羅茨轉子是氣體羅茨泵，羅茨鼓風機和羅茨流量計等儀器設備的核心部件，轉子型線設計得合理與否決定了儀器的性能。本文提出了一種新的羅茨型線，完成該型線的數學建模，通過C語言編程得到一系列的型線上的嚙合點的坐標，運用Solidworks得到完整的轉子型線。本文還對新的羅茨型線進行分析，并與傳統的羅茨型線進行比較，驗證新型羅茨型線的優越性。
羅茨轉子是羅茨真空泵、羅茨鼓風機、羅茨壓縮機和羅茨流量計等一系列應用羅茨原理工作的設備的核心部件。1854年，美籍以色列人Roots兩兄弟在旋轉鼓風機的基礎上發明了一種新型鼓風機，即用兩個葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉風機，為了紀念這個發明，所以將這種類型的風機按兩兄弟的名字命名為羅茨風機。1868年，德國的錦工(Aerzener) 機械公司在歐洲制造了第一臺羅茨風機并于1930年開始制造羅茨式氣量計。1954年，德國的Heraeus發明了羅茨真空泵。在中國，1957 年錦工鼓風機廠首先開始制造羅茨鼓風機。
羅茨轉子橫斷面的外輪廓稱為轉子的型線。目前常用的轉子型線主要有三類：漸開線型、圓弧型和擺線型。圓弧是在羅茨轉子設計中大量應用的曲線元，俄國工程師A. M. 卡茲在著作中多次提到圓弧轉子型線。劉坤和巴德純在對圓弧型型線研究時，引入了形狀系數和峰頂系數，通過這兩個系數來體現容積利用率的不同。Chiu-Fan Hsieh對不同峰頂系數的羅茨進行比較，得出了性能較好的羅茨曲線。真空技術網(認為漸開線型轉子由圓弧和漸開線組成。圓弧型和擺線型由于面積利用系數低得不到廣泛的應用。漸開線由于便于加工且密封性能好而被廣泛采用。
除傳統的擺線型轉子外，李建磊和葉仲和對內外圓弧加擺線型的轉子進行研究。劉林林等則在傳統的漸開線基礎上加入擺線對轉子的性能進行了改進。劉玉岱提出通過“圓弧一擺線一漸開線”的線型減小轉子之間氣體泄露量的方法。
本文以基圓半徑為70mm的羅茨轉子為例，提出一種新型的羅茨流量計轉子型線，并對該型線進行公式推導，將型線方程化，從而可用該方法可得出一系列不同基圓的新型羅茨曲線，并在此基礎上研究了型線的嚙合特性和面積利用率。
本文以基圓半徑為70mm 的羅茨型線為例，圓心作為為原點。水平向左為X軸正方向，豎直向上為Y軸正方向。由于型線是上下左右對稱的，可以僅考慮第一象限的情況。新型羅茨轉子型線的原理如圖1 所示。對于第一象限的曲線可以把它分為兩部分，以45°角為分界線， 45°以前即AB段是由四段圓弧所組成，45°以后的BC段由漸開線組成，CD為圓弧段。
圖1 新型羅茨型線圖
在實際設計中選用轉子型線時，還應考慮：轉子占的體積要小，轉子要有良好的幾何對稱性，轉子要有足夠的強度且應該易加工。通過對羅茨型線的調研和研究，得到了一個系列的圓與圓的漸開線的組合的羅茨型線的分段公式。編程得到整體型線上的各個點坐標。通過對該組合型線的連續性及面積利用率進行分析，得到該型線具有良好的連續光滑性，且面積利用率比傳統的漸開線型轉子高。
