國內外研究風機現狀及發展趨勢（2）
作者：石家莊風機 日期：2014-10-17 瀏覽：1098
用相似設計來得到母系列產品;在保持與母系列產品相似條件(幾何相似、運動相似和動力相似,即輪穀比相同、葉片相對厚度和扭曲角分布規律相同,葉片相對寬度分布或相同或保持一定的比例關系),改變葉片數,根據實度效應法則設計出若干子系列;相似設計得到的母系列和模化設計(實度變換)得到的子系列構成一個產品系列群,在此產品系列群的基礎上,通過用已有葉輪的輪轂和葉片,用變型設計方法(不保持相似條件,改變輪穀比、葉片數和葉片寬度),迅速而靈活地組裝出新的系列群產品;在變型設計得到的系列群產品基袖上,再利用相似設計和模化設計方法設計得到更新的產品系列群。如此,三種設計方法循環使用,從一個系列群擴展到多個系列群,以適應市場的需求和產品竟爭的需求。漸進設計法過程如圖20世紀50年代歐美一些國家提出了模塊化設計的概念。最早的模塊化工業應用可以追溯到20世紀30年代時的德國,德國人在統床設計中引入了積木式設計思想,之后積木式設計方法在國外機床行業受到熱捧,得到迅猛發展。到了 70年代,國內一些機床企業也對模塊化設計進行了嘗試,比如北京第一機床廠和天津第一機床廠等都在不同程度和規模上應用了模塊化設計【341。帶目前為止,模塊化設計在電子設備中應用最為廣泛,其中,計算機行業已經出合相應行業標準,提高了軟件的模塊化發展。另外,在汽車、造船和家電等行業,模塊化也得到了不同程度地應用和發展,并取得了較多成果。隨著模塊化思想不斷完善,模塊化的工業應用也在不斷拓展新的領域。
在模塊化設計中,將不同功能或相同功能不同性能的產品劃分成不同的模塊,通過模塊間組合形成不同的產品,以滿足不同的市場需求模塊化設計一般分為兩個過程:先對產品進行分解劃分;不同模塊間組合形成新產品。一般的產品模塊化設計模式為:新產品(系統)=通用模塊+準通用模塊+專用模塊[35】。
在進行產品模塊劃分時,可以從不同的角度進行劃分。常用的劃分方法有四種:1.根據產品組成的相關程度劃分;2.根據加工問題劃分;3.根據裝卸和接口問題;4.根據材料和可重用部件劃分[34】。對于市場需求穩定、制造復雜的產品,傾向于根據加工問題劃分,這樣可以提高產品的生產質量。對于傳統的軸流風機而言,新型葉片的設計更新較慢,降低風機生產成本、提高葉輪的加工質量對于提高企業競爭力具有重要影響。
除了模塊外,模塊化設計中另外一個重要的概念是“接口”,接口是指模塊間的連接部分,模塊接口技術主要包括兩個方面:接口本身的設計加工;接口的管理技術[341。在可靠接口的基礎上,模塊化產品才能發揮其功能作用。在風機產品模塊設計方面,吳秉禮先生提出了變輪轂組合設計,該方法借用已有風機系列的葉輪和輪轂進行組合,組成新輪轂比系列群[30]。該方法有兩種情況:(1)、已知滿足優先數系標準風機的葉輪幾何參數(直徑,葉片長度、輪轂比),
選定葉輪和輪轂的增減后,進而確定新系列風機的輪轂比、葉片序號和風機組合方式;(2)、已知葉輪幾何參數,選定輪轂比后,確定新風機的組合方式。吳秉禮先生對其按變輪轂組合方法所設計風機的性能進行了估算,所依據的基細是:當風機的葉輪直徑、轉速、葉片數目和安裝角相同時,輪轂比在0.12范圍內并按優先系數R40變化時,認為風機的流量和效率不變,其壓力和軸功率按優先系數R20增大或減小PG】。
吳秉禮先生采用的優先數系方法屬于傳統的模塊化設計方法,使用此方法進行模塊化設計時,風機系列分得越細,相應的設計和加工制造成本就會更高;系列分得越粗,雖然制造變得簡單,但是產品的功能就會出現不足或者冗余[36】。對于大尺寸的風機產品,相鄰一個優先數,其結構和價格會差別很大。在此種情況下,研究相近尺寸下通用模塊的設計顯得更有意義,即將產品分為不同尺寸范圍,同一尺寸范圍內的產品使用同一模塊。另外,組合設計方法單純從風機結構出發,對于模塊化風機的性能估算不夠準確。模塊化設計需建立功能域和結構域,只有較準確建立兩者之間的映射關系才能更好的指導模塊化產品的應用。在推測模塊化風機的性能時,現代數值模擬的計算方法,顯然比估算更加準確。
