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羅茨風機問題整合簡析和變革方略

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人氣:-發表時間:2014-12-23 17:02【

羅茨風機軸、人字齒輪的受力情況分析D6090羅茨風機傳動部位結構尺寸aaa,人字齒輪由前後兩個斜齒圈裝在輪轂上組合而成aaaaa,斜齒圈參數爲mn=6、z=62、=1730aaa,分度圓直徑d=3900mmaaaaa,寬度b=60mm;取軸的拉壓彈性模量E=200GPa、剪切彈性模量G=79GPa、泊松比=031aaaaa,則抗彎剛度EI1=20358kNm2(d1=120mm)、EI3=14374kNm2(d3=110mm)、EI4=32572kNm2(d4=240mm)aaaaa,風機葉輪斷面尺寸600mm276mmaaaaa,可認爲EI2=aaaaa,抗扭強度GIP4=25732kNm2aaa。

D6090羅茨風機結構尺寸羅茨風機主軸、副軸和人字齒輪受力的大小是週期性變化的aaa。當風機葉輪處於(a)位置時aaaa,主軸所承受的阻力產生的扭矩最大aaa,副軸所受徑向力最大aaa,此時齒輪副上所傳遞的扭矩最小(只用於克服軸承副的摩擦力矩aaaa,計算時可近似認爲0)aaa,電機產生的力矩主要用於克服主軸上的阻力矩對所傳送的氣體作功aaa。當風機葉輪處於(b)所示位置時aaaaa,主軸上所承受的徑向力最大aaaaa,副軸上所承受的阻力扭矩最大aaaa,此時齒輪副上所傳遞的扭矩最大aaa,電機產生的力矩主要用於克服副軸上的阻力矩對所傳送的氣體作功aaaaa。風機葉輪處於其它位置時aaa,主軸、副軸和齒輪副所受力的大小介於其處於(a)、(b)位置所受力的大小之間aaa,故只須對風機葉輪處於(b)位置時軸的受力情況進行分析aaaaa。

風機人字齒輪齒根彎曲疲勞強度分析由D6090風機性能曲線知aaa,當風機總壓頭爲441kPa時aaaa,軸功率Nd=210kW、v=086、P=Nd/v=2442kWaaaa,產生的扭矩m=9552P/n=24298Nm.人字齒輪的輪齒受力情況如所示(從動輪未畫出)aaaa,其中Ft1=m/d=62415Naaaaa,F1=Ft1/cos=65265Naaaa,Fr1=F1tgn=23755Naaaaa,Fn1=F1/cosn=69454N.齒根彎曲疲勞強度爲2:F=KaKFt1YYfaYsabmna(1)已知Ft1=62415Naaa,查得Yfa=224、Ysa=175、Y=087、a=17、K=165、Ka=145、F=450MPaaaaa,將數據代入式(1)得F=832MPa  人字齒輪受力分析(主動輪)3風機軸彎曲、扭曲變形情況分析風機葉輪處於(b)位置時aaaa,主軸、副軸受力情況如所示(風機總壓頭取441kPaaaa,圖中齒輪軸向力未畫出).由知aaa,主軸在Z、Y軸方向的彎曲變形情況較副軸大aaaa,故只對主軸2-2截面(前齒圈所在位置)相對於1-1截面(後齒圈所在位置)的彎曲、扭曲變形量z、y、進行計算aaaa。

風機軸的受力情況31主軸沿Z軸方向彎曲變形量z由單位力法(莫爾法)求得主軸沿Z軸方向彎曲變形量z爲1:z=(948310-4EI1+955110-3EI3)q1x+(247710-4EI1+385510-2EI3+3003310-3EI4)Ftx(0x013m)(2)已知EI1=20358kNm2、EI3=14374kNm2、EI4=32572kNm2、Ft=2Ft1=12482Naaaa,取x=013maaaa,則由式(2)得z=00686mm.扭曲角扭矩造成人字齒前後齒圈相對角位移量爲:=1GIp4x0mxxdx(4)已知GIp4=25732kNm2aaaa,取x=013maaaaa,則由式(4)得=61410-6aaa,可見扭矩造成人字齒受力不均可忽略不計aaaaa。

爲了說明Z、Y軸方向彎曲變形對齒輪受力分配不均的影響程度aaaa,對齒輪輪齒接觸彈性變形量e進行估算aaa。接觸彈性變形分析見aaaaa,接觸變形接觸區域寬度c爲2:c=226FB121+2(1-M2E1+1-M2E2)(5)式中:1=2=dsinn2=6657mmaaaaa,F=2Fn1=138908Naaaaa,線接觸長度B可近似等於齒圈寬度b=60mm(實際線接觸長度B應爲參與齧合的齒的接觸線長度之和aaa,大於齒圈寬度b)aaaaa,則由式(5)得c=0013mmaaa,而e=e1+e2=2e1  接觸彈性變形改善措施抵消變形法通過調節齒圈aaa,使齒輪副空載狀態下aaaaa,前齒圈輪齒受力比後齒圈大aaaaa,在高負荷下軸變形aaa,從而達到前後齒圈受力均勻的目的aaa,具體做法爲:將風機主軸、副軸固定使其不能轉動aaaa,選取齒輪副中的一個人字齒輪(如主軸上齒輪)aaaa,拆下定位銷aaa,擰鬆六角螺栓aaaa,用木棒的一端頂住前齒圈輪齒aaaa,敲擊另一端使前齒圈沿齧合方向(逆時針方向)挪動一微小角度(挪動量可從銷孔錯動量判斷)aaaa,再用鉸刀重新修正定位銷孔aaa,並打好定位銷aaaa。

結語羅茨風機齒輪是懸臂佈置aaa,在高負荷下由於軸沿Z、Y軸方向彎曲變形而使人字齒輪前後齒圈輪齒受力不均aaaa,後齒圈輪齒受力大aaaaa,這樣容易造成後齒圈輪齒局部折斷aaa。由於前後齒圈受力不均而產生軸向力(見aaaaa,Fa2>Fa1)aaaa,當軸向力超過一定限度時aaaa,會加速3524軸承內圈凸緣、滾動體、保持架等磨損aaa,引起主軸、副軸軸向竄動aaaaa,從而導致風機葉輪擦牆板aaaa。抵消變形法及齒輪端軸承盒內增加軸承法aaaaa,能改善高負荷下風機人字齒輪前後齒圈的受力狀況aaaaa。自從採用以上措施後aaa,我廠羅茨風機即使在高負荷下運行(電機電流最大達500Aaaaa,總壓頭達到491kPa)aaaa,也未出現齒輪輪齒折斷、葉片擦牆板現象aaaa。