【摘要】：羅茨鼓風(fēng)機由于結(jié)構(gòu)簡單、形式多樣、工作穩(wěn)定等特點而在各工業(yè)部門廣泛使用。葉輪是風(fēng)機重要的結(jié)構(gòu)件之一,為羅茨鼓風(fēng)機的穩(wěn)定運行起到了非常關(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,對整體機械設(shè)備正常穩(wěn)定工作有著重要的意義。本文以長沙鼓風(fēng)機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的S31型羅茨鼓風(fēng)機葉輪進(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)機中常用的性能評價指標(biāo),對葉輪熱變形產(chǎn)生機理進(jìn)行了分析,由于羅茨鼓風(fēng)機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)機整機的三維模型,并分析了 S31型羅茨鼓風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特點,建立了 S31型羅茨鼓風(fēng)機葉輪的有限元模型,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)機葉輪的結(jié)構(gòu),使羅茨鼓風(fēng)機工作壽命延長。(4)為防止羅茨鼓風(fēng)機兩個葉輪產(chǎn)生局部干涉,加劇局部磨損,影響羅茨鼓風(fēng)機的正常運行,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】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【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)機的正常運行，而且逡逑降低葉輪工作壽命。當(dāng)羅茨鼓風(fēng)機三葉轉(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)機整體性能，達(dá)不到最佳效果。圖１．４為羅茨鼓風(fēng)機葉逡逑輪。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)機轉(zhuǎn)子逡逑羅茨鼓風(fēng)機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)機轉(zhuǎn)子的正常配合，導(dǎo)致逡逑羅茨鼓風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)子熱變形日益明顯，進(jìn)而影響羅茨鼓風(fēng)機安全運行。因此，在逡逑不同工況下對羅茨鼓風(fēng)機葉輪進(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：2795769