羅茨式鼓風機論文：【羅茨鼓風機】國內外風機發展史

　　風機是造風、送風的機械設備。風有自然風和人造風之別。風的能量和它的威力都很大。

　　錦工,可以將樹連根拔起，錦工在幾秒鐘內制造的功率，可達到幾百萬千瓦之多。1978年4月10日，在中國新疆哈密西部的紅柳車站，一陣錦工使三節重4．4萬公斤的貨車，在一聲巨響中，玩具似的翻滾下了路基。至于沿海地區年年發生的臺風，它的威力和給人們造成的傷害就更大了。自然風是 大氣層中空氣對流的一種現象，由于空氣的溫度和密度發生了變化，而產生壓力差，即是壓力高的空氣向低壓力區域流動而來的。風含有的能量，叫做“風能”。風能和天然氣、石油、煤炭、水力、海洋能、太陽能、地熱一樣，也是能源中的一種。計算風能大小的標桿是“風壓”，風壓的大小與風速的平方成正比，風速大，風壓亦大，風速小，風壓亦小。英國人蒲福于1905年，以風速的大小做標準，把“風”分成以0～12級的13個等級，稱為“蒲福風級”，每個風級取有名字從低到高，即：靜風、軟風、輕風、微風、和風、勁風、強風、錦工、烈風、狂風、暴風、颶風。該風力等級很方便人們識別風的大小，靜風的風速低于0．2m/s，颶風的風速在32．7～36．9m/s，這級風有著非常大的摧毀力。1946年以來，風力等級又增加到18個等級、從13～17級的風速是可以用儀器測量。17級的風速為36.1～61.2m/s。對于風機來說，只要測出它的風速是多少，就可計算這個風機能造出幾級風了。

　　一般三級自然風就可推動風車發出電來。科學家預測了一個數字：地球表面上所接受的太陽能中大約有1.5%～2.5％變成為大氣層中的風力，在整個大氣層中的總風力約為3億億kw，即全年大約有26萬億億kw·h的能量。可以用來發電的風能又至少有10～100億kw之多，比全世界可利用的水力發電資源還要大出4倍；全世界每年燃燒煤所獲得的能量，也只有風力在年內所提供能量的三千分之一。

　　那么，人造風的能力又如何呢 ?這就是本文要談的中心內容。至于造風的風機又是怎樣產出和發展的呢?下面就來追蹤溯源。

　　在商代、西周之前，我國人民就發明了一種強制送風的工具，名叫風箱，主要用于冶鑄業。4800年以前，我國就能制造青銅器 —— 銅刀；商代早期的銅爵，有的壁厚僅2mm；商代中期已使用錫青銅和鉛青銅兩種合金,能鑄造重80kg的大鼎.商代后期，青銅冶鑄業臻于鼎盛.我國早在春秋時代就已發明了鑄鐵技術。公元前14至前11世紀的殷代時期，已開始運用了退火處理的熱處理技術。在商代中朝，公元前14世紀，我國用隕鐵制造武器，已采用了加熱鍛造工藝，所有這些工藝技術的發明、創造和用之于生產，都和送風工具風箱分不開的。

　　洛陽出土的西周鑄爐壁殘塊上已發現有通風口，依時代不同，風箱的部件結構也不盡相同。早期是用牛皮或馬皮制成的一種皮囊，古時稱之為橐。外接風管，利用皮囊的脹縮來實現鼓風。最初是單囊作業，在山東滕縣出土的漢代冶鐵畫像中可看出它的操作情形。

　　在戰國時期或者更早些時，我國出現了多橐并聯或串聯的裝置，漢代稱之為“排橐”。北寧時期又發明了木風扇。從元代王禎于1313年所著《農書》中的臥式水排圖和《熬波圖》來看，它的外形好像一個木箱，是利甩箱蓋啟閉來實現鼓風的。

　　明代宋應星的科技名著《天工開物》中記載有木風箱，它是古老的活塞式鼓風機，一直沿用至今，可稱之為現代往復式壓縮機的鼻祖。木風箱兩端各設有一個進風口，口上設有活瓣。箱側設有一風道，風道側端各設一個出風口，口上亦裝有活瓣。通過伸出箱外的桿，驅動活塞往復運動，促使活瓣一啟一閉，以達到鼓風的目的。木風箱的動力有人力和水力等。

　　“水排”是古代以水力推動的冶鑄鼓風裝置。相傳是東漢(公元25～221年)初年南陽太守杜詩所發明的。在他之前，像冶鑄爐鼓風的動力主要是人力和畜力。水排工作部件隨著時代的不同經歷了皮囊、木風扇、木風箱階段。元代水排分臥輪式和主輪式兩種，是依靠連把旋轉運動變成直線往復運動的一種機器。

　　歐洲水力鼓風機大約發明于12世紀，對14世紀歐洲生鐵的出現起到了促進作用.

