带有桨距调节结构的变速风机的制作方法

1.本发明涉及风机技术领域，具体为一种带有桨距调节结构的变速风机。

背景技术：
风机是一种工业、民用上常见的做功机械，其将风加速或加压往后输送。
2.在现有技术的大型风机中，其流量范围往往较大，而风机叶轮上叶片数量对于风压提升影响不大，但是会影响整机的气流流动情况，具体为：叶片的厚度总和在过流截面上占据的面积称为排挤系数，在入口处较大的排挤系数影响入流，这点在设计大流量风机时需要重点考虑，而小流量状况时，而需要较多的叶片数量来保证充足的叶片工作面面积，现有技术中，在设计大流量范围的风机时，此两者往往折中确定，影响作业效率。
3.大型风机的振动也是一个不可忽视的因素，除去机械磨损、轴承磨损、加工公差、动平衡不到位等机械因素导致的振动外，还会有气流导致的振动发生，气流周期性过流叶片，在风机后方产生旋涡，如果在某一转速下产生周期性的较大旋涡，则容易导致大幅振动，风机往往不能自适应的调整转速来消除振动，必须依靠外界的监测与控制。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种带有桨距调节结构的变速风机，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种带有桨距调节结构的变速风机，包括主轴、主轮毂、副轮毂，主轮毂包括主壳和主叶片，主壳与主轴定速刚性传动连接，主壳外表以主轴为轴线圆周均布若干主叶片，副轮毂包括副壳和副叶片，副壳与主壳沿主轴方向插接连接，副叶片设置在副壳外表，副叶片沿主轴圆周方向布置，副壳根据通过风机的风量调节其与主壳的轴向相对位置，风量变大时，副叶片与主叶片沿主轴轴向相互远离。叶片数量与厚度决定的风机入口的排挤系数，在流量较大时，较大的排挤系数影响了新空气进入叶片部位，而在较小的流量下，如果叶片数量较少，则叶片工作面总面积过小，影响叶片与空气之间的能量传递，所以，一般设计大流量时，流体机械的入口排挤系数会选得较小，在小流量工况使用的流体机械则设计较多的叶片来保证做功性能，本技术通过轴向可调距离的叶片设计，在较大流量下，让部分叶片轴向后移，改善入口空气的排挤条件，以便引入更多的风量，改变叶片的方式是通过分别为叶片设置安装位置，副壳与主壳上分别安装做功叶片，待主轴往高速运行来提升流量的同时，副壳轴向后移，叶片相互错开。
6.进一步的，变速风机还包括配速组件，配速组件设置在主壳内，配速组件与副壳调速传动连接，副壳与主壳发生轴向移动时，副壳以低于主壳的转速转动，副叶片与主叶片轴向距离越远，则副壳与主壳转速差越大。副叶片与主叶片有轴向距离时，他们的做功不再是“并联”作用，而是开始出现“串联”作用，副叶片对空气二次增压，提高流量的同时也提高了出风风压与风速，当然，主轴上传递过来的功率是要大大增加的。二次增加并不能无所顾忌的加，如果没有任何约束，让主副叶片轴向距离随意调整而转速不变，则容易在某一距离下发生湍流共振，即主叶片鼓送往后的螺旋空气柱在副叶片上造成振动，如果副叶片转速与
主叶片保持一致，则产生共振，危及风机整机结构，造成使用危险，而让副叶片与主叶片随着轴向距离的变化而不断变化转速差值，则能够让空气以乱序湍流形式排出风机，尽管会有微振动，但是杜绝共振发生。
7.进一步的，配速组件包括延伸至主壳外表面的测压组件，测压组件测点位于主叶片轴向前方，测压组件测得压力变低时，则调整配速组件使其驱动副壳与主壳产生变大的转速差。通过压力测定方式来识别风机流量变化，由流体力学的伯努利方程可以得知，在风机前端的进风位置压力不变的情况下，风机流量增大，则叶片入流处的压力是变小的，本技术通过主壳内设置的测压组件测定风压来获知入风流量，测压组件测得的压力可以转变为机械力来驱动配速组件内相关结构的调整而使副轮进行与主轮相对位置的调整，主副叶片的相对调整。
