（机械工程专业论文）ssr型罗茨风机振动噪声的综合治理实践.pdf

t h e s i ss u b m i t t e df o r a p p l i c a t i o n o fm a s t e r sd e g r e e c o m p r e h e n s i v ec o n t r o l o fv i b r a t i o na n dn o i s e o f s s r - t y p er o o t s b l o w e r s c a n d i d a t e ： s p e c i a l t y ： s u p e r v i s o r ： s h a n d o n gu n i v e r s i t y m a y , 2 0 1 0 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：窟朗钾 日期；矽l 矿兵i l 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：棚9 导师签名： 爿孔1 e 1 期：7 x ，t o s 。， l 山东大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t 。i i i 第1 章绪论1 1 1 课题的研究背景、内容及意义1 1 2 罗茨风机的简单介绍2 1 2 1 罗茨鼓风机的分类2 1 2 2 罗茨鼓风机的一般工作原理3 1 2 3 罗茨鼓风机的主要特点3 1 2 4 罗茨鼓风机在我国的发展4 1 3 罗茨风机的振动噪声及其危害6 1 4 罗茨风机的振动及噪声控制7 1 4 1 振动隔离技术8 1 4 2 噪声控制技术9 1 5 本文的主要工作1 0 第2 章罗茨鼓风机振动与噪声产生机理。1 3 2 1 引言l3 2 2s s r 型罗茨鼓风机振动噪声的产生1 3 2 2 1 罗茨鼓风机常用评价参数l3 2 2 2 罗茨鼓风机振动类型及产生原因1 4 2 2 3 罗茨鼓风机的噪声源1 5 2 3s s r 型罗茨鼓风机气流脉动分析1 6 2 3 1 理论流量脉动。1 6 2 3 2 进气流量脉动。2 0 2 3 3 排气缝隙宽度计算及回流过程分析2 1 2 3 4 排气流量脉动2 5 2 4 本章小结2 6 第3 章s s r 型罗茨鼓风机的隔振设计。2 7 3 1 引言2 7 3 2 动力学模型建立及理论推导2 7 3 2 1 罗茨鼓风机斜置隔振系统的力学模型2 7 3 2 2 隔振系统动力学分析3 0 目录 3 2 3 系统功率流的推导3 3 3 3 数值仿真与讨论3 4 3 4 本章小结3 8 第4 章s s r 型罗茨鼓风机的降噪实践一4 l 4 1 引言4 1 4 2 罗茨鼓风机结构的低噪声设计4 1 4 2 1 转子的低噪声设计4 1 4 2 2 进排气口的低噪声设计一4 2 4 2 3s s r 型罗茨鼓风机在风机结构的低噪声设计方面的改进尝试4 3 4 3 消声器、隔声罩及管路设计4 5 4 3 1 消声器的设计4 5 4 3 2 隔声罩与隔音房的设计。4 9 4 3 3 隔声、消声效果评价一5 2 4 4 本章小结5 3 第5 章全文总结与展望5 5 5 1 全文总结5 5 5 2 展望5 6 参考文献5 7 至j 【谢6 l 山东大学硕十学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e 一i a b s t r a c ti ne n g l i s h i l l c h a p t1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n d c o n t e n t s & s i g n i f i c a n c e s 一1 1 2i n t r o d u c t i o nt or o o t sb l o w e r s 2 1 2 1c l a s s i f i c a t i o no fr o o t sb l o w e r s 二2 1 2 2m e c h a n i s mo fr o o t sb l o w e r s 3 1 2 3c h a r a c t e r i s t i e so fr o o t sb l o w e r s 3 1 2 4d e v e l o p m e n to fr o o t sb l o w e r si nc h i n a 4 1 3r o