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大流量罗茨鼓风机设计【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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同步齿轮-A3.dwg

大带轮-A3.dwg

缸体-A0.dwg

缸盖-A1.dwg

装配图-A0.dwg

转子-A2.dwg

输入轴-A2.dwg

图纸-CAXA

同步齿轮-A3.exb

大带轮-A3.exb

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摘要

罗茨风机是一种容积式压缩机，属于旋转机械，具有结构简单、风机内腔不需要润滑油、运转平稳、性能稳定等优点，已被广泛应用于石化、建材、电力、冶炼、化肥、矿山、港口、轻纺、食品、造纸、水产养殖和污水处理、环保产业等诸多领域。

罗茨鼓风机的结构主要是有一对腰形渐开线转子、齿轮、轴承、密封和机壳等部件组成。

本文主要按照设计要求对大流量罗茨鼓风机进行设计，首先对罗茨鼓风机的结构特点、工作原理及应运领域进行了分析；在此分析的基础上提出适合本课题的设计方案；接着对罗茨鼓风机各主要部分进行详细的分析与设计，包括电动机的选型、V带传动的设计、转子的分析与设计、同步齿轮的设计、轴及轴上零件的设计与校核以及缸体的设计，并且编制了本罗茨鼓风机的使用与维护手册；最后通过AutoCAD绘图软件绘制了该罗茨鼓风机装配图及主要零件图。

关键字：罗茨鼓风机、转子、设计、绘图

Abstract

Roots blower is a positive displacement compressors are rotary machine, has a simple structure, the fan cavity does not require lubricants, smooth operation, stable performance, etc., have been widely used in petrochemical, building materials, electric power, metallurgy, chemical fertilizers, mining, ports, textile, food, paper, aquaculture and wastewater treatment, environmental protection industry and many other fields.

The main structure of the Roots blower is a pair of kidney-shaped involute rotors, gears, bearings, seals and chassis and other components.

In this paper, according to the design requirements for large flow blower design, the first of the structural characteristics of the Roots blower, working principle and should be shipped in the field were analyzed; proposed design for this project on the basis of these analysis; then to Roots the major part of the blower detailed analysis and design, including the selection of the motor, V belt drive design, analysis and design of the rotor, design synchronization gears, shafts and shaft parts of the design and verification and block design, and prepared this blower use and maintenance manual; finally draw the blower assembly drawings and part drawings mainly through AutoCAD drawing software.

Keywords: Roots blower, Rotor, Design, Drawing

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1罗茨鼓风机的构成及特点1

1.2罗茨鼓风机的工作原理2

1.3罗茨鼓风机的应用领域4

第二章总体方案设计5

2.1设计要求5

2.2方案设计5

第三章罗茨鼓风机主要部件设计6

3.1电动机的选择6

3.1.1选择电动机类型6

3.1.2电动机容量的选择6

3.1.3电动机转速的选择6

3.2 V带传动的设计6

3.2.1 V带的基本参数计算6

3.2.2 带轮结构的设计9

3.3转子设计9

3.3.1转子叶型设计9

3.3.2转子的干涉检测12

3.3.3转子的结构设计12

3.4同步齿轮设计13

3.4.1选精度等级、材料和齿数13

3.4.2按齿面接触疲劳强度设计13

3.4.3按齿根弯曲强度设计14

3.4.4几何尺寸计算16

3.5轴及轴上零件的设计与选择16

3.5.1传动轴的设计16

3.5.2轴承的选择与校核19

3.5.3键选择与校核20

3.6缸体的设计21

第四章罗茨鼓风机的使用与维护22

4.1安装注意事项22

4.2操作使用注意事项22

4.3维护和检修22

4.4风机主要故障及原因23

总结25

参考文献27

致谢28

第一章绪论

1.1罗茨鼓风机的构成及特点

罗茨鼓风机的结构主要是有一对腰形渐开线转子、齿轮、轴承、密封和机壳等部件组成。它的排风量大，效率较高；转子由叶轮和轴组成，叶轮又可分为直线形和螺旋形，叶轮的叶数一般有两叶、三叶。

