技術領域：
，尤其涉及一種羅茨鼓風(fēng)機(jī)葉輪加工方法。
背景技術：
：羅茨鼓風機是一種容積回轉鼓風機，其工作原理是利用兩個葉輪在氣缸内作相對運動來壓縮和輸送氣體，因此兩個葉輪在旋轉過程中的正常齧合狀态是確保高效輸送氣體的前提。羅茨鼓風機葉輪在氣體壓縮和輸送過程中溫度會升高，由於葉輪外輪廓線型複雜且厚度分布不均勻，導緻葉輪産生不均勻熱變形，這種不均勻的熱變形使葉輪外輪廓線型變形緻使葉輪在齧合過程中各配合面間隙偏離正常狀态，因而可能産生局部幹涉，加劇葉輪局部磨損，降低工作壽命，甚至咬死，使風機無法正常運行。技術實現要素：本發明所要解決的問題是，針對現有技術存在的問題，提供一種步驟簡單、結果精準、可最大程度減小熱變形量的羅茨鼓風機葉輪加工方法。一種羅茨鼓風機葉輪加工方法，其步驟包括：(a)：建立數個平衡孔結構不同的羅茨鼓風機葉輪三維模型，記爲M1～Mn，對各羅茨鼓風機葉輪三維模型進行熱力學分析，得出各羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱變形量；(b)：由步驟(a)中的各羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱變形量，得出熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型，記爲M0；(c)：以步驟(b)中確定的熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型M0爲基礎，以0.5～2mm遞增更改其平衡孔尺寸，並對每次更改尺寸後的M0進行熱力學分析；(d)：根據步驟(c)中熱力學分析得到的各熱變形量得到M0熱變形量最小時對應的平衡孔尺寸；(e)：按照M0對應的平衡孔結構及步驟(d)得到的平衡孔尺寸制作加工羅茨鼓風機葉輪。作爲上述技術方案的進一步改進：步驟(a)中所述的M1～Mn包括9個平衡孔結構不同的羅茨鼓風機葉輪三維模型，記爲M1～M9，所述M1～M9均包括葉輪軸套和三隻葉輪片，所述三隻葉輪片相對於葉輪軸套的軸線周向對稱布置，所述葉輪片上設有所述平衡孔，所述平衡孔爲軸對稱通孔。所述M1爲S31型的羅茨鼓風機葉輪三維模型，所述M2～M9與M1的不同之處在於平衡孔結構；所述M2的平衡孔爲兩端直徑大於中間直徑的變直徑圓柱形孔，且其母線爲内凸弧形；所述M3的平衡孔爲從兩端至中間直徑依次增大的三階的階梯柱形孔；所述M4的平衡孔爲兩端直徑小於中間直徑的變直徑圓柱形孔，且其母線爲外凸弧形；所述M5的平衡孔爲直圓柱孔；所述M6的平衡孔爲由大直徑圓柱和小直徑圓柱順次堆疊的階梯柱形孔；M7的平衡孔爲母線形狀爲兩條外展弧形線相接的沙漏形變直徑圓柱形孔；M8的平衡孔爲母線形狀爲兩條内展弧形線相接於直線兩端的鼓形變直徑圓柱形孔；M9的平衡孔爲母線形狀爲兩條内凸弧形線相接的竹節形變直徑圓柱形孔。步驟(b)中所述熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型爲M6。步驟(c)中羅茨鼓風機葉輪三維模型M0的直徑尺寸的變化範圍爲40mm～50mm。步驟(d)中所述M0熱變形量最小時對應的平衡孔尺寸爲41mm。用ANSYS對所述羅茨鼓風機葉輪三維模型施加約束邊界條件和載荷邊界條件，進行熱力學分析。所述熱力學分析的約束邊界條件爲：在羅茨鼓風機葉輪軸套的裝配孔位置施加遠端位移約束，以及羅茨鼓風機葉輪兩端面設置位移約束，限制除繞裝配孔軸線轉動外的所有自由度。所述熱力學分析的載荷邊界條件爲：由參考溫度溫升至設定溫度並保持均勻穩态的設定溫度的溫度場。所述由參考溫度溫升至設定溫度的溫升△T爲50℃～60℃。與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明通過對羅茨鼓風機葉輪預先建模與熱力學分析，得出各個不同平衡孔結構的羅茨鼓風機葉輪三維模型中熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型，之後進一步得出該羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱變形量最小時對應的平衡孔尺寸，之後按照得出的結構及尺寸加工制造羅茨鼓風機葉輪，精準控制後期使用時羅茨鼓風機葉輪的熱變形量，使羅茨鼓風機工作壽命延長，工作效率提高，維修次數降低，節省瞭時間、人力與資源，並且爲之後羅茨鼓風機葉輪的改進提供可靠的研究方向。