随着现代工业的发展、科技和人类文明的进步,振动噪声水平已成为衡量机械产品性能和质量的一个重要指标。振动不仅影响到机器设备的使用寿命、仪表器械的工作性能,振动及其产生的噪声还会严重污染工作和生活环境,给人们的正常工作和健康造成很大影响。因此随着现代生活质量的提高,人们对产品的工作精度要求越来越高,对振动和噪声的控制要求也越来越严格,而环境噪声污染已成为一个受到广泛关注的社会问题。
在风机类动力机械中,罗茨风机素来享有“声老虎”的称号,不仅污染了环境,也恶化了劳动条件,并引起人们对低噪声风机研究的广泛关注。罗茨风机属于容积式鼓风机,是一种典型的气体增压与输送机械,其最常见的用途为例如小高炉与小转炉的鼓风、选矿厂中的中小型过滤系统、气力输送系统的动力设备等,在冶金、煤炭、石油化工、食品加工、水产养殖、污水处理、矿山与造纸等行业均有厂泛应用。罗茨风机的主要功能部件是一对被称作罗齿轮的两(或三)叶转子,其工作方式为周期性吸气和排气,这使得罗茨风机在工作过程中不可避免地产生振动。风机产生振动后,机械工作性能降低或根本无法工作:某些零部件因受附加的动载荷而加速磨损、疲劳,甚至破裂而影响寿命,或因振动造成事故。与离心风机比较,罗茨风机具有压力高、流量受阻力影响小、供风稳定等优点,但工程应用中存在效率低、噪声高等缺点,因此罗茨风机的噪声治理历来是工程应用中的一个突出问题。
罗茨风机产生的噪声成分非常复杂,主要可划分为气体动力性噪声和机械噪声。大流量三叶罗茨风机的气体动力性噪声,包括旋转噪声、涡流噪声和共鸣声,噪声的强弱反映了风机的流体特性;机械噪声包括齿轮啮合噪声、轴承噪声和电动机噪声等,本文主要针对齿轮啮合的噪声源特性开展研究。
确保罗茨风机两转子转动的同步齿轮,由于制造误差、装配误差等原因,在传递原动力过程中,齿与齿之间会产生撞击,在齿轮边缘处产生面内激振力。
同步齿轮在该激振力作用下会产生振动,产生噪声。齿轮系统作为罗茨风机传动装置的重要组成部分,其动态性能直接影响整个风机结构的可靠性。所以研究齿轮副运动状态对于控制罗茨风机振动、抑制噪声具有重要的现实意义。