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装配图-A0.gif

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内容简介：: 大流量罗茨鼓风机设计 I 摘要罗茨风机是一种容积式压缩机，属于旋转机械，具有结构简单、风机内腔不需要润滑油、运转平稳、性能稳定等优点，已被广泛应用于石化、建材、电力、冶炼、化肥、矿山、港口、轻纺、食品、造纸、水产养殖和污水处理、环保产业等诸多领域。罗茨鼓风机的结构主要是有一对腰形渐开线转子、齿轮、轴承、密封和机壳等部件组成。本文主要按照设计要求对大流量罗茨鼓风机进行设计，首先对罗茨鼓风机的结构特点、工作原理及应运领域进行了分析；在此分析的基础上提出适合本课题的设计方案；接着对罗茨鼓风机各主要部分进行详细的分析与设计，包括电动机的选型、 V 带传动的设计、转子的分析与设计、同步齿轮的设计、轴及轴上零件的设计与校核以及缸体的设计，并且编制了本罗茨鼓风机的使用与维护手册；最后通过 AutoCAD 绘图软件绘制了该罗茨鼓风机装配图及主要零件图。关键字：罗茨鼓风机、转子、设计、绘图 nts大流量罗茨鼓风机设计 II Abstract Roots blower is a positive displacement compressors are rotary machine, has a simple structure, the fan cavity does not require lubricants, smooth operation, stable performance, etc., have been widely used in petrochemical, building materials, electric power, metallurgy, chemical fertilizers, mining, ports, textile, food, paper, aquaculture and wastewater treatment, environmental protection industry and many other fields. The main structure of the Roots blower is a pair of kidney-shaped involute rotors, gears, bearings, seals and chassis and other components. In this paper, according to the design requirements for large flow blower design, the first of the structural characteristics of the Roots blower, working principle and should be shipped in the field were analyzed; proposed design for this project on the basis of these analysis; then to Roots the major part of the blower detailed analysis and design, including the selection of the motor, V belt drive design, analysis and design of the rotor, design synchronization gears, shafts and shaft parts of the design and verification and block design, and prepared this blower use and maintenance manual; finally draw the blower assembly drawings and part drawings mainly through AutoCAD drawing software. Keywords: Roots blower, Rotor, Design, Drawing nts大流量罗茨鼓风机设计 III 目录摘要 . I Abstract . II 第一章绪论 . 1 1.1 罗茨鼓风机的构成及特点 . 1 1.2 罗茨鼓风机的工作原理 . 2 1.3 罗茨鼓风机的应用领域 . 4 第二章总体方案设计 . 