2XZ-4型旋片式真空泵的設(shè)計含開題及16張CAD圖,xz,型旋片式,真空泵,設(shè)計,開題,16,cad XX設(shè)計（XX）中期報告 題目：2XZ-4旋片式真空泵的設(shè)計 1 設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 1.1 完成外文文獻(xiàn)的翻譯 本階段的主要任務(wù)是Research on cavity pressure and dynamic analysis of oil filter vortex vacuum pump of conjunction profiles （研究型腔壓力和結(jié)合型旋渦真空泵機(jī)油濾清器的動態(tài)分析）。漢語翻譯共計3173字）。 1.2真空泵2XZ-4設(shè)計參數(shù) 根據(jù)JB/T 6533-2005的規(guī)定，2XZ系列雙級高速直聯(lián)旋片泵應(yīng)滿足以下要求： 1.極限真空：6.7×10-1（Pa）。 2.名義抽速：4L/s。 3.泵在100KPa～6KPa的入口壓力下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間不應(yīng)超過3min， 并在入口通大氣時，1min內(nèi)無油噴現(xiàn)象。 4.泵必須附氣鎮(zhèn)裝置，以抽除一定量的可凝性氣體。 5.泵不應(yīng)有漏油現(xiàn)象，水冷泵不得漏水。 6.泵設(shè)計時幾何抽速應(yīng)為抽氣速率的1～1.2倍。 7.泵的工環(huán)境做溫度為5～40℃. 8.泵在連續(xù)運(yùn)行500小時候，性能指標(biāo)應(yīng)符的規(guī)定 1.3 電動機(jī)選擇 1.電動機(jī)類型的選擇：根據(jù)電動機(jī)工作環(huán)境和電源條件，選用臥式封閉型Y(IP44)系列三相交流異步電動機(jī)B35型。 2.電動機(jī)功率的選擇:根據(jù)表1，抽速4L/s的旋片泵其配用電動機(jī)功率不應(yīng)大于0.55KW。 3.電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇:高速直聯(lián)泵轉(zhuǎn)速一般在1500 左右，故電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可在1400～1600 中選擇。 4.電動機(jī)型號的確定:電機(jī)額定功率P額=0.55kW，實(shí)際轉(zhuǎn)速n=1400r/min，由此選擇YS7114三相異步電動機(jī)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-2所示。 表3-2 YS 7114電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 電機(jī)名稱 功率 kw 電流 A 電壓 V 頻率 HZ 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 % 功率因數(shù) YS711-4 0.55 0.83 220/380 50 1400 67 0.68 1.4 真空泵2XZ-4參數(shù)確定 1. 2XZ—4的主要參數(shù)初選 1)旋片數(shù)z的確定 此設(shè)計方案選擇旋片數(shù)為Z=2 2) 參數(shù)a的選取 泵的長徑比a=L/D，系數(shù)a取0.1~1.5之間 式中L為高真空級泵腔寬度；D為泵腔的直徑?？紤]泵的造型，加工要求等方面的因素，取a=1.0. 3)參數(shù)b的選取 b=d/D,系數(shù)b=0.75~0.9 式中d是轉(zhuǎn)子的直徑，對直聯(lián)泵，取b=0.8。 1.5 XZ—4的主要幾何參數(shù)的確定 1.旋片泵D，d，e的確定 1) 初算泵腔直徑D 已知參數(shù)：a=1.0，b=0.80，sd=1L/s, z=2, n=1400r/min 旋片泵的幾何抽速sth= sd*1=1L/s; 容積利用系數(shù)kv= ,其中fs如圖陰影面積， cos=1-b得： 2 故kv==0.8513 ， 泵腔直徑D==44.66 , 圓整得 D=45 2）初算旋片泵轉(zhuǎn)子直徑d 已知 參數(shù)：D=45，b=0.8 旋片泵轉(zhuǎn)子直徑d=Db=36； 故圓整后d=35mm 3） 初算高真空級泵腔寬度L 已知參數(shù)：D=45, a=1,則高腔寬度L=Da=45 mm 取L=44mm。 