三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨風(fēng)機(jī)與兩葉羅茨風(fēng)機(jī)性能對比

　　原標(biāo)題：三葉羅茨風(fēng)機(jī)與兩葉羅茨風(fēng)機(jī)性能對比

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、螺桿式風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　很多客戶不太了解三葉羅茨風(fēng)機(jī)與兩葉羅茨風(fēng)機(jī)有什么區(qū)別，更不清楚二者在使用上誰的性能更勝一籌，今天錦工羅茨風(fēng)機(jī)就仔細(xì)給大家比較一下三葉羅茨風(fēng)機(jī)與二葉羅茨風(fēng)機(jī)。

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)是一種雙轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)械，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的軸線相互平行。轉(zhuǎn)子由葉輪和軸組成，有的小型鼓風(fēng)機(jī)為了提高轉(zhuǎn)子的剛度把轉(zhuǎn)子和軸做成一體。為避免旋轉(zhuǎn)過程中相互接觸，葉輪之間、葉輪和機(jī)殼及墻板之間具有微小的間隙。羅茨鼓風(fēng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子做方向相反的等速旋轉(zhuǎn)，而且在旋轉(zhuǎn)的過程中葉輪和機(jī)殼與墻板圍成的封閉的基元容積的體積保持固定。氣體的壓縮是在基元容積與排氣口相通的一瞬間，由高壓氣體向基元容積的回流而實(shí)現(xiàn)的 。羅茨風(fēng)機(jī)工作原理在前面的文章中詳細(xì)介紹過了：

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)與其它旋轉(zhuǎn)類型的鼓風(fēng)機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、維修周期長而且在使用的壓強(qiáng)范圍內(nèi)排氣量幾乎不變等優(yōu)點(diǎn)。 其缺點(diǎn)是：

　　1）由于間隙的存在，造成氣體的泄漏，且泄漏流量隨著壓強(qiáng)比的增大而增加，限制了鼓風(fēng)機(jī)向高壓方向的發(fā)展；

　　2）由于進(jìn)氣和排氣的脈動(dòng)和回流沖擊的影響，氣體動(dòng)力性噪聲較大；

　　3）直葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)由于沒有內(nèi)壓縮過程，絕熱效率較低。

　　正是由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏和噪聲問題限制了它的進(jìn)一步的廣泛的應(yīng)用。而三葉羅茨風(fēng)機(jī)相對于二葉的鼓風(fēng)機(jī)在這兩方面具有一定的優(yōu)勢。

　　1 性能分析比較

　　1.1 基元容積和排量的比較

　　現(xiàn)在有不少人認(rèn)為，三葉轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)機(jī)由于比二葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)機(jī)多了一個(gè)葉而簡單的認(rèn)為在中心距外圓半徑相同的條件下，二葉轉(zhuǎn)子的鼓風(fēng)機(jī)比三葉的排氣量大，這是一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。

　　對于漸開線型的葉輪，由于面積利用系數(shù)和葉輪的頭數(shù)沒有關(guān)系，也就是在選用漸開線葉輪的時(shí)候，二葉和三葉羅茨風(fēng)機(jī)在主要參數(shù)相同的時(shí)候其排量是相同的。

　　通過上面的論述，在葉型選取適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，三葉的比二葉的理論輸氣量更大。所以說文獻(xiàn) [3-4] 講的三葉是以犧牲了基元單元的容積來降低了它的噪聲，這句話是不恰當(dāng)?shù)?，三葉的在降低噪聲的同時(shí)并沒有降低了它的排量，這正是三葉轉(zhuǎn)子其中之一的優(yōu)勢。

　　1.2 噪聲及振動(dòng)大小的比較

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)在工作過程中，氣體逆流壓縮產(chǎn)生強(qiáng)烈的空氣沖擊動(dòng)力噪聲，為了減少這種噪聲，在不改變整個(gè)有效容積的情況下，減少單個(gè)有效容積 V 的體積，從而減少霍而姆共振效應(yīng)，達(dá)到減小噪聲的目的。將二葉型變?yōu)槿~型，從而將有效容積從兩等分變?yōu)槿确?，減少了輸出氣流壓力的脈動(dòng)，而且排氣腔部分體積通過葉輪間隙回流到進(jìn)氣腔的氣體流量減少，氣體的擾動(dòng)減小，氣體的脈動(dòng)壓力減小，從而使鼓風(fēng)機(jī)的振動(dòng)減少。壓力脈動(dòng)是羅茨鼓風(fēng)機(jī)的主要噪聲源，三葉式鼓風(fēng)機(jī)能有效地降低噪聲達(dá) 5dB 。