5 2.1 设计要求 . 5 2.2 方案设计 . 5 第三章罗茨鼓风机主要部件设计 . 6 3.1 电动机的选择 . 6 3.1.1 选择电动机类型 . 6 3.1.2 电动机容量的选择 . 6 3.1.3 电动机转速的选择 . 6 3.2 V 带传动的设计 . 6 3.2.1 V 带的基本参数计算 . 6 3.2.2 带轮结构的设计 . 9 3.3 转子设计 . 9 3.3.1 转子叶型设计 . 9 3.3.2 转子的干涉检测 . 12 3.3.3 转子的结构设计 . 12 3.4 同步齿轮设计 . 13 3.4.1 选精度等级、材料和齿数 . 13 3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 13 3.4.3 按齿根弯曲强度设计 . 14 3.4.4 几何尺寸计算 . 16 3.5 轴及轴上零件的设计与选择 . 16 3.5.1 传动轴的设计 . 16 3.5.2 轴承的选择与校核 . 19 3.5.3 键选择与校核 . 20 3.6 缸体的设计 . 21 第四章罗茨鼓风机的使用与维护 . 22 4.1 安装注意事项 . 22 4.2 操作使用注意事项 . 22 nts大流量罗茨鼓风机设计 IV 4.3 维护和检修 . 22 4.4 风机主要故障及原因 . 23 总结 . 25 参考文献 . 27 致谢 . 28 nts大流量罗茨鼓风机设计 1 第一章绪论 1.1 罗茨鼓风机的构成及特点罗茨鼓风机的结构主要是有一对腰形渐开线转子、齿轮、轴承、密封和机壳等部件组成。它的排风量大，效率较高；转子由叶轮和轴组成，叶轮又可分为直线形和螺旋形，叶轮的叶数一般有两叶、三叶。如图 1-1。图 1-1 罗茨鼓风机转子结构图（ a）两叶直齿叶型（ b）三叶螺旋齿叶型罗茨鼓风机按结构型式分为立式和卧式结构，均有皮带轮传动和联轴器传动两种，进排气口方向采用上进下排方式。罗茨鼓风机主要由：墙板部、机壳部、齿轮部、叶轮部、传动组、单向阀、安全阀、压力表、支架、进（出）口消声器、橡胶挠性接头、电动机等零部件组成。图 1-2 立式罗茨鼓风机 nts大流量罗茨鼓风机设计 2 三叶罗茨鼓风机是一种高效、节能型鼓风机。叶轮型线采用改进后的复合线型，其容积利用系数较高，啮合完美，泄漏少，效率高。此鼓风机体积小，重量轻，流量大，噪声低。罗茨式鼓风机结构简单，制造方便，介质不含油。鼓风机的叶轮材料是球墨铸铁或铸铝，外形轮廓在线切割机床加工或专用数控机床精密加工成型。同步齿轮材料用45 号钢或特殊铬锰钛合金钢，经渗碳淬火后磨削加工，精度高，使用寿命长。叶轮部件要进行动平衡试验。采用高精度轴承和耐高温的氟橡胶制成的骨架式橡胶油封，传动部件采用封闭式润滑，从而保证了产品质量。材料和加工方式的选择具体还需根据设计要求和生产批量来确定。 1.2 罗茨鼓风机的工作原理茨风机为容积式风机，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由 2个叶轮进行 3 次吸、排气，与二叶型相比，气体脉动变少，负荷变化小，机械强度高，nts大流量罗茨鼓风机设计 3 噪声低，振动也小。在 2 根平相行的轴上设有 2 个三叶型叶轮，轮与椭圆形机箱内孔面及各叶轮三者之间始终保持微小的间隙，由于叶轮互为反方向匀速旋转，使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰触现象，因而可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运转平稳，性能稳定，适应多种用途，已运用于广泛的领域。图 1-3 罗茨式鼓风机的工作过程罗茨式鼓风机的工作原理见图 1-4，靠两转子的相互啮合工作，推移气缸容积内气体，在排气腔内达到升压的目的。同步齿轮带动转子有两种方式 (见图 1-5)。 a 方式，主轴的扭转变形对转子间的间隙影响小， b 方式维修方便。图 1-4 图 1-5 转子的断面型线有渐开线型，圆弧型和摆线型等渐开找型的面积利用系数较高制造方便，应用较广转子头数 (叶峰或叶谷数 )为 2 或 3。两头的转子均为直叶，三头转子有直叶和扭叶两种，增加转子头数或选用扭叶，能改善排气的不均匀性电动机通过 V 型带（或联轴器）带动主动轴，由主动轴通过齿轮箱内的同步齿轮的作用，使机体内的两三叶型叶轮呈反方向旋转。叶轮相互之间及叶轮与机体之间有一定的工作隙，当两叶轮旋转时，则无内压缩地将机体内的气体由进气腔推送至排气腔后排出机体，达到鼓风作用。 nts大流量罗茨鼓风机设计 4 1.3 罗茨鼓风机的应用领域罗茨鼓风机产品广泛应用于石油、化工、冶金、电力、环保、轻工、纺织、无纺布、水泥等行业及污水处理、气力输送、瓦斯脱硫、真空包装、水产养殖等领域。 