罗茨转子是气体罗茨泵,罗茨鼓风机和罗茨流量计等仪器设备的核心部件,转子型线设计得合理与否决定了仪器的性能。本文提出了一种新的罗茨型线,完成该型线的数学建模,通过C语言编程得到一系列的型线上的啮合点的坐标,运用Solidworks得到完整的转子型线。本文还对新的罗茨型线进行分析,并与传统的罗茨型线进行比较,验证新型罗茨型线的优越性。
罗茨转子是罗茨真空泵、罗茨鼓风机、罗茨压缩机和罗茨流量计等一系列应用罗茨原理工作的设备的核心部件。1854年,美籍以色列人Roots两兄弟在旋转鼓风机的基础上发明了一种新型鼓风机,即用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转风机,为了纪念这个发明,所以将这种类型的风机按两兄弟的名字命名为罗茨风机。1868年,德国的锦工(Aerzener) 机械公司在欧洲制造了第一台罗茨风机并于1930年开始制造罗茨式气量计。1954年,德国的Heraeus发明了罗茨真空泵。在中国,1957 年锦工鼓风机厂首先开始制造罗茨鼓风机。
罗茨转子横断面的外轮廓称为转子的型线。目前常用的转子型线主要有三类:渐开线型、圆弧型和摆线型。圆弧是在罗茨转子设计中大量应用的曲线元,俄国工程师A. M. 卡兹在著作中多次提到圆弧转子型线。刘坤和巴德纯在对圆弧型型线研究时,引入了形状系数和峰顶系数,通过这两个系数来体现容积利用率的不同。Chiu-Fan Hsieh对不同峰顶系数的罗茨进行比较,得出了性能较好的罗茨曲线。真空技术网(认为渐开线型转子由圆弧和渐开线组成。圆弧型和摆线型由于面积利用系数低得不到广泛的应用。渐开线由于便于加工且密封性能好而被广泛采用。
除传统的摆线型转子外,李建磊和叶仲和对内外圆弧加摆线型的转子进行研究。刘林林等则在传统的渐开线基础上加入摆线对转子的性能进行了改进。刘玉岱提出通过“圆弧一摆线一渐开线”的线型减小转子之间气体泄露量的方法。
本文以基圆半径为70mm的罗茨转子为例,提出一种新型的罗茨流量计转子型线,并对该型线进行公式推导,将型线方程化,从而可用该方法可得出一系列不同基圆的新型罗茨曲线,并在此基础上研究了型线的啮合特性和面积利用率。
本文以基圆半径为70mm 的罗茨型线为例,圆心作为为原点。水平向左为X轴正方向,竖直向上为Y轴正方向。由于型线是上下左右对称的,可以仅考虑第一象限的情况。新型罗茨转子型线的原理如图1 所示。对于第一象限的曲线可以把它分为两部分,以45°角为分界线, 45°以前即AB段是由四段圆弧所组成,45°以后的BC段由渐开线组成,CD为圆弧段。
图1 新型罗茨型线图
在实际设计中选用转子型线时,还应考虑:转子占的体积要小,转子要有良好的几何对称性,转子要有足够的强度且应该易加工。通过对罗茨型线的调研和研究,得到了一个系列的圆与圆的渐开线的组合的罗茨型线的分段公式。编程得到整体型线上的各个点坐标。通过对该组合型线的连续性及面积利用率进行分析,得到该型线具有良好的连续光滑性,且面积利用率比传统的渐开线型转子高。
