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【摘要】：羅茨鼓風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、形式多樣、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)而在各工業(yè)部門廣泛使用。葉輪是風(fēng)機(jī)重要的結(jié)構(gòu)件之一,為羅茨鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行起到了非常關(guān)鍵的作用。兩個葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中的配合是確保氣體輸送效率的前提,氣體輸送壓縮過程的溫度升高使葉輪轉(zhuǎn)子外輪廓產(chǎn)生不均勻熱變形,配合間隙變化,導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩個葉輪產(chǎn)生局部干涉,加劇局部磨損,甚至咬死。因此控制減小羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪外輪廓熱變形量,使葉輪在實際工況下依然保持穩(wěn)定,對整體機(jī)械設(shè)備正常穩(wěn)定工作有著重要的意義。本文以錦工鼓風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行熱變形分析及優(yōu)化設(shè)計,主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)介紹了羅茨鼓風(fēng)機(jī)中常用的性能評價指標(biāo),對葉輪熱變形產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析,由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理決定了其在工作過程中具有較高的溫度升高,并隨著輸送氣體壓力的升高而升高,因此分析了機(jī)械零件熱變形理論基礎(chǔ),涉及傳熱學(xué)、彈性理論、熱彈性理論、材料熱膨脹理論等;(2)建立了 S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)的三維模型,并分析了 S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了 S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪的有限元模型,對葉輪進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)熱分析,得到了葉輪在溫升下的熱變形量和等效應(yīng)力,為接下來的優(yōu)化分析計算做了準(zhǔn)備。(3)為防止溫度變化分布不均導(dǎo)致葉輪轉(zhuǎn)子外輪廓產(chǎn)生不均勻熱變形,外輪廓變形導(dǎo)致配合間隙產(chǎn)生變化;基于形體熱變形非相似性特征,分析葉輪平衡孔形狀對羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪外輪廓然變形量的影響規(guī)律,通過仿真確定優(yōu)化孔型結(jié)構(gòu);得出熱變形量最小的羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu),使羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作壽命延長。(4)為防止羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩個葉輪產(chǎn)生局部干涉,加劇局部磨損,影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行,選取葉輪非配合面尺寸作為設(shè)計變量,利用DOE中心復(fù)合設(shè)計原理,對葉輪進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,得到更為合理的非配合面尺寸,提高了羅茨鼓風(fēng)機(jī)氣體輸送效率,使其工作效率提高。本文的研究將為羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪的熱變形分析及優(yōu)化設(shè)計提供重要參數(shù)及依據(jù),并且對于今后同類型結(jié)構(gòu)的研發(fā)也具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：錦工理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2021
【分類號】：TH44
【圖文】：
測量儀器的精度發(fā)生了質(zhì)的變化，由溫度變化造成的測量誤差在儀器測量總誤差逡逑中所占比例越來越大。溫度的變化造成的誤差對機(jī)械精度造成了較大的影響，根逡逑據(jù)統(tǒng)計資料分析表明，溫度引起誤差與測量總誤差關(guān)系如圖１．３所示［８］。逡逑２逡逑
生局部干涉，加劇局部磨損、甚至咬死，不僅影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，而且逡逑降低葉輪工作壽命。當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)三葉轉(zhuǎn)子間隙過大時，在低速低溫條件下，其逡逑效率低下，影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)整體性能，達(dá)不到最佳效果。圖１．４為羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉逡逑輪。逡逑３逡逑
