风机强度校核的计算机辅助系统

　　可节约苯乙烯56kg ，一年可节约苯乙烯280t ，按目前苯乙烯4000元/t计，则每年可降低成本万元（4）自动连续生产，可减少操作维护人员，降低劳动强度，提高劳动生产率。

　　本样机的研制，达到了国外同类产品90年代技术水平，而整机造价远远低于国外进口产品，主要易损件（过滤筛篮）也可由国内制造，价格仅为进口备件的1/8～1/10.该机还可推广应用于PE、PVA、PVC等物料的固液分离。

　　安徽合肥市长江西路888号机械部通用机械研究所。

　　风机强度校核的计算机辅助系统华中理工大学罗晟蔡兆麟彭鑫1概述对于风机行业来说，产品的强度校核无论在设计或生产阶段都是十分重要的。以往风机强度校核工作大多通过人工查阅大量的设计图和数据表格，手工计算和绘图来完成，这不仅劳动强度大，工作效率低，而且容易出错。现在随着计算机技术的发展，使得计算应用程序的设计也应该向Windows环境和应用数据库技术、可视化、面向对象、事件驱动等方向发展。为了更有效地缩短产品开发周期，更快更好地适应迅速多变的市场需要，笔者为武汉鼓风机厂开发了一套风机强度校核计算机辅助系统。

　　本系统从用户在主菜单中选择计算功能开始。主菜单中可选的计算项目有：（1）轮盘轮盖强度校核（2）叶片及铆钉强度校核（3）能量法计算轴的一阶临界转速（4）普洛尔法计算轴的一阶和二阶临界转速（5）轴应力的校核。其中每个计算项目都是一个相对独立的功能模块。通过具有智能化的人机友好界面将系统各模块联系在一起，形成高效实用的风机强度校核系统。

　　2系统特点（1）为了方便使用，将风机强度校核所需的各种图、表（如等厚度轮盘的α曲线、等厚度轮盘的α曲线等）进行数字化，建立相应的图表数据库，以便用户随时调用。

　　（2）考虑到设计人员的设计工作实际，系统操作界面的设计中，采取中文菜单和系统自动检测数据输入，避免由于用户疏忽而造成设计差错，以保证工作质量。例如：各计算项目都从该项目的输入窗口开始，而且输入时必须按照菜单的顺序自上而下地进行，如果跳过了必要的输入，系统将自动给出相应的错误提示。

　　（3）如果用户在查看以前的设计时，所有的数据都会自动给出。或在新设计过程中，可选择查看任何已输入的数据，以方便核对。

　　（4）为了使用更方便，防止重复录入数据，计算项目（1）、（2）数据可共享，计算项目（3）、（4）、（5）数据可共享。同时，系统设计中，各个模块既可通过数据共享保持紧密联系，又让计算项目（1）、（2）和（3）、（4）、（5）模块的数据相对独立，不互相干扰。

　　（5）系统的整个使用过程中，除了需从键盘输入的参数外，其余操作均可用鼠标完成，操作简单方便。此外，帮助随处可见，只要在相应的计算窗口按下F1键或从菜单中选择帮助项，即可获得使用说明。

　　3系统模块描述及数据库首先进入系统子目录，双击该应用程序图标，即进入主菜单页。其内容如图1所示。

　　结果输出相应计算轮盘轮盖强度校核输入窗口叶片及铆钉应力校核输入窗口轴应力校核输入窗口普洛尔法计算临界转速输入窗口能量法计算临界转速输入窗口主菜单在系统的各个模块中，都可以从文件菜单项选择打开使用原有数据，或选择新建输入新数据。只要在各模块输入窗口对数据进行了修改或输入了新的数据，退出该模块时系统均会提示是否保存数据。