罗茨风机叶轮封闭式与半开式的优缺点 罗茨风机闭式叶轮与半开式叶轮优缺点对比,罗茨鼓风机半开式叶轮与闭式叶轮是常见的叶轮形式,其中半开式叶轮由轮盘以及叶片两部分组成,闭式叶轮相对半开式叶轮多了轮盘结构。
半开式叶轮的优点:①异样的叶轮线速度之下,半开式的应力比闭式的小,是以其容许的线速度比闭式的更高,单级压力比可以比闭式的更高。②制作工艺比拟简略。
半开式叶轮的缺点:①半开式叶轮需以后方壳体取代;轮盖;对流道起合围感化,因叶片顶部与机壳之间存在间隙,叶顶双侧压差将招致间隙中发生潜流,从而发生附加的潜流丧失,降低了叶轮的效力。②转子轴向位移量非常敏感,具有不可控性,使其运转靠得住性比闭式叶轮要差。
闭式叶轮的优点:①在异样的叶片型式及负荷条件下,效力高于半开式1-3%;②转子轴位移的可控性、靠得住性比半开式叶轮要好。
闭式叶轮的缺点:①制作工艺比拟繁杂;②与半开式叶轮比拟,容许的线速度绝对较低,单级压力比遭到必定限定。
闭式叶轮效力较高,轴位移平稳性好,但制作工艺繁杂;半开式叶轮效力较低,叶顶间隙对轴位移的变更比较敏感,但制作起来简略。实际上也只有单级高速鼓风机、齿式压缩机采用半开式叶轮,单轴多级布局是很难同时节制好各级半开式叶轮顶端间隙的。
罗茨鼓风机结构中闭式叶轮与半开式叶轮优缺点对比,三叶罗茨鼓风机半开式叶轮线速度小,单级压力比闭式的更高,制作工艺也更简单,闭式叶轮轴位移可控性、稳定性比半开式叶轮要更好。通常情况下,单级高速离心风机、齿式压缩机采用半开式叶轮,其它类型风机多采用闭式叶轮。
一、三叶罗茨风机设计制造中采用的标准
1.1材料标准:择优选用国标、部标、行业标准。对国外引进的材料,参照国标
标准或引进国外标准。
1.2产品设计、制造、试验和验收符合ISO1217~1996《容积式压缩机-验收试验》,
JISB8341-1995《容积式压缩机-试验和检查方法》,JB/T 8941.1-1999 《一般用途罗茨鼓风机技术条件》, JB /T 8941.2-1999 《一般用途罗茨鼓风机性能试验方法》 标准的规定。
1.3电动机:参照JB3074 Y系列三相异步电动机技术条件 1.4油系统:参照国家标准、部标及厂标 1.5联轴器/皮带轮:参照行业标准
1.6噪声标准:参照GB/T2888-91 风机和罗茨鼓风机噪声测试方法 1.7转子动平衡试验标准:参照AP1672-88等有关标准及厂标
二、★机组的性能保证:
2.1鼓风机整机的设计使用寿命不少于10年。 2.2叶轮的设计使用寿命不少于60000小时, 2.3轴承的设计使用寿命不少于30000小时 2.4齿轮的设计使用寿命不少于60000小时 2.5机组质量保证期为交货后12个月 .
