气垫车辆风机系统设计与计算

　　气垫车辆风机系统设计与计算何玮刘昭度北以理工大学对试验样车的垫升需求。以流量全压功率以及各种无因次特性参数为指标对风机进，了选型计算。并计算气垫车辆的现论飞高。后通过风机性能试验对比了所选风机的理论与实际工作特性，验证了风机系统设计与选型的合理性。

　　1引言气垫车辆是为提高车辆在水田沼泽滩涂泥抒地面上的通过性而设计的专用车辆，在农业生产石油开采和交通运输上有重要用途。气垫车辆通过气垫使车辆悬浮于地，减少或消除地面接触附加阻力，又采用轮胎并装桨叶轮插入土中驱动车辆前进，这种浮沉结合的思想能使车本文其他作者姚圣卓斌收榀日期200500北京市10∞81辆以较小的推进力顺利通过地面状况恶劣的地风机系统是气垫车辆垫升系统的核心部分。

　　风机的选型和性能数关系着乍辆底部能汽形成稳定的气垫压力场，终决定了气垫车辆能否被平稳垫升。所以合理设计风机系统是设计气垫车辆的关键。

　　2气垫车垫升机理分析气垫车辆垫升系统由风机通气室以及气垫等组成。气流自风机；1口突扩至被裙封尖泄流入大气。1为气垫系统增压室简化意根据文献气垫系统的压力分布特性2所小。内气垫车进1冲。为风机进损尖1丘头，尸为风机总1.气流经过气道在气室内扩压后建立的气垫压力为凡。根据增压室理论，对于具有对称空间结构的增压室，扩压后气室内车辆在垫升过程中必须满足如下方程泄流速度=，为乍轮开始离地，刻。式中各项说明如斤地面对气垫车等效支持力；凡，仍，巧大气压力，通气室进气口压力和泄流口压力4泄流飞高，车底部边缘的周长；51气垫对车底有效作用面积；阴整车重量和整车装备质量，气流阻尼进气口气体密役及泄流气体密度1垫空间原有气体质此风机荇网损失系数；天普适气体常数；7气体温度；进气总压。

　　在乍辆热过程中风机对外做的功，转化为气体的动能和势能车体的动能和势能以及部分热损失。在垫升平衡状态下，除去气流和机械摩擦热损失之外，风机做的功全部转化为气流的动能和势能，乍体的势能和动能不再变化3垫升系统的风机选型计算3.1垫升风机性能需求风机的流量压力和功率都要与特定的气龟车辆相匹配，以保证车辆能够平稳垫升。选用军用切201越野作为试验改装样车，辆改装后的倾总质量〃；包括风机为2400为减少气垫压力而将车底气垫面积又扩大至14，所以气垫压力凡=7又=168.根据流量系数法3确定风机所需流量这=0.013空气密度=1.33.再根据流量和气垫压力计算所需风机总压p KdKE损火系数KR恢夂系数风机全吒效率dE风机进口直径，1 1风速，4风机垫升功率为考虑到风机传动机械效率1和原动机效率因素后，原动机所应提供的功率。厂4机理论坫升功率广沿1000训，但考虑到原动机的容量安全系数，实际垫升所需功率比理论计兑的要人很多。

　　3.2风机选型风机流遑系数令卡系数以及比转数，等无闪次特性参数对厂风机具体型号的选择具有重要意义。相应的计算公式如下根据需要的性能参数和述算结果选择合适的型号，在选型中应该遵循如下原则在满足车我要求的前提下追求性能裕度。

　　根据实车布置的需要。在外形尺寸屯量和功率上限定风机型号的选择范围，然后再想办法提尚风机的全压流量和转速等性能，以免影响乍辆正常行驶；优先考虑使用双吸式风机。双吸式风机相当于两6单吸式风机并联使用，头不变，而流量接近单吸式风机的2倍。在相同性能参数下，双吸式风机的流量系数较大，所以它的直径比单吸式的小，转子的回转力矩也随之减小，这可缩短风机的启动时间。空气从叶轮的两侧流入，基本上可以消除叶轮上的轴向力。另外，风机叶轮直抒减小使风机的制造装及运输都比较方便对于乍载系统而，带升功率不讧超过40让否则推进系统的功率将有可能不足；风机叶轮轮缘速度不耍超过⑴加以免损害叶片和动力系统。

