羅茨鼓風機的噪聲分析及消聲器的選用

摘 要：闡述羅茨鼓風機噪聲污染的嚴重性，分析噪聲源的種類，在制造方面提出降低噪聲的一些方法，以及在消聲器設(shè)計選用方面提出一些見解供參考。

關(guān)鍵詞：羅茨鼓風機；噪聲分析；選用消聲器

1 引言

工業(yè)、交通運輸業(yè)以及城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境噪音已成為新的污染源，嚴重危害著人們的正常工作、學習和生活。使用羅茨鼓風機的產(chǎn)業(yè)，噪聲的危害更加嚴重，根據(jù)羅茨鼓風機的工作特點，羅茨鼓風機每次吸入、排出的風量很大并有突變現(xiàn)象，從而產(chǎn)生較大的噪聲，被稱之為機械產(chǎn)品的“聲老虎”，特別是在高壓的情況下尤甚，且風量越大、壓力越高、轉(zhuǎn)速越快，則噪聲就越大，而現(xiàn)代化大生產(chǎn)又希望羅茨鼓風機能提供更高的壓力和更大的風量。為了提高風機性能、降低噪聲污染、滿足環(huán)保要求，文章從噪聲源著手，在制造安裝鼓風機及選用消聲器方面提出降低噪聲的一些方法。

2 噪聲分析

羅茨鼓風機噪聲主要包括機械噪聲和氣動噪聲，而進氣口和排氣口的氣動噪聲又包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。機械噪聲主要有齒輪噪聲、軸承噪聲及管路振動噪聲等。旋轉(zhuǎn)噪聲是在旋轉(zhuǎn)的葉輪掠過較窄的通道出口處時，沿周向的氣動壓力與氣流速度都有很大的變化，使得周期性吸、排氣以及瞬時等容壓縮而形成的氣流速度與壓力脈動，產(chǎn)生的很大氣體動力噪聲。渦流噪聲又稱紊流噪聲，是由于紊流邊界層及其脫離引起氣流壓力脈動造成的。一方面，葉輪旋轉(zhuǎn)時，表面形成渦流，這些渦流在表面分裂時產(chǎn)生了渦流噪聲；另一方面，高壓氣體通過間隙向低壓區(qū)泄漏并通過孔口、彎道時也會產(chǎn)生渦流噪聲。這些噪聲再加上風機進氣容積的亥姆霍茲共鳴，就使羅茨鼓風機的噪聲達到了令人難以忍受的程度。

3 制造精度

精度的提高意味著產(chǎn)品成本的增加，但為了滿足所需性能，又不得不提高相應方面的精度。下面就為滿足低噪音性能方面提出應提高的精度。

3.1 葉輪表面質(zhì)量及平衡

葉輪表面質(zhì)量主要取決于材質(zhì)及加工質(zhì)量。對于小葉輪，如L21、L23的葉輪，一般選擇鑄鋼或球墨鑄鐵，并與軸鑄成一體，而大葉輪則選擇HT200 ，粗糙度為Ra3. 2 ，在數(shù)控機床上加工，取較小的走刀量，可獲得較低的粗糙度；轉(zhuǎn)子平衡至少應保證G6. 3 ，最好提高到G5.6。

3.2 軸承精度

軸承作為易損件，一般的企業(yè)都不愿提高其精度使產(chǎn)品成本增加，這樣往往得不償失。因為低精度軸承產(chǎn)生較大的振動和摩擦，且其作為整個機器的裝配基準，對整機性能及其它零部件的壽命都有至關(guān)重要的影響。軸承精度建議選用6 級及以上ISO標準。

3.3 齒輪精度

羅茨鼓風機的同步齒輪既作傳遞動力又起葉輪定位之雙重作用，其精度和磨損狀況直接影響著葉輪嚙合的均勻性和平穩(wěn)性，齒面粗糙度又是摩擦噪聲的主要來源之一。因此，對同步齒輪的精度和耐磨性有較高的要求，齒圈采用45鋼鍛打后加工，輪齒表面進行高頻淬火，硬度HRC40～50，然后精車配合面及精磨齒面，要求齒輪精度應保證在7 級以上，建議L8、L9采用組合人字齒，L4、L6采用斜齒輪，L2用直齒。風機安裝時在保證葉輪間隙要求的同時，必須保證同步齒輪的最小齒側(cè)間隙和接觸斑點達到要求。

3.4 風道質(zhì)量

光滑的風道表面能讓氣流順利通過，不僅有利于減少損失，而且能大大減少因氣流流動受阻而帶來的嘯叫聲，因此，管道內(nèi)壁應盡量降低粗糙度，減少彎道數(shù)量；進出風口不宜處于急變流場，應由方變圓光滑過渡。若系統(tǒng)中有多個管件，如彎頭、支管等，則它們之間的距離應拉開5～10 倍管徑。

4 合理選用消聲器

加裝消聲器是降低氣流噪聲的有效手段，根據(jù)羅茨鼓風機噪聲頻譜，設(shè)計了D型阻性折板式消聲器，用以降低羅茨鼓風機的進出氣噪音，結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。

4.1 消聲器的特點、性能、結(jié)構(gòu)

消聲器設(shè)計為阻性折板式，采用折線形聲通道、超細玻璃棉吸聲結(jié)構(gòu)，圖1為D3單通道消聲器，圖2為D4～D6雙通道消聲器，其消聲量為25～35dB（A），響度降低百分數(shù)>80%，壓力損失<50mmH2O。

4.2 消聲器選用參數(shù)表

4.3 消聲器使用說明

（1）選用時需配套，消聲器的適用風量不小于風機的額定風量。

（2）用于非配風機時，消聲器的氣流速度不能超過30m/s。

（3）通過的介質(zhì)不能含有腐蝕性物質(zhì)、水汽和油霧；含塵量應小于150mg/m3，使用溫度200°C以下，高粉塵場合使用應經(jīng)濾清器。

（4）安裝時必須有穩(wěn)固的支架，并有防振減振措施，消聲器與風機連接處應加彈性墊，同時應注意密封，防止漏聲、漏氣。

（5）消聲器嚴防雨水、異物進入。

參考文獻

[1]智乃剛，等.風機噪聲控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985.

[2]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T8539-2000.齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗的一般規(guī)定[S].北京；2000.

[3]呂玉恒，等.噪聲與振動控制設(shè)備及材料選用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.