nts大流量罗茨鼓风机设计 5 第二章总体方案设计 2.1 设计要求设计题目：大流量罗茨鼓风机设计鼓风机相关规格参数：转速： 1100r/min 理论流量： 119.26 m3/min 升压： 19.6kpa 电机功率： 55KW 2.2 方案设计罗茨鼓风机主要是有一对腰形渐开线转子、齿轮、轴承、密封和机壳等部件组成。本文采用三叶型罗茨鼓风机，三叶型叶轮每转动一次由 2 个叶轮进行 3 次吸、排气，与二叶型相比，气体脉动变少，负荷变化小，机械强度高，噪声低，振动也小。图 2-1 罗茨鼓风机总体结构示意图 nts大流量罗茨鼓风机设计 6 第三章罗茨鼓风机主要部件设计 3.1 电动机的选择已知设计要求：鼓风机转速 1100r/min、电机功率 55KW。 3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 3.1.2 电动机容量的选择根据设计要求查机械设计手册表 19-1 选取电动机额定功率为 55KW。 3.1.3 电动机转速的选择已知鼓风机工作转速： min/1100 rn w 同步齿轮的传动比为： 1齿i V 带的传动比为： 31Vi 得总推荐传动比为： 31 Viii 齿所以电动机实际转速的推荐值为： m in/3 3 0 01 1 0 0 rinn w 符合这一范围的同步转速为 1500、 3000r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1500r/min 的电机。综上述：电动机的型号为 Y250M-4，满载转速 min/1480 rn m ，功率 55kw 。 3.2 V 带传动的设计 3.2.1 V 带的基本参数计算 1）确定计算功率 cP ：已知： kwPc 55 ； min/1480 rn m ； 2）选取 V 带型号：根据cP、mn查机械设计基础图 13-15 选用 C 型 V 带 , 3）确定大、小带轮的基准直径ddnts大流量罗茨鼓风机设计 7 （ 1）初选小带轮的基准直径： mmd d 2241 ；（ 2）计算大带轮基准直径： mmdidrrnnidVdmV4.295224345.102.01345.1m i n/1 1 0 0 m i n/1 4 8 012 ）（；圆整取 mmd d 3002 ，误差小于 5%，是允许的。 4）验算带速： smsmndv md /)25,5(/5.17100060 148022414.3100060 1 带的速度合适。 5）确定 V 带的基准长度和传动中心距：中心距： )(2)(7.0 21021 dddd ddadd 初选中心距 mma 600 （ 2）基准长度： mmaddddaL ddddd20256004)224300()300224(214.360024)()(22202122100对于 A 型带选用 mmL d 2000 （ 3）实际中心距： mmLLaa dd 5882 202520006002 00 6）验算主动轮上的包角 1 ：由add dd 3.57)(1 8 0121 得 1 2 06.1 7 25 8 83.57)2 2 43 0 0(1 8 01 主动轮上的包角合适。 7）计算 V 带的根数 z ： nts大流量罗茨鼓风机设计 8 LAr KKPPPKPPz c)( 00 min/1480 rn m ， mmd d 2241 查机械设计基础表 13-3 得： kwP 51.70 ；（ 2） 3 4 5.1m in/1 4 8 0 带， irn m ，查表得： kwP 99.00 ；（ 3）由 6.1721 查表得，包角修正系数 985.0K （ 4）由 mmL d 2000 ，与 V 带型号 C 型查表得： 88.0lK 综上数据，得 46.588.0985.0)99.051.7(55 z取 106 z 合适。 8）计算预紧力 0F （初拉力）：根据带型 A 型查机械设计基础表 13-1 得： mkgq /3.0 NqvkzvPF c5.3915.173.0199.05.25.1765550015.25002209）计算作用在轴上的压轴力 QF ： NZFF Q6.425728.174s in5.391622s in2 10其中 1 为小带轮的包角。 