　　现风机样本中并没有合适的双吸离心通风机，于是订制了台非标产品，型号为了42父72，5已根据厂方数据。风机转速接近250，1.时。

　　风机流贷可达到407131满足了设计，求的345603.而且还有定的流量裕度。风机所需功率为38说，小丁41你，1叶叶片轮缘线速度为78.6低于安个转速。该唧风机理论上能满足垫升要求，但其性能还需要试验验证。

　　3.3理论飞高计算风机工况点由风机负荷管叫阻力决定气垫车的理论垫升飞高也可以近似计算。

　　由风机特性可知，全压户和流量0满足如下关系。式中，4.队1为厂方提供的风机参数，气垫空间内气体应该满足连续性方程气体在流入气垫空间到从围裙底部泄流的过程中满足伯努利方程风机全压满足关系把压室进处体应该满足状态为围裙周1为风机出1气体密度义为大气密度，仍为风机出口静压，为大气压力，5为风机口面积。2为裙处气体泄流速度，71为风机出1气体温度。1.；1.012.，1为未知数，联立38式，可解得各个未知量，经计算，理论飞时L在人气1力凡=324只，大气温度2父72碟，锈缒懿馐裕，辕解参数变化对垫升性能的影响。如阁3，风机的出气试验装置由风筒整流器皮托管微压计和功率综合测试仪组成。

　　当电机工作在额定的250，1转速下，调整锥体与风筒间的距离可以得到不同的风机工况点，使用。形管测量风筒断而静压。使皮托管和微压计可测得气体动以办和全压。由于风筒截而处不，点的气体流速不同。所以动压和仝压也不同，所以先测出距截面中心不同距离各点的动压。冉取平均值。得到平均动戍抑气体流杲IPi算为风简截面积。，为气体密度。用功率综合测试仪测出电机的输出功率。由风机传动效率卞=95换算出风机的轴功率尸。

　　jxltf4锥体5.整流器6.过渡管7.风机8.1形管静压计阁3风机出气性能测试的试验装置阁4为风机全压流量关系的理论和实际特性曲线的对比。理论特性由=.4和+ 6关系得出。实际特性曲线由试验数据拟合。实际工作性能与理论设计的性能裕度略有差距，全压低为2185，高于需要的21063；流量低为如38低于需要的9.68但基本能满足垫升要求，只是垫升飞会下降。这由于风机设计和加制造作的。屯机为风机提供动力只是出于试验方便，用来考察车辆的静垫升效果，为车辆下步设计与改造提供参考依据。在电机驱动的措升试验中。测得飞高。=0.0151.接近0.021的垫升要992冲击试样的8咖断口相5，所述，正是由于均匀化处理改变了1牙1钢内铁素体的人小数及其分布他徂织和成分迸；试切化从而也明显地捉高材料的强撕生5.1997以来，两次固溶化两次仰处埋和均匀化处理均化0处埋等强朗化新措施挽救如沙轮盘馐锻件。

　　热处理能得到理想的金相组织3应用合理的锻造工艺规范，将材料温度严格控制在10008，2间，锻件，7修整温度技制在9501000之间，严防加热温度及终锻温度过高及锻造变形程度不足等+良操作。

　　4结论⑴造成，钢叶轮锻，性偏低的主要原因是金相组织中存在多量的5铁素体，且大块的两次人顶处理和均匀化处理十人识处理可以使31没1钢的组织和成分进步均匀化，相应地减4了铁素体的数并改善其形态人小及分布，可明显提高81扭钢的强，性。

　　3铁素体呈网状分布如何抟制铁素体的数量大小形态及其分布是关系到该钢能否获得高韧性的重要措施2严格拉制5钢的化学成分。使形成铁素体的铬当量能达到4.65.2！形成马氏体上接第16页5总结述理论分析与试验结果叫，对广班20327从1车型所订制的丁427260双吸离心通风机是比较介适的。在其稳定工；兄点的流贵。个和功中都基本满足设计要求，尽管由于风机系统的设计缺陷加误差以大气压力和环境滥度付1机性能的+利影响使风机工作流量嫩未能达到理论的塾升飞商不影响气垫车辆的顺利垫吓，姚圣卓。推拉式气垫运载平台系统设计与理论研宄学位论为。吉林大学，2001.

　　恽良。气垫船原理与设计。国防工业出版社，1990.

　　沈阳鼓风机研究所，东北工学院流体机械教研室。离心式通风机。机械工业出版社，1980，