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這個表示的是電機的工作制,S1-100%表示電動機是允許連續(xù)長時間運行的; 電動機工作制分為十個等級,為:S1~S10; S1連續(xù)工作制:在恒定負載下的運行時間足以達到熱穩(wěn)定。 S2短時工作制:在恒定負載下按給定的時間運行,該時間不足以達到熱穩(wěn)定,隨之即斷能停轉足 夠時間,使電機再度冷卻到與冷卻介質溫度之差在2K以內。 S3斷續(xù)周期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段 斷能停轉時間。這種工作制中的每一周期的起動電流不致對溫升產生顯著影響。 S4包括起動的斷續(xù)間期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段對溫升有顯著 影響的起動時間、一段恒定負載運行時間和一段斷能停轉時間 S5包括電制動的斷續(xù)周期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段起動時間、 一段恒定負載運行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉時間 S6連續(xù)周期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段 空載運行時間,但無斷能停轉時間 S7包括電制動的連續(xù)周期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段起動時間、 段恒定負載運行時間和一段快速電制動時間,但無斷能停轉時間。 S8包括變速變負載的連續(xù)周期工作制:按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段在預定 轉速下恒定負載運行時間,和一段或幾段在不同轉速下的其它恒定負載的運行時間,但無斷能停 轉時間 59負載和轉速非周期性變化工作制:負載和轉速在允許的范圍內變化的非周期工作制。這種工作 制包括經常過載,其值可遠遠超過滿載 510離散恒定負載工作制:包括不少于4種離散負載值(或等效負載)的工作制,每一種負載的 運行時間應足以使電機達到熱穩(wěn)定,在一個工作周期中的最小負載值可為零 工作制類型除用s1~S10相應的代號作標志外,還應符合下列規(guī)定:對s2工作制,應在代號S2后 加工作時限:S3和S6工作制,應在代號后加負載持續(xù)率。例如:S2-60min、S3-25%、S6-40%。對 S4和S5工作制應在代號后加負載持續(xù)率、電動機的轉動慣量Jm和負載的轉動慣量Jex,轉動慣量 均為歸算至電動機軸上的數值。對S7工作制,應在代號后加電動機的轉動慣量Jm和負載的轉動 慣量均為歸算到電動機軸上的數值。對S10工作制,應在代號后標以相應負載及其持續(xù)時間的標稱值。  

1 概述 離心通風機葉輪由于剛度差而導致失效的現象時有發(fā)生。其機理為葉片受離心力作用而彎曲變形，且各葉片彎曲變形的程度又不可能完全相同，因而使平衡遭到破壞，以致于最后失效。尤其是寬徑比比較大的風機，如4－73、4－60、6－40等，在高圓周速度條件下，這個問題就更為突出。此外，在實際工作中，還會經常遇到為解決耐磨問題而將4－73的機翼型葉片改為板式葉片的情況，顯然，其剛度會明顯下降。為此，通常采用增加副前盤的結構方案進行解決，如圖1所示；但在何種條件下加副前盤以及設計成何種形式的副前盤，則依靠設計者的經驗。然而，是否成功則需要在試驗臺或工業(yè)現場進行考核。 因此，在設計階段對離心通風機葉輪的剛度進行計算是很有必要的，也是必須得完成的一個項目。但目前筆者能查閱到的只是在文獻[1]中提到的剛度校核公式，而實際應用時，卻發(fā)現還有一些問題無法解決：一是該公式沒有推導過程。因而，對其建模過程不了解；二是具體變形量無具體數值。因而，對不同的風機或不同的使用場合，如何提出變形控制指標就無從下手；三是按此公式計算剛度，如果結果達不到要求，設計成何種形式的副前盤也無法判斷，因為不知道葉片上何處剛性薄弱。 因此，確定適用的離心通風機剛度的工程計算方法，對風機的設計、工藝和生產有重要作用。   2 計算模型的建立 離心通風機葉輪由前盤、葉片、后盤或中盤，焊接或鉚接而成。