10） V 带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径 (mm) 传动比基准长度 (mm) C 2241 dd 3002 dd 1.345 2000 中心距（ mm）根数初拉力 (N) 压轴力 (N) 837.8 6 391.5 4257.6 nts大流量罗茨鼓风机设计 9 3.2.2 带轮结构的设计 1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料 HT200） 2）带轮的结构形式： V 带轮的结构形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机， mmd d 2241 ，mmd d 3002 ，所以大小带轮均采用腹板式结构带轮。大带轮结构如下图： 3.3 转子设计（ 1）排气量： Vth=0.5m3/min （ 2）排气压力： P=0.49Mpa （ 3）通径： =20mm 理论流量： 119.26 m3/min、升压： 19.6kpa、电机功率： 55KW 3.3.1 转子叶型设计（ 1）渐开线型转子节圆压力角 p 50 o ;转子头数 Z=3; （ 2）渐开线型转子的面积利用系数： 332114 t a n t a n2 3 2 3 212c o s3ppnpZ a aZZCa nts大流量罗茨鼓风机设计 10 332114 3 t a n 5 0 t a n 5 02 3 2 3 3 2 31 0 . 32c o s 5 03 ooo（ 3）长径比 L/D 增加时， D 值减小，经济性好，但轴承间跨距 l 增加，主轴刚性下降； L/D 减少时，主轴刚性增强，但泄漏面积 f 增大，下降， D 值增大。 L/D=0.8 1.5,最佳值 L/D= 2 13 AD ，其中 A为两转子中心距 ,D为转子直径，所以 L/D=1.15,推出 L=1.15D （ 4） Vth=119.26m3/min（理论排气量）转子圆周速度 u=10100m/s，为了设计方便取 u=100m/s Vth=30uLDCnm3/s 119.26= 3 0 1 0 0 1 . 1 5 0 . 3DD D=400mm L=1.15D=460mm 02 2 9 3 . 2 0 . 3 2 1 5 7 . 32 2 3PB R i n v a Z （ 6） 2 1 1 . 1 5 0 . 7 2 5 2 9 03 AA ADD （ 7）节圆半径 Rt： Rt= 290 14522A （ 8）节圆啮合角 Pa : Pa =50o （ 9）基圆半径 0R ：0 290c o s c o s 5 0 9 3 . 222PARa o（ 10）型面始点半径 iR ： 220 1 t a n 9 3 . 2 1 t a n 5 0 1 1 02 2 3iPR R a Z o （ 11）型面顶点半径 :iR 220 1 t a n 9 3 . 2 1 t a n 5 0 1 8 6 . 42 2 3iPR R a Z o（ 12）型面终点啮合角 :a nts大流量罗茨鼓风机设计 11 0 9 3 . 2 1c o s 6 01 8 6 . 4 2CRaaR o （ 13）渐开线函数 Pinva 和 inva ： t a n t a n 5 0 5 0 0 . 3 2P P Pi n v a a a oo t a n t a n 6 0 6 0 1 . 0 4 7i n v a a a oo （ 14）型面终点角： 1 8 0 1 8 0 0 . 3 2 1 . 0 4 7 92 2 3Pi n v a i n v aZ o（ 15）非工作面的宽度 s: 2 s i n 1 8 6 . 4 s i n 9 5 8 . 3CsR o （ 16）非工作面圆弧半径 r: 400 1 4 5 5 522tDrR （ 17）转子的宽度 B： 02 2 9 3 . 2 0 . 3 2 1 5 7 . 22 2 3PB R i n v a Z 转子图：图 3-1 nts大流量罗茨鼓风机设计 12 3.3.2 转子的干涉检测在 CAD 软件中检验转子的干涉：通过旋转角度检验合格，如图所示图 3-2 3.3.3 转子的结构设计如图所示：图 3-3 间隙的先取及热膨胀值间隙的选取气缸与转子材料相同时，取 2 0 . 0 0 0 5 0 . 0 0 1 D 式中 2 转子外径与气缸的间隙 1 3 4 0 . 0 0 1 0 . 0 0 1 5 D 式中 1 两转子间的间隙 1 、 4 转子端面与盖板间的间隙 nts大流量罗茨鼓风机设计 13 3.4 同步齿轮设计 3.4.1 选精度等级、材料和齿数采用 7 级精度由表 6.1 选择两齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS。选小齿轮齿数 251 Z 大齿轮齿数 2525112 ZiZ 齿取 252Z 3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即 3 211 )(132.2HEdtt ZuuTkd 1）确定公式各计算数值（ 1）试选载荷系数 3.1tK （ 2）计算小齿轮传递的转矩 mNrKWnPT 4.458m i n/1100 96.055955095502（ 3）小齿轮做悬臂布置，选取齿宽系数 5.0d （ 4）由表 6.3 查得材料的弹性影响系数 2/18.189 MPaZ E （ 5）由图 6.14 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限 M P aHH 6002lim1lim （ 6）由式 6.11 计算应力循环次数 9121 1027.1)183 0 08(11 1 0 06060 hjLnNN （ 7）由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 92.021 NN ZZ （ 8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10-12 得 MPaMPaSZ HNHH 55260092.01l i m121 （ 9）计算试算小齿轮分度圆直径 td1 ，代入 H 中的较小值 nts大流量罗茨鼓风机设计 14 mmd t 03.155)552 8.189(125.0 104.4583.132.2 3 231 计算圆周速度 v smndv t /92.86 0 0 0 0 0 110003.15514.3100060 11 计算齿宽 b mmdb td 52.7703.1555.01 计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 mmZdm tnt 2.62503.15511 齿高11.1195.13/03.155/ 95.132.625.225.2 hb mmmh nt计算载荷系数 K 根据 smv /92.8 ， 7 级精度，查得动载荷系数 08.1VK 假设 mmNbFK tA /100/ ，由表查得 0.1 FH KK 由于载荷中等振动，由表 5.2 查得使用系数 25.1AK 由表查得 328.1HK 查得 32.1FK 故载荷系数 7 9 3.13 2 8.10.108.125.1 HHVA KKKKK （ 10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得 mmKKdd tt 6.1723.1/793.103.155/ 3311 （ 11）计算模数 mmZdm 9.625/6.172/ 11 3.4.3 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 nts大流量罗茨鼓风机设计 15 3 211 2FSFdnYYZKTm （ 1）确定公式内的计算数值由图 6.15 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 M PaFEFE 50021 由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 88.021 NN ZZ 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数为 S=1.3，得 MPaSZ FENFF 5.3383.1 50088.01121 计算载荷系数 782.132.10.108.125.1 FFVA KKKKK （ 2）查取齿形系数由表 6.4 查得 62.221 FaFa YY （ 3）查取应力校正系数由表 6.4 查得 59.121 SaSa YY （ 4）计算大小齿轮的 FSaFaYY0 1 2 3 0 7.05.338 59.162.2222111 FSaFaFSaFa YYYY （ 5）设计计算 mmm 001.40 1 2 30 7.0255.0 104.458782.123 2 3 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 4.001mm，圆整取标准值 m 4.0mm 并按接触强度算得的分度圆直径 mmd 6.1721 算出小齿轮齿数 1.430.4/6.1 7 2/11 mdZ 取 431 Z 大齿轮齿数 4343112 ZiZ 齿 nts大流量罗茨鼓风机设计 16 3.4.4 几何尺寸计算（ 1）计算分度圆直径 mmmZdmmmZd1 724431 724432211 （ 2）计算中心距 