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含8张CAD图带开题报告+答辩ppt-独家 二叶型罗茨 鼓风机 设计 CAD 开题 报告 答辩 ppt 独家

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任务书题目 二叶型罗茨鼓风机设计 专业 XXXX学号XXXX姓名 XXXX 主要内容及要求、主要参考资料等：主要内容及要求1.了解课题的发展历程和市场，学习和理解设备的运行原理以及工作特点等；2.选择几种经典的二叶罗茨鼓风机对比课题规划出初始的课题草案，继而根据初步方案绘制草图，然后根据草图选取至少两组数据进行对比，选择最优方案；3.完成二叶罗茨鼓风机箱体部分设计，传动系统设计，转子部分设计并计算，最后进行强度及数据校核；4.数据计算（工作参数、结构参数、主要零件的强度计算与较核），确定各零部件详细尺寸和与之相联系的工艺数据；5.根据设计计算尺寸绘制二叶罗茨鼓风机装配图，部分零件图，绘图总量不少于5张及1号图一张；6.根据设计结果写出设计说明书.主要参考资料 1 孙研. 风机产品样本（上、下册）M. 北京: 机械工业出版社,2003： 135-158 2 续魁昌. 风机手册M. 北京: 机械工业出版社,1999：432-490 3 杨诗成，王喜魁. 泵与风机（第三版）M. 北京: 中国电力出版社,2007： 2327 4 白扩社. 流体力学泵与风机M. 北京: 机械工业出版社,2005设 计,l999(5)：7375 5 方大千等. 手泵风机和起重机速查速算手册M. 北京: 中国水利水电出 版社,2004:103105 6 原中华人民共和国机械部. GB 5027598压缩机、风机、泵安装工程施工 及验收规范M. 北京: 中国计划出版社,1998:203205 7 安连锁. 泵与风机M. 北京: 中国电力出版社,2001:113114 8 王寒栋，李敏. 泵与风机M. 北京: 机械工业出版社,2009:1501549 沙毅，闻建龙. 泵与风机（21世纪高校规划教材）M. 合肥: 中国科技 技术大学出版社,2005:10210310 全国风机标准化技术委员会. 中国机械工业标准汇编（风机卷上、下）M. 北京： 中国标准出版社，2002:8789 11 李璨,张宪民.机械原理M.武汉理工大学出版社，2004：545612 Qiu Yangzhen, Lin Yimeng. Research of High Precision Pneumatic Manipulator. Hydraulic Pressure and Pneumatic J . 2006.28(4):5556 13 齐新丹.互换性与测量技术M.中国电力出版社,2008:7879 14 吴绪钧德国机械式停车设备考察综述M.停车与设备(创刊号),1998： 656715 B.Tondu，P.LopezModeling and control of McKibben artificial muscle robot actuatorsJIEEE Control System Magazine，2000, 27(6):1538完 成 期 限： 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日III摘 要二叶型罗茨鼓风机是一种用在气体输送上的工业机械设备，其最大的特点是使用时当压力在允许范围内加以调节时流量的变动很小，压力选择范围很宽，具有强制输气的特点。输送时介质不含油。选定工作环境，得出风机具体参数，从而确定电机型号。叶轮的具体尺寸采用高等数学建立坐标系的方法建立型线方程，算出具体数值。并根据叶轮的具体尺寸进行风机主动轴、从动轴、同步齿轮和壳体的设计。处理所有的数据和校核之后完成设备的装配。关键词： 罗茨鼓风机；工作参数；叶轮转子；强度校核；装配ABSTRACTSecond leaf type roots blower is a kind of used in gas transmission of industrial machinery and equipment, its biggest characteristic is to use when the pressure is within the scope allowed to adjust the flow rate change is small, the pressure range is very wide, has the characteristics of the mandatory gas. When