8.进一步的，配速组件还包括中齿安装架、中间齿轮、从动齿轮、从动座、抵紧弹簧、滑球、滑动筒，中齿安装架固连在主轴上，中齿安装架从主轴上径向延伸后在轴向折弯并设置若干安装轴孔，中齿安装架末端折弯边上安装轴孔内转动安装中间齿轮，中间齿轮轴线与主轴轴线垂直并相交，从动座套设在主轴上，从动座朝向中齿安装架的一端安装以主轴为轴线的从动齿轮，从动座另一端翻边并在翻边内设置可径向滑动的滑球，滑动筒套设在从动座外且与从动座同步转动，滑动筒径向内侧相邻滑球的一端设置压板锥面，压板锥面将滑球径向往内压紧，滑动筒背离滑球的一端被抵紧弹簧顶紧，滑动筒径向外侧与副壳固定连接，进一步的，中间齿轮与从动齿轮均为锥齿轮且相互啮合，中间齿轮转动轴的末端与测压组件接触，测压组件感知外界压力减小时，测压组件减小对于中间齿轮转动轴的抵紧力使其自转阻力减小。本结构是一种具体的配速结构，测压组件感知外界压力减小对应风机流量增大的工况，此时，对于中间齿轮转轴末端的的抵紧力减小，让其自转阻力减小，从而造成中齿安装架与从动齿轮的转速差，中齿安装架因为与主轴固定连接而保持转速一致，从动齿轮至从动座至滑动筒至副壳都是相对固定的传动方式，在分析转速时作为整体看待，而主壳与主轴固定，则可以看出，测压组件导致中间齿轮自转转速发生改变时，可以使得主壳与副壳产生转速差，此外，从动座转速的降低让滑球离心力减小，锥压板压制滑球的同时自身轴向移动，改变副壳轴向位置。
9.进一步的，测压组件包括滑块、第一弹簧、第二弹簧和刹车片，主壳壁面上设置相互连接的风压孔和滑块槽，风压孔贴近主壳外表面，滑块槽贴近主壳内表面，中间齿轮转轴的末端设置刹车槽，滑块位于滑块槽内沿滑块槽滑动，第一弹簧一端抵触在滑块表面、另一端抵触在风压孔和滑块槽的阶梯面上，第二弹簧一端抵触在滑块表面、另一端连接刹车片，刹车片抵触在刹车槽上。当外界气流流过风压孔是，流量增大，风压孔处压力减小，主壳内压力将滑块向外推动，第一弹簧压缩，第二弹簧释放，刹车片抵在刹车槽上的摩擦力减小，中间齿轮的自转阻力减小，自转顺畅，从动齿轮从中齿安装架上获取的转速比例减小，主副叶片产生转速差。
10.作为优化，配速组件还包括设置在主轴端部与从动座端部之间的推力轴承。
11.作为优化，滑块外表与滑块槽内表喷涂特氟龙涂层。特氟龙涂层摩擦性小，在滑块沿滑块槽做活塞运动时保持移动顺畅。
12.进一步的，副壳与主壳的插接面上分别设置弹性凸起。滑动筒与副壳的接触端轴
向限位且周向以超越离合器连接。弹性凸起为了让副壳与主壳的轴向滑动是带有阈值的，不是连续变化，副壳向一端滑动力必须超过让副壳上的弹性凸起能够越过主壳上的弹性凸起才能进行的轴向滑动。带有阈值的滑动防止主副叶片发生干涉，副壳的后移趋势必须积累到副叶片与主叶片轴向错开的程度才能后移，不设置这一结构会在异速稍微发生时，副叶片与主叶片碰撞上，碰撞后，主叶片推动副叶片圆周转动。滑动筒轴向滑动对副壳产生推力，而副壳上副叶片尚未与主叶片脱离时，则是保持原有转速，脱离之后，副壳失去旋转动力，速度降低至滑动筒转速时，以滑动筒的转速继续旋转。
13.作为优化，副壳尾部设置导流锥。导流锥稳定排出气流。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过双层叶片的形式，在小风量时保持较多同级叶片数保证做功接触面积，而在大流量时削减首级叶片数量改善入口吸入条件，防止排挤系数较大影响入流，轴向后移的副叶片以相异的转速旋转，随着轴向移动的长短而具有不同的转速，有效防止风机产生周期性旋涡造成大幅振动甚至共振，这点在大流量时尤为显著，是危及风机安全的因素。
附图说明
15.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的主叶片与副叶片未发生轴向相对运动时的叶片布置示意图；图3是本发明的主叶片与副叶片发生轴向相对运动时的叶片布置示意图；图4是本发明主叶片与副叶片在圆柱面上的展开速度分析示意图；图5是本发明配速组件结构示意图一；图6是本发明配速组件结构示意图二；图7是本发明测压组件及相邻部件的结构示意图。
16.图中：1
‑
主轴、2
‑
主轮、21
‑
主壳、211
‑
风压孔、212
‑
滑块槽、22
‑
主叶片、3
‑
副轮、31
‑
副壳、311
‑
导流锥、32
‑
副叶片、4
‑
配速组件、41
‑
中齿安装架、411
‑
安装轴孔、42
