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罗茨风机叶轮热膨胀_罗茨风机

时间:2021-09-24 13:17  来源:万豪原创

罗茨风机叶轮热膨胀:S31型罗茨鼓风机叶轮热变形分析及优化设计

  【摘要】:罗茨鼓风机由于结构简单、形式多样、工作稳定等特点而在各工业部门广泛使用。叶轮是风机重要的结构件之一,为罗茨鼓风机的稳定运行起到了非常关键的作用。两个叶轮在旋转过程中的配合是确保气体输送效率的前提,气体输送压缩过程的温度升高使叶轮转子外轮廓产生不均匀热变形,配合间隙变化,导致罗茨鼓风机两个叶轮产生局部干涉,加剧局部磨损,甚至咬死。因此控制减小罗茨鼓风机叶轮外轮廓热变形量,使叶轮在实际工况下依然保持稳定,对整体机械设备正常稳定工作有着重要的意义。本文以锦工鼓风机厂有限责任公司生产的S31型罗茨鼓风机叶轮进行热变形分析及优化设计,主要研究内容及成果如下:(1)介绍了罗茨鼓风机中常用的性能评价指标,对叶轮热变形产生机理进行了分析,由于罗茨鼓风机的工作原理决定了其在工作过程中具有较高的温度升高,并随着输送气体压力的升高而升高,因此分析了机械零件热变形理论基础,涉及传热学、弹性理论、热弹性理论、材料热膨胀理论等;(2)建立了 S31型罗茨鼓风机整机的三维模型,并分析了 S31型罗茨鼓风机的结构特点,建立了 S31型罗茨鼓风机叶轮的有限元模型,对叶轮进行了稳态热分析,得到了叶轮在温升下的热变形量和等效应力,为接下来的优化分析计算做了准备。(3)为防止温度变化分布不均导致叶轮转子外轮廓产生不均匀热变形,外轮廓变形导致配合间隙产生变化;基于形体热变形非相似性特征,分析叶轮平衡孔形状对罗茨鼓风机叶轮外轮廓然变形量的影响规律,通过仿真确定优化孔型结构;得出热变形量最小的罗茨鼓风机叶轮的结构,使罗茨鼓风机工作寿命延长。(4)为防止罗茨鼓风机两个叶轮产生局部干涉,加剧局部磨损,影响罗茨鼓风机的正常运行,选取叶轮非配合面尺寸作为设计变量,利用DOE中心复合设计原理,对叶轮进行参数优化,得到更为合理的非配合面尺寸,提高了罗茨鼓风机气体输送效率,使其工作效率提高。本文的研究将为罗茨鼓风机叶轮的热变形分析及优化设计提供重要参数及依据,并且对于今后同类型结构的研发也具有一定的指导意义。

  【学位授予单位】:锦工理工大学

  【学位级别】:硕士

  【学位授予年份】:2021

  【分类号】:TH44

  【图文】:

  测量仪器的精度发生了质的变化,由温度变化造成的测量误差在仪器测量总误差逡逑中所占比例越来越大。温度的变化造成的误差对机械精度造成了较大的影响,根逡逑据统计资料分析表明,温度引起误差与测量总误差关系如图1.3所示[8]。逡逑2逡逑

  生局部干涉,加剧局部磨损、甚至咬死,不仅影响罗茨鼓风机的正常运行,而且逡逑降低叶轮工作寿命。当罗茨鼓风机三叶转子间隙过大时,在低速低温条件下,其逡逑效率低下,影响罗茨鼓风机整体性能,达不到最佳效果。图1.4为罗茨鼓风机叶逡逑轮。逡逑3逡逑