conveying medium oil. Because of its use is widespread, the optimization and upgrade of the fan is of great significance. Selected work environment, it is concluded that the fan specific parameters, to determine the motor model. The dimensions of the impeller type line based on the method of higher mathematics equation, calculate a specific value. And according to the specific sizes of the impeller fan drive shaft and driven shaft, the design of the synchronous gear and shell. Handle all the data, and checking after finish assembly of the equipment.Key words： Roots blower, Working parameters, Impeller rotor, Performance check, Equipment assembly 目 录 摘 要IABSTRACTII第1章 绪论1第2章 二叶型罗茨鼓风机概述22.1 二叶型罗茨鼓风机的分类及特点22.1.1 二叶型罗茨鼓风机的分类22.1.2 二叶型罗茨鼓风机的特点22.2 二叶型罗茨鼓风机的展望22.3 二叶型罗茨鼓风机的主要零部件32.4 二叶型罗茨鼓风机两种传动方式的特点4第3章 二叶型罗茨鼓风机的总体设计63.1 二叶型罗茨鼓风机的传动系统及工作状态63.2 二叶型罗茨鼓风机的工作原理63.3 二叶型罗茨鼓风机设计的参数73.4 二叶型罗茨鼓风机转子的设计83.4.1 叶轮的选型83.4.2 叶轮的尺寸计算133.4.3主动轴的设计153.4.4 从动轴的设计163.4.5 主、从动轴的公差配合173.5 壳体的设计18VI3.5.1机壳的设计183.5.2 墙板的设计193.5.3油箱的设计193.6 轴承的选型193.7皮带轮的设计213.8 同步齿轮的设计223.9 密封元件的选择24第4章 二叶型罗茨鼓风机的安装、调试及维护264.1 二叶型罗茨鼓风机的安装264.1.1 机组安装前的准备工作264.1.2 机组的就位与找正264.1.3 二叶罗茨风机的组装与检验264.2 二叶罗茨风机的调试274.3 二叶型罗茨鼓风机的维护28第5章 结束语30致 谢31参考文献附 录VII第1章 绪论自19世纪70年代第二次工业革命之后，罗茨鼓风机作为输送气体的主要机械设备，被人们使用在各种工作环境之中1。多年以来，罗茨风机因其运行稳定，设备本身耐用，同时保养费用低，得到各种工厂亲睐。但由于其设备运行噪声较大，所以对罗茨风机进行优化升级从而改善工人工作环境是非常具有显示意义的。无数工程师一直在为降低设备运行噪声、提高设备工作效率、对其整体结构进行优化升级而努力奋斗。其中不乏一些建设性的改动，从中不难看出，几乎每一位工程师的改进焦点都在转子结构上，像其中比较成功的有摆线型、圆弧型和渐开线型转子。不过也有一些工程师们另辟蹊径，典型的有将排气口设计成各种能简单吸收噪声的形状，又或者设计新的设备外型，在出气口处加上一些降噪设施，并根据工厂内具体的情况进行合理的配置以达到最大降噪的目的。二叶型罗茨风机在工业历史上一直充当着非常重要的角色，由于其基元容积大，排气量大，所以对一些大型的生产设备来说，也只有二叶型罗茨风机才能更好的契合其生产效率。迄今为止，二叶型罗茨风机遍布于各行各业之中，以其设备优点和应用范围之广我们也不难想象，在其得到更好的优化升级之后，肯定会更受大众欢迎。 第2章 二叶型罗茨鼓风机概述2.1 二叶型罗茨鼓风机的分类及特点2.1.1 二叶型罗茨鼓风机的分类二叶型罗茨鼓风机的分类多种多样，根据分类标准的不同其种类也不同，以下就不同的风机整理分类成表格2。 表 1 罗茨鼓风机的分类分类标准不同类型 转子叶型 圆弧型、摆线型、渐开线型 工作方式 单级和双级、干式和湿式 密封形式 迷宫密封、填料密封和机械密封 冷却形式 空冷、水冷、和逆流冷 结构形式 立式、卧式、竖轴式 传动方式 直联传动和带传动 介质种类 空气、煤气、氢气、和二氧化碳 用途 立窑、气化、曝气2.1.2 二叶型罗茨鼓风机的特点通过查阅资料文献并对比可以发现二叶型罗茨鼓风机相比其他气体输送设备有明显的三个个优势3。