技术编号：
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本发明涉及罗茨鼓风机部件加工技术领域，尤其涉及一种罗茨鼓风机叶轮加工方法。背景技术罗茨鼓风机是一种容积回转鼓风机，其工作原理是利用两个叶轮在气缸内作相对运动来压缩和输送气体，因此两个叶轮在旋转过程中的正常啮合状态是确保高效输送气体的前提。罗茨鼓风机叶轮在气体压缩和输送过程中温度会升高，由于叶轮外轮廓线型复杂且厚度分布不均匀，导致叶轮产生不均匀热变形，这种不均匀的热变形使叶轮外轮廓线型变形致使叶轮在啮合过程中各配合面间隙偏离正常状态，因而可能产生局部干涉，加剧叶轮局部磨损，降低工作寿命，甚至咬死，…
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本发明涉及罗茨鼓风机部件加工
技术领域：
，尤其涉及一种罗茨鼓风机叶轮加工方法。
背景技术：
：罗茨鼓风机是一种容积回转鼓风机，其工作原理是利用两个叶轮在气缸内作相对运动来压缩和输送气体，因此两个叶轮在旋转过程中的正常啮合状态是确保高效输送气体的前提。罗茨鼓风机叶轮在气体压缩和输送过程中温度会升高，由于叶轮外轮廓线型复杂且厚度分布不均匀，导致叶轮产生不均匀热变形，这种不均匀的热变形使叶轮外轮廓线型变形致使叶轮在啮合过程中各配合面间隙偏离正常状态，因而可能产生局部干涉，加剧叶轮局部磨损，降低工作寿命，甚至咬死，使风机无法正常运行。技术实现要素：本发明所要解决的问题是，针对现有技术存在的问题，提供一种步骤简单、结果精准、可最大程度减小热变形量的罗茨鼓风机叶轮加工方法。一种罗茨鼓风机叶轮加工方法，其步骤包括：(a)：建立数个平衡孔结构不同的罗茨鼓风机叶轮三维模型，记为M1～Mn，对各罗茨鼓风机叶轮三维模型进行热力学分析，得出各罗茨鼓风机叶轮三维模型的热变形量；(b)：由步骤(a)中的各罗茨鼓风机叶轮三维模型的热变形量，得出热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型，记为M0；(c)：以步骤(b)中确定的热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型M0为基础，以0.5～2mm递增更改其平衡孔尺寸，并对每次更改尺寸后的M0进行热力学分析；(d)：根据步骤(c)中热力学分析得到的各热变形量得到M0热变形量最小时对应的平衡孔尺寸；(e)：按照M0对应的平衡孔结构及步骤(d)得到的平衡孔尺寸制作加工罗茨鼓风机叶轮。作为上述技术方案的进一步改进：步骤(a)中所述的M1～Mn包括9个平衡孔结构不同的罗茨鼓风机叶轮三维模型，记为M1～M9，所述M1～M9均包括叶轮轴套和三只叶轮片，所述三只叶轮片相对于叶轮轴套的轴线周向对称布置，所述叶轮片上设有所述平衡孔，所述平衡孔为轴对称通孔。所述M1为S31型的罗茨鼓风机叶轮三维模型，所述M2～M9与M1的不同之处在于平衡孔结构；所述M2的平衡孔为两端直径大于中间直径的变直径圆柱形孔，且其母线为内凸弧形；所述M3的平衡孔为从两端至中间直径依次增大的三阶的阶梯柱形孔；所述M4的平衡孔为两端直径小于中间直径的变直径圆柱形孔，且其母线为外凸弧形；所述M5的平衡孔为直圆柱孔；所述M6的平衡孔为由大直径圆柱和小直径圆柱顺次堆叠的阶梯柱形孔；M7的平衡孔为母线形状为两条外展弧形线相接的沙漏形变直径圆柱形孔；M8的平衡孔为母线形状为两条内展弧形线相接于直线两端的鼓形变直径圆柱形孔；M9的平衡孔为母线形状为两条内凸弧形线相接的竹节形变直径圆柱形孔。步骤(b)中所述热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型为M6。步骤(c)中罗茨鼓风机叶轮三维模型M0的直径尺寸的变化范围为40mm～50mm。步骤(d)中所述M0热变形量最小时对应的平衡孔尺寸为41mm。用ANSYS对所述罗茨鼓风机叶轮三维模型施加约束边界条件和载荷边界条件，进行热力学分析。所述热力学分析的约束边界条件为：在罗茨鼓风机叶轮轴套的装配孔位置施加远端位移约束，以及罗茨鼓风机叶轮两端面设置位移约束，限制除绕装配孔轴线转动外的所有自由度。