　　為了進(jìn)一步減少羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪聲，對于三葉的葉型可以采用扭葉型。這種結(jié)構(gòu)不僅可以進(jìn)一步擴(kuò)大鼓風(fēng)機(jī)的基元容積，而且可以進(jìn)一步減小羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪聲。當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的葉輪扭轉(zhuǎn)角為 60 °時(shí)，其理論流量為定值，不勻度為零 ；另一方面扭葉結(jié)構(gòu)還可以延緩回流過程，降低排氣脈動(dòng)。由于受到內(nèi)泄漏的影響，其進(jìn)氣流量總有一些脈動(dòng)，但要比三葉直葉的要小。扭葉型的羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排氣脈動(dòng)要比直葉型的小一些，三葉羅茨風(fēng)機(jī)的排氣脈動(dòng)也比二葉的要小，但差別不是太明顯。二葉的轉(zhuǎn)子不可能利用扭葉這種形式，因?yàn)槿绻~的采用扭葉的話，其扭轉(zhuǎn)角要取 270 °，在保證葉輪正常嚙合的情況下，這種結(jié)構(gòu)是不可能實(shí)現(xiàn)的。而三葉的扭葉轉(zhuǎn)子，只需其包容角不小于 180 °，即可以滿足要求 。

　　1.3 內(nèi)泄漏的比較

　　在間隙大小及工作條件相同的情況下，三葉羅茨風(fēng)機(jī)的內(nèi)泄漏流量往往比二葉的小一點(diǎn)。基元容積 V 處于泄漏間隙與進(jìn)氣口之間，對內(nèi)泄漏流動(dòng)具有一定的阻隔作用。對二葉鼓風(fēng)機(jī)而言，容積 V 只在微小的角度范圍內(nèi)保持封閉狀態(tài)，阻隔作用不大。三葉鼓風(fēng)機(jī)的基本容積至少有 60 °的封閉旋轉(zhuǎn)過程，阻隔效果顯著一些，可以提高鼓風(fēng)機(jī)的容積效率。采用三葉轉(zhuǎn)子及逆流冷卻的鼓風(fēng)機(jī)，封閉容積內(nèi)的氣體處于吸排氣的中間壓力，這樣通過葉輪頂端及端面的泄漏就不是從排氣壓力直接到吸氣壓力。對三葉扭葉轉(zhuǎn)子，當(dāng)排氣口呈對角線布置時(shí)，結(jié)合扭葉轉(zhuǎn)子逐漸嚙合的特點(diǎn)，使扭葉轉(zhuǎn)子工作時(shí)并不象直葉那樣能使基元容積完全與排氣口相通，在與排氣口連通前使基元容積中的氣體能在機(jī)殼內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一定的內(nèi)壓縮，這樣就比二葉轉(zhuǎn)子在同樣條件下的直接泄漏量還要小，容積比能也相應(yīng)降低 。

　　1.4 轉(zhuǎn)子力學(xué)性能比較

　　由于三葉葉輪和二葉的在葉型結(jié)構(gòu)上存在的的差異，在一般情況下，三葉轉(zhuǎn)子的力學(xué)性能要好于二葉的。在葉輪大小和氣體壓差相同的情況下，三葉轉(zhuǎn)子承受的最大的合力要比二葉轉(zhuǎn)子的小，大概是二葉轉(zhuǎn)子的 80% 。三葉轉(zhuǎn)子本身結(jié)構(gòu)的剛性就比二葉的好，而且在中心距、葉輪半徑和葉輪長度相同，所用材料也相同的情況下，三葉的質(zhì)量要比二葉的稍微輕點(diǎn)。所以三葉轉(zhuǎn)子在保證葉輪和外殼的間隙及葉輪間的間隙方面，更具有優(yōu)勢。

　　1.5 三葉羅茨風(fēng)機(jī)在汽車上的應(yīng)用

　　現(xiàn)在羅茨鼓風(fēng)機(jī)在汽車上的應(yīng)用也越來越廣泛。圖 5 是機(jī)械增壓器的部分剖視圖，可以看出它就是一個(gè)小型的羅茨鼓風(fēng)機(jī)。在汽車上所應(yīng)用的羅茨增壓器要求的增壓不是很大，但轉(zhuǎn)速提高了很多，最高可以達(dá)到 20000r/min ，而且要求質(zhì)量輕，體積小，最重要的就是噪聲不能太大。三葉扭葉轉(zhuǎn)子羅茨鼓風(fēng)機(jī)和二葉的相比 由于其噪聲較低，轉(zhuǎn)動(dòng)也相對的平穩(wěn)，在機(jī)械增壓器上獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　2　結(jié)論