(1)稳定性：与其他设备不同，罗茨风机为基元容积式鼓风，输气为单通道不可逆强制性输入，所以跟其他设备相比较，转速一定，基元容积一定，输出流量的稳定性自然更高。 （2）耐久性：仔细分析可以看出，罗茨风机为自回转式设备，同时也不用储存气体，所以相对于别的设备其自身损耗少，总工作时间长。 （3）适用性广：罗茨风机内部零部件都有间隙，如此一来，即使输送带一些细微介质的气体也不会使机械故障，从而使其具备多条件工作的优势，适用范围也大大提升了很多4。2.2 二叶型罗茨鼓风机的展望工业生产在向前进步，二叶型罗茨鼓风机要想不被淘汰也必须要向前进步，阻碍其发展的无外乎两点，一是设备运行时噪声太大，与现在以人为本的理念不符合，改善工人的工作环境必须要放在首位，二则是老式罗茨风机的工作效率已经渐渐跟不上时代的脚步，提高工作效率则是每一台设备都必须要而且坚持要做的事情。 降低噪声则需要从内到外的为其进行一番设计。噪声的主要来源还是因为进、排气脉动和回流冲击的作用，气体动力性噪声占了很大一部分，如此，若是将预进气结构加以改造则能明显减少进气脉动。最后则是可以改良各种减少噪声的辅助性设施，从而达到全方面的降噪处理。 从罗茨风机的原理出发，要想提高其工作效率，则必须提高其基元容积，如此，便要对叶轮间隙的密封性加以改善，同时优化叶轮型线，方能从本质上提高风机的工作效率5。2.3 二叶型罗茨鼓风机的主要零部件 图 1 二叶型罗茨鼓风机结构示意图1. 机壳 2.叶轮 3.主动轴 4.从动轴 5.齿端墙板 6.齿轮箱 7.同步齿轮 8.齿轮止动螺母 9.驱端墙板 11.支撑轴承 10、12.密封(1)机壳作为承载着整套设备的基础性部件，通常由铸铁铸造，但在湿度较大的工作条件下也有不锈钢铸造而成，结构随整体设计不同而异，大致有水平剖分式和整体式两种，配有主要的进、排气口，同时也是决定罗茨风机基元容积的关键所在。 (2)转子 整套设备的“心脏”所在，即是转子，主要两部分就是主动轴与叶轮的结合和从动轴与叶轮的结合。为保证转子的工作寿命，通常用高强度合金钢或优质碳素钢铸件来作为轴的材料，而叶轮则是采用高强度铸铁制件。 (3)同步齿轮 同步齿轮作为转子转动的动力所在，在整套设备中也有着很重要的几个作用；第一，两齿轮互相啮合转动，将电机动力输送给转子使其转动工作；第二，齿轮与转子在一同心圆之中，转动啮合的同时将自身转矩也一并传递给转子。同步齿轮的铸造材料由于使用原因要求颇高一般为高强度合金钢或着优质碳素钢。 (4)墙板 墙板的作用主要有封闭机壳两端，可做端盖；作为轴和轴承的载体，支撑其在箱体内部的中心位置。每块墙板都有螺栓固定在机壳上，若转子径向定位不足，可给墙板上配上侧板，不仅如此，在以后的日常工作磨损之中，也只需将侧板换下，经济实用。墙板的选材则比较简单，选用高强度铸铁制件即可，若是工作条件特殊，也可选用不锈钢制件以满足要求。 (5)轴承 对轴承最重要的数据则是径向载荷。此时，不同的情况下要选用不同的方案。因为同步齿轮为斜齿轮是，对轴承而言就存在着些许载荷较小的轴向力；但若是直齿轮则完全没有轴向力，可不计。 (6)密封 密封方式主要采取两种常用方式；一种是针对运动部位的密封措施，像对轴伸部位、轴承座尾部和轴端部位这些部位采取的密封称之为动密封；另一种则是针对固定部分的密封措施，对于像轴承压盖与轴承座之间、墙板与机壳之间、墙板与油箱之间采取的密封通常叫作静密封6。有一些风机则是因为工作环境的特殊，所以输送的气体可能是些有毒性气体，此时密封性则更是安全的考量重点。2.4 二叶型罗茨鼓风机两种传动方式的特点 (1)直联传动 由联轴器和风机主动轴直接相连而成的传动方式被称为直联传动，此时电机主轴的转速即是鼓风机转子的转速。相对于风机另一种传动方式（皮带传动）来说，因为皮带一般不能在较高温度的环境下工作，所以此时采用直联传动的方式即能保证风机稳定工作，也可以简洁的对风机进行维护，使其经济效益提高又一档次。 (2)皮带传动 当没有与风机匹配的电机转速的时候则需要用到另一种传动方式，即为皮带传动，采用皮带床送的时候即可以根据需要随意调节两皮带轮的比例而达到想要的转速即可，此种传动方式转速灵活多变，一次可以满足大部分市场的需求。相对于已上的传动方式，此种传动方式则能起到保护电机以免其过载的作用7。第3章 二叶型罗茨鼓风机的总体设计3.1 二叶型罗茨鼓风机的传动系统及工作状态进行二叶型罗茨鼓风机的设计之前，我通过查阅书籍和浏览网页对风机与电机的联接处有了初步的了解，如图2所示，之前也介绍过风机与电机的两种联接方式，即皮带轮联接和直联联接，相比较之下我采用了大众化的皮带轮联接，这种联接方式不仅适应范围广而且也经济实惠。