2.校核幾何抽速sth 1)已知參數(shù)： n=1400r/min, Z=2, L=44mm, D=45mm,d=35mm. 可得：a’=L/D=44/45=0.98; b’=d/D=35/45=0.78; 故kv’==0.8547. 由公式sth=（）得 sth=（）=1.128L/s 誤差為：==12℅ 。 所以誤差滿足要求。所以旋片泵泵腔直徑D=45mm，轉(zhuǎn)子直徑d=35mm，偏心距e==5mm。 2)低級泵寬度L1的確定 旋片泵高級腔寬度L=45mm。壓縮比一般為1，取 已知參數(shù)：L=44mm， 低腔寬度L1=L/22mm，不需要圓整。 3. 旋片的長度h和厚度B的確定 旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，頂端始終與泵腔接觸，并在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動。為防止旋片太短影響其自由滑動以及旋片的強(qiáng)度或者是因?yàn)樾L發(fā)生干涉，旋片長度應(yīng)該滿足：在兩旋片最接近時（見圖），旋片長度h<；在最大伸出量時（見圖），旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的長度h10.4h 。 1） 旋片長度h的確定 旋片位于水平位置時，旋片伸出總長最短，故由此位置確定旋片長度h，如圖所示。 H<△ 式子中△=2mm，則可以選定h=20mm。 2） 旋片厚度B的確定 1） 已知參數(shù)：2XZ-4; 2） 旋片厚度B應(yīng)該滿足強(qiáng)度要求，同時還要考慮轉(zhuǎn)子槽的加工工藝性。其選擇可參考表4-4，B=6 3） 垂直位置校核 轉(zhuǎn)子處于垂直位置時，旋片伸出量為轉(zhuǎn)子總長度50%，旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的長度h1=0.50h0.4h，滿足要求。 4.進(jìn)排氣尺寸的確定 1） 進(jìn)氣口直徑d進(jìn)的確定 由表1查得，旋片泵2XZ—4的進(jìn)氣口d進(jìn) =20mm， 2） 排氣口直徑d排的確定 為保證排氣順暢，排氣面積可?。篎= 式子中是排氣級的幾何抽速 V是排出氣流的速度，v=2030m/s，取v=25m/s 因?yàn)閴嚎s比為2，故此次設(shè)計采用中間排氣閥，若排氣口為 孔，數(shù)目為n，不防設(shè)n==2。排氣口安排如下，中間排氣閥數(shù)目n1=1，其排氣口的面積均相同。 實(shí)際排氣口直徑與計算值F的關(guān)系為：F= F=sth/v==44.8mm2 中間排氣閥的數(shù)目是n1=1，低真空級腔的排氣閥的數(shù)目n2=1，=5.34mm 圓整后取d排1=d排2 =5mm 5.旋片泵的電極功率校核 1)旋片泵的最大功率時吸氣口壓強(qiáng)p吸的計算 已知參數(shù)：p排 =110kpa，多變指數(shù)k=1.2，過載系數(shù)=1.3機(jī)械效率m=0.78，采取直聯(lián)的方式，所以效率n =1。 旋片泵的功率N； N==sth’ 當(dāng)旋片泵功率N出現(xiàn)最大時，吸氣口壓強(qiáng)p吸為 : p吸 ===36.84kpa 2)旋片泵最大功率的計算 已知參數(shù)：p排 =110kpa，多變指數(shù)k=1.2，sth= 1.128L/s; 旋片泵最大功率Nmax= sth =1101.12 =49.51w 3)電動機(jī)功率的校核 1）已知參數(shù)：Nmax=49.51w，過載系數(shù)=1.3，機(jī)械效率m=0.78，直聯(lián)的效率n =1。 2)電動機(jī)的實(shí)際功率為 Ng==0.0825<0.55kw 所以電動機(jī)的選擇符合要求。 