羅茨風機葉輪封閉式與半開式的優缺點 羅茨風機閉式葉輪與半開式葉輪優缺點對比，羅茨鼓風機半開式葉輪與閉式葉輪是常見的葉輪形式，其中半開式葉輪由輪盤以及葉片兩部分組成，閉式葉輪相對半開式葉輪多了輪盤結構。
半開式葉輪的優點：①異樣的葉輪線速度之下，半開式的應力比閉式的小，是以其容許的線速度比閉式的更高，單級壓力比可以比閉式的更高。②制作工藝比擬簡略。
半開式葉輪的缺點：①半開式葉輪需以后方殼體取代;輪蓋;對流道起合圍感化，因葉片頂部與機殼之間存在間隙，葉頂雙側壓差將招致間隙中發生潛流，從而發生附加的潛流喪失，降低了葉輪的效力。②轉子軸向位移量非常敏感，具有不可控性，使其運轉靠得住性比閉式葉輪要差。
閉式葉輪的優點：①在異樣的葉片型式及負荷條件下，效力高于半開式1-3%；②轉子軸位移的可控性、靠得住性比半開式葉輪要好。
閉式葉輪的缺點：①制作工藝比擬繁雜；②與半開式葉輪比擬，容許的線速度絕對較低，單級壓力比遭到必定限定。
閉式葉輪效力較高，軸位移平穩性好，但制作工藝繁雜；半開式葉輪效力較低，葉頂間隙對軸位移的變更比較敏感，但制作起來簡略。實際上也只有單級高速鼓風機、齒式壓縮機采用半開式葉輪，單軸多級布局是很難同時節制好各級半開式葉輪頂端間隙的。
羅茨鼓風機結構中閉式葉輪與半開式葉輪優缺點對比，三葉羅茨鼓風機半開式葉輪線速度小，單級壓力比閉式的更高，制作工藝也更簡單，閉式葉輪軸位移可控性、穩定性比半開式葉輪要更好。通常情況下，單級高速離心風機、齒式壓縮機采用半開式葉輪，其它類型風機多采用閉式葉輪。
一、三葉羅茨風機設計制造中采用的標準
1.1材料標準：擇優選用國標、部標、行業標準。對國外引進的材料，參照國標
標準或引進國外標準。
1.2產品設計、制造、試驗和驗收符合ISO1217～1996《容積式壓縮機-驗收試驗》，
JISB8341-1995《容積式壓縮機-試驗和檢查方法》，JB/T 8941.1-1999 《一般用途羅茨鼓風機技術條件》， JB /T 8941.2-1999 《一般用途羅茨鼓風機性能試驗方法》 標準的規定。
1.3電動機：參照JB3074 Y系列三相異步電動機技術條件 1.4油系統：參照國家標準、部標及廠標 1.5聯軸器/皮帶輪：參照行業標準
1.6噪聲標準：參照GB/T2888-91 風機和羅茨鼓風機噪聲測試方法 1.7轉子動平衡試驗標準：參照AP1672-88等有關標準及廠標
二、★機組的性能保證：
2.1鼓風機整機的設計使用壽命不少于10年。 2.2葉輪的設計使用壽命不少于60000小時， 2.3軸承的設計使用壽命不少于30000小時 2.4齒輪的設計使用壽命不少于60000小時 2.5機組質量保證期為交貨后12個月 .