　　3.1轮盘轮盖强度校核模块进入输入窗口后，首先选择叶片形式（其中直叶表示平板直叶片单圆弧表示仅由一个圆弧构成的叶片其它表示非直叶和单圆弧形式的叶片），并选择计算轮盘或轮盖，这是因为叶片离心力对轮盘和轮盖的影响是不同的，对于铆接叶片及焊接叶片，可认为70 离心力作用在轮盘上，30 作用在轮盖上。计算轮盘时可取：计算轮盖时取：接着，系统自动弹出一个数据表让用户输入轮盘或轮盖的数据。其中有进出口直径、叶片厚度、转数、叶片数、所取的段数、材料屈服极限和叶片数据：进出口宽度和进出口安装角。另外还需输入轮盘各截面的数据，有轮盘宽度1、轮盘宽度2、叶片角度和叶片宽度。其中轮盘宽度1表示轮盘各分段截面前一段上表面的宽度值轮盘宽度2表示轮盘各分段截面后一段下表面的宽度值。

　　如果存在变截面，则两值不相等如果不存在变截面，则两值相等。另外截面号应从0开始，第0截面两宽度值相等。

　　全部输入上述数据后，点确定按钮，系统用二次计算法进行应力计算，在计算过程中出现进度指示器，可让用户了解计算进程。后得到安全系数，如大于1.6则认为合理。还给出应力分布曲线，画出各截面处径向应力（用红线表示）和切向应力（用蓝线表示）。

　　3.2叶片及铆钉应力校核模块在输入窗口中，用户可先输入叶片数据：进出口直径、宽度和安装角，叶片厚度和叶轮转速。选择叶片形式：平板直叶片、圆弧叶片（表示仅由一个圆弧构成的叶片）和机翼型叶片。若选择机翼型叶片，还需输入叶片内外宽度、内外长度和单个叶片质量等数据。然后可根据需要选择是否进行铆钉强度校核。若选是，则应选铆钉连接部件，如：叶片与前盘、叶片与后盘、后盘与轮毂等。然后输入铆钉数据（直径与个数），若铆钉连接部件为后盘与轮毂，则应再输入风机功率与后盘轮毂连接铆钉所在圆半径。参数输入结束后，按确定，系统即进行计算，并输出叶片大弯曲应力和铆钉切应力。

　　3.3能量法计算轴的临界转速模块在输入窗口中输入所取轴段数、轴盘数、轴材料的弹性模数和重度。并输入所分各轴段相应的段号，各段长度和各段直径以及轴盘所在段号和轴盘质量。计算给出轴的一阶临界转速。

　　能量法只能用于两支座的轴计算。如果支座数不止两个，则属于静不定问题，应该用普洛尔法计算临界转速。

　　3.4普洛尔法计算轴的临界转速因为普洛尔法可计算多支座轴，所以除了输入能量法的数据外，还加入支座数、轴系跨数和支座所在点号。支座取号方案为：如果有一个支座在轴的外端，那么设支座在段的外侧。

　　则该支座点号输0 ，而不是输入1或大轴段号。

　　这时程序自动加一轴段，其直径与支座处的轴径相等，长度取为10mm.该段为段，因此输出段号为相应输入段号加1.如果支座同时在右侧末端，这时程序也自动加一轴段，其直径与支座处的轴径相等，长度也取为10mm.因此输出总段数为输入段数加2.如果支座在一同直径轴段中间，则该支座点号输较小的段号。

　　另外系统还允许用户考虑其它影响，如考虑叶轮过盈影响，应输入考虑该影响的段号和柔度修正系数如存在空心轴段，则应输入相应段号和内径值如考虑叶轮回转力矩的影响，要输入考虑该影响的段号和回转力矩。

　　输入所需数据后，系统计算给出一阶及二阶临界转速，并可打印出振型曲线。

　　3.5轴应力的校核该模块输入数据和支座取号原则均类似普洛尔法，只增加了轴功率和轴向力两项。轴向力要由用户根据左右两端轴向力和气体力计算出来。

　　系统计算后给出轴大合成应力。

　　（3）、（4）、（5）模块的分段原则均为碰到轴径不同的截面和支座作一段。轴盘数指轴套，轴承，叶轮，齿轮等轴上附加部件的数目，并要将轴盘所在相应轴段号输入。（4）、（5）模块的轴系跨数的取法是：碰到支座及中间铰都作一跨考虑。