1.6 2XZ-4旋片式真空泵裝配圖如圖1示： 2 存在問題及解決措施 聯(lián)軸器的選擇設(shè)計，各個零件校核的計算，還要進(jìn)行強(qiáng)度校核是否符合，一些零件數(shù)據(jù)還沒有完全搜集，設(shè)計的圖紙在有些方面還是不完善。之后對聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)完全搜集，并且完善圖紙。 3 后期工作安排 第11到12周： 運(yùn)用CAD輔助設(shè)計完成裝配圖和零件圖； 第13周： 對所有圖紙進(jìn)行校核； 第14周： 整理編寫設(shè)計說明書，所有資料請指導(dǎo)教師檢查； 第15周： 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 XX設(shè)計(XX)開題報告 題目：2XZ-4型旋片式真空泵的設(shè)計 1 畢業(yè)論文綜述 1.1背景和意義： 主要的真空設(shè)備包括三大類產(chǎn)品:真空獲得設(shè)備、真空應(yīng)用設(shè)備、真空測量儀表。其中，真空獲得設(shè)備是基礎(chǔ)設(shè)備。真空獲得設(shè)備也稱真空泵。人們用它來得到真空環(huán)境，以達(dá)到不同的應(yīng)用目的。[4]就真空獲得設(shè)備的應(yīng)用來說，可以簡單的分為通用型和專用型。其中，通用型真空泵的工作溫度為5-400 C，而且不能作為輸送泵用。國內(nèi)目前大部分產(chǎn)品都屬于這一類。 由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，使得真空領(lǐng)域不斷發(fā)展擴(kuò)大并且變得多樣化，對真空泵提出了更新、更多的要求，原來通用型的設(shè)備己完全不能滿足要求了，迫使真空廠家不得不向?qū)Ｓ眯驼婵毡梅矫姘l(fā)展，例如干式泵用于半導(dǎo)體行業(yè)的，化工行業(yè)的，各有其優(yōu)點(diǎn)，這也是今后的發(fā)展趨勢[1]。 真空獲得設(shè)備主要包括:旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵、蒸汽流真空泵、 往復(fù)真空泵、液環(huán)真空泵、分子、低溫泵、離子泵、干泵、分子篩吸附泵等。其中，前四種產(chǎn)品產(chǎn)量最大。其中，我們主要針對旋片式真空泵進(jìn)行研究。[16] 旋片式真空泵是真空技術(shù)中最根本的真空獲得設(shè)備之一。它的工作壓力范圍為 101325-1. 33 X 10-ZPa，它可以單獨(dú)使用，或者用于其它中高真空泵的前級泵。旋片泵與其他的真空泵相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、燥聲低、振動小等優(yōu)點(diǎn)。能夠廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、石油、醫(yī)藥、食品加工等行業(yè)的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理、真空干燥等工藝過程中。但旋片泵不適合用于抽出含氧過高的、有爆炸性的、對金屬有腐蝕性的、與泵油會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、含有顆粒塵埃的氣體。 1.2國內(nèi)外研究情況： 旋片式真空泵:五十年代這種泵在我國是隨著電子工業(yè)發(fā)展而發(fā)展起來的，可應(yīng)用于幾乎所有真空領(lǐng)域中。既可用于研究，也可用于生產(chǎn)場合，既可直接獲得粗真空和低真空可作為泵組的前級泵。[11]真空行業(yè)廠幾乎都生產(chǎn)這類泵。目前，生產(chǎn)多為2x系列普速旋片式真空泵。由于沒有在各種不同狀況下使用的專用泵生產(chǎn)，同時很多人對真空泵應(yīng)用還不清楚，常常被用在不合理的抽氣場合，造大量噴油現(xiàn)象，并把環(huán)境中塵埃，工作中蒸汽或有腐蝕性氣體抽入泵內(nèi)，使泵很易損壞。加之我國生產(chǎn)旋片泵產(chǎn)品質(zhì)量普遍存在一定的問題，與國外產(chǎn)品相比噪聲大、功率高、重量重、旋片材料以及泵內(nèi)動密封還不過關(guān)，為國外同類品六十年代水平，使旋片泵成了易損品。