2.6鼓風機保證達到要求的流量和壓力，所消耗的功率嚴格執行標準規定。 2.7鼓風機振動值: 兩端軸徑向值控制為小于0.04mm，徑向水平控制為小于0.02mm，軸向控制為小于0.02mm。 三、技術數據和結構特點
3.1 機組布置：鼓風機＋電機（機組為單層布置）
3.2. 機組的結構特點 3.2.1 形式：三葉羅茨鼓風機 3.2.2 驅動機形式：三相異步電機
3.2.3 轉子：葉輪超速試驗轉速為1.15倍的工作轉速
3.2.4★氣密封裝置：采用非接觸式迷宮密封，使高壓氣體的泄漏減至最小。 3.2.5★油密封裝置：潤滑油的密封均采用骨架式橡膠油封，安裝在主動軸承蓋
內，數量為每臺一件。油封使軸承的潤滑油不向機殼內腔和鼓風機外部泄漏，從而保證了鼓風機輸送介質中不含油。 3.2.6軸承形式：雙列角接觸球軸承
單列圓柱滾子軸承 深溝球軸承
3.2.7★齒輪采用直齒面，材料采用優質合金結構鋼，經滲碳淬火后，磨削加工，
精度高，使用壽命長，機械噪音更低。
3.2.8鼓風機的進口和出口帶有對應的大小法蘭、螺栓、螺母、墊片 3.3 技術性能要求
3.3.1 所有羅茨風機均配帶底座，將羅茨風機和電機組裝在同一底座上。 3.3.2鼓風機帶有底座，包括地腳螺栓
3.4.1 旋向：面向風機帶輪（聯軸器），左側逆時針方向旋轉為正方向；右側順
時針方向旋轉為正方向。所有羅茨風機附件包括底座、傳動裝置、進出口消音器、壓力表、安全閥、撓性接頭、止回閥、減震墊、地腳螺栓及其連接件等。
3.4.2 采用三葉輪及帶螺旋線形的箱體，2根平行的軸上設有三葉形葉輪，葉輪
與橢圓形機箱內孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，各支葉輪始終由同步直齒輪保持正確的相位，不會出現相互碰觸現象。
3.4.3葉輪為球墨鑄鐵QT500-7、軸為45號優質碳素鋼。葉輪型線為復合型，運
轉時泄漏更少。軸在冷狀態時，葉輪內徑過盈0.04mm再經加熱后，經液壓裝置緩慢的壓到固位置，再經本廠專利技術鎖緊。在高速運轉時軸與葉輪間保持著過盈0.01mm,使葉軸在高速運轉時不松動。
3.4.4 ★鼓風機同步齒輪采用直齒輪結構，傳動平穩，浸油潤滑，噪聲更低。 3.4.5 鼓風機一端軸承采用飛濺潤滑，另一端軸承采用黃油潤滑。雙油箱的風機
兩端均采用飛濺潤滑。
3.4.6 羅茨鼓風機冷卻方式為水冷卻/空冷卻，傳動方式為直聯傳動/皮帶輪，風
機為單級風機。
3.4.7 電動機與鼓風機的機構特征、工作條件、環境條件相適應，電機的絕緣等
級為F級，防護等級為IP54, 380V,50HZ。
3.4.8 ★本機組可遠距離操作，在規定的運行范圍限額內，也可設計成連續無人
值班運行。 3.4.9 潤滑油規格
齒輪潤滑油牌號：N220
軸承潤滑油牌號：鋰基潤滑脂 ZL-3 3．5 其它配套件
3.5.1 空氣濾清器：為氣體過濾器，使進入風機前的氣體進行過濾，從而保證干
凈的空氣進入鼓風機，過濾器采用Q235鋼制造。
3.5.2 進口消音器：采用阻尼式消聲器，主要是消除鼓風機進口氣流噪聲的裝置，
由外筒、內筒、法蘭等焊接而成，內外筒之間放入吸聲材料，使該裝置重量輕、阻力小、消聲效果好。消聲器由Q235鋼制造。
3.5.3 出口消音器：主要消除鼓風機出口氣流噪聲，消聲頻帶寬，消聲效果好。
消聲器由Q235鋼制造。
3.5.4 安全閥：系統上的一個保險裝置，當系統工作狀況異常，阻力高于額定值
時，安全閥開啟，將氣體從安全閥排出，防止風機和電動機過載。 3.5.5 止回閥：用以防止停機時系統高壓氣體倒流，使鼓風機轉子反轉，發生故
障，同時防止系統灰塵倒流。閥體為Q235。
3.5.6 彈性接頭：由橡膠鋼骨架壓合而成，有良好的減振和隔音效果。 3.5.7 隔振墊：能起到良好減振效果。
3.5.8 壓力表：為每臺鼓風機提供一個排氣壓力表，安裝在排氣管上。 四、檢驗和試驗
4.1 ★葉輪部件100%進行動平衡試驗，動平衡精度 ≥G2.5級。 4.2 主要零部件的制造和裝配間隙應符合圖紙和技術文件的規定。