图 2 二叶型罗茨鼓风机的传动系统图1. 机壳 2.压力表 3. 压力表开关 4. 排出口 5.电机 6.排气机 7.油标 8.丝堵 9.黄油杯3.2 二叶型罗茨鼓风机的工作原理二叶型罗茨鼓风机从其工作方式不难看出为容积式风机，它所输送的风量同转速有关，一定时间之内，转速越快输送的风量自然也就越多，风机每转动一周两个叶轮则进行了两次的进气和排气的过程8。二叶型罗茨鼓风机的工作原理如图3所示 图 3 转子鼓风原理图3.3 二叶型罗茨鼓风机设计的参数罗茨鼓风机应用在各种不同的领域，此处就水厂养殖的参数来开始风机的设计。在这方面，罗茨风机的升压由几个方面决定：一是水的深度；二是输气管长度和粗细；三是气泡的局部损失9。一般情况下在：水深在1.5m以上的时候，升压为39.2kPa。选定工作状态在水深1.5m以上的环境中，其升压为39.2kPa，根据风机手册查表可得，风机转速为，进口流量，轴功率为2.46kW,配套电机型号为Y100L-2，功率为3kW。确定以下参数开始风机的设计计算。 (1)罗茨风机转速此时的转速即为主动轴在单位时间内旋转的次数，叫做罗茨风机转速。单位是r/s和r/min。n=1450r/min。 (2)压力 压力 此处压力的测量位置在风机的进、排气口处，分别叫做进气压力和排气压力。此处所测量的压力通常为静压。单位是Pa和KPa。 升压 升压指的是鼓风机进、排气口压力之差，也叫压差。表达式为 （kPa） (3-1) 式中指的是进气口处的压力，即进气压力，单位通常是kPa； 指的是排气口处的压力，即排气压力，单位通常是kPa。 压力比 压力比指的是鼓风机排气压力与进气压力的比值，即 =1.388 (3-2) 计算时、均取绝对压力。 (3)流量选取一指定截面，在单位时间内气体通过此截面的质量和体积即为次气体通过这一截面的质量流量或容积质量。在标准状态下（温度为20、压力为101.325kPa、相对湿度为50%的空气状态），风机样本和铭牌上标称的流量指的是风机单位时间内拍出的气体在进气状态下的流量。单位有和。此处可知流量为(4)轴功率风机的轴功率即是电机所传入风机主动轴的功率,即3kW。 (5)进、排气温度风机进、排气口处的气体温度，称为进气温度和排气温度。进、排气温度之差为温升，即 （） (3-3)式中，分别为进气温度与排气温度。3.4 二叶型罗茨鼓风机转子的设计3.4.1 叶轮的选型3.4.1.1 渐开线型叶轮和摆线型叶轮对渐开线的设计近年来已经进入了许多工程师的视野，优化升级后的渐开线设计能对风机的性能有着全面的提升10。如此一来不仅可以增加叶轮的面积利用率，同样也能应对越来越新的要求。 图 4 传统渐开线叶轮型线摆线型的叶轮设计和加工都比较复杂，由于加工技术和设备的问题国内较少使用这类叶轮。3.4.1.2 圆弧型叶轮 相比于圆弧型直叶轮，渐开线型叶轮有瞬时传动比不变、可分离、较好的互换性和较大的泄露流动阻力等优势，但是由于我的设计能力有限，所以就选用该类型的叶轮来组装转子。下面就圆弧型叶轮的三种子类型分别进行比较选择最合适的。转子顶圆半径计为，两转子中心距计为，它们的比值决定了输送的风量，显然，比值越大，风量越大。(1)外圆弧及其包络线型参考相关文献可推导出外圆弧及其包络线型叶轮的齿谷型线方程如下： (3-4)对上式有，取值应在-3030，b为齿峰外圆弧中心F到转子中心O的距离，r为节圆半径，为齿峰外圆弧半径， (3-5)根据高等数学知，曲率半径通用公式为 (3-6)其中，分别为x和y对参变量的一次和二次导数。若0，即为曲线外凸；若0，即为曲线内凹。图 5 外圆弧及其包络线型将（3-4）式相关参量求导带入（3-6）式中可以得到转子齿谷曲率半径关于、b、和r的关系式，如下所示： （3-7）当时，由负值到负无穷，取得最小值，即。要避免上述现象，只需令，求出此时的值即可。令，可解得： （3-8）将代入（3-7），化简后得： （3-9）因为，并将的公式代入，取30化简后得： (2)内圆弧及其包络线型 内圆弧及其包络线型的计算与外圆弧及其包络线型的十分相似，首先确定其齿峰型线方程，如下所示： （3-10）其中的取值范围和外圆弧及其包络线型转子的的取值范围一样，b为齿谷内圆弧中心F到转子中心O的距离，r为节圆半径，为齿谷内圆弧半径， （3-11）仿照外圆弧及其包络线型转子中对的计算，得出内圆弧及其包络线型转子的的表达公式： （3-12）内圆弧及其包络线型转子齿峰与外圆弧及其包络线型转子不同，它的转子齿峰必须和圆弧状齿谷啮合，所以要求。