多數葉輪的前盤均有鍛件或鉚焊件進口圈，而且部分葉輪的前盤在靠近外緣部位還焊接有多種形式的調頻環(huán)以加強其剛性；而后盤或中盤一般厚度較大（不少葉輪后盤或中盤還有鍛件輻板或焊接輻板），用螺栓與鑄件輪轂或主軸聯接。因此，就風機葉輪結構和工作特點而言，前盤和后盤或中盤的剛性較強，而葉片的剛性相對較弱，葉輪剛性問題也就表現為葉片的剛性問題。所以，在設計和生產中，保證了葉片的剛度也就保證了整個離心葉輪的剛度。 對葉片的受力情況進行初步分析：與葉片自身離心力相比，其受到的氣動力的數量級太小，在計算剛度時可忽略不計。因此，應主要考慮葉片離心力的影響。沿著葉片型線從進口到出口邊，由于半徑和方向的變化，其離心力的大小和方向也在變化，不可否認，其變形量的大小也會隨著半徑的不同而變化，即其變形不是均勻的；但沿著葉輪軸向方向，可以認為其沿葉片寬度方向受均布載荷。也就是說，可以把葉片看成沿葉片寬度方向受均布載荷的固定梁（如焊接葉輪）或簡支梁（如鉚接葉輪），這是建立數學模型的基礎。 3 計算公式的推導 3.1 鋼制板式后彎葉片焊接葉輪 為了分析不同半徑處葉片的變形量，如圖2所示，可取任意一個葉片，假設在半徑R處取一微元b ，其厚度為&dela;，其長度（即葉片寬度）為L，則該微元在旋轉角速度ω(1/ad)或轉速n下產生離心力P,該P值又可分解成P1和P2。沿P2方向葉片抗彎模量極大，可以忽略P2產生的變形。因此，計算和控制P1產生的變形則是主要矛盾。作為均布載荷，若P1=qL，則該微元就可簡化成如圖3所示的受均布載荷的固定梁模型。     在材質具有連續(xù)性、均勻性、各向同性和變形控制在彈性變形范圍內的假設下，上述計算模型就把葉輪的剛度問題轉化成求解該微元的最大變形并控制該變形量的問題。 設材質的彈性模量為E，微元的慣性矩為I。分析圖3，顯然，MA=MB，RA=RB=0.5qL，其最大變形發(fā)生在0.5L處；并且邊界約束條件為在x=0或x=L時，f=0。由于其為靜不定結構，需要另外尋求變形協調方程。應用線性疊加原理，則圖3的模型可以分解成圖4、圖5和圖6三個模型，也就是前者是后三者的線形疊加，于是：  f = f1 +f2 + f3                                               (1)  (f )B = (f1) B +(f2) B +(f3) B                                       (1a) fmax = (f1) 0.5L +(f2) 0.5L +(f3)0.5L                                                  (1b) 受均布載荷q的懸臂梁（見圖4） 其變形曲線方程為   f1 =qx2 * (x2 －4Lx +6L2  ）/（24 EI ）            （2)          在B點，其變形量為               （f1）B =     qL4  /（8 EI ）                (2a)      在0.5L點，其變形量為          （f1）0.5L =    17qL4 /（384 EI ）               (2b)   (2)受集中載荷RB的懸臂梁（見圖5） 其變形曲線方程為 f2 =－ qx2   (3L  －x )L / （12 EI ）            (3)  在B點，其變形量為 （f1）B = -qL4 / （ 6 EI ）               (3a)  在0.5L點，其變形量為  （f2）0.5L =－5 qL4 /（ 96 EI ）            (3b)    (3)受彎矩MB的懸臂梁（見圖6） 其變形曲線方程為 f3 = MB x2/ （2 EI ）                         (4)  在B點，其變形量為 （f3）B =MB L2/ 2 EI                                                  (4a)   在0.5L點，其變形量為       （f3）0.5L = MB L2 / （ 8 EI）                       (4b) 根據式（1a）和已知邊界條件x=L,(f )B=0，可以求出MB，則  MA=MB =   qL2/12                                                  (5)  又根據式（1b）求出在x=0.5L時，圖3中的最大變形量為    fmax=    qL4/ 384EI                                                              (6)  將分布載荷q =P1/L =（P sinφ）/L =（ω2 R&ho;b&dela;L sinφ）/ L =ω2 R&ho;b&dela;sinφ和微元的慣性矩I =&dela;3 b /12,以及彈性模量E =2.06&imes;1011(Pa)和鋼的密度&ho; =7.85&imes;103(kg/m3),ω=2πn /60(1/ad)代入式（6），則得出在葉片上任意半徑R處的最大變形量為    fmax=  k   Rn2 L4  sinφ /   &dela;2                            (7)  式中，常數k =1.3059&imes;10-11 葉輪剛度的校核 顯然，式（7）可以計算葉片上任意半徑R處的最大變形量，從而為變形量的控制提供了依據。筆者認為，只要把葉輪葉片變形量控制在允許值范圍內，就可以保證剛性安全，即                k Rn2 L4 sinφ / &dela;2   ≤    f [L ] /L                    (8) 其還可以化成下式                 k Rn2  L4  sinφ / &dela;2    ≤     f /L                    (9) 相比之下，式（9）在使用時比式（8）更方便一些。 在具體計算中，原則上只需校核葉片進、出口和中部3個半徑處的剛度，就可以了解和掌握整個葉輪的剛度情況，因而副前盤的形式也由此確定。   3.2 鋼制機翼型葉片的焊接式葉輪 式（6）也適用于鋼制機翼型葉片的焊接式葉輪。 設葉片質量為m,重心所在半徑為Rc，對應的葉片寬度為L，葉片離心力為P，且P又可分解成沿葉片的法向力P1和切向力P2，而P與P2夾角為φ；又將機翼型葉片截面簡化為橢圓（忽略葉片加強筋板對剛性的有利因素），其中：外橢圓短半徑a1，內橢圓短半徑a2，外橢圓長半徑b1，內橢圓長半徑b2。于是，橢圓截面的慣性矩I=(a13b1－   a23b2)π/4。 將分布載荷q =P1/L =（P sinφ）/L =（ω2 Rc m sinφ）/L和其慣性矩I,以及彈性模量E =2.06&imes;1011(N/m2)和ω=2πn/60(1/ad)代入式（6），則得出在葉片重心半徑Rc處的最大變形量為  fmax = k mRc n2  L3 sinφ/    （a13b1－   a23b2 ）          (10)                  則其葉輪剛度的校核公式為            k   mRc n2  L2 sinφ /（a13b1－   a23b2 ） ≤   [f/ L ]             (11) 式（10）和式（11）中，k =1.7651&imes;10-16 3.3 鋼制鉚接式板式葉片葉輪 其模型簡化為受均布載荷的簡支梁，則邊界約束條件與上述不同；同時，在控制變形量方面應同時控制最大變形量和兩端的轉角。但通過具體推導（此處略），葉輪變形和轉角的計算公式相當，則可合并成與式（9）相同的形式，但是k =6.5295&imes;10-11 4 葉片變形量容許值 原則上講，要控制旋轉狀態(tài)下葉片使其不變形是根本做不到的，關鍵是如何確定一個既安全又經濟的指標。對于一個旋轉主軸，一般變形量指標控制在[f/L]=1/5000～1/10000；對于離心通風機超速試驗后的塑形變形控制在[f/L]=1/1000；而對于離心通風機在運行中的變形量指標，至今尚未看到有關權威報道。為此，只有根據經驗法進行類比。從多年生產風機及對國外進口風機國產化改造的經驗來看，一般選取[f/L]=1/100就可以滿足安全要求；如果超過該值，就要采取相應的增強剛度的措施，如根據葉片剛性的薄弱環(huán)節(jié)，增加不同形式的副前盤。當然，也不排除今后通過大量的工業(yè)實踐，針對不同風機或不同使用場合繼續(xù)放寬該指標的可能。 5 結論 根據對葉輪葉片剛度計算的詳細建模過程，提出了剛度計算和校核的方法，并借助于大量的工程應用經驗，解決了離心通風機設計和生產中的實際技術問題，實踐證明這是一種十分實用的工程計算方法。