  (a)两叶转子逦(b)三叶转子逡逑图1.4罗茨鼓风机转子逡逑罗茨鼓风机的工作原理决定了其在工作过程中具有较高的温度升高,并随着逡逑输送气体压力的升高而升高[11〕,温度升高影响罗茨鼓风机转子的正常配合,导致逡逑罗茨鼓风机叶轮转子热变形日益明显,进而影响罗茨鼓风机安全运行。因此,在逡逑不同工况下对罗茨鼓风机叶轮进行热变形分析与结构优化,控制减小罗茨鼓风机逡逑叶轮外轮廓热变形量,使叶轮转子在实际工况下依然保持啮合、稳定,对整体机逡逑械设备正常稳定工作有着重要的意义。图1.5为三叶罗茨鼓风机结构图。逡逑丨邋irtii逡逑Mr逡逑?出气丨丨逡逑i逡逑HI邋___■■Tlj逡逑图1.5三叶罗茨鼓风机结构图逡逑对于一般物体,热胀冷缩是成立的,这是材料永恒的属性。而物体形体尺寸逡逑则不完全具有这种属性,由于受到形体结构其他相关尺寸的制约,物体形体尺寸逡逑热变形不遵从热胀冷缩这一规律。即材料是受热时会膨胀

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罗茨风机叶轮热膨胀:罗茨风机工作原理3个重点3张图完美解读!

  罗茨风机属于容积式回转风机,主要的动力来源为电机、柴油机或者电机柴油混合式, 选型的主要参数有风量、压力、转速、电机功率等,今天要和大家分享的知识是其工作原理,该文会从罗茨风机的结构形式、工作原理、注意事项等方面,为大家详细讲解罗茨风机的工作原理。

  1、结构形式

  一台普通的三叶罗茨风机,主要由两部分构成:驱动机和机头,驱动机是风机的动力来源,可以是电机也可以是柴油机,机头是罗茨风机的主要工作组件,通过有规律的运转,以达到气体输送的目的。

  想要了解罗茨风机的工作原理,必须对罗茨风机的机头结构有充分的了解,机头的主要组成部分有:墙板、机壳、主动叶轮、从动叶轮、主动从动齿轮、主副油箱、轴承等,为了大家对罗茨风机的结构有清洗的认知,小编特意整理了一份结构图供大家参考,如下所示:

  2、工作原理

  罗茨风机有两个叶轮(图二,圈中部分),在电机带动下,两个叶轮会相向转动,当叶轮转过进气口之后,两个叶轮和墙板及机壳之间会形成一个密封的腔室,叶轮继续转动,密封腔室里面的空气会被压入排气口,如此反复经过进气口和排气口,将外界空气输送至目的地。

  叶轮与叶轮、叶轮与墙板、叶轮与机壳之间会存在一定的间隙,该间隙有固定标准和误差,误差过大会产生其他相应的故障问题。在叶轮经过排气口时,在管道前方压力的作用下,会将部分气体通过间隙泄漏至外界,这样的泄漏,我们称之为内泄漏。

  罗茨风机的具体的工作原理流程请看下图:

  3、注意事项

  罗茨风机属于容积式风机,所以,在运转起来之后,风量基本不会发生变化,当前方压力稍有变化时,也能够持续进行空气输送。

  在长期使用之后,罗茨风机的风量会发生变化,多为风量减小,引起的主要原因是:叶轮与叶轮间隙、叶轮与墙板间隙、叶轮与机壳间隙发生了变化,造成内泄漏增大,进而影响罗茨风机的风量。

  为了保证罗茨风机正常工作运转,风机的其他组件也起到了非常重要的作用,如:轴承、齿轮等,配合工作的组件出现了异常故障,对风机的运转也会造成很大的影响。所以,后期使用维护中,不仅要对重要组件进行细致维护,其他的配合组件也要定期进行养护!

  罗茨风机的工作原理很简单,辅助一些图片,我们能够对其工作原理有清洗的认知,在理解罗茨风机的工作原理时,首先要掌握其基本结构,然后再去掌握其运转原理,这样就能够很好的掌握罗茨风机的工作原理了。

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罗茨风机叶轮热膨胀:罗茨风机间隙过大的调整技巧

  三叶罗茨风机以其风量大,近几年来便于操作的优点被污水处理、水产养殖、气力输送等行业广泛使用,那么罗茨风机间隙过大-你会调整吗?