此时需要证明出现在转子齿峰型线端点处，此时令，于是有： （3-13） 图 6 内圆弧及其包络线型 由公式（3-11），化简后得： 联合公式（3-11）和（3-13），化简后得： (3)内外圆弧加摆线型相对于前两种转子，第三种转子由于其内外圆弧的圆心都位于节圆上，所以该转子的的公式如下所示：(4)三种类型的转子的比较为了便于得出合理的结论，我就均取其各自的最大值，并调整鼓风机两转子之间的中心距，使得其壳体横截面积相等。比较后的结果见表2。表 2 三种圆弧型转子鼓风机的数据比较 叶轮型线 风机参数 外圆弧及其包络线型转子内圆弧及其包络线型转子内外圆弧加摆线型转子0.8060.7810.833中心距1.0231.0551转子横截面积0.8890.9410.856壳体横截面积3.2083.2083.208转子与壳体间的单块空腔面积0.3010.2760.318从表格中是数据可以很容易得出内外圆弧加摆线型为最佳型线。3.4.2 叶轮的尺寸计算 通过以上的分析可以看出内外圆弧加摆线型作为风机转子最佳的线型，以下是计算摆线的具体方式。首先确定转子各段型线的方程，内外圆弧加摆线型型线显然分别有外圆弧型线、内圆弧型线和摆线过度。如果按理论方程，那么转动中内、外圆弧完全接触，啮合间隙也不均匀，所以要对理论方程进行修正，以保证及其更加平稳的运行。为内、外圆弧半径，a为转子中心距，令，11。于是修正后的各段型线方程为： (1)第一段型线参数方程 (2)第二段型线参数方程 (3)第三段型线参数方程 假设修正后的内圆弧中心坐标为，半径为，则得到第四段型线的参数方程： （3-14） （3-15）经过转化得： （），其中 （3-16）第五段型线参数方程为： （3-17）根据要求的进排气流量，取用的转速和其他相关条件，设计出中心距a，内外圆弧，之后使用上面的公式改进转子的型线。中心处的空的配合公差没有标出，计算得出中心距a为100，。为了减轻重量，叶片设计为空心的，上图为从中部剖分的主视图。空心为圆柱，与叶轮外圆弧同心，半径为22mm。其基本的尺寸如下图所示： 图 7 转子基本尺寸图由于转子通过铸造而成，叶轮上又有空心结构，且其尺寸精度要求较高，所以加工较为繁琐。现在国内加工才刚起步，通常在数控加工中心加工即可，当然要求较高的转子要在更先进的机床上加工。所以我所设计的这个转子还可以进行优化，如优化中心孔和空心的直径，并保证转子能有效控制运转时它们之间间隙的稳定的情况下，调整转子各个处的壁厚，使转子力学性能更好。动、静平衡随着转子的优化，运转也会更加平稳，寿命更加长。3.4.3主动轴的设计主动轴是与电动机相联的，它的转速与电动机的转速关系十分密切，由于其通常用皮带轮或联轴器与电机主轴相联，再加上其他零部件的不均匀分布，它的受力情况是十分复杂的，一般都要对其进行强度校核12。相对于一般的轴，三叶型罗茨鼓风机的主动轴相对要特殊点。首先轴与叶轮的结合为过盈配合，又由于两叶轮之间不接触，因而不传递转矩，所以两者的结合不使用键，即此处的轴无需开设键槽，再者由于同步齿轮的重要地位和作用，因此在需安装齿轮的轴端攻有螺纹，以便将同步齿轮与轴固定在一起，以保证轴与齿轮同步转动，从而保证两叶轮之间间隙的宽度在合理范围，而不像一般轴那样开键槽，再用键将齿轮装到轴上。主动轴与叶轮结合处直径取决于叶轮的孔径大小，其结合处相关长度则由叶轮长度与两墙板的间隙确定，其它部分尺寸，分别取决于要与之配合的零部件的尺寸，公差参考相关手册确定。图8为主动轴的驱端部分基本尺寸，图9为主动轴的齿端部分的基本尺寸。图 8 轴驱端基本尺寸图图 9 轴齿端基本尺寸图由于与叶轮的结合方式并不采用键，所以轴的受力均匀，再加上轴的受力受工作方式的影响，主要集中在了轴与叶轮结合部位，所以无长时间超大负荷运转情况下，轴的强度足够满足工作要求。3.4.4 从动轴的设计 从动轴由于不与电动机相联，所以长度相对与主动轴要短些，就是少了配合皮带轮或联轴器的那段长度，其他尺寸及公差都与主动轴一样。 它与叶轮、同步齿轮的结合和主动轴与叶轮、齿轮的结合一样，尺寸的确定只需截取主动轴的一部分即可，受力比主动轴还要少，所以强度显然满足要求。图10为从动轴的设计图，上面标有各段轴的基本尺寸。由于轴过长，转子处轴基本上没有尺寸变化，图中未标出，转子处基本长度为220mm，是整个轴尺寸和公差要求最高的部分。图 10 从动轴基本尺寸图两轴与转子分别结合后，都要进行静、动平衡的校验，在装配时还要再次校验，以保证其运转平稳，不发生碰撞。就材料而言，相同的是叶轮和轴都是铸造而成的，不同的是叶轮采用HT400，而两轴都采用45号钢。 3.4.5 主、从动轴的公差配合(1)主动轴的公差配合 主动轴与带轮配合的轴我选用的精度为IT7，由可得到基本尺寸的分段计算值D，并确定其公差单位i，即 （3-18）之后由就可以确定该处的标准公差了。确定其直径属1830mm范围，于是得。