所述热力学分析的载荷边界条件为：由参考温度温升至设定温度并保持均匀稳态的设定温度的温度场。所述由参考温度温升至设定温度的温升△T为50℃～60℃。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过对罗茨鼓风机叶轮预先建模与热力学分析，得出各个不同平衡孔结构的罗茨鼓风机叶轮三维模型中热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型，之后进一步得出该罗茨鼓风机叶轮三维模型的热变形量最小时对应的平衡孔尺寸，之后按照得出的结构及尺寸加工制造罗茨鼓风机叶轮，精准控制后期使用时罗茨鼓风机叶轮的热变形量，使罗茨鼓风机工作寿命延长，工作效率提高，维修次数降低，节省了时间、人力与资源，并且为之后罗茨鼓风机叶轮的改进提供可靠的研究方向。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有的罗茨鼓风机叶轮的主视结构示意图；图2是图1中的A-A向剖视结构示意图；图3是本发明的叶轮加工方法中第一种平衡孔结构的叶片剖视图；图4是本发明的叶轮加工方法中第二种平衡孔结构的叶片剖视图；图5是本发明的叶轮加工方法中第三种平衡孔结构的叶片剖视图；图6是本发明的叶轮加工方法中第四种平衡孔结构的叶片剖视图；图7是本发明的叶轮加工方法中第五种平衡孔结构的叶片剖视图；图8是本发明的叶轮加工方法中第六种平衡孔结构的叶片剖视图；图9是本发明的叶轮加工方法中第七种平衡孔结构的叶片剖视图；图10是本发明的叶轮加工方法中第八种平衡孔结构的叶片剖视图；图11是本发明的实施例中的热变形量曲线图。图例说明：1、叶轮轴套；2、叶轮片。具体实施方式为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。实施例：就物体材料而言，热胀冷缩是一种普遍现象，但具有一定结构的物体，会受到结构尺寸的影响，各处结构热胀冷缩的后的变形不一致，即由于形体相关尺寸制约，热变形后形体尺寸可能增大，也可能缩小，还可能不受温度影响而保持不变；如圆环形零件，其内孔直径的热变形受外径大小影响，当内外径比值达到某一数值时，其内径可能缩小或保持不变，即存在“临界尺寸”；而不同的内孔结构热变形也不同，也会存在某种“临界结构”使物体整体受温度影响最小。本实施例的罗茨鼓风机叶轮加工方法基于以上原理只对预设的几种结构以及一定范围内的尺寸进行了分析。现有技术中的罗茨鼓风机叶轮的主视图如图1所示，其平衡孔的结构，即其A-A向的剖视图通常为如图2所示的结构，并且该平衡孔的尺寸为一标准值，按照该尺寸加工的罗茨鼓风机叶轮热变形量较大而且不可控制；本发明实施例中提出的叶轮加工方法通过建立三维模型，并更改三维模型中平衡孔的结构和尺寸，对其进行热力学分析，从而可以制造出热变形量可预测、可控制的罗茨鼓风机叶轮。本实施例的罗茨鼓风机叶轮加工方法，其步骤包括：(a)：建立如图1所示的罗茨鼓风机叶轮三维模型，包括叶轮轴套1和三只叶轮片2，三只叶轮片2相对于叶轮轴套1的轴线周向对称布置，叶轮片2上设有平衡孔，将其平衡孔结构依次设置为如图2至图10所示剖视图中的结构，并分别保存为M1～M9，对各罗茨鼓风机叶轮三维模型进行热力学分析，得出各罗茨鼓风机叶轮三维模型的热变形量如表1所示；表1不同结构平衡孔的叶轮三维模型热变形量表其中，M1为S31型的罗茨鼓风机叶轮三维模型，M2～M9与M1的不同之处在于平衡孔结构；如图3所示，M2的平衡孔为两端直径大于中间直径的变直径圆柱形孔，且其母线为内凸弧形；如图4所示，M3的平衡孔为从两端至中间直径依次增大的三阶的阶梯柱形孔；如图5所示，M4的平衡孔为两端直径小于中间直径的变直径圆柱形孔，且其母线为外凸弧形；如图6所示，M5的平衡孔为直圆柱孔；如图7所示，M6的平衡孔为由大直径圆柱和小直径圆柱顺次堆叠的阶梯柱形孔；如图8所示，M7的平衡孔为母线形状为两条外展弧形线相接的沙漏形变直径圆柱形孔；如图9所示，M8的平衡孔为母线形状为两条内展弧形线相接于直线两端的鼓形变直径圆柱形孔；如图10所示，M9的平衡孔为母线形状为两条内凸弧形线相接的竹节形变直径圆柱形孔。