目前，國內(nèi)也有小批量高速直聯(lián)旋片式真空泵生產(chǎn)，與國外同類型產(chǎn)品相比差距較大。無論是系列普速泵還是高速直聯(lián)泵，在性能參數(shù)和各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上還不可能達(dá)到國外八十年代水平。自1909年蓋德(W. Gaede)發(fā)明旋片泵并取得德國專利，1936年又發(fā)明氣鎮(zhèn)泵，1941年取得專利以來，旋片真空泵得到廣泛應(yīng)用和不斷完善。60年代末，國際上出現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)速、直聯(lián)的小型化趨勢，70年代初出現(xiàn)了直聯(lián)系列產(chǎn)品，到80年代初，又推出了改進(jìn)的系列產(chǎn)品，有多種可供用戶選配的附件，可以保護(hù)泵，或保護(hù)環(huán)境，泵本身結(jié)構(gòu)也有改進(jìn)而使可靠性提高。[15]在泵的結(jié)構(gòu)方面，為了能在停泵時防止返油，有的設(shè)有能自動切斷油路的止回閥，有的設(shè)有進(jìn)氣通道截止閥，有的為了能在泵開氣鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)突然停電時自動切斷氣路來保持泵口處于真空狀態(tài)而設(shè)有油泵和控制結(jié)構(gòu)。[8]在附件方面，有消霧器、氣味過濾器、阻擋碎玻璃等雜物用的入口過濾器、灰塵過濾器、蒸汽凝結(jié)阱、化學(xué)阱，有控制泵溫以提高水蒸氣抽除率和保護(hù)泵的溫控水量調(diào)節(jié)閥。到了80年代末，90年代初，又推出了油過濾器、能監(jiān)視油溫、油壓、油質(zhì)等的電子顯示器，甚至可以與計算機(jī)聯(lián)接，進(jìn)行自動控制，采用強(qiáng)制潤滑和風(fēng)冷，使泵的連續(xù)工作入口壓力達(dá)10kPa，甚至更高，同一臺泵的適用范圍因而更大。在轉(zhuǎn)子與定子的相對位置上，也有人做了研究，例如采用偏側(cè)心，下偏心等。例如，德國的VAROVACS400F/FL, S630F/FL型單級油封旋片泵，采用下偏心結(jié)構(gòu)，重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易安裝，為制造大型旋片泵創(chuàng)造了條件。[2]最近幾年，我國的旋片泵生產(chǎn)取得了很大的進(jìn)步，但由于加工工藝和設(shè)備落后，機(jī)械的加工水平不足，導(dǎo)致我國的旋片泵的技術(shù)水平仍然相對落后，難以滿足各大新興行業(yè)的需求。近年來，隨著我國電子科技、食品加工、醫(yī)療生產(chǎn)等方面的不斷進(jìn)步，對旋片式真空泵的各項性能指標(biāo)的要求也越來越高，急切需要更可靠、更高效的旋片泵產(chǎn)品來滿足國內(nèi)生產(chǎn)的需求。國外生產(chǎn)的旋片泵在性能上要領(lǐng)先國內(nèi)很多。 (1)國內(nèi)外的旋片泵產(chǎn)品性價比參數(shù)相差巨大 雖然近幾年來，國產(chǎn)旋片泵的性能指標(biāo)，像;抽氣速率、極限真空、用油量、最高使用溫度等方面取得了一定的進(jìn)步。但是在一些用戶比較關(guān)心的方面，如密封、重量、比功率、使用壽命、外形、噪聲等方面，與國外的同類產(chǎn)品相比還存在著很大的差距。 與國外產(chǎn)品相比，國產(chǎn)旋片泵存在的問題具體表現(xiàn)在以下幾個方面： (a)抽氣效率過低。低泵的抽氣效率是指實(shí)際抽速與理論抽速之比。按照J(rèn)B/T6533-1997《旋片真空泵》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2Pa時雙級泵的抽氣效率不應(yīng)低于45%, 1.5kPa時不低于80%。該項指標(biāo)表示了泵的抽氣能力，旋片泵不合格產(chǎn)品中有80%是因?yàn)樵擁椫笜?biāo)過低。 (b)存在噴油漏油現(xiàn)象。