此段轴的配合为，采用基孔制，此段轴的基本偏差为下偏差查阅文献得：所以其上偏差为： （3-19）显然，孔的下偏差为零，于是其上偏差为： （3-20）由此得，主动轴两端与轴承配合的轴选用的精度为IT6，,选用的配合为，与上一段轴的计算过程相似可以得到此段轴的尺寸公差，结果为：转子与轴的配合直接关系到风机的工作状态，由于不是用键联接，所以轴的精度和配合要求都很高。此段轴选用的精度为IT5，选用的配合为，计算可得此段轴的尺寸公差为： 与其配合的叶轮孔的尺寸公差为：与转子和轴的配合相类似，此段轴选用的精度仍为IT5，选用的配合为，计算可得此段轴的尺寸公差为：与其配合的同步齿轮孔的尺寸公差为：(2)从动轴的公差配合由于，除去与皮带轮的联接处的那段轴，主、从动轴的尺寸和技术要求都一样，所以我将主动轴各段轴的工差与配合直接应用到从动轴与主动轴相对应的各段轴上，即轴的精度和配合都不变，与主动轴完全相同。3.5 壳体的设计3.5.1机壳的设计机壳是罗茨鼓风机包含两转子的椭圆形箱状体，通常采用HT200铸造而成，为了保证其强度，壳体外部分布有多处加强筋，对于中小型罗茨鼓风机来说，加强筋同样起到散热降温作用。进气口设计在机壳上部正中处，排气口设计在机壳的另一面，与进气口相对，为了便于安装管道、降低机器重心及平稳排气，将排气口引向壳体任一侧，使排气口中心线在同一面内与进气口中心线垂直。进排气口处内部设计成异形口（螺旋状），本文前面有详细介绍。进排气口外部设计法兰状，便于与管道联结和消声器的安装。3.5.2 墙板的设计墙板分布在机壳的两侧，结构相似，通过螺栓与机壳联结而构造出一个除了进、排气口外相对封闭的空间，它还是轴承、定位元件和密封元件的安装之处，这一系列部件的巧妙配合共同保证了转子能正常平稳地运行。为了减轻重量，而又不影响强度，其结构与机壳类似，外部一般分布有加强筋。由于墙板并无特殊力学性能要求，采用HT200即可满足要求。与机壳一样，它也是铸造而成的。墙板由于分布位置不同，分为驱端墙板和齿端墙板，它们的结构十分相似，齿端墙板由于齿轮的润滑，另一端还会再联结一个油箱，为了结构方便，靠近同步齿轮的轴承使用齿轮油润滑。对于转速较小的鼓风机，还会加装甩油盘，保证轴承得到充分润滑。驱端墙板另一端一般就是端盖了，前提是齿侧轴承采用脂润滑的情况下，如果是油润滑，还要加装一个副油箱。不论哪侧的墙板，其尺寸都取决于机壳，因为两者要相互配合，由于轴承为标准件，所以其上的孔径尺寸和粗糙度以与轴承的配合尺寸为标准进行设计。3.5.3油箱的设计油箱作为盛放润滑油的箱体，结构固定，鼓风机的型号不同，但油箱是十分相似的。首先油箱上部安装有排气体（材料为45号钢）；侧面合适位置设有游标，并安装有丝堵（材料为45号钢）。 3.6 轴承的选型轴承的选择至关重要，因为轴承是标准件，具体有滑动轴承和滚动轴承两大类，而其中各种不同型号的轴承也玲琅满目，接下来的工作就是选择合适风机运行的轴承型号。本次设计的风机为二叶型罗茨鼓风机，通过其功率查表可将轴承的选择范围缩小，对比下来选择了直齿型的同步齿轮。综合考虑，从滚动轴承里选择了三种，如图11所示，从左到右分别是深沟球轴承（一个）、内圈无挡边圆柱滚子轴承（两个）和调心滚子轴承（一个）。此时的应将调心滚子轴承和内圈无挡边圆柱滚子轴承对应安装在主动轴驱端墙板和齿端墙板内，而深沟球轴承和内圈无挡边圆柱滚子轴承也要对应安装在从动轴驱端墙板和齿端墙板内。 图 11 支撑轴承示意图 三种轴承由左到右选用的型号分别为，6307型深沟球轴承（GB/T2761994）、NU307E型内圈无挡边圆柱滚子轴承（GB/T2831994）和21307cc型调心滚子轴承（GB/T2881994）。 三种轴承采用的材料都是GCr15，具体的型号选择要使用以下公式计算，首先确定其动载荷，即： （3-21）式中 基本额定动载荷计算值，N； 当量动载荷，N； 寿命因数； 速度因数； 力矩载荷因数，力矩载荷较小时取，力矩载荷较小时取； 冲击载荷因数； 温度因数； 轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N。其次确定其静载荷，即： （3-22）式中 基本额定静载荷计算值，N； 当量静载荷，N； 安全因数； 轴承尺寸及径向基本额定静载荷，N。3.7皮带轮的设计图12 各型号皮带轮转速与功率关系图二叶型罗茨鼓风机与电动机可以通过皮带和联轴器两种方式联接，进行动力传递，选择皮带传动，其具有过载保护作用，结构简单。因为传递的力和功率都不大，所选电机额定功率为3KW，所以选普通V带、A型，计算可知，两根就已经足够了。因为传动比设计为1:1，由图13可知两带轮的直径都选为160mm，根据传递功率和转速确定带轮结构形式腹板式。