2.6鼓风机保证达到要求的流量和压力,所消耗的功率严格执行标准规定。 2.7鼓风机振动值: 两端轴径向值控制为小于0.04mm,径向水平控制为小于0.02mm,轴向控制为小于0.02mm。 三、技术数据和结构特点
3.1 机组布置:鼓风机+电机(机组为单层布置)
3.2. 机组的结构特点 3.2.1 形式:三叶罗茨鼓风机 3.2.2 驱动机形式:三相异步电机
3.2.3 转子:叶轮超速试验转速为1.15倍的工作转速
3.2.4★气密封装置:采用非接触式迷宫密封,使高压气体的泄漏减至最小。 3.2.5★油密封装置:润滑油的密封均采用骨架式橡胶油封,安装在主动轴承盖
内,数量为每台一件。油封使轴承的润滑油不向机壳内腔和鼓风机外部泄漏,从而保证了鼓风机输送介质中不含油。 3.2.6轴承形式:双列角接触球轴承
单列圆柱滚子轴承 深沟球轴承
3.2.7★齿轮采用直齿面,材料采用优质合金结构钢,经渗碳淬火后,磨削加工,
精度高,使用寿命长,机械噪音更低。
3.2.8鼓风机的进口和出口带有对应的大小法兰、螺栓、螺母、垫片 3.3 技术性能要求
3.3.1 所有罗茨风机均配带底座,将罗茨风机和电机组装在同一底座上。 3.3.2鼓风机带有底座,包括地脚螺栓
3.4.1 旋向:面向风机带轮(联轴器),左侧逆时针方向旋转为正方向;右侧顺
时针方向旋转为正方向。所有罗茨风机附件包括底座、传动装置、进出口消音器、压力表、安全阀、挠性接头、止回阀、减震垫、地脚螺栓及其连接件等。
3.4.2 采用三叶轮及带螺旋线形的箱体,2根平行的轴上设有三叶形叶轮,叶轮
与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙,各支叶轮始终由同步直齿轮保持正确的相位,不会出现相互碰触现象。
3.4.3叶轮为球墨铸铁QT500-7、轴为45号优质碳素钢。叶轮型线为复合型,运
转时泄漏更少。轴在冷状态时,叶轮内径过盈0.04mm再经加热后,经液压装置缓慢的压到固位置,再经本厂专利技术锁紧。在高速运转时轴与叶轮间保持着过盈0.01mm,使叶轴在高速运转时不松动。
3.4.4 ★鼓风机同步齿轮采用直齿轮结构,传动平稳,浸油润滑,噪声更低。 3.4.5 鼓风机一端轴承采用飞溅润滑,另一端轴承采用黄油润滑。双油箱的风机
两端均采用飞溅润滑。
3.4.6 罗茨鼓风机冷却方式为水冷却/空冷却,传动方式为直联传动/皮带轮,风
机为单级风机。
3.4.7 电动机与鼓风机的机构特征、工作条件、环境条件相适应,电机的绝缘等
级为F级,防护等级为IP54, 380V,50HZ。
3.4.8 ★本机组可远距离操作,在规定的运行范围限额内,也可设计成连续无人
值班运行。 3.4.9 润滑油规格
齿轮润滑油牌号:N220
轴承润滑油牌号:锂基润滑脂 ZL-3 3.5 其它配套件
3.5.1 空气滤清器:为气体过滤器,使进入风机前的气体进行过滤,从而保证干
净的空气进入鼓风机,过滤器采用Q235钢制造。
3.5.2 进口消音器:采用阻尼式消声器,主要是消除鼓风机进口气流噪声的装置,
由外筒、内筒、法兰等焊接而成,内外筒之间放入吸声材料,使该装置重量轻、阻力小、消声效果好。消声器由Q235钢制造。
3.5.3 出口消音器:主要消除鼓风机出口气流噪声,消声频带宽,消声效果好。
消声器由Q235钢制造。
3.5.4 安全阀:系统上的一个保险装置,当系统工作状况异常,阻力高于额定值
时,安全阀开启,将气体从安全阀排出,防止风机和电动机过载。 3.5.5 止回阀:用以防止停机时系统高压气体倒流,使鼓风机转子反转,发生故
障,同时防止系统灰尘倒流。阀体为Q235。
3.5.6 弹性接头:由橡胶钢骨架压合而成,有良好的减振和隔音效果。 3.5.7 隔振垫:能起到良好减振效果。
3.5.8 压力表:为每台鼓风机提供一个排气压力表,安装在排气管上。 四、检验和试验