o t sb l o w e r s n o i s e & v i b r a t i o na n dt h e i rh a r m s 6 1 4v i b a t l o ni s o l a t i o n2 之n o i s ec o n t r o l 7 1 4 1v i b r a t i o ni s o l a t i o n 8 1 4 2n o i s ec o n t r o l 9 1 5k e yw o r k s 10 c h a p t2m e c h a n i s mo fb l o w e r s v i b r a t i o n & n o i s e 13 2 1i n t r o d u c t i o n 13 2 2g e n e r a t i o no fs s rb l o w e r v i b r a t i o n & n o i s e 13 2 2 1e v a l u a t i o np a r a m e t e r s 13 2 2 2c a u s e s & c l a s s i f i c a t i o no f v i b r a t i o nf r o mr o o t sb l o w e r s 。1 4 2 2 3s o u r c eo f r o o t sb l o w e r s n o i s e 。1 5 2 3f l o wf l u c t u a t i o no fs s rr o o t sb l o w e r s 16 2 3 1f l u c t u a t i o no f t h e o r e t i c a lf l o w 1 6 2 3 2f l u c t u a t i o no fi n t a k ef l o w 。2 0 2 3 3c a l c u l a t i o no f e x h a u s ts l o tw i d t ha n da n a l y s i so f r e c y c l i n gp r o c e s s 2 1 2 3 4f l u c t u a t i o no f e x h a u s tf l o w 2 5 2 4s u m m a r y 2 6 c h a p t3v i b r a t i o ni s o l a t i o nd e s i g no fs s rb l o w e r s 。2 7 3 1i n t r o d u c i t o n 2 7 3 2m o d e l l i n g & f o r m u l a t i o n 2 7 3 2 1d y n a m i cm o d e lf o rb l o w e r ss u p p o r t e db yi n c l i n e dm o u n t s 2 7 3 2 2d y n a m i c s a n a l y s i so f i s o l a t i o ns y s t e mo f b l o w e r s 。3 0 3 2 3f o r m u l a t i o no f p o w e rf l o w 3 3 3 3n u m e r i a c a le x a m p l e s & d i s c u s s i o n 3 4 3 4s u m m a r y 3 8 c h a p t4p r a c t i c eo fs s rr o o t sb l o w e r s n o i s er e d u c t i o n 。4 l c o n i e n l s 4 1i n t r o d u c t l o n 4 1 4 2s t r u c t u r e s d e s i g nf o rl o wn o i s e 4 1 4 2 1d e s i g no fr o t a t o r s 4 1 4 2 2d e s i g no fi n t a k e & e x h a u s tp o r t 4 2 4 2 3i m p r o v e m e n t so fs t r u c t u r e sf o rl o w - n o i s e 4 3 4 3d e s i g no fm u f f l e r a c o u s t i ce n c l o s u r e s & p i p i n g 4 5 4 3 1m u m e rd e s i g n 。