查表可知，A型槽的图13中的参数分别为：节宽；槽宽e为；图 13 皮带轮A型槽相关尺寸示意图最外侧轮槽到轮端面距离为加强其强度因此得到带轮边缘处宽度约为，同时设计出孔径处宽为.3.8 同步齿轮的设计 要保证罗茨鼓风机两转子同步平稳地运行，同步齿轮的选择是很重要的，它们的结构、材料、公差和尺寸均是相同的，甚至安装要求和公差配合都是一样的。所以只要设计出一个即可，因为工作条件和性质的关系，同步齿轮的齿间间隙设计十分重要，它们互相配合时，间隙既不能过大，也不能太小，同时还要考虑其能够承受所需传递的转矩。考虑平稳性和降噪因素，采用人字形齿轮和斜齿轮较好，但是由于人字形齿轮价格较贵，关键是安装、调整和维修都不方便，而斜齿轮会产生轴向分力，长时间工作后，转子可能会发生偏斜，这对于鼓风机，尤其罗茨鼓风机是极有害的。所以选择了直齿圆柱齿轮。材料选用的是20CrMnTi（GB/T 3077-1999），进行渗碳后再淬火，强度极限为1100MPa，屈服极限为850MPa，齿心部硬度300HRC，齿面硬度5662HRC。下面计算齿轮的具体尺寸，首先试选载荷系数，齿轮传递的转矩T1： （3-23）其次选取齿宽系数，假设齿数z为50。计算齿轮分度圆直径d： （3-24）将相关数据取值带入可得d=103.53mm。于是模数，齿高h=4.2075mm有弯曲强度计算公式可知： （3-25）将相关数据取值带入可得，于是选按实际载荷系数校正分度圆直径为 （3-26）将相关数据取值带入可得，所以z=54其它参数求法如下：(1)齿宽b(2) 齿高h 计算得出的基本尺寸如图14所示图 14 同步齿轮基本尺寸3.9 密封元件的选择二叶型罗茨鼓风机对机器的密封要求是十分严格的。由于机器各个联接处有动静之分，所以密封元件也有动静之分。二叶型罗茨鼓风的密封元件主要集中在主、从动轴上，所以大多数密封元件为动密封元件。 在轴上三处重要的地方加上齿端密封圈、密封轴套和驱端密封圈等密封件。 图 15 骨架油封剖析示意 1.挠曲部 2.防尘唇 3.铁壳 4.后倒角 5.前倒角 6.弹簧 7.叶尾8.弹簧沟 9.切修面 图 16 Y形唇形密封圈 驱端密封圈主要在皮带轮一侧，其中轴伸出主动轴承压盖的部位有密封圈，一般使用唇形密封圈（如图16，材料为丁腈橡胶，轴承另一侧也要使用密封圈，一般用骨架密封（如图15），材料为丁腈橡胶。齿端密封圈主要是防止润滑油进入壳体空腔，在轴承内部，一般为骨架油封（如图15），材料为丁腈橡胶。密封轴套在墙板与壳体联接处的轴上，很明显需要四个，一般使用45号钢，防止高压气体通过轴隙泄露到外部，也有一定的定位作用。第4章 二叶型罗茨鼓风机的安装、调试及维护4.1 二叶型罗茨鼓风机的安装4.1.1 机组安装前的准备工作充足的准备工作对机组的安装也有着不小的作用，对其以后的工作环境也至关重要。完善的准备工作能够保障机组在日后的工作中的牢固程度，以此保证以机组为中心的工作体系安全稳定的进行。下面简单介绍一些机组安装的施工准备工作：安排熟悉机组安装的工作人员，合理的安排不仅能节省安装时间同时也能提高安装精度；安装材料的核对，每一次安装前都应该参照机组说明书对比现有材料，以免因有缺失而耽误安装进度；安装现场的整理，合理的规划安装现场的空间有利于机组的工作和对工厂空间的利用程度13。4.1.2 机组的就位与找正对于这项工作通常有几种简单的方法来实施；单、双表法，或者直接采用光学准直仪来测量。这项工作的意义在于安排好机组的每一项组件，保证他们在工作的时候能严丝合缝的按着设定的预想进行安全高效的工作。此时，既要求机组中的每个部分按图纸上的固定在正确的位置之上，同时也要求将整个机组的中心线规划出来。中心线的位置影响着机组中各个旋转的转子，因为重力的作用不论转子是在工作状态还是静止的状态都会存在一定的挠度，此时转子自身的中心线就不再是一条直线。对比已上带联我们不难看出，由联轴器连结而成的直联对于机组的就位和找正要求的更加严格。4.1.3 二叶罗茨风机的组装与检验 (1)齿轮的安装与检验 对于同步齿轮的安装，是整个风机安装工作的开始和最重要的部分，通过两同步齿轮的中心距和平行度来调整元周测隙和法向侧隙。此时的工作要求都是精益求精的，同步齿轮已上也已经介绍过，他的安装不仅决定着两个转子之间的间隙大小更是传递动力和转矩重要零件，算得上是带给整个机组动力的部分之一。 (2)轴承的安装与检验 轴承作为直接承载转子的部位他的安装精度直接决定着风机工作的效率高低和平稳性、可靠性的高低。安装轴承时需要注意的是在箱孔中要保持与其接触的亲密性，更重要的是要在两个方向上都留出过盈量，要求在水平方向为0.010.03mm，垂直方向为0.020.05mm。同时其要保证转子与轴承箱孔的同轴度为0.06mm。