4.1 ★叶轮部件100%进行动平衡试验,动平衡精度 ≥G2.5级。 4.2 主要零部件的制造和装配间隙应符合图纸和技术文件的规定。
4.3 鼓风机在出厂前进行运转试验,运转试验正常的情况下再进行额定工况下连
续运转2小时的运行试验。试验合格后不再进行解体检查,用封条封严进排气口,防止杂质进入机体内。由质检部门检验合格,并签署产品合格证后方可出厂。
4.4 机组在现场安装调试时,应用户要求制造厂可派人到现场进行技术服务(国内)。
4.5 鼓风机在制造厂进行运转试验时,应用户要求需要,可派专业人员到制造厂
参加调试验收。
4.6 检验:在制造厂进行下列检验
项 目
化学
成分
机械
性能 磁粉
探伤 着色
水压
试验 尺寸
检查 组装
检查 外观
检查 壳体 √ √ √ √ √ 主轴 √ √ √ √ √ √ 叶轮 √ √ √ √ √ 轴承 √ √ √ 鼓风机组装
4.7 机械运转试车
出厂前,鼓风机在制造厂内进行机械运转试车。试车是在工作转速下连续稳定运转4小时。 4.8 现场试车
4.8.1机组在现场安装时,制造厂派人到现场进行安装工作的交底和指导。 4.8.2现场试车期间,制造厂派人到现场服务。在现场进行机组润滑油系统的试
运行和调试,包括确认各种阀门和仪表的最终态整定值,并在工作转速下连续运转1小时,负荷试运12小时
中华人民共和 国国家标准
GB/T2888一91
风机和罗茨鼓风机噪声测量方法
代替GB2888-82
Methodsofnoisemeasurementforfans,
blowerscompressorsandRootsblowers
1 主题内容与适用范围
本标准规定了A声级和声压级的噪声测量方法,同时也规定了声功率级的噪声测量方法。
本标准适用于一般型式的通风机、透平鼓风机、透平压缩机(以下简称风机)和罗茨鼓风机的噪声测
量。
2 弓!用标准
GB1236通风机空气动力性能试验方法
GB3947声学名词术语
GB10178 通风机现场试验
JB3165离心和轴流式鼓风机压缩机热力性能试验
ZBJ72031 一般用途罗茨鼓风机性能试验方法
3 术语、符号、代号
3.1 A声级
用声级计或用与此等效的测量仪器,经过A计权网络指出的噪声级称为A声级,用t、表示。单位
为分贝,单位符号dB,本标准为明确以A特性计权用dB(A)表示。
32 声源
风机及罗茨鼓风机机壳、进气日、出气日等产生的噪声源,其具体声源部位如下:
a. 敞开于大气无外接管道的通风机进气[1(图1);
注:买 标准声源。
国家技术监餐局1991一们一06批准 1992一08一01实施
Gs/T2888一91
b. 敞开于大气无外接管道的通风机出气口(图2);
c. 进气 口和出气 口均接管道的通风机机壳(图3);
图 3
d.透平鼓风机和透平压缩机机壳(图4);
珍 曰
e. 罗茨鼓风机机亮(图5、图6)。 ! 图4
Gs/T2888一91
图 5
图6
3.3 标准声源
在测量频率范围内输出非常稳定,具有良好的全指向性并在消声室或混响室校正了的声源为标准
声源。
3.4 标准长度
噪声测点到声源点的距离,测量风机进、出气口噪声时,当叶轮直径小于或等于1m时,取标准长
度为Im;当叶轮直径大于1m时,取标准长度等于叶轮直径。标准长度用L表示。
测量风机和罗茨鼓风机机壳噪声时,标准长度取1m,
3.5 测量值
对声级计的读数作了背景噪声修正后的值。
3.6 假定声源表面
包括声源在内,以地面结束的最一{假定长方体表面。风机及罗茨鼓风机的主体视为声源的凸起物,
全部包括在内。
3.2 半自由场
可设置声源,有一个反射面的声场。
4 测f项 目
在规定的运转条件下,测量风机及罗茨鼓风机周围的A声级及颇带声压级。
GB/T2888一91
5 测f条件
5.,测t环境
5.1门 测量场所
测量场所,应尽量选用除地面外无反射条件的场所,且应使测量的风机及罗茨鼓风机处于运转状
态,测点至声源点间的距离为1倍和2倍标准长度时,其A声级的差值应不小于5dB(A).
