罗茨鼓风机的噪声分析及消声器的选用

摘 要：阐述罗茨鼓风机噪声污染的严重性，分析噪声源的种类，在制造方面提出降低噪声的一些方法，以及在消声器设计选用方面提出一些见解供参考。

关键词：罗茨鼓风机；噪声分析；选用消声器

1 引言

工业、交通运输业以及城市建设的迅猛发展，环境噪音已成为新的污染源，严重危害着人们的正常工作、学习和生活。使用罗茨鼓风机的产业，噪声的危害更加严重，根据罗茨鼓风机的工作特点，罗茨鼓风机每次吸入、排出的风量很大并有突变现象，从而产生较大的噪声，被称之为机械产品的“声老虎”，特别是在高压的情况下尤甚，且风量越大、压力越高、转速越快，则噪声就越大，而现代化大生产又希望罗茨鼓风机能提供更高的压力和更大的风量。为了提高风机性能、降低噪声污染、满足环保要求，文章从噪声源着手，在制造安装鼓风机及选用消声器方面提出降低噪声的一些方法。

2 噪声分析

罗茨鼓风机噪声主要包括机械噪声和气动噪声，而进气口和排气口的气动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、轴承噪声及管路振动噪声等。旋转噪声是在旋转的叶轮掠过较窄的通道出口处时，沿周向的气动压力与气流速度都有很大的变化，使得周期性吸、排气以及瞬时等容压缩而形成的气流速度与压力脉动，产生的很大气体动力噪声。涡流噪声又称紊流噪声，是由于紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动造成的。一方面，叶轮旋转时，表面形成涡流，这些涡流在表面分裂时产生了涡流噪声；另一方面，高压气体通过间隙向低压区泄漏并通过孔口、弯道时也会产生涡流噪声。这些噪声再加上风机进气容积的亥姆霍兹共鸣，就使罗茨鼓风机的噪声达到了令人难以忍受的程度。

3 制造精度

精度的提高意味着产品成本的增加，但为了满足所需性能，又不得不提高相应方面的精度。下面就为满足低噪音性能方面提出应提高的精度。

3.1 叶轮表面质量及平衡

叶轮表面质量主要取决于材质及加工质量。对于小叶轮，如L21、L23的叶轮，一般选择铸钢或球墨铸铁，并与轴铸成一体，而大叶轮则选择HT200 ，粗糙度为Ra3. 2 ，在数控机床上加工，取较小的走刀量，可获得较低的粗糙度；转子平衡至少应保证G6. 3 ，最好提高到G5.6。

3.2 轴承精度

轴承作为易损件，一般的企业都不愿提高其精度使产品成本增加，这样往往得不偿失。因为低精度轴承产生较大的振动和摩擦，且其作为整个机器的装配基准，对整机性能及其它零部件的寿命都有至关重要的影响。轴承精度建议选用6 级及以上ISO标准。

3.3 齿轮精度

罗茨鼓风机的同步齿轮既作传递动力又起叶轮定位之双重作用，其精度和磨损状况直接影响着叶轮啮合的均匀性和平稳性，齿面粗糙度又是摩擦噪声的主要来源之一。因此，对同步齿轮的精度和耐磨性有较高的要求，齿圈采用45钢锻打后加工，轮齿表面进行高频淬火，硬度HRC40～50，然后精车配合面及精磨齿面，要求齿轮精度应保证在7 级以上，建议L8、L9采用组合人字齿，L4、L6采用斜齿轮，L2用直齿。风机安装时在保证叶轮间隙要求的同时，必须保证同步齿轮的最小齿侧间隙和接触斑点达到要求。

3.4 风道质量

光滑的风道表面能让气流顺利通过，不仅有利于减少损失，而且能大大减少因气流流动受阻而带来的啸叫声，因此，管道内壁应尽量降低粗糙度，减少弯道数量；进出风口不宜处于急变流场，应由方变圆光滑过渡。若系统中有多个管件，如弯头、支管等，则它们之间的距离应拉开5～10 倍管径。

4 合理选用消声器

加装消声器是降低气流噪声的有效手段，根据罗茨鼓风机噪声频谱，设计了D型阻性折板式消声器，用以降低罗茨鼓风机的进出气噪音，结构见图1和图2。

4.1 消声器的特点、性能、结构

消声器设计为阻性折板式，采用折线形声通道、超细玻璃棉吸声结构，图1为D3单通道消声器，图2为D4～D6双通道消声器，其消声量为25～35dB（A），响度降低百分数>80%，压力损失<50mmH2O。

4.2 消声器选用参数表

4.3 消声器使用说明

（1）选用时需配套，消声器的适用风量不小于风机的额定风量。

（2）用于非配风机时，消声器的气流速度不能超过30m/s。

（3）通过的介质不能含有腐蚀性物质、水汽和油雾；含尘量应小于150mg/m3，使用温度200°C以下，高粉尘场合使用应经滤清器。

（4）安装时必须有稳固的支架，并有防振减振措施，消声器与风机连接处应加弹性垫，同时应注意密封，防止漏声、漏气。

（5）消声器严防雨水、异物进入。

参考文献

[1]智乃刚，等.风机噪声控制技术[M].北京：机械工业出版社，1985.

[2]国家质量技术监督局.GB/T8539-2000.齿轮材料及热处理质量检验的一般规定[S].北京；2000.

[3]吕玉恒，等.噪声与振动控制设备及材料选用手册[M].北京：机械工业出版社，1999.