用AutoCAD计算风机叶轮质量和转动惯量

叶轮转动惯量是风机转子的重要物理量，是计算电机起动时间和转子临界转速不可缺少的重要数据。由于叶轮叶片和前轮盘（尤其是翼型叶片）的几何形状复杂，轴盘形状的特殊性，使得叶轮质量和转动惯量的计算非常困难，难以精确求解。如果叶轮转动惯量过小，转子临界转速计算值过高，容易使风机工作转速接近主轴临界转速，引起风机振动，甚至发生主轴断裂的重大事故，电机起动时间的计算值大于实际值，容易造成电机不能正常起动甚至烧毁。在利用AutoCAD进行风机设计的过程中，利用该软件不仅可以方便、准确地计算叶轮的质量和转动惯量，避免了叶轮转动惯量过大造成的浪费，而且不必承担转动惯量过小带来的风险。

2叶轮质量和转动惯量的计算

2.1模型建立

在AutoCAD的三维环境中实现了用AutoCAD系统求解叶轮质量和转动惯量，因此必须首先建立风机叶轮的三维几何模型。

（1） 在AutoCAD二维环境下，精确绘制了叶轮、叶片和轴盘的两幅投影图。

（2） 利用AutoCAD的三维绘图命令执行“旋转实体”，可以建立轮罩、轮盘、轴盘的三维模型。

（3） 利用AutoCAD三维绘图命令，执行“拉伸实体”，可以建立单板叶片的三维模型。

（4） 通过执行AutoCAD的布尔运算和三维数组命令，可以建立风机叶轮的三维模型。

2.2叶轮质量和转动惯量的计算

利用AutoCAD系统提供的查询功能，通过选择叶轮的三维模型，可以准确地计算出三维叶轮的体积、质量、转动惯量等数据。如图5所示。

2.3注意事项

默认情况下，AutoCAD系统不定义质量单位，更不用说材质密度了。因此，只要把这个值换算成必要的单位，就可以引入这个公式来计算电动机的起动时间和转子临界转速。

3结论

AutoCAD系统是一套完整的CAD软件，它不仅提供了丰富的二维绘图命令，而且在R12版本以后逐渐增加和完善了三维功能。利用AutoCAD系统的三维功能来解决机械系统的三维特性，不仅方便而且准确。叶轮质量和转动惯量的精确求解对电机起动时间的计算和主轴临界转速的校核具有重要意义。既能节约成本和能源，避免不必要的浪费，又能保证安全生产，避免不必要的损失和事故。

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