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山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。
羅茨風機是一種量大面廣的通用機械，被廣泛應用于化工、電力、水產養(yǎng)殖、污水處理等領域的各種氣體輸送，是一種重要的工業(yè)裝備。羅茨風機結構復雜，形式多樣，振動耦合嚴重，如果轉子系統(tǒng)的固有頻率和風機箱體的頻率一致或相近，則會引起箱體的共振，從而增大風機振動噪聲，因此羅茨風機的振動、噪聲已成為妨礙風機提高工作效率、安全性和穩(wěn)定性的重要因素[1] 。羅茨風機在工作中主要承受轉子不平衡力、氣體脈動力、氣體壓力、齒輪嚙合力、葉輪嚙合沖擊力等的作用，使轉子系統(tǒng)既扭轉又彎曲，產生嚴重的疲勞破壞，這對其他零件也會產生很大的影響。因此比較準確地得到應力、應變的大小以及羅茨風機的固有頻率和振型對其設計有很大的作用，羅茨風機的有限元模型在一定頻率范圍內能較好地表征其物理模型的動態(tài)特性。有限元法在振動噪聲方面已經(jīng)有了一定的研究，譚青等[2]對離心式鼓風機轉子采用集中參數(shù)法建模，利用傳遞矩陣法編程求解轉子不平衡響應，并提出一種基于振型分析的最大值估算法。王加鋒等[3]對旋葉式壓縮機轉子建立有限元模型，分析了前10階的固有頻率和振型，分析結果顯示轉子系統(tǒng)的振動形式主要有平動、轉動和彎曲。李俊偉等[4]借助有限元分析軟件，對回轉平臺各離散典型位置進行模態(tài)分析，計算出回轉平臺各典型位置狀態(tài)下的固有頻率和振型，計算結果顯示振動程度最大處都在懸臂端。楊曉紅等[5]針對異步風力發(fā)電機轉子及端部風扇進行了建模和動特性有限元分析計算，采用分塊蘭索斯法對轉子和風扇的前4階固有頻率和振型進行了求解，結果顯示風力發(fā)電機轉子3階振型形變?yōu)閺澟ゑ詈闲巫儯?階、4階振型形變沿Y軸方向，2階振型形變沿X軸方向。張瑞華[6]利用有限元法對鼓風機框架式基礎建立模型，采用共振振幅法，計算出結構固有頻率、振型以及振動速度幅值，并根據(jù)計算結果，調整框架參數(shù)設計，從而達到隔振減振的效果。錢網(wǎng)生等[7]采用低噪聲結構設計和振動模態(tài)試驗技術相結合的方法，來降低船用空調通風機噪聲。鈕冬至[8]利用ANSYS軟件對軸流通風機葉輪振動特性進行分析，建立了軸流通風機葉輪的有限元模型，計算出葉輪的固有頻率和振型。以上研究多是采用有限元方法對風機轉子的振動特性進行數(shù)值計算，很少有針對風機整體模型進行諧響應分析的。對風機殼體和轉子系統(tǒng)進行諧響應分析，不僅能夠確定風機運行狀態(tài)下的振動特性，還可以得到殼體和轉子表面的振動速度以及關鍵位置處的頻率響應曲線，從而為風機振動噪聲特性的數(shù)值研究打下基礎。
羅茨風機部件主要包括：轉子系統(tǒng)、機體、軸承座、前油箱、齒輪箱等。其中轉子系統(tǒng)主要尺寸有：轉子系統(tǒng)總長605mm，葉輪最大寬度59.86mm，葉峰到葉輪中心的距離87.5mm，葉輪總長350mm，葉輪軸最大直徑55mm，軸為階梯狀結構；齒輪法向模數(shù)2.5mm，齒數(shù)48，壓力角20°，分度圓直徑120mm，齒寬45mm。羅茨風機機體和葉輪材料為HT200，齒輪材料為20GrMnTi，轉子軸材料為45號鋼。
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