罗茨鼓风机转子各部间隙的分析与计算.pdf

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1、第37卷第6期化工机械697罗茨鼓风机转子各部间隙的分析与计算宋健强’(兰州石化公司乙烯厂)摘要在罗茨鼓风机转子型面曲线理论分析的基础上，通过对罗茨鼓风机转子工作间隙影响因素及转子受力分析，确定了转子各部位间隙的计算方法。关键词罗茨鼓风机型面曲线间隙分析中图分类号TQ051．21文献标识码A文章编号0254-6094(2010)06-0697-05转子是罗茨鼓风机的核心部件，其叶型轮廓线称为型面曲线，型面曲线由一组特点曲线组合而成。就转子的型面血线而言，选用不同的转子型面曲线或者选用不同参数的同一类型面曲线，都会引起转子径距比

2、、面积利用系数以及啮合参数的变化，从而影响到风机的效率。因此，作为罗茨鼓风机转子的基础技术，转子型面曲线的设计技术一直是提高罗茨鼓风机性能的一项关键技术。通过对罗茨鼓风机转子型面曲线的理论分析，可以从运动学的角度出发，确定不同叶型的转子型面曲线的极限数学模型，根据基本参数确定其型面曲线的理论几何参数。但是，在实际应用中，由于受零件加工精度、装配精度及风机运行参数等因素的影响，为了保证转子的正常转动，转子与转子间、转子与壳体间应保持一定的间隙。从热力学的角度出发，就减少泄漏损失和提高容积效率而言，叶轮工作间隙越小越好旧1；从运动

3、学角度出发，就实现转子的可靠运转而言，叶轮工作间隙越大越好。因此，转子间隙的选择是影响鼓风机经济性和可靠性的重要因素，也是转子型面曲线设计中的一个关键点。1罗茨鼓风机转子间隙的影响因素根据罗茨鼓风机的工作原理和转子传动特点，转子与转子、转子与壳体之间的工作间隙主要受热膨胀值、轴承游隙、齿轮侧隙、转子扭转变形量、转子挠度和叶轮加工误差6个方面的因素影响。1．1热膨胀值△⋯已知风机的进气温度t、排气温度死和环境温度l。，那么叶轮与机壳间的热膨胀值△，为：△，珉(掣一业掣)，m叶轮与叶轮间的热膨胀值△。为：2R。(丛霉型_)△L：—

4、————L——一，mK叶轮端面与墙板间的热膨胀值为：△B_￡(掣一型掣)’m式中R。——叶轮外圆半径，m；￡——叶轮长度，m；口，——叶轮材料的线膨胀系数，℃～；口。——壳体线膨胀系数，℃一；￡。——风机的工作环境温度，℃。1．2转子扭转变形量△，图1所示为一主动转子结构示意简图。图2中，0。为主动转子，0：为从动转子。设主动轴在皮带轮(联轴器)扭矩L、叶轮气体作用力扭矩r。和同步齿轮扭矩r。的共同作用下，主动叶轮远端面中心轴线相对于同步齿轮中心将产生一个扭转角咖，。同样，从动轴在同步齿轮扭矩t和叶轮·宋健强，男，1966年1

5、0月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。698化工机械2010年气体作用力扭矩t的共同作用下，其远端面中心轴线相对于同步齿轮也将产生一个扭转角咖：。图1主动转子结构示意图图2叶轮扭转示意图对于主动轴来讲，因为T。=Tp／2，那么：丁■=t={另外，由于t和r。作用在不同部位，且方向相反，因此，要采用分步计算的方法。那么，根据材料力学圆轴扭转变形公式可得：16Tp(-3-万L-+L，+L4)咖t=——蒜广，剐对于从动轴，t=t=Tp／2，那么，根据材料力学圆轴扭转变形公式可得：，16Tp(÷+L3+L4)咖：=——磊广，训式

6、中L——皮带轮(或联轴器)的扭矩，N·m；G——轴的剪切弹性模量，Pa；d——轴的平均值，m，d=堕掣。如图2所示，当转子扭转角一定时，转子的扭转变形量随转子上不同半径取值而变化，这样就会导致在转子旋转过程中，不同的啮合点有不同的扭转变形量。考虑到两叶轮的曲线为共轭曲线，从理论上讲，可将每对叶面所有啮合点的间隙调匀，使之与节点的啮合间隙相同。因此，转子轴扭转变形造成叶轮啮合间隙的减小量为：．。，．．、32丁PR(L+￡3+L4)，△p=尺(币l+咖2)=——JL二j—j}L——∑，rad式中R——叶轮节圆半径，m。1．3转子挠

7、度e如图3所示，在实际工作状况下，由于转子轴在重力形和气体作用力均布载荷q．的共同作用下，转子轴产生一定的挠度，使两叶轮O。和O：的中心轴线移动到阴影区域内工作。b图3叶轮工作轴心位置示意图重力形产生的转子轴的挠度e。在叶轮旋转过程中不发生变化，其方向垂直向下，根据均布载荷的挠度计算方法⋯可得：，口。L如(厶+{})[(厶+{})己+2己(工+厶)]气2—————面豇■——一气体作用力均布载荷q。产生的转子轴挠度，随着叶轮啮合点的变化，其方向、大小不断发生变化。在图中位置，两转子的挠度差最大，也就是说两转子因挠度差产生的啮合间

8、隙减小量最大。根据均布载荷的挠度计算方法⋯可得：(e。)min=(口。)。；。儿：(￡，+虿L)[(￡，+导)L+2L，(L+厶)]6E13L3(e．)一=(g。)⋯儿：(￡，+虿L)[(￡，+L)L+2L，(L+￡，)]对于两叶片转子，在叶轮旋转过程中，气体作用力的垂直分量