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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TQ051121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,其叶型轮廓量、转子挠度和叶轮加工误差6个方面的因素影线称为型面曲线,型面曲线由一组特点曲线组合响。[1]而成。就转子的型面曲线而言,选用不同的转子1.1热膨胀值$型面曲线或者选用不同参数的同一类型
2、面曲线,已知风机的进气温度Ts、排气温度Td和环境都会引起转子径距比、面积利用系数以及啮合参温度ta,那么叶轮与机壳间的热膨胀值$r为:数的变化,从而影响到风机的效率。因此,作为罗ar(Ts+Td)ac(Ts+Td+2ta)$r=Ra(-),m茨鼓风机转子的基础技术,转子型面曲线的设计24技术一直是提高罗茨鼓风机性能的一项关键技叶轮与叶轮间的热膨胀值$L为:术。ar(Ts+Td)2Ra(-ta)通过对罗茨鼓风机转子型面曲线的理论分2$L=,m析,可以从运动学的角度出发,确定不同叶型的转J子型面曲线的极限数学模型,根据基本参数确定叶轮端面与墙板间的热膨胀值为:其型面曲线
3、的理论几何参数。但是,在实际应用ar(Ts+Td)ac(Ts+Td+2ta)$B=L(-),m24中,由于受零件加工精度、装配精度及风机运行参式中Ra)))叶轮外圆半径,m;数等因素的影响,为了保证转子的正常转动,转子L)))叶轮长度,m;与转子间、转子与壳体间应保持一定的间隙。从-1热力学的角度出发,就减少泄漏损失和提高容积ar)))叶轮材料的线膨胀系数,e;[2]a-1效率而言,叶轮工作间隙越小越好;从运动学c)))壳体线膨胀系数,e;角度出发,就实现转子的可靠运转而言,叶轮工作ta)))风机的工作环境温度,e。间隙越大越好。因此,转子间隙的选择是影响鼓1.2转子
4、扭转变形量$P风机经济性和可靠性的重要因素,也是转子型面图1所示为一主动转子结构示意简图。图2曲线设计中的一个关键点。中,O1为主动转子,O2为从动转子。设主动轴在1罗茨鼓风机转子间隙的影响因素皮带轮(联轴器)扭矩Tp、叶轮气体作用力扭矩Ta根据罗茨鼓风机的工作原理和转子传动特和同步齿轮扭矩Tg的共同作用下,主动叶轮远端点,转子与转子、转子与壳体之间的工作间隙主要面中心轴线相对于同步齿轮中心将产生一个扭转受热膨胀值、轴承游隙、齿轮侧隙、转子扭转变形角<1。同样,从动轴在同步齿轮扭矩Tg和叶轮*宋健强,男,1966年10月生,工程师。甘肃省兰州市,730060。698化
5、工机械2010年气体作用力扭矩Ta的共同作用下,其远端面中心线,从理论上讲,可将每对叶面所有啮合点的间隙轴线相对于同步齿轮也将产生一个扭转角<2。调匀,使之与节点的啮合间隙相同。因此,转子轴扭转变形造成叶轮啮合间隙的减小量为:32TpR(L+L3+L4)$p=R(<1+<2)=4,radGPd式中R)))叶轮节圆半径,m。1.3转子挠度e如图3所示,在实际工作状况下,由于转子轴在重力W和气体作用力均布载荷qa的共同作用下,转子轴产生一定的挠度,使两叶轮O1和O2的中心轴线移动到阴影区域内工作。图3叶轮工作轴心位置示意图重力W产生的转子轴的挠度ew在叶轮旋转对于主动轴来
6、讲,因为Tg=Tp/2,那么:过程中不发生变化,其方向垂直向下,根据均布载Tp[1]Ta=Tg=荷的挠度计算方法可得:2LLqwLL2(L3+)[(L3+)L+2L3(L+L3)]另外,由于Ta和Tp作用在不同部位,且方向22ew=相反,因此,要采用分步计算的方法。那么,根据6EI3L3材料力学圆轴扭转变形公式可得:气体作用力均布载荷qa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3L16Tp(2+L3+L4)化。在图中位置,两转子的挠度差最大,也就是说<1=4,radGPd两转子因挠度差产生的啮合间隙减小量最大。根[1]据均布载荷的挠度计算方法可得
7、:对于从动轴,Ta=Tg=Tp/2,那么,根据材料(ea)min=力学圆轴扭转变形公式可得:L16Tp(+L3+L4)LL2(qa)minLL2(L3+)[(L3+)L+2L3(L+L3)]<2=4,rad22GPd6EI3L3式中Tp)))皮带轮(或联轴器)的扭矩,N#m;(ea)max=G)))轴的剪切弹性模量,Pa;d1+d2+d3LLd)))轴的平均值,m,d=。(qa)maxLL2(L3+)[(L3+)L+2L3(L+L3)]322如图2所示,当转子扭转角一定时,转子的扭6EI3L3转变形量随转子上不同半径取值而变化,这样就对于两叶片转子,