　　4软件实现的关键技术软件方面，本系统完全运行在Windows95/97/ 98环境中，Windows友好的图形化界面使操作更加简单方便。开发环境使用Visual Basic5 .0（企业版）可视化开发工具，数据库采用Sybase SQL Any where关系数据库。程序结构采用Client /Server（客户机/服务器）结构，使计算结果能得到妥善保存，并可随时检索。

　　使用Visual Basic5 .0可视化开发工具能充分利用图形化界面优点，开发出便于非计算机专业人员使用的计算软件。其面向对象的可视化编程方式，使软件的功能与开发效率有了极大的提高。

　　系统开发中采取的一些关键技术如下：4.1DOS下的原有程序移植到VB下由于本系统的五个模块的计算过程都已有原先在DOS下开发的程序，为了充分利用这些程序，应考虑将DOS下的原有程序移植到VB下。

　　采用方法为：为了使数据输入更方便，在VB界面中输入，将这些数据存在数据文件中，然后调用DOS下可执行文件，读入数据文件进行计算，结果存入另一数据文件中，由VB调用并在结果窗口显示结果。

　　其中VB下调用可执行文件的命令为：Shell.命name为该可执行文件所在路径和文件名Win dowstyle表示在程序运行时窗口的样式，可取0到6 ，如果该值省略，则程序是以具有焦点的小化窗口来执行的。如果Shell函数成功地执行了所要执行的文件，则它会返回程序的任务ID.任务ID是一个的数值，用来指明正在运行的程序。但Shell函数是以异步方式来执行其它程序的，也就是说，用Shell启动的程序可能还没有完成执行过程，就已经执行到Shell函数之后的语句。这会导致VB不能正确调用结果数据，致使结果窗口输出不正确。为了避免这种情况发生，设计时可用Timer函数使VB执行Shell后的语句的时间作适当延迟，其使用方法示例如下：PauseTime=5′设置暂停时间为5s，也可根据可执行程序的实际运行时间自行选择。

　　Start =Timer′设置开始暂停的时刻。

　　DoEvents′将控制让给其它程序。

　　为了方便用户输入和查询模块（1）轮盘各截面的数据或模块（3）、（4）、（5）各轴段数据，在程序设计时采用DBGrid控件。它可以用表格的形式直观地显示一个关系数据库表中的数据，用户可同时存取表中的多个记录。其实现方法为：（1）建立一个新数据库，在其中输入各个要显示的表，如模块（1）中轮盘各截面的数据表。并在表中输入相应的列。

　　（2）在窗体中添加Data控件，再设置其数据库和表。

　　（3）在窗体中添加DBGrid控件，并设置其DataSource属性为刚创建的Data控件。

　　（4）根据需要适当调整各列的宽度和高度即可。

　　4.3加入语音提示功能为了更好地利用Windows的多媒体功能，在系统中加入了语音提示功能。在用户进入、退出系统、误操作或修改数据而没有存盘时，都会获得声音提示。其实现方法是调用Windows本身的用偏差函数法求出的气体焓方程为：式中X―――常数项。在基准点为0℃时饱和液1.在本文的基准4计算结果依据以上的HFC 227ea热力性质计算公式，用VC6.0编制了计算程序，可快速地计算出HFC 227ea的热力学数据，并可分析其制冷循环特性。表2是计算得出的40～100℃的饱和性Pa下的过热性质。计算得出HFC 227ea的热力学数据与实验数据吻合很好，可以满足工程研究精度要求。

　　要从事空调和制冷工程的高等教育和研究工作，发表论文20余篇，编著《汽车空调原理与维修》一书，参加编写专科建工版《空气调节用制冷技术》一书，现为清华大学访问学者。通讯地址：430073湖北武汉市武汉科技学院机械系空调教研室。

　　（以上为使用前的函数说明）文件）5结束语实际使用表明，采用风机计算机辅助强度校核系统能让用户高效可靠地进行相应的计算，并可对同一组数据反复修改、不断尝试以满足使用要求。此外，通过对以前数据的查询，可以将结果进行比较，获得产品改进的出发点。由于该软件采用Client/Server结构，使其能轻松并入企业的MIS（管理信息系统）中，使所有数据能在企业各部门得到充分的应用，提高企业的信息管理水平。

　　罗晟430074湖北武汉市华中理工大学西三区一栋206室