一、作用与功能

传递动力

连接电机或驱动装置，将动力传递至叶轮，驱动叶轮高速旋转产生气流。

支撑叶轮

承受叶轮的重量及旋转时产生的离心力、气流作用力等，确保叶轮稳定运行。

维持同轴度

保证叶轮与风机壳体、轴承等部件的同轴度，减少振动和噪声，避免因偏心导致的机械故障。

散热与平衡

部分设计中需辅助散热（如通过轴表面结构加速空气流动），并通过动平衡工艺降低旋转时的振动。

二、结构特点

1. 典型结构组成

轴身：主体部分，用于安装叶轮、联轴器等部件，直径和长度根据风机功率和叶轮尺寸设计。

轴头 / 轴肩：用于定位叶轮、轴承等，确保部件轴向固定。

键槽：通过键连接叶轮与轴，传递扭矩。

轴承安装位：与轴承配合（如滚动轴承或滑动轴承），支撑轴的旋转运动。

密封部位：与轴封装置（如迷宫密封、机械密封）配合，防止气体泄漏或灰尘进入。

2. 常见类型

直轴：结构简单，应用最广泛，适用于中小型风机。

阶梯轴：不同轴段直径不同，便于安装多部件（如叶轮、轴承、联轴器），常用于大型风机。

空心轴：减轻重量，提高散热性，适用于高速或特殊散热需求的风机（如高温风机）。

三、材料选择

风机轴的材料需满足以下要求：

高强度与刚度：承受旋转载荷和动态应力，防止变形或断裂。

耐磨性：与轴承、密封件接触部位需耐磨，延长使用寿命。

耐腐蚀性：用于腐蚀性环境（如化工、废气处理）时需选用耐腐蚀材料。

耐热性：高温环境（如锅炉引风机、烘干设备）需耐高温材料。

常用材料

碳素结构钢（如 45 钢）：成本低，综合性能较好，适用于普通工况风机。

合金结构钢（如 40Cr、35CrMo）：强度、耐磨性和淬透性更高，用于中高载荷或高速风机。

不锈钢（如 304、316）：耐腐蚀性能优异，适用于潮湿、酸碱等腐蚀环境。

高温合金（如镍基合金）：用于高温环境（如 800℃以上），防止氧化和热变形。

四、制造工艺与精度要求

1. 关键工艺

锻造：提高材料致密度和力学性能，大型轴通常采用锻造毛坯。

切削加工：通过车削、铣削、磨削等工艺加工轴身、轴肩、键槽等结构，确保尺寸精度。

热处理：

调质处理：提高综合力学性能（强度、韧性）。

表面淬火：提高轴承位、密封位等接触部位的硬度和耐磨性。

动平衡测试：高速旋转的轴需进行动平衡校正，减少振动（平衡精度等级通常为 G6.3 或更高）。

2. 精度要求

尺寸精度：轴颈与轴承配合处尺寸精度通常为 IT6-IT7 级（如轴承位公差控制在 ±0.005mm 以内）。

形位公差：

圆柱度：轴身圆柱度误差≤0.003mm，确保轴承安装后同轴度。

跳动公差：叶轮安装位的径向圆跳动≤0.02mm，避免旋转时偏心。

表面粗糙度：轴承位、密封位表面粗糙度 Ra≤0.8μm，减少摩擦和泄漏。

五、应用场景与选型要点

1. 典型应用场景

工业领域：通风换气（车间、仓库）、除尘排渣（水泥厂、钢铁厂）、气体输送（化工管道）。

能源行业：电站锅炉引风机、汽轮机配套风机、风力发电机主轴（大型风电领域）。

建筑与环保：中央空调风机、垃圾焚烧厂排烟风机、废气处理风机。

特殊环境：高温风机（冶金、烘干）、防爆风机（易燃易爆场所）、防腐风机（化工行业）。

2. 选型关键因素

载荷类型：静载荷（叶轮重量）、动载荷（气流冲击、振动）的大小和方向。

转速与功率：高速风机需优先考虑材料强度和动平衡性能。

环境条件：温度、湿度、腐蚀性气体、粉尘含量等，选择对应材料和防护措施。

安装方式：悬臂式（单支撑）或双支撑结构，影响轴的跨度和受力分布。

六、常见故障与维护

1. 典型故障

磨损：轴承位、键槽因长期摩擦导致尺寸超差，需补焊、电镀或更换轴。

弯曲变形：过载或安装不当导致轴弯曲，影响同心度，可通过校直或更换解决。

振动过大：动平衡失效、轴承损坏或轴与叶轮配合松动，需重新平衡、更换轴承或紧固部件。

腐蚀 / 锈蚀：环境因素导致表面腐蚀，需涂覆防腐涂层或更换不锈钢轴。

2. 维护要点

定期检查：监测轴的振动值、温度及运行噪声，发现异常及时停机排查。

润滑管理：确保轴承润滑脂充足，避免干磨导致轴与轴承磨损。

防腐处理：腐蚀性环境中定期清理轴表面，喷涂防锈漆或使用不锈钢材质。

动平衡校正：长期运行后若振动加剧，需重新进行动平衡测试。

七、发展趋势

轻量化与高强度：采用新型合金材料或复合材料（如碳纤维增强聚合物），在降低重量的同时提高强度。

精密制造与智能化：通过数控加工中心和在线检测技术提升精度，结合传感器实现轴运行状态的实时监控（如温度、振动数据传输至智能系统）。

耐腐蚀与耐高温：开发适应极端环境（如高湿度、强腐蚀、超高温）的特殊材料和表面处理工艺。

低振动与低噪声：优化轴的结构设计（如空心轴、变截面轴）和平衡技术，满足环保和静音需求。