　　中國發明的簡單的木制礱谷風車，在南方沿用至今。它有一個等寬像現代多葉離心通風機機殼那樣的木板風箱，上面有可放進谷子的方形口，左水平前面有方口，木輪子置于風箱中，輪子木軸伸出，裝有搖把，靠搖把下側設有斜口，輪子前后與風箱均有空隙可進空氣。當手搖動輪子時，將谷子由上口倒進，由于輪子對由輪子與風箱之空隙進去的空氣做功，提高了氣體壓力，將谷殼和稻草末由前方口吹送出去，谷子因為比重大，就由左下側斜口流到谷袋里。這種木質礱谷風車也就是現代離心通風機、鼓風機和壓縮機的鼻祖。

　　還有，螺旋槳式風車在我國古代也早有創造和應用，它又是軸流式風機的鼻祖。

　　歐洲工業革命時期，蒸汽機車的出現，鋼鐵工業、煤炭工業的突飛猛進，通風機、鼓風機、壓縮機也就隨波逐流地發展起來了。有的國家的風機產品隨著鋼鐵產量的起落而起落；有的國家的風機產品則又隨著石油、石油化工產品的產量的升降而升降。

　　1862年，英國圭貝爾發明了離心通風機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片,效率為40％左右，主要用于礦山通風。1880年，設計出用于礦井排送風的蝸形機殼和后向彎曲葉片的離心通風機，結構比較完善。1898年，愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風機，并為各國廣泛采用。19世紀，軸流通風機已應用于礦井通風和冶金工業的鼓風，但壓力僅為100～300Pa，效率僅為15%～25％。這種通風機，直到20世紀40年代以后才得到較快的發展。1935年，德國首先采 用軸流等壓通風機作為鍋爐通風機和引風機。 1948年,丹麥制成運行中動葉可調的軸流通風機。對旋軸流通風機、子午加速軸流通風機、斜流通風機和橫流通風機也都獲得發展。

　　離心式壓縮機是在離心通風機的基礎上發展起來的，20世紀出現了壓力比為4.5的離心壓縮機。50年代開始，離心壓縮機制造業在歐美的工業發達國家得到發展。1963年，美國生產出第一臺合成氨廠用的14.7MPa高壓離心壓縮機，采用筒型機殼代替水平剖分型機殼，又稱筒型壓縮機，它能承受10MPa以上的壓力。70年代，美國、意大利和德國先后制成60～70MPa高壓筒型壓縮機，筒體壁厚280mm。80年代初排氣壓力已達80MPa。離心壓縮機的轉速一般為每分鐘幾千轉以上，有的已達到25000轉以上。所需功率可達幾萬千瓦，流量已達10000m 3 /min。離心壓縮機的常規葉輪是以一維流動理論為基礎設計的，60年代開始應用三維流動理論設計空間扭曲葉片，以改善葉輪級的性能。

　　軸流壓縮機也是在歐洲首先出現的。19世紀末，英國人帕森斯讓多級反動式汽輪機反向旋轉，作為試驗用軸流壓縮，但由于效率很低而不能實用。20世紀初，英國制造出第一臺軸流壓縮機，效率仍不高。一直到30年代，由于航空事業的發展，開展了對軸流壓縮機氣體動力學理論研究和試驗研究，效率才有顯著提高。亞音速級(氣流速度低于聲速)中壓力比不大，一般不超過1．3。為了提高級的壓力比和增大流量，人們研究跨聲速和超聲速壓縮機，并已廣泛應用于噴氣發動機等設備。(end)

羅茨式鼓風機論文：三葉羅茨風機快速開發研究

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羅茨式鼓風機論文：畢業設計（論文）

　　摘 要

　　羅茨風機是一種容積式壓縮機，屬于旋轉機械，具有結構簡單、風機內腔不需要潤滑油、運轉平穩、性能穩定等優點，已被廣泛應用于石化、建材、電力、冶煉、化肥、礦山、港口、輕紡、食品、造紙、水產養殖和污水處理、環保產業等諸多領域。

