AutoCAD對(duì)葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
AutoCAD對(duì)葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
摘要:介紹了AutoCAD系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量方便而快捷的精確計(jì)算方法。
引言
葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的重要物理量,是計(jì)算電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速不可缺少的重要數(shù)據(jù)。由于葉輪葉片、前盤型線的復(fù)雜幾何形狀(特別是機(jī)翼型葉片),以及軸盤形狀的特殊性,對(duì)葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算帶來(lái)極大難度,而且難于精確求解。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏大會(huì)導(dǎo)致主軸直徑甚至軸承直徑變大,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算值偏大而使電機(jī)功率選擇過高,造成不必要的浪費(fèi);如果葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏小,轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算值偏高,容易造成風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速接近主軸臨界轉(zhuǎn)速而引起風(fēng)機(jī)振動(dòng),甚至主軸斷裂的重大事故,電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算值比實(shí)際值偏大也易造成電機(jī)不能正常啟動(dòng)甚至燒毀事故的發(fā)生。筆者在用AutoCAD進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的過程中,用該軟件計(jì)算葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,不僅方便而且準(zhǔn)確,即可以避免葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏大所造成的浪費(fèi),又不必承擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏小所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
2 葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
2.1 模型的建立
用AutoCAD系統(tǒng)對(duì)葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求解是在AutoCAD三維環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的,所以首先要建立風(fēng)機(jī)葉輪的三維幾何模型。
(1)AutoCAD二維環(huán)境中精確繪制葉輪、葉片及軸盤的兩個(gè)投影圖。
(2)利用AutoCAD的三維繪圖命令執(zhí)行“旋轉(zhuǎn)實(shí)體”即可創(chuàng)建輪蓋、輪盤及軸盤的三維模型。
(3)用AutoCAD的三維繪圖命令執(zhí)行“拉伸實(shí)體”即可創(chuàng)建單板型葉片的三維模型。
(4) 執(zhí)行AutoCAD的布爾運(yùn) 算及三維陣列命令即可完成風(fēng)機(jī)葉輪三維模型的建立。
2.2 葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求解
利用AutoCAD系統(tǒng)提供的查詢功能,選擇所創(chuàng)建的葉輪三維模型,即可精確求出風(fēng)機(jī)三維葉輪的體積、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等數(shù)據(jù)。如圖5所示。
2.3 注意事項(xiàng)
AutoCAD系統(tǒng)默認(rèn)沒有定義質(zhì)量單位,更沒有定義材料密度。所以只要所求解的量值進(jìn)行了必要的單位換算,即可帶入公式進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算。
3 結(jié)論
AutoCAD系統(tǒng)是一套完備的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,不僅提供了豐富的二維繪圖命令,也在R12版本以后逐漸增加和完善了三維功能,用AutoCAD系統(tǒng)三維功能求解機(jī)械系統(tǒng)三維特性,不僅方便,而且準(zhǔn)確。葉輪質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確求解對(duì)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的計(jì)算以及主軸臨界轉(zhuǎn)速的校核都起著極為重要的作用。不僅可以節(jié)約成本及能源,避免不必要的浪費(fèi),又可以保證安全生產(chǎn),避免不必要的損失及事故的發(fā)生。
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