4 5 4 3 2a c o u s t i ce n c l o s u r e s & a c o u s t i cr o o md e s i g n 4 9 4 3 3e v a l u a t i o no f n o i s er e d u c t i o n 5 2 4 4s u m m a r y 5 3 c h a p t5s u m m a r y & e x p e c t 汀i o n s 5 5 5 1s u m m a r y 5 5 5 2e x p e c t a t i o n s 5 6 r e f e r e n c e s 5 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 1 山东大学硕士学位论文 摘要 罗茨鼓风机的振动和噪声问题一直是影响产品使用和推广的一个重要问题， 对其进行振动和噪声控制有着重要的意义。本文以s s r - 2 0 0 型罗茨鼓风机为对象， 重点分析了罗茨鼓风机振动和噪声产生的机理及控制方法进行了研究。论文主要 完成了如下工作： 对罗茨鼓风机噪声产生的机理进行了分析，指出鼓风机的振动主要表现在四 个方面：( 1 ) 因风机回转件不平衡、不对中之类的故障而引起的振动；( 2 ) 罗茨 鼓风机出现旋转失速、喘振等；( 3 ) 叶片磨损、轴承失效、介质黏附在转子上造 成随机性变化的不平衡；( 4 ) 可能存在电磁振动。而罗茨鼓风机的噪声则主要有 气动噪声和机械噪声组成，工作条件不同进气口噪声辐射和排气口噪声辐射分别 占主导地位。 对罗茨风机的振动控制进行了探讨，以柔性有限板为基础，建立了罗茨鼓风 机斜置隔振系统动力学模型，推导出了复合激励下系统功率流表达式，并对其用 m a t l a b 进行了数值模拟仿真。结果显示，基础板越厚，由罗茨鼓风机传递到基 础板的振动能量越小，并且在厚度为0 2 m 时，既能提高隔振效果又能节省材料； 另一方面，隔振器的安装角度的变化也会影响隔振效果，为既能避开共振点又能 尽量减小传递到基础的振动能量，隔振器最佳的安装角度应选择3 0 0 至t j 6 0 0 之间。 对s s r 型罗茨鼓风机噪音的产生从气动脉冲方面进行了分析，并比较了两叶 与三叶叶轮的噪音水平，表明，气动噪声是罗茨鼓风机的主要噪声来源，且三叶 叶轮相对两叶叶轮而言脉动变少，负荷变化小，机械强度高，噪声低，振动也小。 从结构方面对罗茨鼓风机进行了改善，将二转子换成三叶转子，将排气口设计成 螺旋形的，并设计了内回流结构。结果表明，罗茨鼓风机的噪声得到了很好的改 善，s s r 2 0 0 型罗茨鼓风机的噪声值控制在了1 0 0 d b ( a ) 以下。 论文最后一部分对罗茨鼓风机的消声器和隔声罩进行了设计，通过选用合适 的吸声材料，合理的设计吸声板及消声器的结构，以及对管道、隔声罩基础和各 搭接部分的静心设计，成功的将鼓风机的噪声值下降了1 0 1 5d b ( a ) 。 i 摘要 论文对r s s 型罗茨风机振动和噪声的综合治理为类似的其它机械的振动噪声 控制提供了借鉴。 关键宇罗茨鼓风机；振动；噪声；气流脉动；斜置隔振 山东大学硕七学位论文 a bs t r a c t v i b r a t i o na n dn o i s eo fr o o t sb l o w e r si sa ni m p o r t a n ti s s u ew h i c hi n f l u e n c e st h e u s ea n dp r o m o t i o no fp r o d u c t s ，s oi ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c et oc o n t r o lt h ev i b r a t i o na n d n o i s eo fm a c h i n e sa n de q u i p m e n t s i nt h i sp a p e r , as s r - 2 0 0r o o t sb l o w e r si ss e l e c t e d t oi n v e s t i g a t et h eg e n e r a t i n gm e c h a n i s mo fv i b r a t i o na n dn o i s ea n di t sc o n t r o l l i n g m e t h o d s t h ef o l