‑
测压组件、421
‑
滑块、422
‑
第一弹簧、423
‑
第二弹簧、424
‑
刹车片、43
‑
中间齿轮、431
‑
刹车槽、441
‑
从动齿轮、442
‑
从动座、45
‑
抵紧弹簧、46
‑
滑球、47
‑
滑动筒、471
‑
压板锥面、49
‑
推力轴承、9
‑
弹性凸起。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1
‑
7，本发明提供技术方案：一种带有桨距调节结构的变速风机，包括主轴1、主轮毂2、副轮毂3，主轮毂2包括主壳21和主叶片22，主壳21与主轴1定速刚性传动连接，例如键传动，主壳21外表以主轴1为轴线圆周均布若干主叶片22，副轮毂3包括副壳31和副叶片32，副壳31与主壳21沿主轴1方
向插接连接，副叶片32设置在副壳31外表，副叶片32沿主轴1圆周方向布置，副壳31根据通过风机的风量调节其与主壳21的轴向相对位置，风量变大时，副叶片32与主叶片22沿主轴1轴向相互远离。叶片数量与厚度决定的风机入口的排挤系数，在流量较大时，较大的排挤系数影响了新空气进入叶片部位，而在较小的流量下，如果叶片数量较少，则叶片工作面总面积过小，影响叶片与空气之间的能量传递，所以，一般设计大流量时，流体机械的入口排挤系数会选得较小，在小流量工况使用的流体机械则设计较多的叶片来保证做功性能，本技术通过轴向可调距离的叶片设计，在较大流量下，让部分叶片轴向后移，改善入口空气的排挤条件，以便引入更多的风量，改变叶片的方式是通过分别为叶片设置安装位置，如图2、3所示，副壳31与主壳21上分别安装做功叶片，待主轴1往高速运行来提升流量的同时，副壳31轴向后移，叶片相互错开。
19.变速风机还包括配速组件4，配速组件4设置在主壳21内，配速组件4与副壳31调速传动连接，副壳31与主壳21发生轴向移动时，副壳31以低于主壳21的转速转动，副叶片32与主叶片22轴向距离越远，则副壳31与主壳21转速差越大。副叶片32与主叶片22有轴向距离时，他们的做功不再是“并联”作用，而是开始出现“串联”作用，副叶片32对空气二次增压，提高流量的同时也提高了出风风压与风速，当然，主轴1上传递过来的功率是要大大增加的。二次增加并不能无所顾忌的加，如果没有任何约束，让主副叶片轴向距离随意调整而转速不变，则容易在某一距离下发生湍流共振，即主叶片22鼓送往后的螺旋空气柱在副叶片32上造成振动，如果副叶片32转速与主叶片22保持一致，则产生共振，危及风机整机结构，造成使用危险，而让副叶片32与主叶片22随着轴向距离的变化而不断变化转速差值，则能够让空气以乱序湍流形式排出风机，尽管会有微振动，但是杜绝共振发生。
20.配速组件4包括延伸至主壳21外表面的测压组件42，测压组件42测点位于主叶片22轴向前方，测压组件42测得压力变低时，则调整配速组件4使其驱动副壳31与主壳21产生变大的转速差。通过压力测定方式来识别风机流量变化，由流体力学的伯努利方程可以得知，在风机前端的进风位置压力不变的情况下，风机流量增大，则叶片入流处的压力是变小的，本技术通过主壳21内设置的测压组件42测定风压来获知入风流量，测压组件42测得的压力可以转变为机械力来驱动配速组件4内相关结构的调整而使副轮3进行与主轮2相对位置的调整，主副叶片的相对调整。
21.配速组件4还包括中齿安装架41、中间齿轮43、从动齿轮441、从动座442，抵紧弹簧45、滑球46、滑动筒47，中齿安装架41固连在主轴1上，中齿安装架41从主轴1上径向延伸后在轴向折弯并设置若干安装轴孔411，中齿安装架41末端折弯边上安装轴孔411内转动安装中间齿轮43，中间齿轮43轴线与主轴1轴线垂直并相交，从动座442套设在主轴1上，从动座442朝向中齿安装架41的一端安装以主轴1为轴线的从动齿轮441，从动座442另一端翻边并在翻边内设置可径向滑动的滑球46，滑动筒47套设在从动座442外且与从动座442同步转动，滑动筒47径向内侧相邻滑球46的一端设置压板锥面471，压板锥面471将滑球46径向往内压紧，滑动筒47背离滑球46的一端被抵紧弹簧45顶紧，滑动筒47径向外侧与副壳31固定连接，中间齿轮43与从动齿轮441均为锥齿轮且相互啮合，中间齿轮43转动轴的末端与测压组件42接触，测压组件42感知外界压力减小时，测压组件42减小对于中间齿轮43转动轴的抵紧力使其自转阻力减小。本结构是一种具体的配速结构，测压组件42感知外界压力
