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罗茨风机研究概况

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罗茨风机研究概况

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公司新闻
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发布时间:
2020/08/03 18:26
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罗茨风机研究概况


罗茨风机是回转式鼓风机的一种(如图1.2所示),由美国的弗朗西斯和 菲兰德•罗茨两兄弟于1854年发明,并由此而得名。这种容积式鼓风机具有往 复式和离心式风机的优点和特点,另外还兼有操作方面,结构简单,风量随压力 变化很少等的优点,因此广泛应用在炼钢、釆矿、化工输送、港口介质传送、水产 养殖增氧、环保处理等行业⑴。

1.主动转子:2,从动转子;3.泵体;4.同步齿轮;5.主油箱;6.墙板;7.轴承;8.副油箱

1.2罗茨风机工作原理示意图

尽管罗茨鼓风机的用途很广,但是它在工作过程中,噪声强烈,振动较大、 而且容易被外部干扰。罗茨鼓风机的振动会导致鼓风机的机械工作性能降低或根 本无法工作,严重时还会造成恶性事故,给工业生产带来巨大的经济损失,同时 振动噪声会影响操作人员的正常工作和身体健康。因此,振动噪声一直是限制罗 茨鼓风机应用,降低鼓风机效率与工作可靠性的重要因素,所以国内外学者针对 罗茨鼓风机的振动噪声问题开展了一系列研究工作23】。

在风机的制造装配与工程应用方面,主要通过提高制造质量、装配精度,转 子进行动平衡处理,使用进口轴承代替国产轴承,少釆用弹性联轴器直联电动机 和鼓风机,或多釆用皮带传输方式等,来降低振动与噪声。在空气噪声的治理方 面,常釆用的措施有两种:一种是被动降噪,通过应用消声器、隔离罩、隔音墙 等外部设施,吸收噪声,但并不能从根本上降低噪声的产生,风机系统存在体积 加大、机构繁杂、成本增加等缺点,对风机的节能降耗极为不利;另一种是主动 降噪,通过改进风机的转子结构、线型与啮合间隙、进排气口形状与管道等,从 鼓风机内部结构着手设计出低噪声、高效、节能、结构紧凑的鼓风机,也称低噪 声结构设计〔网】。如通过对罗茨风机的传统线型进行改进设计,实现降噪的效果, 这类研究人员有彭学院等⑶;采用三叶扭叶转子代替三叶直叶转子来达到降低罗 茨风机的噪声目的,这类研究人员有叶仲和等团。

在消除和降低振动研究方面,研究人员通常是利用有限元软件建立风机叶轮 或泵体等的模型,计算模型的固有频率和相关振型,以达到降低振动的目的。如 钮冬至利用CAE软件建立了轴流风机叶轮的有限元模型,经过模态分析计算出 叶轮的固有频率和振型図;张瑞华基于ANSYS软件对鼓风机进行有限元建模, 在静力学分析与模态的基础上,计算出系统的固有频率、振型、振动速度幅值, 并根据CAE分析结果调整鼓风机结构参数,以实现减振、隔振效果㈣;谭青等 利用CAE软件建立离心式鼓风机转子的有限元模型研究了转子不平衡响应叫; 钱网生等基于振动模态试验与低噪声结构设计的混合方法研究了船用空调通风 机噪声系统卩勾。

在风机技术动力学基础理论研究方面,尚东奎利用极限载荷法计算通风机叶 片应力卩叫李篙等研究了轴流通风机的离心载荷与气动载荷,利用有限元方法分 析叶轮的强度啊;贾莉等建立了以任意频率和相位谐振的二维离心叶轮叶片上受 力计算模型,求解叶片上的脉动力卩% Chyang C.S.等对罗茨风机的压力脉动进 行了研究,根据试验作出压力脉动随转子转速的变化曲线,讨论了脉动频率与空 气流速的关系岡。熊安然等对三叶罗茨风机的进气气流进行了研究,认为进气气 流脉动对压力脉动有很大影响,也是风机重要的流体性能指标之一卩气

总的来说,上述研究的核心问题集中在风机的核心部件叶轮上,对罗茨风机 来说其焦点就是罗茨风机转子线型的设计和数控加工。线型设计的好坏与转子加 工质量的好坏,最终都会对转子啮合间隙产生直接影响,其结果将会反应到风机 转子进风时泄漏是否严重,是否会产生大量的噪声和振动,风机是运转是否会严 重发热。因此本课题首先研究的是如何获得高质量的转子线型,其次是低成本高 质量的加工出风机转子线型,最后才是整个产品的系列化快速设计。