4.3 鼓風機在出廠前進行運轉試驗，運轉試驗正常的情況下再進行額定工況下連
續運轉2小時的運行試驗。試驗合格后不再進行解體檢查，用封條封嚴進排氣口，防止雜質進入機體內。由質檢部門檢驗合格，并簽署產品合格證后方可出廠。
4.4 機組在現場安裝調試時，應用戶要求制造廠可派人到現場進行技術服務（國內）。
4.5 鼓風機在制造廠進行運轉試驗時，應用戶要求需要，可派專業人員到制造廠
參加調試驗收。
4.6 檢驗：在制造廠進行下列檢驗
項 目
化學
成分
機械
性能 磁粉
探傷 著色
水壓
試驗 尺寸
檢查 組裝
檢查 外觀
檢查 殼體 √ √ √ √ √ 主軸 √ √ √ √ √ √ 葉輪 √ √ √ √ √ 軸承 √ √ √ 鼓風機組裝
4.7 機械運轉試車
出廠前，鼓風機在制造廠內進行機械運轉試車。試車是在工作轉速下連續穩定運轉4小時。 4.8 現場試車
4.8.1機組在現場安裝時，制造廠派人到現場進行安裝工作的交底和指導。 4.8.2現場試車期間，制造廠派人到現場服務。在現場進行機組潤滑油系統的試
運行和調試，包括確認各種閥門和儀表的最終態整定值，并在工作轉速下連續運轉1小時，負荷試運12小時
中華人民共和 國國家標準
GB/T2888一91
風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法
代替GB2888-82
Methodsofnoisemeasurementforfans,
blowerscompressorsandRootsblowers
1 主題內容與適用范圍
本標準規定了A聲級和聲壓級的噪聲測量方法，同時也規定了聲功率級的噪聲測量方法。
本標準適用于一般型式的通風機、透平鼓風機、透平壓縮機(以下簡稱風機)和羅茨鼓風機的噪聲測
量。
2 弓!用標準
GB1236通風機空氣動力性能試驗方法
GB3947聲學名詞術語
GB10178 通風機現場試驗
JB3165離心和軸流式鼓風機壓縮機熱力性能試驗
ZBJ72031 一般用途羅茨鼓風機性能試驗方法
3 術語、符號、代號
3.1 A聲級
用聲級計或用與此等效的測量儀器，經過A計權網絡指出的噪聲級稱為A聲級，用t、表示。單位
為分貝，單位符號dB，本標準為明確以A特性計權用dB(A)表示。
32 聲源
風機及羅茨鼓風機機殼、進氣日、出氣日等產生的噪聲源，其具體聲源部位如下:
a. 敞開于大氣無外接管道的通風機進氣[1(圖1);
注:買 標準聲源。
國家技術監餐局1991一們一06批準 1992一08一01實施
Gs/T2888一91
b. 敞開于大氣無外接管道的通風機出氣口(圖2);
c. 進氣 口和出氣 口均接管道的通風機機殼(圖3);
圖 3
d.透平鼓風機和透平壓縮機機殼(圖4);
珍 曰
e. 羅茨鼓風機機亮(圖5、圖6)。 ! 圖4
Gs/T2888一91
圖 5
圖6
3.3 標準聲源
在測量頻率范圍內輸出非常穩定，具有良好的全指向性并在消聲室或混響室校正了的聲源為標準
聲源。
3.4 標準長度
噪聲測點到聲源點的距離，測量風機進、出氣口噪聲時，當葉輪直徑小于或等于1m時，取標準長
度為Im;當葉輪直徑大于1m時，取標準長度等于葉輪直徑。標準長度用L表示。
測量風機和羅茨鼓風機機殼噪聲時，標準長度取1m,
3.5 測量值
對聲級計的讀數作了背景噪聲修正后的值。
3.6 假定聲源表面
包括聲源在內，以地面結束的最一{假定長方體表面。風機及羅茨鼓風機的主體視為聲源的凸起物，
全部包括在內。
3.2 半自由場
可設置聲源，有一個反射面的聲場。
4 測f項 目
在規定的運轉條件下，測量風機及羅茨鼓風機周圍的A聲級及頗帶聲壓級。
GB/T2888一91
5 測f條件
5.，測t環境
5.1門 測量場所
測量場所，應盡量選用除地面外無反射條件的場所，且應使測量的風機及羅茨鼓風機處于運轉狀
態，測點至聲源點間的距離為1倍和2倍標準長度時，其A聲級的差值應不小于5dB(A).
