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 
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罗茨鼓风机叶轮加工技术研究现状罗茨鼓风机叶轮渐开线数控加工的等误差逼近点计算方法中指出直线及阿基米德螺旋线逼近渐开线的两种方法。节点计算过程简单，并且可以保证每隔程序段上的误差相等。
目前对罗茨鼓风机三叶渐开线叶轮数控刨削加工技术的研究居多。
1、罗茨鼓风机叶轮渐开线数控加工的等误差逼近点计算方法中指出直线及阿基米德螺旋线逼近渐开线的两种方法。节点计算过程简单，并且可以保证每隔程序段上的误差相等。
2、数控加工罗茨鼓风机叶轮渐开线型面的坐标计算中指出：找到一个以叶轮端面渐开线上任意点的啮合角为变量的加工叶轮渐开线型面的刀具圆心方程式，根据该方程式可以比较方便地计算出加工叶轮渐开线型面的刀具圆心方程式，根据该方程式可以比较方便地计算出加工叶轮渐开线型面的的刀具圆心的各点坐标。
3、数控刨床加工罗茨鼓风机转子的研究介绍了改造刨床所用数控系统的功能配置，以及对牛头刨床和龙门刨床改造的方法；
4、罗茨风机基于IPC的刨床CNC系统，小型龙门刨床数控改造的方法是将手动调节刀架变成由步进电动机驱动的数控刀架，Z轴步进电动机控制刀架在垂直方向的移动，X轴步进电动机控制刀架在水平方向的移动。
5、罗茨风机凹面、凸面弧曲线和摆线组合三叶转子的几何特性和齿型特征。通过几何分析，对该齿廓的加工进行了研究，显示除了刀具轨迹，确定了刀具和工件之间的接触特性。通过识别刀具的距离与刀具的安装角度，突出研究了控制加工齿廓的加工参数之间的关系。
罗茨鼓风机叶轮加工技术研究现状山东锦工重工机械有限公司专业生产制造各类罗茨风机、罗茨真空泵、MVR蒸汽压缩机、回转风机等设备，承接气力输送系统工程，生产旋转供料器、仓泵、料封泵、旋转阀等各类气力输送设备，综合以上所讲如有遗漏或问题欢迎咨询锦工客服或来电咨询。
罗茨鼓风机两个叶轮相向转动，由于叶轮与叶轮、叶轮与机壳、叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气在大气压的作用下进入进气腔，然后，每个叶轮的其中两个叶片与墙板、机壳构成了一个密封腔，进气腔的空气在叶轮转动的过程中，被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来，这样连续不停的运转，空气就源源不断地从进气口输送到出气口，这就是罗茨风机的整个工作过程。
原标题：罗茨鼓风机详细说明
原理
罗茨风机是容积式风机的一种，有两个三叶叶轮（或二叶叶轮）在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，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。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。
特性
由于采用了三叶转子结构形式及合理的壳体内进出风口处的结构，所以风机振动小，噪 声低。
叶轮和轴为整体结构且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转。
风机容积利用率大，容积效率高，且结构紧凑，安装方式灵活多变。
轴承的选用较为合理，各轴承的使用寿命均匀，从而延长了风机的寿命！
风机油封选用进口氟橡胶材料，耐高温，耐磨，使用寿命长。
参数
公司生产的罗茨鼓风机: 风机口径：DN50–DN400，风量：0.85–200m3/min, 电机功率： 0.75–350KW, 升压：9.8KPa–98KPa
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