l o w i n gt a s k sh a v eb e e np e r f o r m e di nt h i sp a p e r t h ev i b r a t i o na n dn o i s eg e n e r a t i o nm e c h a n i s mo fr o o t sb l o w e r sw a sa n a l y z e da n d i ti sf o u n dt h a tb l o w e r s v i b r a t i o ni sm a i n l yc a s u e db yf o u ra s p e c t s ：( 1 ) t h ev i b r a t i o n c a u s e db yi m b a l a n c e ；( 2 ) v i b r a t i o nc a u s e db yt h er o t a t i n gs t a l la n ds u r g e ；( 3 ) b l a d e s w e a l , m e d i u ma d h e s i o n , c a u s i n gr a n d o mc h a n g e si nt h er o t o ri m b a l a n c e ；( 4 ) p o s s i b l e e l e c t r o m a g n e t i cv i b r a t i o n t h e r o o t sb l o w e rn o i s ei sm a i n l ya e r o d y n a m i cn o i s e ( a c c o r d i n gt od i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n sa n di n t a k en o i s e ，e x h a u s tn o i s e ，r a d i a t i o n a n dr a d i a t i o n - d o m i n a t e d ，r e s p e c t i v e l y ) a n dt h em e c h a n i c a ln o i s ec o m p o n e n t b l o w e ro b l i q u ei s o l a t i o ns y s t e md y n a m i c sm o d e le s t a b l i s h e do naf l e x i b l ea n d l i m i t e dp a n e li sb u i l ta n dt h ep o w e rf l o we x p r e s s i o nw i t hc o m p o u n de x c i t a t i o ns y s t e m i sd e r i v e d ，t h e nw eh a v es o m en u m e r i c a ls i m u l a t i o n sw i t hm a t l a b t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h et h i c k e rt h eb a s ep l a t e ，t h es m a l l e rv i b r a t i o ne n e r g yw i l lb ep a s s e dt o t h eb a s e m e n t ，s oi ni s o l a t i o no ft h eb l o w e rt h i c k e ra n dh a r df o u n d a t i o ns h o u l db eu s e d ， a n dw h e nt h eh e i g h to ft h ep l a t ei s0 2 m ，i tw i l ln o to n l yr a i s et h ei s o l a t i o ne f f e c t ，b u t a l s os a v et h es t u f f ；o nt h eo t h e rh a n d ，t h ev a r i a t i o no ft h ea n g l eo ft h ei s o l a t o rw i l l a f f e c tt h ed e g r e eo fi s o l a t i o ne f f e c t ，a si tc a nn o to n l ya v o i dt h er e s o n a n c ep o i n tb u t a l s om i n i m i z et h et r a n s m i s s i o no fv i b r a t i o ne n e r g y , t h e nt h ei s o l a t o r s b e s ti n s t a l l a t i n g a n g e ls h o u l db eb e t w e e n3 0 。