附圖說明爲瞭更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面将對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現有的羅茨鼓風機葉輪的主視結構示意圖；圖2是圖1中的A-A向剖視結構示意圖；圖3是本發明的葉輪加工方法中第一種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖4是本發明的葉輪加工方法中第二種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖5是本發明的葉輪加工方法中第三種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖6是本發明的葉輪加工方法中第四種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖7是本發明的葉輪加工方法中第五種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖8是本發明的葉輪加工方法中第六種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖9是本發明的葉輪加工方法中第七種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖10是本發明的葉輪加工方法中第八種平衡孔結構的葉片剖視圖；圖11是本發明的實施例中的熱變形量曲線圖。圖例說明：1、葉輪軸套；2、葉輪片。具體實施方式爲瞭便於理解本發明，下文将結合說明書附圖和較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。實施例：就物體材料而言，熱脹冷縮是一種普遍現象，但具有一定結構的物體，會受到結構尺寸的影響，各處結構熱脹冷縮的後的變形不一緻，即由於形體相關尺寸制約，熱變形後形體尺寸可能增大，也可能縮小，還可能不受溫度影響而保持不變；如圓環形零件，其内孔直徑的熱變形受外徑大小影響，當内外徑比值達到某一數值時，其内徑可能縮小或保持不變，即存在“臨界尺寸”；而不同的内孔結構熱變形也不同，也會存在某種“臨界結構”使物體整體受溫度影響最小。本實施例的羅茨鼓風機葉輪加工方法基於以上原理隻對預設的幾種結構以及一定範圍内的尺寸進行瞭分析。現有技術中的羅茨鼓風機葉輪的主視圖如圖1所示，其平衡孔的結構，即其A-A向的剖視圖通常爲如圖2所示的結構，並且該平衡孔的尺寸爲一标準值，按照該尺寸加工的羅茨鼓風機葉輪熱變形量較大而且不可控制；本發明實施例中提出的葉輪加工方法通過建立三維模型，並更改三維模型中平衡孔的結構和尺寸，對其進行熱力學分析，從而可以制造出熱變形量可預測、可控制的羅茨鼓風機葉輪。本實施例的羅茨鼓風機葉輪加工方法，其步驟包括：(a)：建立如圖1所示的羅茨鼓風機葉輪三維模型，包括葉輪軸套1和三隻葉輪片2，三隻葉輪片2相對於葉輪軸套1的軸線周向對稱布置，葉輪片2上設有平衡孔，将其平衡孔結構依次設置爲如圖2至圖10所示剖視圖中的結構，並分别保存爲M1～M9，對各羅茨鼓風機葉輪三維模型進行熱力學分析，得出各羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱變形量如表1所示；表1不同結構平衡孔的葉輪三維模型熱變形量表其中，M1爲S31型的羅茨鼓風機葉輪三維模型，M2～M9與M1的不同之處在於平衡孔結構；如圖3所示，M2的平衡孔爲兩端直徑大於中間直徑的變直徑圓柱形孔，且其母線爲内凸弧形；如圖4所示，M3的平衡孔爲從兩端至中間直徑依次增大的三階的階梯柱形孔；如圖5所示，M4的平衡孔爲兩端直徑小於中間直徑的變直徑圓柱形孔，且其母線爲外凸弧形；如圖6所示，M5的平衡孔爲直圓柱孔；如圖7所示，M6的平衡孔爲由大直徑圓柱和小直徑圓柱順次堆疊的階梯柱形孔；如圖8所示，M7的平衡孔爲母線形狀爲兩條外展弧形線相接的沙漏形變直徑圓柱形孔；如圖9所示，M8的平衡孔爲母線形狀爲兩條内展弧形線相接於直線兩端的鼓形變直徑圓柱形孔；如圖10所示，M9的平衡孔爲母線形狀爲兩條内凸弧形線相接的竹節形變直徑圓柱形孔。