  何为间隙调整?

  转动方式为三角皮带传动。其工作原理是有一个近似椭圆形的机壳与两块墙板包容成一个气缸(机壳上有出气口和进气口),当两叶轮横断面的长轴互相平行时,其“啮合点”正好落在两转子中心连线的中点(节点)上。两叶轮之间、叶轮与墙板之间及叶轮与机壳之间,均需保持一定的间隙,一保证风机的政策运转。如果间隙过大,则被压缩机的气体通过间隙的回流增加,影响风机的效率;如果间隙过小,由于热膨胀可能导致叶轮与机壳或者叶轮相互之间产生碰撞,影响风机的正常工作。

  罗茨风机间隙的调整方法如下:

  1.叶轮与机壳之间的径向间隙调整

  轴承的原始径向缝隙值都是根据轴承的精度等级确定的,如果发现叶轮外端与机壳摩擦时,将风机齿轮箱盖拆除,松动风机两端壳螺栓,取下定位销。在传动齿轮和另一端的皮带轮(或联轴器)上分贝上外径表头。用铜锤轻轻地对称地击打齿轮和另一端的皮带轮(或联轴器)每轻击一次,用塞尺测量一次。反复进行,知道间隙符合要求为止,然后两端壳螺栓对称拧紧。

  2.三角皮带的调整

  松开电机的紧固螺栓及两个调节螺栓,调节电机与主机的前后相对位置,使皮带轮前后对齐,稍稍拧紧四个紧固螺栓,调节风机与电极之间的螺栓,在相应调整电机外侧的调节螺栓,是的在电机与主机平行的情况下紧皮带。

罗茨风机叶轮热膨胀:罗茨鼓风机叶轮与机壳间隙要适中

  山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机、罗茨鼓风机等机械设备公司,位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇,近年来,锦工致力于新产品的研发,新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机,赢得了市场好评和认可。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚,深受客户好评。

  罗茨风机工作原理:罗茨风机有两个叶轮,在电机带动下,两个叶轮会相向转动,当叶轮转过进气口之后,两个叶轮和墙板及机壳之间会形成一个密封的腔室,叶轮继续转动,密封腔室里面的空气会被压入排气口,如此反复经过进气口和排气口,将外界空气输送至目的地。

  叶轮与叶轮、叶轮与墙板、叶轮与机壳之间会存在一定的间隙,该间隙有固定标准和误差,误差过大会产生其他相应的故障问题。在叶轮经过排气口时,在管道前方压力的作用下,会将部分气体通过间隙泄漏至外界,这样的泄漏,我们称之为内泄漏。

  罗茨鼓风机两个叶轮之间及叶轮与机壳和两端墙板之间均保持适当的间隙,以使风机能够正常运转。如间隙过大,则气体漏损量大,罗茨风机性能下降;反之,如间隙过小,因机壳与叶轮热膨胀尺寸不同,在运转中会发生设备事故,甚至发生爆炸事故,锦工风机提醒广大同行及客户务必注意转子与机壳间隙。

  罗茨风机的间隙有转子与机壳之间的径向间隙δ,转子与前后墙板之间的轴向间隙δ1和δ2(δ1是指动力输入端,δ2是指传动齿轮端),以及两转子外表面之间的间隙δR1和δR2(当从风机出口观察,若只看见从动转子的顶部,而看不见主动转子顶部时则为δR1;若只看见主动转子的顶部时则为δR2)。轴承的好坏是保证转子各间隙能否保持原状的首要条件,而轴承的使用寿命在很大程度上取决于轴承的外密封装置的密封效果是否良好,这是确定轴承完好的基本条件。在保证前两项完好的条件下,风机的间隙,尤其是转子与转子外表面之间的间隙调整正确与否,是安装维修好罗茨风机的关键,正是这样的对细节精益求精的不懈追求就,才成就了锦工风机寿命长的经典神话