（ａ）兩葉轉(zhuǎn)子邐（ｂ）三葉轉(zhuǎn)子逡逑圖１．４羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子逡逑羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理決定了其在工作過程中具有較高的溫度升高，并隨著逡逑輸送氣體壓力的升高而升高［１１〕，溫度升高影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的正常配合，導(dǎo)致逡逑羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)子熱變形日益明顯，進(jìn)而影響羅茨鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行。因此，在逡逑不同工況下對羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行熱變形分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，控制減小羅茨鼓風(fēng)機(jī)逡逑葉輪外輪廓熱變形量，使葉輪轉(zhuǎn)子在實際工況下依然保持嚙合、穩(wěn)定，對整體機(jī)逡逑械設(shè)備正常穩(wěn)定工作有著重要的意義。圖１．５為三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖。逡逑丨邋ｉｒｔｉｉ逡逑Ｍｒ逡逑？出氣丨丨逡逑ｉ逡逑ＨＩ邋＿＿＿■■Ｔｌｊ逡逑圖１．５三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖逡逑對于一般物體，熱脹冷縮是成立的，這是材料永恒的屬性。而物體形體尺寸逡逑則不完全具有這種屬性，由于受到形體結(jié)構(gòu)其他相關(guān)尺寸的制約，物體形體尺寸逡逑熱變形不遵從熱脹冷縮這一規(guī)律。即材料是受熱時會膨脹
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本文編號：
1
周志海;胡永樂;;S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪熱變形分析及優(yōu)化設(shè)計[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2020年04期
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20
史庭足;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪數(shù)學(xué)模型的建立[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2011年05期
張海芹;;高溫羅茨鼓風(fēng)機(jī)的研發(fā)[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2020年
;羅茨鼓風(fēng)機(jī)在環(huán)保領(lǐng)域中的運(yùn)用[A];中國環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文匯編[C];2007年
王明樞;李志勇;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)房的噪聲治理[A];環(huán)境噪聲控制論文集[C];1989年
肖龍干;祁立標(biāo);;變頻調(diào)速裝置在羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];設(shè)備維修與改造技術(shù)論文集[C];2000年
葉仲和;林守鋒;蔡海毅;;三葉外圓弧轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)機(jī)的型線設(shè)計及其r_a/a的極值[A];第十二屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2000年
丁曉銘;;消除羅茨風(fēng)機(jī)間隙過大的一種方法[A];“加入WTO和科學(xué)技術(shù)與吉林經(jīng)濟(jì)發(fā)展——機(jī)遇·挑戰(zhàn)·責(zé)任”吉林省第二屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2002年
黃章峰;劉正先;孫超;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)流動特性的數(shù)值模擬[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2009論文摘要集[C];2009年
紀(jì)小剛;增壓器葉輪逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2006年
任舒曼;小型羅茨鼓風(fēng)機(jī)扭葉轉(zhuǎn)子設(shè)計及其加工實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2020年
曾齊福;基于虛擬儀器的羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)測試技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2007年
崔軼杰;羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)特征與故障診斷研究[D];山東科技大學(xué);2009年
陳冬武;逆向工程和激光技術(shù)在葉輪修復(fù)中的應(yīng)用[D];蘭州理工大學(xué);2020年
郭信心;葉輪失諧特性分析與振動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[D];燕山大學(xué);2020年
楊樂樂;離心泵參數(shù)化設(shè)計與內(nèi)部流場仿真研究[D];燕山大學(xué);2020年
王洋;三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)振動噪聲測試分析與風(fēng)機(jī)測試車間安全評價[D];中國石油大學(xué);2011年
徐蓮環(huán);羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部脈動流動的數(shù)值分析[D];天津大學(xué);2007年
劉金梅;羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪CAD/CAM技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2007年
10