mmdda 1722/)172172(2/)( 21 （ 3）计算齿宽宽度 mmdb d 861725.01 取 mmBB 9021 前述转子的设计中，两转子中心距 A=290mm，显然同步齿轮中心距 mma 172 不满足要求，因此此处对在保证齿轮强度基础上对齿轮尺寸适当加大以满足中心距为290mm，该处调整后取齿轮齿数 5821 ZZ ，模数 mmm 5 则 mmmZdd 2 9 0558121 ， mmdda 2902/)290290(2/)( 21 序号名称符号计算公式及参数选择 1 齿数 Z 58， 58 2 模数 m 5mm 3 分度圆直径 21dd mmmm 290,290 4 齿顶高 ah mm5 5 齿根高 fh mm25.6 6 全齿高 h mm25.11 7 顶隙 c mm25.1 8 齿顶圆直径 21 dd mmmm 300,300 9 齿根圆直径 43 ff dd mmmm 5.277,5.277 10 中心距 a mm290 3.5 轴及轴上零件的设计与选择 3.5.1 传动轴的设计 1）输入轴上的功率 P1,转速 n1 和转矩 T1 kwP 8.521 ， min/11001 rn ， mmNT 4.4581 nts大流量罗茨鼓风机设计 17 2）求作用在齿轮上的力圆周力： NdTFt 2.5 3 3 01724 5 8 4 0 022234 径向力： NFF ntr 7.1 6 1 420t a n2.5 3 3 0t a n44 轴向力： 04 aF 3）初步确定轴的最小直径先按式3 PdCn初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据机械设计表 11.3，取 112C ，于是得： mmPC 66.831 1 00 4.458112nd 3322 该处开有键槽故轴径加大 5 10，且轴的最小直径显然是安装大带轮处的直径 VVd 。故取 mmd VV 90 ；轴长度为 mmL 140 。 4）轴的结构设计（ 1）拟定轴上零件的装配方案（ 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（ a）为了满足大带轮的轴向定位的要求， - 轴段左端需制出轴肩，故取 - 段的直径 mmd VV 100 。 (b) 初步选择滚动轴承。因轴承只受有径向力的作用，故选用单列深沟球轴承。根据 mmd VV 100 ，查机械设计手册选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6220，其尺寸为 mmmmmmTDd 34180100 ，故 mmdd VV 100 ，而mmll VV 34 ，滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度 mmh 5.7 ，因此，取 mmd 115 . (c)取安装齿轮处的轴的直径 mmd v 95 ；齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 100mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略nts大流量罗茨鼓风机设计 18 短于轮毂宽度，故取 mml v 98 。两端锁紧螺母取 M80。 3）轴上零件的周向定位查机械设计表，大带轮器的平键截面 mmmmmmlhb 1101425 ；联接圆柱齿轮的平键截面 mmmmmmlhb 801425 ；联接转子的平键截面mmmmmmlhb 2 0 01830 4）求轴上的载荷对于 6220 型深沟球轴承 mma 34 ，载荷水平面垂直面支反力F NF NH 3.19001 NF NH 2.10852 NFNV 8231 NF NV 6.2632 弯矩 M mmNM H 154235 mmNM V 63249 总弯矩 mmNMMMVH 1 6 66 9 722扭矩 T mmNT 4584003 5) 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即安装齿轮处，取 6.0 ，轴的计算应力： M P aW TMca 5.11602)5.590(5.518609014.3)4584006.0(166698)(2322232 前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由机械设计，查得 MPa601 ，因此 1 ca ，安全。计得： mmL 801 ， mmL 2352 ，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示。 