  滚动轴承的原始径向游隙是根据轴承的精度等级确定的,内径为50~200mm的轴承的径向游隙值在0.03~0.10mm之间。为了避免转子与机壳的摩擦,常取δr=0.25~0.70mm,或按风机制造厂说明书规定进行调节。

  由于一般罗茨风机的叶轮安装都是一端采用自动调心型轴承,另一端采用外圈无挡边的滚子轴承,因此叶轮与前后墙板之间轴向间隙的调节,实质上就是通过调节双列调心轴承的轴向位置来实现的。安装时,双列调心轴承内外圈的压盖和衬套都必须严格地用螺栓紧固。双列调心轴承的磨损会引起叶轮轴向窜动,为使转子不至于与前后墙板摩擦,其间隙δx1和δx2一般要通过计算来确定。

  转子外表面为渐开线曲面(或其它共轭曲面),故在运转过程中与渐开线齿轮相似,这就是能使两转子所有啮合公法线上的间隙δR调成为同一值的道理。δR就是转子啮合间隙。

  当转子处在与水平线成45°的位置时,两转子的啮合点正好落在两转子连线的中点(即节点),此处磨损最小(理论上节点处是不磨损的),故应在转子处于45°时测量δR值,转子共有4对啮合表面,故应测4点叶轮静态间隙δR的合理调整应通过轴的扭转变形计算来确定,使风机运转后的动态δR1比δR2小0.15~0.20mm为宜(此值未考虑齿轮磨损时对δR的影响)。必要时也可以用极限调整法,其过程如下:

  在保证盘车自如的前提下,尽可能调小间隙δR,δR1的最小静态调整值以取0.25~0.35mm为宜,δR1调得越小,其检修周期越长。转子的两个δR1与两个δR2间隙的总和为定值,其值的一半通常为0.6~1.0mm,这是考虑叶轮的热膨胀量和齿轮侧隙确定的。因此,叶轮间隙的调整,实质就是如何分配总和值于δR1和δR2。

  对锦工风机使用的排风量9.6m3/min、功率15kW的JGR125-5B风机计算如下:静态叶轮间隙δR1+δR2≈1mm,轴的扭转变形使间隙变化值δ为:δ=0.5d·φ,式中:d为叶轮的节圆直径,φ为轴的扭转角,φ=1.2PL/nD4,其中,P为传动功率,kW;n为转速,r/min;D为传动轴直径,cm;L为轴的计算长度,cm。经计算δ≈12mm,所以运转时动态δ动1=δR1+0.12mm;动态δ动2=δR2-0.12mm。若要求δ动2-δ动1=0.1mm(0.1为考虑齿轮磨损对叶轮间隙的影响),则(δR2-0.12mm)-(δR1+0.12mm)=0.1mm,即δR1=0.33mm,此值即为δR1的静态调整值。

  调整叶轮间隙时应以调整静态δR2为主,定期检查δR2的值是避免转子发生碰撞、延锦工机使用寿命的措施。

  叶轮工作时,是由一对渐开线齿轮传动的,因此传动齿轮的侧隙直接影响叶轮的正常运转。理论和实践都证明,当齿轮副的轮齿侧隙接近两叶轮外表面之间的最小间隙时,两叶轮就会发生撞击现象。因此,罗茨风机的齿轮副应具有较小的齿轮装配侧隙,对于传动齿轮的制造与安装均有较高的要求。

  几年来,锦工风机工作人员按以上的间隙调整法维修罗茨鼓风机后,风机使用寿命显著延长,除了定期更换轴承及定期检测风机各间隙外,几乎没有出过机械方面的故障。根据锦工风机情况,轴承使用1.0~1.5万h后要予以更换,而齿轮的侧隙数据接近两叶轮外面之间的最小间隙时则要更换。

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