　　羅茨鼓風機的結構主要是有一對腰形漸開線轉子、齒輪、軸承、密封和機殼等部件組成。

　　關鍵字：羅茨鼓風機、轉子、設計、繪圖

　　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

　　目 錄

　　摘 要 I

　　Abstract II

　　第一章 緒論 1

　　1.1羅茨鼓風機的構成及特點 1

　　1.2羅茨鼓風機的工作原理 2

　　1.3羅茨鼓風機的應用領域 4

　　第二章 總體方案設計 5

　　2.1設計要求 5

　　2.2方案設計 5

　　第三章 羅茨鼓風機主要部件設計 6

　　3.1電動機的選擇 6

　　3.1.1選擇電動機類型 6

　　3.1.2電動機容量的選擇 6

　　3.1.3電動機轉速的選擇 6

　　3.2 V帶傳動的設計 6

　　3.2.1 V帶的基本參數計算 6

　　3.2.2 帶輪結構的設計 9

　　3.3轉子設計 9

　　3.3.1轉子葉型設計 9

　　3.3.2轉子的干涉檢測 12

　　3.3.3轉子的結構設計 12

　　3.4同步齒輪設計 13

　　3.4.1選精度等級、材料和齒數 13

　　3.4.2按齒面接觸疲勞強度設計 13

　　3.4.3按齒根彎曲強度設計 14

　　3.4.4幾何尺寸計算 16

　　3.5軸及軸上零件的設計與選擇 16

　　3.5.1傳動軸的設計 16

　　3.5.2軸承的選擇與校核 19

　　3.5.3鍵選擇與校核 20

　　3.6缸體的設計 21

　　第四章 羅茨鼓風機的使用與維護 22

　　4.1安裝注意事項 22

　　4.2操作使用注

羅茨式鼓風機論文：淺論羅茨鼓風機的選型與應用

　　原標題：淺論羅茨鼓風機的選型與應用

　　選用三葉羅茨鼓風機時，首先要根據性能參數、用途、工藝要求、使用場合等，選擇風機的機型及結構材質等以符合所需的工作條件，力求風機的進口流量和升壓盡量接近工藝要求的流量和壓力，從而使風機運行時，使用工況點接近風機特性的高效區，否則，會造成事故和能源的浪費。

　　三葉羅茨鼓風機選型應根據被輸送介質的性質、工藝流程所需的流量和壓力來確定，而確定壓力和流量時要考慮到管網阻力造成的壓力損失和系統泄漏造成的流量損失。

　　所選用的三葉羅茨鼓風機應考慮充分利用原有設備，適合現場制作安裝及安全運行等問題。

　　選型時注明輸送介質、進氣狀態、進口流量、排氣壓力及環境條件。對特殊使用要求如防腐、防爆、安裝布置、密封、調節、控制方式等作說明。

　　國內各主要風機生產廠家研制三葉羅茨鼓風機系列:該風機特點是:體積小、重量輕、低噪聲、運行平穩可靠。

　　粉體輸送行業的選型與應用

　　(1)、立式窯爐鼓風機: 水泥生料從立窯頂部加入，助燃空氣由窯的底部或下側部送入，物料在窯中靠自重垂直下落; 燒成的熟料由窯的下部卸出，產生的煙氣由窯的上部排出;類似用途:為煉鐵小高爐和化鐵沖天爐供風等。常用機型: RZ-65、RZ-80、RZ-100等

　　(2)、氣力輸灰: 燃煤電廠產生的大量飛灰，先用電除塵器將其收入灰斗、然后煤灰投入輸送管道，利用鼓風機排出的壓縮空氣，使煤灰以流態進入灰庫；風機性能參數為：升壓68.6kPa左右、流量5~16m3/min; 或者在輸灰系統未端負壓吸收，對管道中的煤灰抽吸，使之落入灰庫。常用機型:RZ-80,RZ-100,RZ-125等。

　　(3)、聚合物粉末輸送: 聚合物工藝中，通常使用氮氣對聚乙烯和聚丙烯粉料等顆粒狀原料進行輸送; 使用氮氣目的是防止聚合物粉料與空氣、易燃揮發性介質發生爆炸; 為重復利用氮氣，輸送系統為閉合回路，過濾后的氣體返回鼓風機循環使用。常用機型:RZ-65、RZ-80、RZ-100、RZ-125等。

　　真空包裝行業的選型與應用

　　(1)、產品吸塑包裝; 開閥，塑料面片受上部真空吸引，被加熱軟化; 關閥，面片落下來覆蓋在產品和卡紙底板上; 利用下部真空室的吸力，將面片及產品中的空氣通過底板上的小孔抽出;在面片與產品貼緊之后，將面片與底板熱封牢固。常用機型: RZV-65、RZV-80、RZV-100等。

　　(2)、塑料泡罩成型:先使塑料薄片加熱軟化，然后用真空泵從模具底部抽真空(只有陰模),使軟片按陰模形狀成型，形成袍罩; 泡罩包裝是一種將產品封合在預成型泡罩與底板之間的方法，常用于藥片、食品、日用品及玩具等的包裝。常用機型: RZV-65、RZV-80、RZV-100,RZV-125等。

　　(3)、食物真空包裝: 將食品置于柔性包裝袋內，在袋子開口處設置抽氣口，利用負壓抽出袋內的空氣，然后用熱封器將袋口密封，包裝即告結束: 由千排除袋內大部分空氣，并控制了其中的水分，常用于食品防潮、防霉、防氧化等。常用機型: RZV-65、RZV-80、RZV-100 等。