呂博鑫;提高葉輪精度的非均勻余量工藝優(yōu)化策略及試驗研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2020年
型號口徑轉(zhuǎn)速各排氣壓力下的進(jìn)口流量Qs(m3/min)、?軸功率La(kW)及所配電機(jī)功率Po(kW)Inlet?volume?Qs(m3/min)?shaft?power?required?La?(kW)?and?motor?power?Po(kW)電機(jī)Speed極數(shù)TypeBorer/min19.6kPa29.4kPa39.2kPa49.0kPa58.8kPa68.6kPa78.4kPa88.2kPa98.0kPaMotor?polemmnQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoQsLaPoS.48..712.51518.216.218.517.719.93017.223.53016.827.23716.430..64515.638…313.518.519.717.42219.221.33018.725.33018.329.23717.933.13717.537.14517..510.31521.814.518.521.218.72220.722.83020..831.23719.435..64518.743..11523.315.518.522.719.93022.224.43021.828.83721.333.23720.937.74520.642.15520.246..511.91524.816.62224.321.33023.725.93023.330.63722.835.34522..144.65521.749..412.918.526.717.92226.122.83025.627.83725.132.83724.737.84524.342.75523.947.75523.552..213.918.528.519.22227.924.53027.429.73726..540.35526.145.65525.750.87525.456..530.320.63029.726.13029.231.73728.837.34528.342.95527.948.45527..259..218.532.322.13031..233.94530.739.84530.345.75529.951.67529.557.47529.263..42234.323.73033.729.93733.236.14532.742.35532.348.55531.954.77531..267..218.92236.625..13735.538..35534.651.97534.258.57533..520.53038.827.43738.334.44537.741.45537.348.35536.855.37536.462.2752
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周志海;胡永樂;;S31型羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪熱變形分析及優(yōu)化設(shè)計[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2020年04期
霍記華;;淺談羅茨鼓風(fēng)機(jī)在檢修中應(yīng)注意的問題[J];新疆化工;2011年01期
李景藝;劉爾璽;潘強(qiáng);陳廣軍;楊耀華;楊華;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)的安裝使用與故障分析[J];裝備機(jī)械;2020年02期
吳紅;朱新生;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)安裝調(diào)試技術(shù)分析[J];有色設(shè)備;2009年03期
王超;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)常見故障的原因及排除[J];水泥技術(shù);2008年03期
王成善;楊光;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)的正確安裝和使用[J];河北漁業(yè);2007年12期
李劍鋒;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2006年04期
陳明松;淺論羅茨鼓風(fēng)機(jī)的選型與應(yīng)用[J];中國科技信息;2005年12期
程章松;羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪聲特性及其控制[J];中國科技信息;2005年03期
10
;修理報廢的羅茨鼓風(fēng)機(jī)[J];小氮肥;2002年01期
張海芹;;高溫羅茨鼓風(fēng)機(jī)的研發(fā)[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2020年
;羅茨鼓風(fēng)機(jī)在環(huán)保領(lǐng)域中的運(yùn)用[A];中國環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文匯編[C];2007年
王明樞;李志勇;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)房的噪聲治理[A];環(huán)境噪聲控制論文集[C];1989年
肖龍干;祁立標(biāo);;變頻調(diào)速裝置在羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];設(shè)備維修與改造技術(shù)論文集[C];2000年
葉仲和;林守鋒;蔡海毅;;三葉外圓弧轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)機(jī)的型線設(shè)計及其r_a/a的極值[A];第十二屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2000年
丁曉銘;;消除羅茨風(fēng)機(jī)間隙過大的一種方法[A];“加入WTO和科學(xué)技術(shù)與吉林經(jīng)濟(jì)發(fā)展——機(jī)遇·挑戰(zhàn)·責(zé)任”吉林省第二屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2002年