(b)：由表1所示中的各罗茨鼓风机叶轮三维模型的热变形量，得出热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型为M6，并将M6记为M0；(c)：以步骤(b)中确定的热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮三维模型M0为基础，修改其平衡孔的直径尺寸，大直径圆柱孔在40mm～50mm的范围内，以0.5～2mm递增更改其平衡孔尺寸，小直径圆柱孔的范围和递增数值均为大直径圆柱孔的1/4；对每次更改尺寸后的M0进行热力学分析，得到不同平衡孔尺寸的M0的热变形量，如表2所示，并由表2得出热变形量曲线如图11所示；表2不同内径平衡孔的叶轮三维模型热变形量表F(χ)热变形(Max)/mmF(χ)热变形(Min)/mm400…….50…..50………..15330…..(d)：根据表2得到M0热变形量最小时对应的平衡孔尺寸为：大直径圆柱孔41mm，小直径圆柱孔10.25mm；(e)：按照M0对应的平衡孔结构及步骤(d)得到的平衡孔尺寸制作加工罗茨鼓风机叶轮。本实施例中的叶轮加工方法通过对罗茨鼓风机叶轮预先建模与热力学分析，得出各个不同结构叶轮中热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮的尺寸，之后按照得出尺寸加工制造，精准控制后期使用时罗茨鼓风机叶轮的热变形量，使罗茨鼓风机工作寿命延长，工作效率提高，维修次数降低，节省了时间、人力与资源；并且根据对叶轮结构改变带来的热变形量大小变换的研究，可以得出使用寿命更长的叶轮结构，为之后罗茨鼓风机叶轮的改进提供可靠的研究方向。由本实施例得到的热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮，其平衡孔为大横截面柱状孔和小横截面柱状孔沿轴向交替堆叠的阶梯柱形孔，这种变截面的平衡孔的结构对叶轮片2原本不均匀的壁厚进行了调节，使叶轮能够产生均匀的热变形，达到通过调节平衡孔的结构控制叶轮片2的壁厚，进而控制叶轮热变形量的目的，确保叶轮在啮合过程中各配合面间隙的正常状态，防止产生局部干涉，减少叶轮局部磨损，延长工作寿命。本实施中对各个罗茨鼓风机叶轮三维模型的热力学分析过程包括：(a1)：采用SolidWorks建立罗茨鼓风机叶轮三维模型，用Workbench对罗茨鼓风机叶轮三维模型手动划分至平均质量等于0.8的网格；(b1)：在ANSYS内设定罗茨鼓风机叶轮三维模型的材料；(c1)：用ANSYS施加约束边界条件：在罗茨鼓风机叶轮轴套1的装配孔位置施加远端位移约束以及罗茨鼓风机叶轮两端面设置位移约束，限制除绕装配孔轴线转动外的所有自由度；用ANSYS施加载荷边界条件：由参考温度温升至设定温度并保持均匀稳态的设定温度的温度场，所述参考温度为0℃，所述由参考温度温升至设定温度的温升△T＝55℃；(d1)：建立罗茨鼓风机叶轮三维模型的稳态热分析，得出最大热变形量。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 
国内极少的罗茨鼓风机
全程采用数控加工中心
一直被模仿 从未被超越
【中国环保设备展览网】撰文报导
2010-8-23
文章链接：
傲立数控加工中心全面提升罗茨鼓风机加工精度
环保作为当前一个举国注目的行业，越来越受到国家与民众关注，加之我国本来就是一个严重缺水的国度，污水处理工程的建设是重中之重。
上海傲立环境工程有限公司在污水处理工程行业已有多年的经验与业绩，深知污水处理工程中曝气设备的重要性，尤其是罗茨鼓风机（罗茨风机）是整个污水处理工程的心脏–生化处理工艺的主要设备，它必须长年累月的24小时不间断运转，以确保生化池的微生物细菌成活与工作。