(b)：由表1所示中的各羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱變形量，得出熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型爲M6，並将M6記爲M0；(c)：以步驟(b)中確定的熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪三維模型M0爲基礎，修改其平衡孔的直徑尺寸，大直徑圓柱孔在40mm～50mm的範圍内，以0.5～2mm遞增更改其平衡孔尺寸，小直徑圓柱孔的範圍和遞增數值均爲大直徑圓柱孔的1/4；對每次更改尺寸後的M0進行熱力學分析，得到不同平衡孔尺寸的M0的熱變形量，如表2所示，並由表2得出熱變形量曲線如圖11所示；表2不同内徑平衡孔的葉輪三維模型熱變形量表F(χ)熱變形(Max)/mmF(χ)熱變形(Min)/mm400.......50.....50...........15330.....(d)：根據表2得到M0熱變形量最小時對應的平衡孔尺寸爲：大直徑圓柱孔41mm，小直徑圓柱孔10.25mm；(e)：按照M0對應的平衡孔結構及步驟(d)得到的平衡孔尺寸制作加工羅茨鼓風機葉輪。本實施例中的葉輪加工方法通過對羅茨鼓風機葉輪預先建模與熱力學分析，得出各個不同結構葉輪中熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪的尺寸，之後按照得出尺寸加工制造，精準控制後期使用時羅茨鼓風機葉輪的熱變形量，使羅茨鼓風機工作壽命延長，工作效率提高，維修次數降低，節省瞭時間、人力與資源；並且根據對葉輪結構改變帶來的熱變形量大小變換的研究，可以得出使用壽命更長的葉輪結構，爲之後羅茨鼓風機葉輪的改進提供可靠的研究方向。由本實施例得到的熱變形量最小的羅茨鼓風機葉輪，其平衡孔爲大橫截面柱狀孔和小橫截面柱狀孔沿軸向交替堆疊的階梯柱形孔，這種變截面的平衡孔的結構對葉輪片2原本不均勻的壁厚進行瞭調節，使葉輪能夠産生均勻的熱變形，達到通過調節平衡孔的結構控制葉輪片2的壁厚，進而控制葉輪熱變形量的目的，確保葉輪在齧合過程中各配合面間隙的正常狀态，防止産生局部幹涉，減少葉輪局部磨損，延長工作壽命。本實施中對各個羅茨鼓風機葉輪三維模型的熱力學分析過程包括：(a1)：採用SolidWorks建立羅茨鼓風機葉輪三維模型，用Workbench對羅茨鼓風機葉輪三維模型手動劃分至平均質量等於0.8的網格；(b1)：在ANSYS内設定羅茨鼓風機葉輪三維模型的材料；(c1)：用ANSYS施加約束邊界條件：在羅茨鼓風機葉輪軸套1的裝配孔位置施加遠端位移約束以及羅茨鼓風機葉輪兩端面設置位移約束，限制除繞裝配孔軸線轉動外的所有自由度；用ANSYS施加載荷邊界條件：由參考溫度溫升至設定溫度並保持均勻穩态的設定溫度的溫度場，所述參考溫度爲0℃，所述由參考溫度溫升至設定溫度的溫升△T＝55℃；(d1)：建立羅茨鼓風機葉輪三維模型的穩态熱分析，得出最大熱變形量。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例。對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明的技術構思前提下所得到的改進和變換也應視爲本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3
背景技術：
羅茨風機屬容積式風機，原理是利用兩個葉形轉子在氣缸内作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉壓縮機。這種風機結構簡單，制造方便，廣泛應用於(yú)水産養殖增氧、污水處理曝氣、水泥輸送，更适用於(yú)低壓力場合的氣體輸送和加壓系統，也可用作真空泵等。葉輪是羅茨風機的關鍵部件，葉輪上固定連接有轉軸。現有的葉輪和轉軸採用爲一體澆鑄而成，後期再通過精加工。但是葉輪與轉軸的直徑差别較大，使得一體澆鑄比較困難，工藝複雜，生産成本高，並(bìng)且葉輪和轉軸的工作環境不同，對性能的也要求不一樣，如果採用一體澆鑄而成，葉輪和轉軸必需採用同樣的材料，無法根據葉輪與轉軸的需要各自採用最合适的材料，會降低葉輪和轉軸的性能和使用壽命。