a n d6 0 0 t h es s rr o o t sb l o w e r sn o i s eg e n e r a t e df r o mt h ep n e u m a t i cp u l s ea r ea n a l y z e d ， a n dc o m p a r e dt h en o i s el e v e lb e t w e e nt w o - l e a fa n dt h r e e l e a fc l o v e ri m p e l l e r , t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h ea e r o d y n a m i cn o i s ei st h em a i ns o u r c eo fn o i s eo fr o o t sb l o w e r , c o m p a r e dw i t ht w o l e a fi m p e l l e rt r e f o i li m p e l l e r sp n e u m a t i cp u l s ei ss m a l l e r , t h el o a d c h a n g e m e n ti ss m a l l ，a n dm e c h a n i c a ls t r e n g t hi sh i g h e r t h es t r u c t u r eo ft h er o o t sb l o w e rw a si m p r o v e da sf o l l o w s ：t h et w o - l e a fi m p e l l e r a b s t r a c t i sr e p l a c e db yt h r e e l e a fi m p e l l e r , t h eo u t l e ti sc h a n g e di n t os p i r a l s h a p e da n dt h e s t r u c t u r ef o rg a s - r e t u r ni sd e s i g n e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eb l o w e rn o i s eh a sb e e n d e c r e a s e dg r e a t l y , s s r - 2 0 0r o o t sb l o w e r sn o i s ei si nl o w e rt h a nlo o d b ( a ) i nt h el a s tp a r to ft h ep a p e r , t h ea c o u s t i cc o v e ro ft h er o o t sb l o w e rw a sd e s i g n e d b ya p p r o p r i a t ec h o i c eo fa b s o r p t i o nm a t e r i a l ，r e a s o n a b l ed e s i g na n dm u f f l e rs o u n d a b s o r p t i o nb o a r ds t r u c t u r ea n dt h ep i p e 、j l ，i t ht h eu s eo f a c o u s t i cc o v e rt h en o i s ev a l u eo f t h eb l o w e ri sl o w e rt h a n1 0 1 5d b ( a ) t h em e t h o da n dp r a c t i c eo fv i b r a t i o na n dn o i s ec o n