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LZG-30單頭螺桿干式真空泵的建模與仿真
摘要
本文的研究對象,螺桿型干式真空泵,吸入腔沒有任何工作液,保證了空間用泵無污染;沒有油蒸汽排放,保證清潔的外部環(huán)境。由于轉子齒面之間有間隙,因而可以抽除含有灰塵或腐蝕性的有毒氣體。本課題主要集中在以下幾個方面:基本原理的干式螺桿真空泵,陰陽轉子螺桿型線的研究,螺旋型面線是單邊等螺距型線,演繹數(shù)學的計算,建立幾何模型面型線方程推導,然后螺旋齒面方程推導。幾何特征研究等。
設計完成后應用solidworks軟件做運動仿真對真空泵轉子做三維建模,并且模擬轉子運動展示其工作過程.
關鍵詞:干式螺桿真空泵 轉子 型線 三維建模 運動仿真
Modeling?and?Simulation?of? LGZ-30?single?screw?dry?vacuum?pump
Abstract
The research object of this paper, Dry screw vacuum pump, The suction chamber with no working fluid, ensure the space is pumped from pollution; No oil vapor emissions, guarantee the clean of the external environment. Due to the gaps between the rotor tooth surface of Yin and Yang, thus it can be pumped in addition to containing dust, or corrosive, poisonous gases. The author studies mainly focus on the following aspects: the basic principles of dry screw vacuum pump. Yin and Yang screw type line of research. Screw type face line made bilateral symmetric circular arc line, deduce the mathematical expressions of meshing principle, establish geometric model face type line equation is deduced, and then screw tooth surface equation is deduced. Geometric characteristics research, etc.
After the design is completed using SolidWorks software to do motion simulation to do 3D modeling of vacuum pump rotor. And the simulation of rotor motion display their works.
Keywords: dry screw vacuum pump rotor type line Three-dimensional modeling
Motion simulation
目 錄
緒 論 1
1 螺桿型干式真空泵的概述 2
1.1 課題背景及研究意義 2
1.2 螺桿真空泵在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 4
1.3 論文包括的主要內(nèi)容 5
1.4 論文的組織結構 6
2 螺桿干式真空泵轉子型線的研究 7
2.1 常見轉子型線比較 7
2.2 單頭等螺距矩形螺紋轉子型線 8
2.2.1轉子型線要素 8
2.2.2轉子型線設計原則 9
2.2.3轉子螺旋齒面方程 10
3 螺桿干式真空泵工作原理 12
3.1 吸氣過程 12
3.2 壓縮過程 12
3.3 排氣過程 13
4 螺桿干式真空泵設計計算 14
4.1螺桿基本尺寸 14
4.2排氣量 16
4.2.1理論排氣量 16
4.2.2實際排氣量 17
4.3進排氣孔口 18
4.3.1軸向進氣口 18
4.3.2軸向排氣口 19
4.4極限真空度、功率及冷卻水量 19
4.5軸的強度計算 20
4.6同步齒輪的設計計算 20
4.6.1齒輪尺寸計算 21
4.6.2齒輪強度校核 21
5 單頭螺桿干式真空泵的應用 22
5.1 應用范圍 22
5.2 抽氣原理與結構 22
6 三維建模與運動仿真 23
6.1 SolidWorks介紹 23
6.2 轉子三維建模 24
6.3 轉子運動仿真 26
結 論 27
參考文獻 28
致 謝 29
III
緒 論
緒 論
1905年德國人沃爾夫崗.蓋德發(fā)明了油封式旋片泵，從此各種以油為工作液、潤滑劑、密封液的真空泵如雨后春筍般迅速普及，統(tǒng)治了真空設備市場近百年。從真空工業(yè)的視角來看，如果說20世紀是有油真空泵的世紀，那么21世紀將是干式真空泵的世紀。因為，各種形式的有油真空泵在工作過程中不可避免的隨同排出的氣體一起排出了大量的油污，這些油污能夠嚴重的污染環(huán)境。隨著利學技術的發(fā)展，要求提供比較清潔真空環(huán)境的真空工藝越來越多，甚至近于達到苛刻的要求，如微電子、化學、冶金、醫(yī)療、核聚變領域以及宇航、新材料的開發(fā)等技術領域.都要求提供比較潔的內(nèi)真空環(huán)境。傳統(tǒng)的有油泵很難滿足這些要求，無油泵的概念便自然而然的在此基礎上提出。有些工業(yè)過程，如低壓氣相沉積，會產(chǎn)生一些微小顆粒，這些顆粒在工作液中難以排除，它們可以使泵油污染，同樣也會影響泵的抽氣系統(tǒng)性能及使用壽命。而有些工業(yè)過程在運轉中可能會使工作液冷凝成粘狀物質(zhì)，這樣可能使泵卡住，甚至導致運轉失效。又如對于食品工業(yè)為代表的一些特殊行業(yè)，這種污染更是非常不可取的。對于這些少數(shù)有著特殊需要的工業(yè)來說，就只能采用無油污的無油泵或水環(huán)式泵類(濕式泵)，但這類泵的真空度不高，耗水耗能嚴重，而且相應的工作時帶有大量的水汽，因此對于有干式要求的，又不得不采用繁瑣的物理、化學吸附，冷凝低溫手段，從而使成本變得極其昂貴。如:膜式泵，真空度不高，抽速小;吸附泵，不僅抽速小，液氮的費用也很大。所以可以這樣說，在當時能直接排入大氣和高真空機紹相連接的泵類各有其缺憾，因此導致了干式泵不適宜大工業(yè)的應用。
1
1 螺桿型干式真空泵的概述
1.1 課題背景及研究意義
干式螺桿真空泵是干式泵家族中的一員。所謂干式真空泵，一般認為是能在大氣壓到10Pa的壓力范圍內(nèi)工作;在泵的抽氣流道中，不能使用任何油類和液體，排氣口與大氣相通，能直接連續(xù)向大氣中排氣的泵，也稱無油真空泵。
干式真空泵在抽氣流道內(nèi)無任何液態(tài)工作介質(zhì)或密封介質(zhì)，從根本上解決了油封式真空泵引發(fā)的各種問題。總的來說是兩種不同的需求推動開發(fā)出兩種類型的干泵。