黃章峰;劉正先;孫超;;羅茨鼓風(fēng)機(jī)流動特性的數(shù)值模擬[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2009論文摘要集[C];2009年
紀(jì)小剛;增壓器葉輪逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2006年
任舒曼;小型羅茨鼓風(fēng)機(jī)扭葉轉(zhuǎn)子設(shè)計及其加工實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2020年
曾齊福;基于虛擬儀器的羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)測試技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2007年
崔軼杰;羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)特征與故障診斷研究[D];山東科技大學(xué);2009年
陳冬武;逆向工程和激光技術(shù)在葉輪修復(fù)中的應(yīng)用[D];蘭州理工大學(xué);2020年
郭信心;葉輪失諧特性分析與振動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[D];燕山大學(xué);2020年
楊樂樂;離心泵參數(shù)化設(shè)計與內(nèi)部流場仿真研究[D];燕山大學(xué);2020年
王洋;三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)振動噪聲測試分析與風(fēng)機(jī)測試車間安全評價[D];中國石油大學(xué);2011年
徐蓮環(huán);羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部脈動流動的數(shù)值分析[D];天津大學(xué);2007年
劉金梅;羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪CAD/CAM技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2007年
10
呂博鑫;提高葉輪精度的非均勻余量工藝優(yōu)化策略及試驗研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2020年
型號
口徑
轉(zhuǎn)速
各排氣壓力下的進(jìn)口流量Qs(m3/min)、?軸功率La(kW)及所配電機(jī)功率Po(kW)Inlet?volume?Qs(m3/min)?shaft?power?required?La?(kW)?and?motor?power?Po(kW)
電機(jī)
Speed
極數(shù)
Type
Bore
r/min
19.6kPa
29.4kPa
39.2kPa
49.0kPa
58.8kPa
68.6kPa
78.4kPa
88.2kPa
98.0kPa
Motor?pole
mm
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
Qs
La
Po
S31
150
1480
19.4
8.81
11
18.7
12.5
15
18.2
16.2
18.5
17.7
19.9
30
17.2
23.5
30
16.8
27.2
37
16.4
30.9
37
16
34.6
45
15.6
38.3
45
1580
21
9.55
15
20.3
13.5
18.5
19.7
17.4
22
19.2
21.3
30
18.7
25.3
30
18.3
29.2
37
17.9
33.1
37
17.5
37.1
45
17.2
41
55
1680
22.5
10.3
15
21.8
14.5
18.5
21.2
18.7
22
20.7
22.8
30
20.2
27
37
19.8
31.2
37
19.4
35.4
45
19
39.6
45
18.7
43.7
55
1780
24
11.1
15
23.3
15.5
18.5
22.7
19.9
30
22.2
24.4
30
21.8
28.8
37
21.3
33.2
37
20.9
37.7
45
20.6
42.1
55
20.2
46.5
55
1880
25.5
11.9
15
24.8
16.6
22
24.3
21.3
30
23.7
25.9
30
23.3
30.6
37
22.8
35.3
45
22.4
40
45
22.1
44.6
55
21.7
49.3
55
2000
27.4
12.9
18.5
26.7
17.9
22
26.1
22.8
30
25.6
27.8
37
25.1
32.8
37
24.7
37.8
45
24.3
42.7
55
23.9
47.7
55
23.5
52.7
75
2120
29.2
13.9
18.5
28.5
19.2
22
27.9
24.5
30
27.4
29.7
37
26.9
35
45
26.5
40.3
55
26.1
45.6
55
25.7
50.8
75
25.4
56.1
75
2240
31
15
18.5
30.3
20.6
30
29.7
26.1
30
29.2
31.7
37
28.8
37.3
45
28.3
42.9
55
27.9
48.4
55
27.6
54
75
27.2
59.6
75
2370
33
16.2
18.5
32.3
22.1
30
31.7
28
37
31.2
33.9
45
30.7
39.8
45
30.3
45.7
55
29.9
51.6
75
29.5
57.4
75
29.2
63.3
75
2500
35
17.4
22
34.3
23.7
30
33.7
29.9
37
33.2
36.1
45
32.7
42.3
55
32.3
48.5
55
31.9
54.7
75
31.5
61
75
31.2
67.2
75
2650
37.2
18.9
22
36.6
25.5
30
36
32.1
37
35.5
38.7
45
35
45.3
55
34.6
51.9
75
34.2
58.5
75
33.8
65
75
2800
39.5
20.5
30
38.8
27.4
37
38.3
34.4
45
37.7
41.4
55
37.3
48.3
55
36.8
55.3
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