技術實現要素：
本發明提出瞭(le)羅茨風機的葉輪生産工藝，解決瞭(le)現有技術中羅茨風機的葉輪和轉軸採用一體澆鑄工藝，生産工藝複雜、生産成本高，並(bìng)且葉輪和轉軸隻能採用同一種材料，無法採取最合适的材料的缺陷。
本發(fā)明的技術方案是這樣實(shí)現的：
羅茨風(fēng)機的葉輪生産(chǎn)工藝，包括以下步驟：
S1、採(cǎi)用澆鑄方式分别生産(chǎn)出葉輪、左半軸和右半軸，葉輪的中間爲連通兩端面的軸孔，軸孔包括從左到右依次包括左軸孔、中間分隔孔和右軸孔；
S2、對(duì)左半軸、右半軸、左軸孔和右軸孔進(jìn)行精加工，對(duì)葉輪的型線進(jìn)行粗加工，保留在加工餘量；
S3、加熱葉輪到250～300℃之間，然後(hòu)将左半軸右端的安裝部和右半軸左端的安裝部分别裝入左軸孔和右軸孔中，左半軸右端的安裝部與左軸孔爲過(guò)盈配合，右半軸左端的安裝部與右軸孔爲過(guò)盈配合；
S4、待葉輪冷卻後，對(duì)葉輪的型線、外圓外徑及長(zhǎng)度進行精加工。
進(jìn)一步，所述葉輪採(cǎi)用HT250材料，所述左半軸和右半軸均採(cǎi)用45Cr材料。
本發明的有益效果：本發明極錦工簡化瞭(le)羅茨風機的葉輪人生産工藝，降低瞭(le)制作成本，葉輪、左半軸和右半軸均能採用各自最适宜的材料，提升葉輪、左半軸和右半軸性能和使用壽命；軸孔的加工過程，因爲有同軸度等加工精度要求，将軸孔分隔成左軸孔和右軸孔分别加工，相當於減小瞭(le)長度，在同樣的加工精度要求下，加工難度下降，加工出來的孔的精度也更高；中間分隔孔，爲左軸孔和右軸孔精加工留有餘量，方便左軸孔和右軸孔精加工，降低加工難度，並(bìng)且方便左半軸和右半軸熱裝進左軸孔和右軸孔。
附圖說明
爲瞭(le)更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面将對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於(yú)本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1爲本發(fā)明羅茨風(fēng)機的葉輪的結構示意圖。
其中：左半軸1、左軸孔2、中間(jiān)分隔孔3、右軸孔4、右半軸5、葉輪(lún)6。
具體實施方式
下面将結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於(yú)本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於(yú)本發明保護的範圍。
實施例1
參(cān)照圖1，羅茨風機的葉輪生産(chǎn)工藝，包括以下步驟：
S1、採(cǎi)用澆鑄方式分别生産(chǎn)出葉輪6、左半軸1和右半軸5，葉輪6的中間爲連通兩端面的軸孔，軸孔包括從左到右依次包括左軸孔2、中間分隔孔3和右軸孔4；
S2、對(duì)左半軸1、右半軸5、左軸孔2和右軸孔4進(jìn)行精加工，對(duì)葉輪6的型線進(jìn)行粗加工，保留在加工餘量；
S3、加熱葉輪6到250℃，然後(hòu)将左半軸1右端的安裝部和右半軸5左端的安裝部分别裝入左軸孔2和右軸孔4中，左半軸1右端的安裝部與左軸孔2爲過(guò)盈配合，右半軸5左端的安裝部與右軸孔4爲過(guò)盈配合；
S4、待葉輪6冷卻後，對(duì)葉輪6的型線、外圓外徑及長(zhǎng)度進行精加工。
在本實施例中，所述葉輪(lún)6採(cǎi)用HT250材料，所述左半軸1和右半軸5均採(cǎi)用45Cr材料。
實施例2
羅茨風(fēng)機的葉輪生産(chǎn)工藝，包括以下步驟：
S1、採(cǎi)用澆鑄方式分别生産(chǎn)出葉輪6、左半軸1和右半軸5，葉輪6的中間爲連通兩端面的軸孔，軸孔包括從左到右依次包括左軸孔2、中間分隔孔3和右軸孔4；
S2、對(duì)左半軸1、右半軸5、左軸孔2和右軸孔4進(jìn)行精加工，對(duì)葉輪6的型線進(jìn)行粗加工，保留在加工餘量；