t r o lo fr s sr o o t sb l o w e r sg i v e ag o o de x a m p l ea n da ni n t r o d u c t i o nf o rs i m i l a rm a c h i n e s sv i b r a t o na n dn o i s ec o n t r 0 1 k e yw o r d sr o o t sb l o w e r ；v i b r a t o n ；n o i s e ；f l o wp u l s e ；i n c l i n e di s o l a t i o n i v 山东大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的研究背景、内容及意义 风机根据其工作原理，大致可分为离心式风机和容积式风机。离心式风机依 靠转子叶片与气流相互作用将机械能转变为气体的压力和动能，而容积式风机则 是依靠转子容积的改变，将原动机的机械能变为气体的压力和动能。容积式风机 又分为罗茨风机和叶氏风机。与其它同类风机相比，罗茨鼓风机具有使用寿命长、 动力平衡性好、气流速度均匀并且机械效率高等诸多优点，广泛应用于冶金、化 工、化肥、石化、仪器、建材等行业，深受用户青睐，为国民经济发展和人们生 活水平提高带来了巨大的利益【l 】。 然而，由于罗茨风机在制造、安装、隔振等方面存在某些缺陷，以及其自身 运动、结构特点等使罗茨鼓风机的动力学行为更加复杂，从而产生很大的气动噪 声和振动辐射噪声。相关研究表明，鼓风机的噪声一般能达到1 0 0 1 3 0 d b ( a ) ，自 发明至今已有近百年的历史的罗茨鼓风机，由于其基本结构和工作原理具有相对 稳定性，虽然经过长期以来许多人员的努力，其噪声一般仍高于9 0 d b ( a ) 。罗茨风 机的振动噪声不但危害工作人员的身心健康，也严重影响了周围居民的正常生活 和工作，同时，周期性的振动也使其使用寿命大大缩短。因此对罗茨鼓风机进行 振动隔离和噪声控制具有非常重要的意义1 2 - 6 。 本课题以中日合资山东章晃机械工业有限公司的s s r 罗茨鼓风机的研发为背 景，对设备噪声产生的机理及其噪音成分和频谱特性进行了分析，从振动隔离和 噪声控制两个方面对设备进行了改良性设计。在振动隔离设计部分研究了s s r 罗 茨鼓风机中隔振器的安置角度对其隔振效果的影响，并得出了s s r 罗茨鼓风机中 隔振器理想的安装角度，对该类型设备的设计隔振有着重要的指导意义；在噪声 控制方面，通过对鼓风机叶轮叶片数目及形状的改变，管道的设计及消声器和隔 声噪的设计，提出了对s s r 罗茨鼓风机的综合治理措施。文中的结论和实践将对 罗茨鼓风机的低振动噪声设计和安装有着重要的意义，同时也能为诸如离心压缩 第1 章绪论 机、离心鼓风机、离心通风机等设备的同类问题提供有益的借鉴。 1 2 罗茨风机的简单介绍 1 8 5 4 年，在美国印第安纳州的弗朗西斯罗茨和费兰德罗茨两兄弟首先制成了 世界上第一台回转式鼓风机，以后人们即称之为罗茨鼓风机( r o o t sb l o w e r ) 。当 时的罗茨鼓风机是一种低速而粗糙的机械，首先在柴油机增压装置上使用，直到 二十世纪三十年代，罗茨鼓风机才获得广泛的应用，从而促进了罗茨鼓风机的发 展，在石化、建材、电力、冶炼、化肥、矿山、港口、轻纺、食品、造纸、水产 养殖和污水处理、环保产业等诸多领域都能看到它们的影子。 1 2 1 罗茨鼓风机的分类 为适应各种工业生产和生活的需要，人们开发出了各种各样的罗茨风机。按 照叶轮头数：两叶鼓风机和三叶鼓风机，如图1 1 伉b ) 所示，分别为罗茨风机的两 叶叶轮和三叶叶轮。 ( a ) 两叶叶轮( b ) 三叶叶轮 图1 1 罗茨风机的叶轮 按照风机的结构形式可分为立式鼓风机和卧式鼓风机，分别如图1 - 2 ( a , b ) 所示。 ( a ) 立式鼓风机( b ) 卧式鼓风机 图1 2 不同结构形式的罗茨鼓风机 1 1 1 山东大学硕士学位论文 不。 如果按照风机的传动方式又可分为直联鼓风机和带联鼓风机，如图1 - 3 ( a , b ) 所 ( a ) 直联鼓风机( b ) 带联鼓风机 图1 3 风机的不同传动方式 另外我们还可以按照按照冷却方式分为空冷、水冷和逆流冷却风机；按照传 送介质种类分为空气鼓风机、煤气鼓风机、二氧化硫鼓风机；按叶轮的主要型线 可将其分为圆弧线叶型、渐开线叶型和摆线叶型；按照密封形式分为迷宫密封、 涨圈密封、填料密封和机械密封风机等。 