近期，我们投巨资在罗茨鼓风机制造厂引进数控加工中心，用以确保罗茨鼓风机（罗茨风机）的加工精度与质量，同时也提高了生产力水平，真正实现“没有售后服务是最好的售后服务”。过去，罗茨鼓风机（罗茨风机）制造厂家多以加强质量管理，和以倡导人的自觉性与责任心，来实现罗茨鼓风机（罗茨风机）的生产制造质量，可能现在看来是一个理想主义的管理境界。
有理由相信，傲立罗茨鼓风机（罗茨风机）随着生产质量与效率的不断提高，同时又降低了售后服务的费用，因为质量的提升与保证，就是售后服务的减少或没有售后的维修服务，傲立罗茨鼓风机（罗茨风机）的后续市场价格会有进一步的下降。
【企业新闻09年10月12日】傲立罗茨风机–09年几乎每晚加班生产罗茨风机
我们在08奥运期间推出了“非正常售后服务”，只是做了一些别人不做的事，其他牌子的罗茨风机（包括国内外的大品牌罗茨风机）在此期间均停止了正常的售后及维修服务。因为带有油料及液体的配件无法邮快递，厂里就直接派人携带配件坐火车至东莞、广州及武汉等项目所在地，没有收取一分钱的费用，来来回回加上机配件花了近二千元，现在罗茨风机行业竞争如此激烈，实际上我们已没有什么利润了。
但是我们赢得各地环保公司和项目业主的认可，09年开始很多原来不用傲立罗茨风机的环保公司和厂家都纷纷与我们合作了，他们说：“在奥运期间，那些供应厂家请求多次都不来，而不是贵司的罗茨风机，你们都免费帮我们修了，现在09年形势好了一点了，污水处理工程项目也开始了增长了，我们当然与你们合作了。”
现在已到了09年的下半年了，我们傲立罗茨风机几乎每天晚上都在加班加点的生产，就是这样还有点跟不上销售，形势喜人。同时，我们还消化了马达涨价15~20%的因素，傲立罗茨风机的市场价格没有上涨，维持原来的价格，这主要是归功于销量增长降低了生产成本。
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罗茨鼓风机是一种构造非常简单，但是作用非常巨大的设备，给我们的生产带来了非常大的作用，但是一些消费者在需要使用罗茨鼓风机的时候，因为对于罗茨鼓风机不是很了解，所以不知道该如何购买，所以今天小编就来介绍下罗茨鼓风机的一些工作原理等情况。
罗茨鼓风机
罗茨鼓风机是容积式风机的一种，有两个三叶叶轮在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，由于，每个叶轮都是采用渐开线，或是外摆线的包络线为叶轮加工型线，每个叶轮的三个叶片是完全相同，同时两个叶轮也是完全相同的，这样就大大降低了加工难度。叶轮在加工时采用数控设备，保证了两个叶轮在中心距不变情况.下，不管两个叶轮旋转到什么位置,都能保持一定的极小间隙,保证气体的泄露在允许范围内。
罗茨鼓风机由于是高速运转的机器，所以会产生震动，又由于其内部空气的脉动左右，也加大了罗茨鼓风机的震动，所以罗茨鼓风机的安装时需要固定在地面上的。
根据风机型号不同，在地面按风机尺寸在对应的位置挖150*150mm见方300mm深的方坑，并埋入地脚螺栓，然后通过螺栓，螺母把风机连接起来，最后在方坑中填满水泥混凝土，等混凝土固定之后，再用力把螺母拧紧，是风机底座和混凝土牢牢连接在一起，这样就可以减小罗茨鼓风机在运转中的震动位移，提高了设备的运行安全性，并且由于减小了震动，从而也大大延长了风机的使用寿命。
罗茨鼓风机
1.不应把风机安装在人经常出入的场所，以防受伤和烫伤。2、不应把风机安装在易产生易燃、易爆及腐蚀性气体的场所，以防火灾和中毒等事故。
2.根据进排气口方向和维修需要，基础面四周应留有适当宽裕的空间。
3.风机安装时，应察看地基是否牢固，表面是否平整，地基是否高出地面等。
4.风机室外配置时，应设置防雨棚。6、风机在不大于40℃的环境温度下可长期使用，超过40℃时，应安装排气扇等降温措施，以提高风机使用寿命。
5.当输送空气沼气天然气等介质，其含尘量一般不应超过100mg/m3。
以上就是为大家介绍的罗茨鼓风机的一些工作原理以及安装的一些注意事项，相信肯定帮助大家对于罗茨鼓风机有了一个基本的认识，当我们以后需要购买罗茨鼓风机的话，肯定可以购买并安装好，给我们带来最好的使用效果。
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