S3、加熱葉輪6到270℃，然後(hòu)将左半軸1右端的安裝部和右半軸5左端的安裝部分别裝入左軸孔2和右軸孔4中，左半軸1右端的安裝部與左軸孔2爲過(guò)盈配合，右半軸5左端的安裝部與右軸孔4爲過(guò)盈配合；
S4、待葉輪6冷卻後，對(duì)葉輪6的型線、外圓外徑及長(zhǎng)度進行精加工。
在本實施例中，所述葉輪(lún)6採(cǎi)用HT250材料，所述左半軸1和右半軸5均採(cǎi)用45Cr材料。
實施例3
羅茨風(fēng)機的葉輪生産(chǎn)工藝，包括以下步驟：
S1、採(cǎi)用澆鑄方式分别生産(chǎn)出葉輪6、左半軸1和右半軸5，葉輪6的中間爲連通兩端面的軸孔，軸孔包括從左到右依次包括左軸孔2、中間分隔孔3和右軸孔4；
S2、對(duì)左半軸1、右半軸5、左軸孔2和右軸孔4進(jìn)行精加工，對(duì)葉輪6的型線進(jìn)行粗加工，保留在加工餘量；
S3、加熱葉輪6到300℃，然後(hòu)将左半軸1右端的安裝部和右半軸5左端的安裝部分别裝入左軸孔2和右軸孔4中，左半軸1右端的安裝部與左軸孔2爲過(guò)盈配合，右半軸5左端的安裝部與右軸孔4爲過(guò)盈配合；
S4、待葉輪6冷卻後，對(duì)葉輪6的型線、外圓外徑及長(zhǎng)度進行精加工。
在本實施例中，所述葉輪(lún)6採(cǎi)用HT250材料，所述左半軸1和右半軸5均採(cǎi)用45Cr材料。
通過上面的幾個實施例可知，本發明極錦工簡化瞭(le)羅茨風機的葉輪人生産工藝，降低瞭(le)制作成本，葉輪6、左半軸1和右半軸5均能採用各自最适宜的材料，提升葉輪6、左半軸1和右半軸5性能和使用壽命；軸孔的加工過程，因爲有同軸度等加工精度要求，将軸孔分隔成左軸孔2和右軸孔4分别加工，相當於減小瞭(le)長度，在同樣的加工精度要求下，加工難度下降，加工出來的孔的精度也更高；中間分隔孔3，爲左軸孔2和右軸孔4精加工留有餘量，方便左軸孔2和右軸孔4精加工，降低加工難度，並(bìng)且方便左半軸1和右半軸5熱裝進左軸孔2和右軸孔4。
以上所述僅爲本發(fā)明的較佳實施例而已，並(bìng)不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之内，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護範圍之内。
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1、加工難度系數低
鑄鐵材質與不鏽鋼(gāng)、碳鋼(gāng)比較起來，加工難度相對(duì)較低，使用普通的機床便可對(duì)鑄鐵進行精細加工，加工難度系數低。
2、綜合成本低
鑄鐵材質與不鏽鋼之類的比較起來，鑄鐵材質羅茨鼓風機綜合成本相對較低，對於(yú)剛起步的風機企業來說，選用鑄鐵材質生産加工是zhui好的選擇。即便是鑄鐵材質，成本也是不同的，這就是爲什麽有的廠家鑄鐵的鼓風機賣的貴，有些廠家的鼓風機賣的便宜瞭(le)，鑄鐵材質材料有會影響風機的整體價格，舉個例子吧：鋼材質量不同，加工出的葉輪的差異（含圖）！
在價格成本這方面來說，羅茨風(fēng)機貴有貴的道理，這也是市場(chǎng)普遍存在的現象。
3、市場需求廣泛
市場上面對於(yú)鑄鐵材質羅茨鼓風機需求廣泛，一般輸送清潔空氣的公司，都會選用鑄鐵材質的羅茨風機，價格便宜，並(bìng)且完全能夠滿足工程需求，所以，市面上對於(yú)鑄鐵材質的鼓風機需求廣泛。一般企業都會以市場爲導向進行生産銷售，羅茨風機市場多需求鑄鐵材質的，所以，我們常見鑄鐵羅茨風機。
4、什麽樣的情況(kuàng)下選用不鏽鋼(gāng)材質？
輸送介質中含有腐蝕性成分，且羅茨風(fēng)機是zhui佳選擇，那麽就選用不鏽鋼材質的羅茨風(fēng)機，不鏽鋼材質風(fēng)機的耐腐蝕性要高於(yú)鑄鐵材質。
總結：一般選用羅茨風機多選用鑄鐵，羅茨鼓風機在選型時，如果輸送介質不是清潔空氣，需要事先說明，如果技術方面要求配置不鏽鋼羅茨風機，那麽可尋找不鏽鋼羅茨風機生産(chǎn)廠家，進行採(cǎi)購，我們錦工風機可生産(chǎn)鑄鐵羅茨風機、不鏽鋼羅茨風機，如果您有採(cǎi)購方面的問題，可以聯系我們的官方客服熱線
文章
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