　?。?）在中心距和外圓半徑相同的情況下，圓弧葉型的三葉羅茨風(fēng)機(jī)比兩葉的排量要大。漸開線葉型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的排量和轉(zhuǎn)子的頭數(shù)沒有關(guān)系。

　?。?）三葉羅茨風(fēng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲比二葉的小，在三葉轉(zhuǎn)子上使用的軸承的壽命比在二葉上使用的長 15% 左右。而且三葉轉(zhuǎn)子可以采用扭葉轉(zhuǎn)子來降低其噪聲和振動(dòng)，二葉轉(zhuǎn)子由于結(jié)構(gòu)上的限制不能采用扭葉結(jié)構(gòu)。

　?。?）三葉轉(zhuǎn)子的力學(xué)性能較好，相比于二葉的可更好地保證葉輪之間及其葉輪和機(jī)殼的間隙。

　?。?）三葉羅茨風(fēng)機(jī)特別是扭葉型的由于噪聲和動(dòng)平衡性能較好，在汽車機(jī)械增壓上的應(yīng)用越來越多。

　　隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，批量的生產(chǎn)三葉直葉轉(zhuǎn)子已經(jīng)不是難題。扭葉型的轉(zhuǎn)子在數(shù)控機(jī)床上加工的效率也越來越高。由于三葉羅茨風(fēng)機(jī)相對于二葉的優(yōu)勢較明顯，其應(yīng)用會(huì)更加的廣泛。

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三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整方法及降低噪音（圖）

　　如何調(diào)整三葉羅茨風(fēng)機(jī)間隙來降低噪音是有一定科學(xué)根據(jù)的。因?yàn)槿~羅茨風(fēng)機(jī)取決于轉(zhuǎn)子體積的變化，以將原始想法的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力和動(dòng)能。與離心式羅茨風(fēng)機(jī)相比，它具有壓頭高、流動(dòng)阻力小、送風(fēng)量大等優(yōu)點(diǎn)，但在使用過程中效率低，噪音高。

　　由于風(fēng)機(jī)噪聲大，惡化了勞動(dòng)條件，污染了職業(yè)環(huán)境，因此在化工廠，特別是中小型化工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，人們越來越關(guān)注風(fēng)機(jī)的噪聲，探討風(fēng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和防治措施。

　　離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)在這方面的研究越來越完善。本文分析了羅茨風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的來源及其機(jī)理。在綜合運(yùn)用各種實(shí)例的基礎(chǔ)上，提出了降低噪聲的各種途徑，并探討了降低羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的基本途徑。

　　三葉羅茨風(fēng)機(jī)發(fā)生噪聲的機(jī)理：

　　噪聲源

　　1.羅茨風(fēng)機(jī)

　　2.羅茨風(fēng)機(jī)包含多種噪聲源。

　　3.進(jìn)排氣口氣動(dòng)噪聲;

　　4.機(jī)械噪聲，如套管、電擊和軸承。

　　5.振動(dòng)輻射的固體聲音。

　　在局部噪聲中，入口和出口的氣動(dòng)噪聲(空氣動(dòng)力噪聲)最強(qiáng)，在機(jī)械正常運(yùn)行的條件下，機(jī)械噪聲和電磁噪聲等非必要的〔1〕。根據(jù)羅茨鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲頻譜分析，其特征是低頻寬帶。風(fēng)扇的氣動(dòng)噪聲主要由扭轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲兩部分組成。

　　1、扭轉(zhuǎn)噪聲

　　扭轉(zhuǎn)噪聲是由于在工作輪上的車輪周圍的氣體介質(zhì)引起的，通過調(diào)整間隙，從而導(dǎo)致周圍的氣體壓力波動(dòng)。當(dāng)空氣流過葉片時(shí)，形成葉片的表層，吸力側(cè)的附面層容易加厚，并且有許多渦流。在葉片后緣，壓力邊界的吸力邊界和邊界層構(gòu)成所謂的尾流區(qū)域。在尾流區(qū)域中，氣流的壓力和速度遠(yuǎn)低于主流氣流區(qū)域。

　　因此，當(dāng)任務(wù)輪反轉(zhuǎn)彎頭時(shí)，葉片出口區(qū)域中的氣流非常不均勻。這種不相等的空氣流周期性地影響周圍介質(zhì)，導(dǎo)致壓力波動(dòng)形成噪聲?？諝饬鲃?dòng)越不均勻，噪音就越大。