nts大流量罗茨鼓风机设计 19 3.5.2 轴承的选择与校核（ 1）选择的深沟球轴承型号为 6220，尺寸为 mmmmmmTDd 34180100 ，基本额定动载荷 NC 44400 。（ 2）当量动载荷前面已求得 NF NH 3.19001 ， NF NH 2.10852 ， NFNV 8231 ， NF NV 6.2632 轴承 1、 2 受到的径向载荷为： NFFFNVNHr 11238233.1900 2221211 NFFFNVNHr 6 7 86.2 6 32.1 0 8 5 2222222 轴承 1、 2 受到的轴向载荷为：查简明机械工程师手册 -表 7.7-39 得 6.1Y NYFF rd 9.3506.1211232 11 nts大流量罗茨鼓风机设计 20 NYFF rd 9.2 1 16.126 7 82 22 NFF da 9.3 5 011 NFF da 9.21122 轴承的当量动载荷为： )( arP FYFXfP 按机械设计查得 2.1Pf NFYFXfP arP 8.1 2 1 2)9.3 5 06.11 1 2 34.0(2.1)( 11111 NFYFXfP arP 3.7 3 2)9.2 1 16.16 7 84.0(2.1)22( 222 （ 3）验算轴承寿命因为 21 PP ，所以按轴承 1 的受力验算。对于滚子轴承， 3/10 。 hPCnL h 4550282)8.121244400(18.706010)(6010 3/106136 减速器的预定寿命 hL h 2 9 2 0 083 6 510 hh LL ，合适。 3.5.3 键选择与校核 1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为 mmmmmmlhb 1101425 圆柱齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为 mmmmmmlhb 801425 转子处的平键，尺寸为 mmmmmmlhb 2 0 01830 。 2）校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为 MPaP 120 。键的工作长度 mmbll 812189021 ， mml 802 PP M P adlkT 2.567081115.0 112 864021021331，合适 nts大流量罗茨鼓风机设计 21 3.6 缸体的设计缸体采用 HT200 铸造而成，根据现有罗茨鼓风机缸体结构此处缸体壁厚选25mm，根据实际结构得出缸体结构如下：图 3-4 缸体 nts大流量罗茨鼓风机设计 22 第四章罗茨鼓风机的使用与维护 4.1 安装注意事项（ 1）不应把风机安装在人经常出入的场所，以防受伤和烫伤。（ 2）不应把风机安装在易产生易燃、易爆及腐蚀性气体的场所，以防火灾和中毒等事故。（ 3）根据进排气口方向和维修需要，基础面四周应留有适当宽裕的空间。（ 4）风机安装时，应察看地基是否牢固，表面是否平整，地基是否高出地面等。（ 5）风机室外配置时，应设置防雨棚。（ 6）风机在不大于 40的环境温度下可长期使用，超过 40时，应安装排气扇等降温措施，以提高风机使用寿命。（ 7）当输送空气介质，其含尘量一般不应超过 100mg/m3。 4.2 操作使用注意事项（ 1）应对风机各部件全面进行检查，机件是否完整，各螺栓、螺母的连接松紧情况、各紧固件和定位销的安装质量、进排气管道和阀门安装质量等。（ 2）为了保证鼓风机安全运行，不允许承载管道、阀门、框架等外加负荷。（ 3）检查鼓风机与电动机的找中、找正质量。（ 4）检查机组的底座四周是否全部垫实，地脚螺栓是否紧固。（ 5）向油箱注入规定牌号之机械油至油位线之中，润滑油牌号为 N220 的中负荷工作齿轮油。（ 6）检查电动机转向是否符合指向要求。（ 7）在皮带轮（联轴器）处应安装皮带罩（防护罩），以保证操作使用的安全。（ 8）全部打开鼓风机进、排气口阀门，盘动风机转子，应转动灵活，无撞击和磨擦等现象，确认一切正常情况下，方可启动风机进行试运转使用。 4.3 维护和检修鼓风机的安全运行及使用寿命，取决于正确而经常地维护和保养，并应注意任何事故的苗子，除了要注意一般性维修规程外，对下述各点要着重注意。（ 1）检查各部位的紧固情况及定位销是否有松动现象。（ 2）鼓风机机体内部无漏油现象。（ 3）鼓风机机体内部不能有结垢、生锈和剥落现象存在。

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