外扇冷电机上。

　　低噪声风扇(以下简称风扇)主要由风扇座和风扇轮两大部件构成,其中风扇轮(见图1)是产生空气动力的关键部件。从图中可知,风扇轮又由平衡环、风扇盘、扇叶和导风筒4部分组成,其中扇叶是用平面薄钢板裁制而成,在出风口处和通过风扇轴线的平面保持一定的夹角γ,呈后倾式。和扇叶相连的导风筒是由薄钢板拉伸而成,呈一规则的旋转体(见图2),与扇叶相连的另一部件风扇盘是一规则的平面圆环。由此我们不难想象扇叶的外形轮廓(见图3)是由4段直线A_¹M_¹、M_¹F_¹、F_¹G_¹、G_¹C_¹和2段曲线A_¹B_¹及B_¹E_¹C_¹围成。从图2可知,导风筒的母线ABCD是由直线段AB和半径为R的圆弧组成(AB与相切),在扇叶倾角γ=40°情况下,扇叶轮廓曲线段A_¹B_¹、B_¹E_¹C_¹分别用直线和半径为R_⁰的圆弧进行模拟,经实践证明完全能满足设计和焊接工艺要求。(注:图2和图3中,A与A_¹、B与B_¹、E与E_¹、C与C_¹分别位于垂直于风扇轴线且圆心也在轴线上的平面圆上)。

　　从西门子引进技术资料中,所有12个风扇规格只有5个规格图纸齐全,用上述方法不仅求出了其它7个规格的零部件具体尺寸,而且对已有的5种规格图纸进行效验,结果非常接近。

　　综上所述,当风扇的规格尺寸确定之后,风扇零部件图纸的设计主要变成扇叶轮廓曲线段B_¹E_¹C_¹模拟半径R_⁰的设计。

　　我们建立图4、图5所示的XYZ坐标系。

　　图4ZOY坐标系中,在中点取一点E,使=。一般来说,∠BO_¹D取75°,∠CO_¹D取15°～20°,所以当R_^A、R_^D及R为已知数时,我们不难求出R_^B、R_^E、R_^C及横坐标Z_^B、Z_^E及Z_^C值。

　　由于B和B^₁、C和C^₁、E和E^₁在导风筒中分别位于同一旋转圆周上,故在ZOY坐标系中ZB^₁=ZB、ZC^₁=ZC、ZE^₁=ZE。XOY坐标系中,A^₂、B^₂、E^₂、C^₂、D^₂分别是扇叶上A^₁、B^₁、E^₁、C^₁、D^₁(D^₁是虚拟的)在坐标平面上的投影,相应地可知RA^₂=RA,RB^₂=RB,RE^₂=RE,RC^₂=RC,RD^₂=RD,扇叶倾角γ也已知,利用正弦定理,不难求出XB^₂、XC^₂、XE^₂、YB^₂、YC^₂、YE^₂之值,也即求出了在XYZ坐标系中B^₁、E^₁、C^₁的X和Y坐标:XB^₁=XB^₂、YB^₁=YB^₂、XE^₁=XE^₂、YE^₁=YE^₂、XC^₁=XC^₂、YC^₁=YC^₂。