1 2 2 罗茨鼓风机的一般工作原理 含有如图1 1 ( a ) 所示的两叶叶轮的罗茨风机在工程上应用较广。这里我们以此 种风机为例，通过图1 4 来简单说明罗茨鼓风机的工作过程和原理。转子由叶轮与 轴组合而成，两转子的轴线相互平行。叶轮之间、叶轮与机壳及墙板之间具有微 小间隙，以避免相互接触。两转子由原动机通过一对同步齿轮驱动，作相反方向 的等速旋转。借助于两叶轮的相互啮合( 假定其叶面相互接触) ，鼓风机进排气口 不直接相通，叶轮与机壳及墙板围成封闭的基元容积，其大小在旋转过程中不发 生变化。传统形式下，气体的压缩是在基元容积与排气口联通的一瞬间，由高压 气体向基元容积回流均压而实现的。图1 4 第一排是左进右出结构的罗茨鼓风机， 第二排是上进下出结构的罗茨鼓风机。 1 2 3 罗茨鼓风机的主要特点 与其他类型的气体压缩机械比较，罗茨鼓风机的优点主要有：具有强制输气 第1 章绪论 特征，在转速一定的条件下，流量也一定；无往复运动构件和气阀，易损件少， 一次使用寿命长，并且动力平衡性好，能以较高的速度运转，不需要重型基础； 运转一周有多次吸气排气，相对于活塞式压缩机而言，气流速度比较均匀，不必 设置储气罐；叶轮之间，叶轮与机壳之间具有间隙，运转时不像螺杆式或者滑片 式压缩机那样需要润滑油，因此可以保证输送的气体不含油；除了同步齿轮和轴 承外，不存在其他的机械摩擦，因此机械效率高。 当然，罗茨鼓风机的也存在一些缺点，主要有：无内压缩过程，绝热效率较 低；由于间隙的存在，造成气体的泄露，且泄露流量随着升压或者压缩比的增大 而增加，因而限制了鼓风机向高压方向的发展；由于进排气脉动和回流冲击的影 响，气体动力性噪声较大等。 匿瑟 。汐。y 雹，翩 c。黼 i 捧 ( o ) 斛忒 慝 ( c ) 碴奎 l 撼 ( b ) 图1 - 4 罗茨鼓风机排气的基本过程 1 2 4 罗茨鼓风机在我国的发展 i 眷 ( c ) 在我国，1 9 5 1 年上海柴油机公司为青岛毛纺厂制造了6 台流量为4 2 m 3 m i n 的 罗茨风机，开创了我国自行生产罗茨鼓风机的历史。单就我国罗茨鼓风机的发展， 大致分为五个阶段： ( 一) 从仿造、消化吸收到自行设计制造 以上海、天津、长沙、章丘等鼓风机厂为代表，主要生产老l 型和d 型罗茨 4 山东大学硕士学位论文 风机。l 型风机有l 2 0 、l 3 6 、l 5 0 、l 4 0 、l 6 0 等型号，d 型风机有c d l 4 、d 2 2 、 d 3 6 、d 6 0 、d 1 0 0 型等罗茨鼓风机。相对来说品种比较单一，难以满足多场合多工 矿要求，不利于用户的选型。但这一阶段，为我国罗茨鼓风机的发展奠定了坚实 的基础。 ( 二) 全国联合设计阶段 为了提高罗茨鼓风机的设计、制造质量，扩大罗茨鼓风机的性能范围，同时 为了方便用户的选型和使用，作好风机节能产品的发展、推广工作，1 9 8 2 年机械 部委托中通公司会同罗茨鼓风机的各主要生产厂家组成了联合设计组，历时近十 年，在国内首次完成了“罗茨鼓风机系列更新”的任务，首次制订了具有当代国际水 平的罗茨鼓风机系列型谱，成功地推广了节能产品“l 系列罗茨鼓风机”，给冶金、 建材、石油化工、电力、轻工等行业提供了性能优良的新型罗茨鼓风机，并替代 了部分进口，有力地推动了罗茨鼓风机生产厂的技术进步和发展，支援了国民经 济建设。 ( 三) 各生产厂在联设基础上自我完善和发展 各厂结合自己的实际情况对联合设计l 系列罗茨鼓风机进行了改进，使罗茨 鼓风机的性能得到了完善。 ( 四) 与国外知名的罗茨鼓风机生产厂进行合资，引进国外先进技术 1 9 8 6 年长沙鼓风机厂与日本大晃公司合作进行技术改造。1 9 9 5 年山东省章丘 鼓风机厂与日本大晃公司正式签约，成立合资企业“山东章晃机械工业有限公司”， 开始生产具有世界先进水平的s s r 系列三叶罗茨风机，同时还引进了日本大晃公 司s s r 系列罗茨鼓风机的设计和制造技术。1 9 9 6 年，山东省章丘鼓风机厂又从日 本大晃引进了r 系列的改进型产品，r r 系列罗茨鼓风机，不仅引进了设计制造技 术，同时还引进了先进的数控加工设备及工装，使我国的罗茨鼓风机发展上了一 个新台阶。 ( 五) 引进国外技术，不断提高，不断发展 近几年，山东省章丘鼓风机厂又从美国引进了高转速、高压力的z g ( 三叶) 和m b ( 两叶) 风机。其特点是：转速高，最高转速可达5 0 0 0 转分；压力高，单 级升压可达1 0 0 k p a ；结构紧凑，高强度叶轮和轴一体式叶轮，采用先进的活塞环 密封。