如不能滿足上述條件時，測量場所狀態(室內尺寸、裝置尺寸、配置、聲場測量結果)應作記錄
5.1.2 背景噪聲
測量地點應避免背景噪聲影響，背景A聲級和倍頻帶聲壓級應比被測機器至少低10dB。當二者差
值在4^-9dB時，應按表 1修正。
表 1
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羅茨鼓風機規范和技術指標
羅茨風機為啟東啟東錦工機械有限公司主要生產產品，我公司生產的羅茨鼓風機質優價廉，深受新老客戶的關注和新人，下面為大家接受下羅茨鼓風機主要的技術規范和指標
《一般用途羅茨風機第1部分：技術條件》 JB/T8941.1-1999
《一般用途羅茨風機第2部分：性能試驗方法》 JB/T8941.2-1999
《風機和羅茨風機術語》 JB/T2977-1992
《風機用鑄鐵件技術條件》 JB/T 6887-2004
《風機用鑄鋼件技術條件》 JB/T 6888-2004
《風機用消聲器技術條件》 JB/T6891-1993
《風機和羅茨風機噪聲測定方法》 GB/T2888-1991
3.1.2 對外接口法蘭應于下列法蘭標準匹配：
JB/T74—94《管路法蘭 技術條件》JB/T75—94《管路 法蘭類型》JB/T81—94《凸面板式平焊鋼制管法蘭》
所有風機應保證在工作曲線下正常運行。
性能及結構
要求無混油，可獲得清潔氣體，不產生油煙霧所造成的空氣污染。
葉輪和軸為整體結構，且葉輪無磨損。
高速率，且結構緊湊。
油裝置，不產生漏油的現象，且為非水冷型。
2根相平行的軸上設有2個三葉型葉輪，葉輪與橢圓形機箱內孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不應出現互相碰觸現象。
羅茨風機能自身消除回流脈沖沖擊。有預進氣管道，通過降低回流脈沖來減少噪音，同時保護風機自身和送風管道。
羅茨鼓風機的噪音（包括電動機）應按GB/T2888的測量方法，噪音低于85dB(A)。
羅茨風機進口安裝風機過濾罩，并達到如下要求：對>10微米的灰塵的去除率>90%。
出口安裝可靠性高的止回閥，避免風機停機時風管倒流引起風機反轉損害設備。
風機安裝安全閥，避免風壓過高造成設備損壞。
風機出口和風管采用柔性連接，保證風機不受風管空氣流動等產生震動影響風機運行。
風機、電機，排氣閥，潤滑系統，過濾器，測量儀器和控制設備應保證零部件的配套性。
風機效率在十年內不變，能保證標書要求的電耗及供風量。
過濾消聲器：此消聲器應由進氣側消聲器和進氣過濾組成。過濾材質應可以清洗或更換。
通過真空壓力表監測過濾材料使用情況，以便及時更換。
連接套管：應包括壓力閥（防止鼓風機過載）。逆止風門片（防止停機后風機逆向運轉）。排氣側風管通過撓性接頭或補償器與主體設備相連。
鼓風機與電動機通過三角皮帶輪連接或直接用聯軸器連結，并置于共同的底座上，每天24小時連續運轉。出風管的出氣口方向為水平位置，其配管法蘭應按ISO標準PN1.0為準。
鼓風機轉子兩端支撐軸承采用滾動軸承結構，軸承的潤滑采用油潤滑。消聲器：應采用在鋼制筒體內裝入玻璃纖維等吸音材料的型式，消聲器的損失150mmH2O，并有明顯的消聲效果。
羅茨鼓風機及其應用柴油羅茨鼓風機山東章丘羅茨鼓風機廠
山東錦工有限公司
山東省章丘市經濟開發區
24小時銷售服務
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