如不能满足上述条件时,测量场所状态(室内尺寸、装置尺寸、配置、声场测量结果)应作记录
5.1.2 背景噪声
测量地点应避免背景噪声影响,背景A声级和倍频带声压级应比被测机器至少低10dB。当二者差
值在4^-9dB时,应按表 1修正。
表 1
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罗茨鼓风机规范和技术指标
罗茨风机为启东启东锦工机械有限公司主要生产产品,我公司生产的罗茨鼓风机质优价廉,深受新老客户的关注和新人,下面为大家接受下罗茨鼓风机主要的技术规范和指标
《一般用途罗茨风机第1部分:技术条件》 JB/T8941.1-1999
《一般用途罗茨风机第2部分:性能试验方法》 JB/T8941.2-1999
《风机和罗茨风机术语》 JB/T2977-1992
《风机用铸铁件技术条件》 JB/T 6887-2004
《风机用铸钢件技术条件》 JB/T 6888-2004
《风机用消声器技术条件》 JB/T6891-1993
《风机和罗茨风机噪声测定方法》 GB/T2888-1991
3.1.2 对外接口法兰应于下列法兰标准匹配:
JB/T74—94《管路法兰 技术条件》JB/T75—94《管路 法兰类型》JB/T81—94《凸面板式平焊钢制管法兰》
所有风机应保证在工作曲线下正常运行。
性能及结构
要求无混油,可获得清洁气体,不产生油烟雾所造成的空气污染。
叶轮和轴为整体结构,且叶轮无磨损。
高速率,且结构紧凑。
油装置,不产生漏油的现象,且为非水冷型。
2根相平行的轴上设有2个三叶型叶轮,叶轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙,各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位,不应出现互相碰触现象。
罗茨风机能自身消除回流脉冲冲击。有预进气管道,通过降低回流脉冲来减少噪音,同时保护风机自身和送风管道。
罗茨鼓风机的噪音(包括电动机)应按GB/T2888的测量方法,噪音低于85dB(A)。
罗茨风机进口安装风机过滤罩,并达到如下要求:对>10微米的灰尘的去除率>90%。
出口安装可靠性高的止回阀,避免风机停机时风管倒流引起风机反转损害设备。
风机安装安全阀,避免风压过高造成设备损坏。
风机出口和风管采用柔性连接,保证风机不受风管空气流动等产生震动影响风机运行。
风机、电机,排气阀,润滑系统,过滤器,测量仪器和控制设备应保证零部件的配套性。
风机效率在十年内不变,能保证标书要求的电耗及供风量。
过滤消声器:此消声器应由进气侧消声器和进气过滤组成。过滤材质应可以清洗或更换。
通过真空压力表监测过滤材料使用情况,以便及时更换。
连接套管:应包括压力阀(防止鼓风机过载)。逆止风门片(防止停机后风机逆向运转)。排气侧风管通过挠性接头或补偿器与主体设备相连。
鼓风机与电动机通过三角皮带轮连接或直接用联轴器连结,并置于共同的底座上,每天24小时连续运转。出风管的出气口方向为水平位置,其配管法兰应按ISO标准PN1.0为准。
鼓风机转子两端支撑轴承采用滚动轴承结构,轴承的润滑采用油润滑。消声器:应采用在钢制筒体内装入玻璃纤维等吸音材料的型式,消声器的损失150mmH2O,并有明显的消声效果。
罗茨鼓风机及其应用柴油罗茨鼓风机山东章丘罗茨鼓风机厂
山东锦工有限公司
山东省章丘市经济开发区
24小时销售服务
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见习记者 严曼青;中低端数控系统 从独行侠到众人行[N];机电商报;2005年
本报记者 柳建国;创新,并快乐着[N];江苏科技报;2006年
中国机床工具工业协会数控系统分会理事长 陈吉红;高端数控系统市场占有率低可靠性是短板[N];中国电子报;2009年
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宝鸡市飞鹰机电有限责任公司总经理 常征;人才和资金成掣肘[N];中国电子报;2009年
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