从而使国产罗茨鼓风机具备了与欧美厂家相媲美的世界一流技术水平。 5 第1 章绪论 1 - 3 罗茨风机的振动噪声及其危害 罗茨风机在工业生产和日常生活中广泛应用，但是其产生的讨厌振动和烦人 噪声也时常伴随我们左右。 其实我们对振动并不陌生，振动即某一物体在平衡位置左右的往复运动。环 境中存在着各种各样的振动现象：小到基本粒子的运动，大到火山、地震等都能 以振动的形式表现出来。任何事物都有两面性，振动也不例外，我们这里主要讨 论振动带来的危害。由振动引起的危害主要可以分为以下几个方面：一是降低结 构强度，使机械设备的零部件失效，从而导致整个机械系统的崩溃；二是破坏仪 器仪表的正常工作条件，降低了测量精度，甚至造成各种仪器仪表的工作失灵； 三是污染了工作环境和工作条件，使人容易疲劳、注意力减弱，容易出现操作失 误，引起技术事故，长久下去还会使人反应迟钝，造成生理疾病等。四是机械设 备产生的振动可传给基础、楼板、墙壁或其它结构，引起它们的振动，并以弹性 波的形式沿着建筑结构传到其他房间，使相邻的空气发生振动，产生所谓的结构 噪声或固体噪声。 噪声产生后，以空气波的形式传递到人的耳朵，给人们的身心造成极大的伤 害，甚至会引起机械结构和建筑物的损害，其中，最主要的危害可以分为以下几 个方面：一、直接影响人的听力和身心健康。短时间暴露在较强的噪声环境下会 导致暂时性的听阀偏移，长年累月地在强噪声环境下工作则会导致永久性听阀偏 移。有资料表明，在8 0 d b 以下职业性噪声暴露时，一般不会引起噪声性耳聋；在 8 5 d b 下可造成轻微听力损失；在8 5 9 0 d b 之间，会造成少数人的噪声性耳聋；在 9 0 1 0 0 d b 之间，会造成一定数量人的噪声性耳聋；在1 0 0 d b 以上，则会造成相当 数量人的噪声性耳聋。除此之外，长期暴露在强噪声环境中，还会对大脑神经系 统、心血管系统及消化系统等产生影响。二、使电子仪器设备失效。当噪声级超 过1 3 5 d b 时，由于连接部位的错动、引出线的抖动、微调电位器或电容的移位等 原因，都会导致仪器发生故障而失效；当噪声级超过1 5 0 d b 时一些电阻、电容、 晶体管等元件有可能失效或损坏。三、造成机械机构的声疲劳。在特强噪声的作 用下，由于声频交变负载的反复作用，会使材料或结构产生疲劳现象而断裂。四、 造成建筑物破坏。当噪声强度达到1 4 0 d b 时，对轻型建筑物开始有破坏作用。超 6 山东大学硕十学位论文 声速飞机在低空掠过时，在飞机头部和尾部会形成压力和密度的跃变，在地面反 射为n 形的冲击波，这种特殊的噪声叫做轰声，其作用相当于在空中爆炸一枚炸 弹。在轰声的作用下会使建筑物门窗损伤、墙面开裂、屋顶掀起、烟囱倒塌。 至此我们容易发现，工程中的振动会给我们的生产生活带来很大的危害，在 必要时必须对其进行控制和治理。治理的第一步就是要找到振动产生的原因和源 头。对于一般机械系统，在正常运行时，其封闭结构内部可能存在的振动激励源 主要有：转子不平衡惯性力、轴承激励力、齿轮激励力及高速冷却油液冲击等。 这些激励源一方面本身产生一次空气声辐射，另一方面激励引起的振动通过各构 件间的联接进行传递，形成所谓的“固体声”传递。 对于罗茨风机而言，除了由于结构和壳体振动引起额结构声以外，更重要是 的罗茨风机的周期性吸排气以及瞬时等容压缩而形成的气流与压力脉动等，产生 了很大的气体动力噪声和振动辐射噪声，其大小通常能达到1 0 0 d b 以上。在这些 噪声中，以进、出口部位的气动噪声最为强烈，主要是由气流脉动产生。相比较 而言机械噪声在风机正常运行条件下是次要的。因此，对罗茨风机进行振动噪声 治理，要认真分析振动噪声的来源和成因，区别对待，有的放矢，综合治理，方 能达到良好效果。 1 4 罗茨风机的振动及噪声控制 上面我们提到，罗茨鼓风机每次吸入、排出的风量很大并有突变现象，从而 产生了很大的噪声，被称为机械产品的“声老虎”，严重制约着其推广应用。相关研 究者在其研究【_ 卜1 0 】中指出，罗茨鼓风机运转时产生的噪声主要有空气动力性噪声， 即气流噪声、机械噪声、电机噪声和调压房噪声等。其中空气动力性噪声又包括 旋转噪声和涡流噪声，机械噪声主要有齿轮噪声、轴承噪声及管道振动噪声等。 而对罗茨鼓风机的振动和噪声控制则主要从消振和减噪两方面作手。消振方 面则从减小电机自身振动、提高设备装配精度及加固各部分的联结等方面来考虑 i h 8 】。减噪则主要采用对隔声罩和隔声房进行隔声、吸声0 9 - 2 2 1 ，对消声器进行合 理的设计和安装，并对鼓风机的结构进行合理的改造【2 弼酬。这些方法都能成功对 罗茨