罗茨鼓风机具体设计计算

1、宁夏理工学院毕业设计3 罗茨鼓风机具体设计计算3.1 风叶设计圆弧线叶型3.1.1基本尺寸关系 叶轮横断面图形上，凸起部分称为叶峰，凹人部分称为叶谷。叶峰的对称线称为长轴，叶谷的对称线称为短轴。两叶轮相互对滚时，一个叶轮的叶峰与另一叶轮的叶谷相啮合，相当于有两个半径相等的圆相互作纯滚动。这样的圆称为节圆，两节圆的切点称为节点。 圆弧线叶型的叶峰为圆弧线，叶谷为圆弧包络线。叶峰位于节圆以外，叶谷位于节圆以内，两者在节圆处相接。标准圆弧线叶型的叶峰，其圆心位于长轴之上简称圆弧线叶型。 二叶型圆弧线叶型示意图31设叶轮头数为Z，外圆半径为，叶峰半径为r，两叶轮中心距为2a，叶峰圆心到叶轮中心的距离为

2、b。这些数之间的关系为: (31) （32）联立以上两式，得: (33) （34）设节圆半径为，谷圆半径为，则有: （35） （36）3 .1.2型线方程1.理论型线方程假定两叶轮在运转中各个位置上相互啮合(无间隙)，这种叶轮的型线称为理论型线。(1)在图3一1的坐标系x,0,y中，叶峰理论型线A,B、的参数方程为: (37) (2)叶谷的理论型线方程。如图3-2所示，以叶轮 ，为参照物建立坐标系，当叶轮,沿顺时针方，向转过角度a (即两叶轮中心连线绕点沿逆时针方向转过角度时)，叶轮绕轴心:沿逆时针方向自转角度a。叶峰:与叶谷相互啮合，设啮合点为G(x,y)。两共扼曲线在G点的公法线必定通过节

3、点P,并经过叶峰的圆心，因此G,P, :三点落在同一条直线上。 过点作的平行线，交的延长线于点M, 与轴成夹角。过点作轴的平行线，交轴于点D。过点作轴的平行线，交 于点Q。过点M作轴的平行线交的延长线于点E，作轴的垂直线MF。过点G作轴的平行线，交的反向延长线于点N。点P是线段的中点，可以写出: 故：齿合点G（x,y）在坐标系中的坐标为：这就是叶谷理论型线的参数方程，其中参变量的取值范围为。渐开线叶型3.1.3渐开线及其性质 1.渐开线的性质如图33所示，当直线L沿基圆O作纯滚动时，L上一点B形成的轨迹为渐开线，L为该渐开线的发生线。以圆心O为原点建立直角坐标系xoy, ox轴通过渐开线的形成

4、点设L与基圆的切点为C, 为渐开线在B点的压力角，以表示。设 ，称为渐开线角。随而变化，又称为的渐开线函数，以inv表示。 从渐开线形成过程中，可以找出它的一些基本性质:(1)发生线与基圆的切点C，为渐开线过B点时的曲率中心。曲率半径就等于线段BC的长度，即发生线在基圆上滚过的弧长。设基圆半径为，则: （310） (2)过B点的发生线BC，为渐开线在该点的法线，与渐开线在该点的切线垂直。也就是说，渐开线任一点的法线必与其基圆相切。 (3)见图3一4，从基圆上两个不同点(A,Ao)展出两条渐开线，其形状相同，且沿法向方向的间距相等，即。渐开线形成原理 图33 同一基圆上的两条渐开线342. 渐开

5、线方程在图3一3中，设，则:故渐开线的极坐标参数方程为: （311）设 即故渐开线的直角坐标方程为: （312）在图34中，设两条渐开线的法向间距为e，点p的坐标为(,)，则渐开线在坐标系xoy中的方程为: (313a) （313b）3.2轴的强度与刚度计算从动轴的载荷比主动轴的小，因此一般只对主动轴的强度与刚度进行校核。1.主动抽受力分析对采用直齿轮传动、气流下进上出的卧式鼓风机，假定轴承支反力集中作用在轴承宽度的中心，轴为铰支梁、不计自重。主动轴受到的水平外力有齿轮径向力Fr，皮带拉力分量凡，轴承支反力分量和,.;铅垂外力有叶轮均布载荷 ，齿轮重力及其圆周力，皮带拉力分量凡及皮带轮重力，轴

6、承支反力分量和。主动轴受力情况示意图35 （1）重力和叶轮均布载荷。叶轮最大均布载荷作用于转子轴心，计算式为: （314）式中W叶轮重力，N。同时，将齿轮重力 、皮带轮(或联轴器)重力 视为集中载荷，作用点在质心。（2）皮带(或联轴器)传递的力和扭矩。当鼓风机轴功率为 (kW)时，每分钟作功60×（kJ）。设皮带轮(或联轴器)传递的扭矩为()，每分钟作功 。以上两种功量相等，即 。由此得到扭矩计算公式: （315）式中n转速，r/min。采用皮带传动时，皮带的线速度为:式中为皮带轮的节圆直径，m。计算功率为: 式中为载荷系数，罗茨鼓风机通常取=1.21.5。皮带的初拉力计算公式为: (316)式中 皮带根数; 单位长度的皮带质量，kg/m;小带轮包角修正系数。 轴功率中，一部