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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(jié)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(qū)年年發(fā)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(xiàn)象，由于空氣的溫度和密度發(fā)生了變化，而產(chǎn)生壓力差，即是壓力高的空氣向低壓力區(qū)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(fā)出電來。科學家預測了一個數(shù)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(fā)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(fā)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(chǎn)出和發(fā)展的呢?下面就來追蹤溯源。
在商代、西周之前，我國人民就發(fā)明了一種強制送風的工具，名叫風箱，主要用于冶鑄業(yè)。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(yè)臻于鼎盛.我國早在春秋時代就已發(fā)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(fā)明、創(chuàng)造和用之于生產(chǎn)，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(fā)現(xiàn)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(xiàn)鼓風。最初是單囊作業(yè)，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(zhàn)國時期或者更早些時，我國出現(xiàn)了多橐并聯(lián)或串聯(lián)的裝置，漢代稱之為“排橐”。北寧時期又發(fā)明了木風扇。從元代王禎于1313年所著《農(nóng)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(jīng)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(fā)明于12世紀，對14世紀歐洲生鐵的出現(xiàn)起到了促進作用.
中國發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(chuàng)造和應用，它又是軸流式風機的鼻祖。
歐洲工業(yè)革命時期，蒸汽機車的出現(xiàn)，鋼鐵工業(yè)、煤炭工業(yè)的突飛猛進，通風機、鼓風機、壓縮機也就隨波逐流地發(fā)展起來了。有的國家的風機產(chǎn)品隨著鋼鐵產(chǎn)量的起落而起落；有的國家的風機產(chǎn)品則又隨著石油、石油化工產(chǎn)品的產(chǎn)量的升降而升降。
1862年，英國圭貝爾發(fā)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(yè)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(fā)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(fā)展。
離心式壓縮機是在離心通風機的基礎上發(fā)展起來的，20世紀出現(xiàn)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(yè)在歐美的工業(yè)發(fā)達國家得到發(fā)展。1963年，美國生產(chǎn)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(guī)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(xiàn)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(yè)的發(fā)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(fā)動機等設備。(end)
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(wěn)、性能穩(wěn)定等優(yōu)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(chǎn)養(yǎng)殖和污水處理、環(huán)保產(chǎn)業(yè)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 luJGRicants, 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(shù)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(shù) 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
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羅茨鼓風機行業(yè)國內外的發(fā)展趨勢是：大容量的持續(xù)增長如煉油、合成氨等裝置的大型化發(fā)展迫使風機容量不斷增加。
發(fā)展高壓小流量壓縮機。隨著新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器的出現(xiàn)，開發(fā)超高壓壓縮機和小流量壓縮機是發(fā)展趨勢。
計算機集成制造系統(tǒng)在風機中得以廣泛應用。計算機及自動化技術的迅速發(fā)展，使得風機在制造廠普遍采用計算機各種單元技術，并在此基礎上致力于企業(yè)實現(xiàn)計算機集成制造技術的應用。
高效化。
在透平壓縮機方面，三元流動葉輪的研究已從準三元流動葉輪發(fā)展到全三元流動葉輪。而且三元氣流分析法還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設計中，以期達到最高的機組效率。三元流動葉輪在離心通風機中也將得到越來越多的應用。擴大調節(jié)范圍，提高變負荷調整下風機的效率也是風機高效化的重要內容。
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