罗茨鼓风机渐开线型转子的改进分析

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1、摘要：提出了罗茨鼓风机渐开线型转子型线的一种改进方法，并对改进后的转子面积利用系数、重合度等参数进行了分析。以一种罗茨增压器的转子为例，在不同压比条件下，对改进前后两种转子的排气压力和流量脉动进行了对比分析。分析表明，改进的转子型线在特定工作条件下具有优势，为这种型线的应用提供了理论依据。关键词：罗茨鼓风机；转子；渐开线中图分类号：TH444文献标识码：BTheImprovementAnalysisofInvoluteProfileTypeRotorinRootsBlowerAbstract:Animprovedmethodfortheinvoluteprofiletyperotorin

2、rootsblowerispointedoutandtheparametersofimprovedrotorsuchasareacoefficientandcontactratioareanalyzed.Comparativeanalysisindischargepressureandairflowpulsationofthetwokindsofrotorsbeforeandafterimprovementismadeunderdifferentpressureratioswithakindofrotorinrootssuperchargerasanexample.Itisconclud

3、edthattheimprovedrotorhasadvantagesinspecificcircumstances,whichprovidesatheoreticalbasisoftheapplicationofthiskindofprofile.Keywords:rootsblower;rotor;involuteprofile0引言罗茨转子是罗茨鼓风机(Rootsblower)、罗茨真空泵(Rootsvacuumpump)和罗茨增压器(Rootssupercharger)等回转式流体机械的关键部件。按型线构造不同，罗茨转子一般分为三类:岡弧型、摆线型和渐开线型。摆线型W面积利用系数

4、较低而很少应用[1];圆弧型因转子齿顶密封性能差、容积效率低难以广泛应用％传统的渐开线型设计加工方便，密封性能好，但型线干涉问题制约了面积利用系数的提高。此外，由于罗茨转子与壳体间形成的基元容积与进、排气口连通呈周期性变化，造成流量和压力脉动，并产生气动噪声，是影响此类流体机械性能的主要W素。文中提出了一种渐开线型线的改进方法，可以提高罗茨转子的面积利用系数，并对传统和改进的三叶渐开线型线转子的M流脉动进行了比较分析。1转子型线参数的计算分析为了便于对转子型线进行比较，以罗茨增压器中的转子结构为例，分别对传统渐开线转子和改进后的转子进行计算和分析。给定设计参数：直叶转子，转子头数Z=3，

5、外径D=74mm，长度/_=13Omm,中心距A=50.8mm,进口温度298K,岀口温度303K,转子转速o)=100ttrad/s，进、排气口压比£=pd/ps，按£?=1.2、1.4、如图1所示，在传统的渐开线型线中，渐开线与相邻的齿顶销齿岡弧及齿根销齿岡弧（EF）相连，以保证两转子啮合过程中，型线始终保持共轭运动。图1传妖渐开线转子型线这种型线结构限制了面积利用系数的提高，那工难度也较高。通过改进，将齿顶的销齿圆弧转化为一段极短的销齿弧，减小渐开线基圆，齿根销也圆弧（EF段）随之作相应调整，使渐开线长度增加，叶轮截面积减小，从而提高转子的面积利用系数（图2）。设计参数见表1。图2

6、改进渐开线转子型线表1转子S线参效对比基I■■

7、半径/mm22.1518.53梢齿囫弧半径/mm11.6•齿顶回弧半径/mmy

8、值进行积分，或按文献[4】屮的方法进行建模分析。传统型线转子为了达到较高的面积利用系数，在设计中采用较高的径距比（即D/A）[5],而按给定的转子参数，在径距比不变的情况下，可得面积利用系数入=0.5140。在渐开线啮合传动中，重合度是衡量传动连续性、传递载荷均匀性的重要指标。在罗茨转子运转中，重合度反映了转子型线的理论啮合情况。由文献［6］可知：—-tana^

9、+Z2(tana2-tana)](2}其中Zi=Z2=3,3i=32=