　　水處理行業的選型與應用

　　污水曝氣處理:羅茨鼓風機的作用，主要是為水體中的好氧菌提供充分的溶解氧，為攪動曝氣池中的混合液提供動力；常用于:造紙、紡織.印染、電鍍、粘膠纖維、石油化工、食品加工、發酵釀造等工業廢水及城市生活污水的曝氣處理。在選用風機時，風壓取決于水深、管道阻力和水的粘度，風量取決于水的體積。常用的機型: RZ65、RZ-80、RZ-100、RZSW5022、RZSW6537等。

　　水產養殖行業的選型與應用

　　水產養殖: 大規模魚蝦養殖場，利用鼓風機向養殖池中鼓入空氣，增加水中氧的溶解含量，加快某些有害物質的氧化分解，促使水質凈化，促進魚蝦生長; 類似裝置還用于水族館和活魚槽的供氧和攪拌。對育蝦苗水體積每分鐘的送氣量應達到總水體積分數的1.5%以上。壓力的選取應依據:①水深;②輸氣管長度和粗細;③氣泡的局部損失。一般情況:1m水深時升壓為l9.6kPa;；1~ 1.5m 水深時升壓為29.4kPa；1.5m以上時升壓為39.2kPa或更高。

　　化工行業的選型與應用

　　(1)、沸騰爐供風: 化學反應的氣一固兩相接觸中，將固體顆粒置于布風板上，利用鼓風機提供的空氣，使顆粒物料沸騰流化，與其它反應物或催化劑充分接觸，提高反應的速度與效率；例: 用萘制取鄰苯二甲酸酐，焙燒硫鐵礦制取二氧化硫等。類似用途: 為燃燒爐供風等。常用的機型: RZ-80、RZ-100、RZ-125等。

　　(2)、臭氧發生氣源: 在管式臭氧發生器內部裝有幾十乃至上百組相同的放電管，每組放電管由兩根同心圓管組成，外管為金屬管，內管為玻璃管(內壁涂有銀或石墨導電層); 鼓風機提供的氧氣或空氣作為高濃度臭氧發生器的氣源使用，在通過兩管間的放電間隙時有一部分轉化為臭氧。常用機型: RZ-100,RZ-125,RZ-150等。

　　(3)、空氣加濕裝置:將水供給到甩水盤中心，水借離心力作用向四周飛灑，鼓風機排出的空氣對水滴進行霧化，把水霧吹向室內各個角落;適當改變噴霧量，就可調節空氣的濕度; 常用于紡織車間加濕以及香煙、印刷工廠防靜電等。常用的機型: RZ-50、RZ-65、RZ-80等。

　　(4)、紙漿脫水: 轉轂表面鋪設濾網，內部有多個呈輻射狀排列的空腔; 運轉時網面粘附紙漿，空腔通過分配閥依次與真空泵抽氣區和鼓風機壓力區相通;經過抽氣區時，廢液從紙漿中分離出來，轉到壓力區后，漿層往外松脫，最終被刮刀刮落下來。常用的機型:RZ-80、RZ-100、RZ-125、RZ-150 等。

　　(5)、電鍍槽: 為優化電鍍質量(鍍層均勻)電解液層內輸送氣體，使電解件循環，這時作氣源被利用。

　　化工行業由于對氣體泄漏要求嚴格，如輸送硝煙等強腐蝕氣體時，可選用不銹鋼風機，密封效果好。

　　其它行業的選型與應用

　　(1)，壓力輸送行業: 三葉羅茨鼓風機由于具有壓力自適應性，用于面粉廠壓力輸送面粉，把面粉送人糧倉后，壓力隨之消失。壓力的選取，根據:①管道長度;；②阻力大小；③輸送物料比。具體型號由有關設計單位確定，一般為:升壓49.0~78.4kPa; 流量2~45m3/min。類似用途: 用于管道清掃等。

　　(2)、城市煤氣管道行業: 隨著城市建設的發展，煤氣管道逐步進入千家萬戶，三葉羅茨鼓風機以其壓力高，密封性好等特點，可滿足各場合應用。一般輸送煤氣常用風機性能參數為: 壓力68.6kPa ， 流量40、60、80m3/min,可選用機型: RZW-65、RZW-80、RZW-100、RZ-80、RZ-100等。

　　結束語

　　結合國內外三葉羅茨鼓風機現狀，介紹了新型羅茨鼓風機的選型原則，進行選型性能換算說明，給出了在各行業實際運行環境下的選型與應用分類。對于用戶和設計單位選擇最理想的三葉羅茨鼓風機機型規格，具有實用價值。為進一步解決羅茨鼓風機節能降耗和運行安全，應用變頻調速和PLC 裝置構成風壓閉環控制系統，最大限度地滿足使用要求。

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