国内外研究风机现状及发展趋势（2）
作者：石家庄风机 日期：2014-10-17 浏览：1041
用相似设计来得到母系列产品;在保持与母系列产品相似条件(几何相似、运动相似和动力相似,即轮穀比相同、叶片相对厚度和扭曲角分布规律相同,叶片相对宽度分布或相同或保持一定的比例关系),改变叶片数,根据实度效应法则设计出若干子系列;相似设计得到的母系列和模化设计(实度变换)得到的子系列构成一个产品系列群,在此产品系列群的基础上,通过用已有叶轮的轮毂和叶片,用变型设计方法(不保持相似条件,改变轮穀比、叶片数和叶片宽度),迅速而灵活地组装出新的系列群产品;在变型设计得到的系列群产品基袖上,再利用相似设计和模化设计方法设计得到更新的产品系列群。如此,三种设计方法循环使用,从一个系列群扩展到多个系列群,以适应市场的需求和产品竟争的需求。渐进设计法过程如图20世纪50年代欧美一些国家提出了模块化设计的概念。最早的模块化工业应用可以追溯到20世纪30年代时的德国,德国人在统床设计中引入了积木式设计思想,之后积木式设计方法在国外机床行业受到热捧,得到迅猛发展。到了 70年代,国内一些机床企业也对模块化设计进行了尝试,比如北京第一机床厂和天津第一机床厂等都在不同程度和规模上应用了模块化设计【341。带目前为止,模块化设计在电子设备中应用最为广泛,其中,计算机行业已经出合相应行业标准,提高了软件的模块化发展。另外,在汽车、造船和家电等行业,模块化也得到了不同程度地应用和发展,并取得了较多成果。随着模块化思想不断完善,模块化的工业应用也在不断拓展新的领域。
在模块化设计中,将不同功能或相同功能不同性能的产品划分成不同的模块,通过模块间组合形成不同的产品,以满足不同的市场需求模块化设计一般分为两个过程:先对产品进行分解划分;不同模块间组合形成新产品。一般的产品模块化设计模式为:新产品(系统)=通用模块+准通用模块+专用模块[35】。
在进行产品模块划分时,可以从不同的角度进行划分。常用的划分方法有四种:1.根据产品组成的相关程度划分;2.根据加工问题划分;3.根据装卸和接口问题;4.根据材料和可重用部件划分[34】。对于市场需求稳定、制造复杂的产品,倾向于根据加工问题划分,这样可以提高产品的生产质量。对于传统的轴流风机而言,新型叶片的设计更新较慢,降低风机生产成本、提高叶轮的加工质量对于提高企业竞争力具有重要影响。
除了模块外,模块化设计中另外一个重要的概念是“接口”,接口是指模块间的连接部分,模块接口技术主要包括两个方面:接口本身的设计加工;接口的管理技术[341。在可靠接口的基础上,模块化产品才能发挥其功能作用。在风机产品模块设计方面,吴秉礼先生提出了变轮毂组合设计,该方法借用已有风机系列的叶轮和轮毂进行组合,组成新轮毂比系列群[30]。该方法有两种情况:(1)、已知满足优先数系标准风机的叶轮几何参数(直径,叶片长度、轮毂比),
选定叶轮和轮毂的增减后,进而确定新系列风机的轮毂比、叶片序号和风机组合方式;(2)、已知叶轮几何参数,选定轮毂比后,确定新风机的组合方式。吴秉礼先生对其按变轮毂组合方法所设计风机的性能进行了估算,所依据的基細是:当风机的叶轮直径、转速、叶片数目和安装角相同时,轮毂比在0.12范围内并按优先系数R40变化时,认为风机的流量和效率不变,其压力和轴功率按优先系数R20增大或减小PG】。
吴秉礼先生采用的优先数系方法属于传统的模块化设计方法,使用此方法进行模块化设计时,风机系列分得越细,相应的设计和加工制造成本就会更高;系列分得越粗,虽然制造变得简单,但是产品的功能就会出现不足或者冗余[36】。对于大尺寸的风机产品,相邻一个优先数,其结构和价格会差别很大。在此种情况下,研究相近尺寸下通用模块的设计显得更有意义,即将产品分为不同尺寸范围,同一尺寸范围内的产品使用同一模块。另外,组合设计方法单纯从风机结构出发,对于模块化风机的性能估算不够准确。模块化设计需建立功能域和结构域,只有较准确建立两者之间的映射关系才能更好的指导模块化产品的应用。在推测模块化风机的性能时,现代数值模拟的计算方法,显然比估算更加准确。