　　2、渦流噪聲也稱為渦流噪聲或湍流噪聲。這主要是因?yàn)楫?dāng)空氣流過葉片時(shí)，湍流邊界層和渦流和旋渦被分離。它會(huì)導(dǎo)致葉片上的壓力脈動(dòng)。其產(chǎn)生的原因有4：一是表面的氣流由紊流邊界層構(gòu)成，葉片中的壓力脈動(dòng)在蝸殼表面、蝸殼的內(nèi)表面和外表面以及一些外觀和噪聲中使用。第二種情況是氣流通過物體，因?yàn)闇u流將發(fā)生在必要的水平。渦流的離開將形成較大的脈動(dòng)，第三是流動(dòng)的湍流導(dǎo)致葉片效應(yīng)的脈動(dòng)形成噪聲，第四是由兩個(gè)渦流構(gòu)成的噪聲。

　　三葉羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的渦噪聲的原因遠(yuǎn)小于邊界層湍流壓力脈動(dòng)和兩個(gè)渦旋輻射的噪聲功率。此外，由于脈沖角產(chǎn)生的噪聲不太清楚，進(jìn)入流的湍流強(qiáng)度并不特別?？梢哉J(rèn)為，風(fēng)扇的渦流噪聲主要是由第二種噪聲引起的，即渦動(dòng)和渦流離開葉片升力的脈動(dòng)。

三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整

　　三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)是發(fā)電廠除灰系統(tǒng)重要的輔助設(shè)備。在電站運(yùn)行的環(huán)節(jié)上有著重要作用。羅茨風(fēng)機(jī)在檢修中主要工作是徑向間隙及軸向間隙的調(diào)整。徑向間隙靠齒輪的相對位置來確定，軸向間隙主要是靠固定端軸承位置的調(diào)整來確定。在調(diào)整過程中如果間隙不當(dāng)阻礙整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，下面為大家講到的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙調(diào)整。

　　轉(zhuǎn)子與同步齒輪之間的調(diào)整：羅茨鼓風(fēng)機(jī)主要是同步齒輪需要調(diào)整；各個(gè)廠家設(shè)定的轉(zhuǎn)子間隙不同，一般在０．２－０．３ｍｍ；方法是一個(gè)齒輪固定，一個(gè)齒輪松后，通過鬢帽螺母與塞尺檢測至合適的間隙后鎖死即可；同步帶輪調(diào)整完后在復(fù)測轉(zhuǎn)子與殼體間隙等。同步齒輪對于轉(zhuǎn)子的定位非常重要，磨損了一定要更換。

　　轉(zhuǎn)子與墻板間隙調(diào)整：定位端軸承座壓板壓死，用調(diào)整墊片調(diào)整間隙，電機(jī)端間隙大的話，往前調(diào)整定位端軸承座，軸承座定位螺絲孔出加調(diào)整墊片，調(diào)至合適間隙。電機(jī)端間隙小，往后調(diào)整定位端軸承座，反之減少調(diào)整墊片。

　　轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙：退出從動(dòng)齒輪定位銷，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)成４５度，用塞尺測出合適間隙，上緊齒輪螺絲。檢查轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙，如都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從新打定位銷即可。一般風(fēng)機(jī)拆卸，齒輪不動(dòng)的情況下，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙不用調(diào)整。

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)兩葉輪之間、葉輪與墻板之間及葉輪與機(jī)殼之間，均需保持一定的間隙，以保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果間隙過大，則被壓縮的氣體通過間隙的回流量增加，影響風(fēng)機(jī)的效率；如果間隙過小，由于熱膨脹可能導(dǎo)致葉輪與機(jī)殼或葉輪相互之間產(chǎn)生摩擦碰撞，影響風(fēng)機(jī)的正常工作。

三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子間隙：三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)間隙調(diào)整詳細(xì)說明

　　錦工介紹三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)有下面三個(gè)方面的間隙需要在安裝時(shí)進(jìn)行調(diào)整：

　　1、主動(dòng)轉(zhuǎn)子與從動(dòng)轉(zhuǎn)子之間的間隙;

　　2、主動(dòng)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼內(nèi)表面的徑向間隙;

　　3、主動(dòng)轉(zhuǎn)子和從動(dòng)轉(zhuǎn)子兩端平面與墻板軸向平面的間隙。這些間隙，一般在風(fēng)機(jī)說明書中均有規(guī)定。間隙過小時(shí)，則容易發(fā)熱，而使兩轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，反之，間隙過大時(shí)，則使風(fēng)機(jī)的性能降低。

　　因此，風(fēng)機(jī)機(jī)體內(nèi)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼部分的間隙調(diào)整，是整個(gè)安裝中的關(guān)鍵。三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)各部分間隙調(diào)整的如何，將會(huì)直接影響機(jī)器的性能，若調(diào)整的偏差較大時(shí)，甚至?xí)a(chǎn)生機(jī)械事故。

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