在齿面啮合调整前同样也有一些检验工作有待进行，即检验轴承与箱孔的接触程度和轴承与轴颈的接触程度，方法多种多样，在此介绍一种着色法供参考使用。通常情况下要求接触部分长度不能低于总长度的80%。检验工作至此还未结束，在这之后用塞尺检验轴承侧隙，在检验时不能使其插入深度过深，通常情况下进入在轴承孔径的十分之一即可。而轴承顶隙的检验则采用压铅丝法进行，此时的铅丝要求直径不能过大，否则影响测量精度，也有可能带来一定的轴面磨损，尽量避免。检验时，铅丝的压缩余量保证在三分之二左右，并根据此时的数据来选择铅丝的直径。 (3)转子打表和定位 转子的每一次转动都需计入数据之中，因此，即使新的转子在刚刚出厂之时经过了径向跳动的检查，但是因为时间过去依旧，所以在我们新一轮的安装时就应对转子的中部和两端、叶轮的进口圈等比较重要部位的跳动做一次精准的跟进检查并记录下数据以便以后方便的使用。此时，为了方便之后的检修所用，同应记录下来的还有转子和轴承孔相对的径向和轴向位置，最好是有相应的坐标位置图能直白的反应出来。(4)配管、消声器和风机的联接在联接这些设备的时候应注意的主要问题是要清理干净这些 零部件中的铁锈、焊渣和一些其他的杂物，之后对进、排气口就行清理和封闭，封闭之后进行法向结合面的漏气测试14。4.2 二叶罗茨风机的调试 (1)润滑与降温风机调试前的准备工作也至关重要，在进行这些工作之前要向齿轮箱内注入风机所指定的润滑油并达到油标位置，此时，注入其中的润滑油不仅起着润滑的作用，同时因为它的材质还能在机器进行运作时起到降温的作用。 (2)腔内无负压调试前要保证设备内部腔内与外部空降不存在压力差，不然会影响测量精准度和以后的工作，此时将风机的进、排气阀拆下并包好。 (3)空负荷调试调试工作进行时要使用常温下的水压、水温、油压和油温，这样调试的结果才能符合以后正常工作时的情况，开始空负荷调试的时候，人力盘车两周，此时要感觉出灵活、无明显阻滞的感觉才能点动电机来查看运转方向是否正确。检查无误后运行电机，此时需要测量的数据由油温油压，并时刻观察冷却液和润滑油是否存在异常情况，电机每运行一段时间需记录风机轴承的振动情况和其温度。调试的时间一般来说不应低于两个小时。 (4)负荷调试进行负荷调试之前要将之前保存的进、排气阀安装好，此时的进口管道要使用盲板来进行隔断，以此保证出风口的通畅无阻；开始负荷调试时人力盘车两周，此时要感觉出灵活、无明显阻滞的感觉才能点动电机来查看运转方向是否正确；然后打开放空阀，开启鼓风机，此时需要测量的数据由油温油压，并时刻观察冷却液和润滑油是否存在异常情况，电机每运行一段时间需记录风机轴承的振动情况和其温度。调试的时间一般来说不应低于两个小时。4.3 二叶型罗茨鼓风机的维护 (1)罗茨风机各处间隙二叶型罗茨鼓风机的各零部件与机壳内表面之间的间隙影响着风机的正常运转。所以对于风机维护的工作重点自然是放在这些重要的零部件之上，在每一次维修保养的时候都要对这些零部件的之间的间隙进行测量，每当零部件的间隙因为长时间的运转而改变的时候，就需要我们进行及时维护和调整。 (2)罗茨风机齿轮和轴承的维护另一项需要重点注意和维护的地方就是风机运转的中心地带齿轮和轴承了，对这些零部件进行维护的时候主要使要保证邮箱内部里油的质量，因为作为齿轮和轴承工作接触的第一环境，只有使他们得到足够的润滑才是保障风机能正常工作的关键，好的油可以使齿轮和轴承工作的时候不至于温度过高而影响风机运行，除此之外还有一项比较重要的工作就是对二者因为工作运转产生的磨损进行评估，根据每次的数值决定是否进行更换，这样做不仅避免了以后齿轮寿命突然到达时的尴尬也保证了生产线能正常的运转不至于停顿。(3)罗茨风机的噪声作用与影响二叶型罗茨鼓风机一个比较大的缺点就是运行时所产生的噪声，虽然二叶型风机经济效益更高，功率相对而言更大，所产生的噪声就是需要关注和改进的问题。风机在运行时是一个动态的过程，此时风机内各零部件的受力状况相比较静态下而言就更加难以界定，这就影响了正常情况下我们对风机磨损进行的评估，所以在日后的生产运行中我们还要特别注意风机在运行之中存在的问题以便能及时发现及时解决。而风机另一个噪声来源则是因为风机在运行时温度的变化和内部气压的变化，每一项数据的变化都影响着风机运输气体的载量和运转，正常情况下的变化是可以接受的，但若超出一定的值就要立即进行停机检查，找出问题所在，防止风机损坏和安全隐患的发生。 (4)二叶型罗茨鼓风机的联接处 二叶型罗茨风机的结构相对复杂，联接处的方式也各不相同，但其中大多由螺栓联接而成。最重要的部位无疑是墙板和机壳之间的联接，因为这个部位的联接要求颇为严格，不仅要保证普通联接的强度要求，同时因为风机本身要求还要保证风机内部的密封性。所以此处的不仅对安装时要求时严格，更重要的还是以后的维护和检查15。第5章 结束语所做