减小对应风机流量增大的工况，此时，对于中间齿轮43转轴末端的的抵紧力减小，让其自转阻力减小，从而造成中齿安装架41与从动齿轮441的转速差，中齿安装架41因为与主轴1固定连接而保持转速一致，如图5、6所示，主轴转速为w1，当中间齿轮43的自转转速w3由0变为非零时，从动齿轮441的转速w2也就和w1产生差异，w2＜w1，从动齿轮441至从动座442至滑动筒47至副壳31都是相对固定的传动方式，在分析转速时作为整体看待，而主壳21与主轴1固定，则可以看出，测压组件42导致中间齿轮43自转转速发生改变时，可以使得主壳21与副壳31产生转速差w1
‑
w2，此外，从动座442转速的降低让滑球46离心力减小，锥压板471压制滑球46的同时自身轴向移动，改变副壳31轴向位置。
22.测压组件42包括滑块421、第一弹簧422、第二弹簧423和刹车片424，主壳21壁面上设置相互连接的风压孔211和滑块槽212，风压孔211贴近主壳21外表面，滑块槽212贴近主壳21内表面，中间齿轮43转轴的末端设置刹车槽431，滑块421位于滑块槽212内沿滑块槽212滑动，第一弹簧422一端抵触在滑块421表面、另一端抵触在风压孔211和滑块槽212的阶梯面上，第二弹簧423一端抵触在滑块421表面、另一端连接刹车片424，刹车片424抵触在刹车槽431上。当外界气流流过风压孔211是，流量增大，风压孔211处压力减小，主壳21内压力将滑块421向外推动，第一弹簧422压缩，第二弹簧423释放，刹车片424抵在刹车槽431上的摩擦力减小，中间齿轮43的自转阻力减小，自转顺畅，从动齿轮411从中齿安装架41上获取的转速比例减小，主副叶片产生转速差。
23.配速组件4还包括设置在主轴1端部与从动座442端部之间的推力轴承49。
24.滑块421外表与滑块槽212内表喷涂特氟龙涂层。特氟龙涂层摩擦性小，在滑块421沿滑块槽212做活塞运动时保持移动顺畅。
25.副壳31与主壳21的插接面上分别设置弹性凸起9。滑动筒47与副壳31的接触端轴向限位且周向以超越离合器连接。如图6所示，弹性凸起9为了让副壳31与主壳21的轴向滑动是带有阈值的，不是连续变化，副壳31向一端滑动力必须超过让副壳31上的弹性凸起9能够越过主壳21上的弹性凸起9才能进行的轴向滑动。带有阈值的滑动防止主副叶片发生干涉，副壳31的后移趋势必须积累到副叶片32与主叶片22轴向错开的程度才能后移，不设置这一结构会在异速稍微发生时，副叶片与主叶片碰撞上，碰撞后，主叶片22推动副叶片32圆周转动。滑动筒47轴向滑动对副壳31产生推力，而副壳31上副叶片32尚未与主叶片22脱离时，则是保持原有转速，脱离之后，副壳31失去旋转动力，速度降低至滑动筒47转速时，以滑动筒47的转速继续旋转。
26.副壳31尾部设置导流锥311。导流锥稳定排出气流。
27.本发明的工作原理：主轴1带动主轮2与副轮3转动，主副叶片开始鼓送空气，在主轴1转速提高时，主轮2转速随之提高，风机流量增大，而进风区域处的主壳21表面识别风压减小，滑块421在离心力的同时作用下外移，刹车片424在中间齿轮43末端刹车槽431内的抵紧力减小，中间齿轮43开始自转，中间齿轮43的公转速度不再能全部转为从动齿轮441的转速，而是使其速度低于原先速度，从动座442、滑动筒47、滑球46转速降低时，滑动筒47后移，给到副壳31后移推力，推力足够时，让副叶片32与主叶片22产生轴向相对运动，减少入口风叶排挤系数，让流量可以进一步提高。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
29.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。