不噴油、不漏油是關(guān)系著環(huán)境保護(hù)的重要指標(biāo)，對于制冷、半導(dǎo)體、電子、食品包裝行業(yè)來說都是不允許有噴油漏油現(xiàn)象的。當(dāng)前旋片泵不合格產(chǎn)品中有20%是因?yàn)樵搯栴}的存在。 (c)噪聲過大。噪聲過高也是迫切需要解決的問題之一，旋片泵不合格產(chǎn)品中因?yàn)樵肼曔^高而導(dǎo)致不合格的產(chǎn)品占了20%。例如，按照J(rèn)B/T6533-1997《旋片真空泵》波安排自己買規(guī)定，2升旋片泵的噪聲不得大于72dB，而實(shí)際上現(xiàn)實(shí)中有些泵的噪聲甚至高于75dB。 以上三個方面是目前國產(chǎn)旋片泵存在問題比較嚴(yán)重的地方。此外，在極限壓力、用油量、重量、最高使用溫度、外觀造型上都還有待提高。 2 畢業(yè)論文內(nèi)容及方案或方法 2.1內(nèi)容：（1）設(shè)計一臺 2XZ-4 型旋片式真空泵。設(shè)計參數(shù)：極限真空度-0.67Pa，名義抽速-4L/S,泵軸轉(zhuǎn)速-1400r/min,電機(jī)功率-1.55kW。設(shè)計主要內(nèi)容：整體方案的設(shè)計，轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算及校核，泵腔的設(shè)計，其余零部件的設(shè)計。 2.2研究方案：旋片泵的設(shè)計，首先應(yīng)根據(jù)用途及工藝條件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計總體方案確定后，再進(jìn)行主要參數(shù)和尺寸的設(shè)計計算，并輔以必要的輔助計算。（1）明確設(shè)計要求，查閱相關(guān)資料。 （2） 明確抽氣原理與結(jié)構(gòu)。旋片泵，它有偏心地裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的兩個或數(shù)個旋片，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)表面或相切或相交，轉(zhuǎn)子帶動旋片旋轉(zhuǎn)時，旋片借離心力(有的還有彈簧力)緊貼缸壁，把進(jìn)排氣口分割開來，并使進(jìn)氣腔容器周期性擴(kuò)大而吸氣，排氣腔容積則周期性地縮小而壓縮氣體，借氣體和油的壓力推開排氣閥排氣，從而獲得真空。雙級泵由二個單級串聯(lián)而成，進(jìn)氣壓力高時，一般大中型泵，二級可同時排氣，進(jìn)氣壓力低時，氣體由高級排入低級，然后再排出泵外。防止停泵返油的原理與結(jié)構(gòu)和噪聲成因和降低措施。 （3） 擬定旋片式真空泵系統(tǒng)原理圖。 圖1旋片式真空泵結(jié)構(gòu)圖 1.油箱2.定子3.轉(zhuǎn)子4.旋片5.旋片彈簧 6.進(jìn)氣嘴一0形圈7.擋油板8.濾網(wǎng) 9.進(jìn)氣嘴10.真空泵油11排氣閥片 （4）確定旋片式真空泵系統(tǒng)的主要參數(shù)。1、已知名義抽速S，泵軸轉(zhuǎn)速。2、選定 幾何抽速Sth ，選擇直徑比b，選擇長徑比a，選取或計算容積利用系數(shù)Kv 。3、計算泵腔直徑D，轉(zhuǎn)子直徑d，高級缸長L1，偏心距e，雙級泵中低級缸長L的確定，旋片圓頭最大線速度Vmax驗(yàn)算，旋片尺寸的確定 ，旋片厚度B的選取，進(jìn)氣口直徑的選取，確定排氣口尺寸。 （5）確定主要幾何尺寸，氣鎮(zhèn)設(shè)計及計算。氣鎮(zhèn)設(shè)計計算，最小氣鎮(zhèn)速率，氣鎮(zhèn)量G，最大許可吸入水蒸氣壓為 Pv max ,氣鎮(zhèn)孔徑 d B。5、所需功率的計算：泵的最大壓縮功。 （6） 性能的試驗(yàn)。 （7） 繪制工作圖，編寫技術(shù)文件。 3 畢業(yè)論文重點(diǎn)、難點(diǎn)及已展開工作 重點(diǎn)：旋片式真空泵泵主要參數(shù)和尺寸的設(shè)計計算。 難點(diǎn)：擬定系統(tǒng)原理圖是設(shè)旋片式真空泵的關(guān)鍵和難點(diǎn)，是此設(shè)計中最重要的一步。 已展開工作:查找各種中外文獻(xiàn),明確了設(shè)計要求，設(shè)計總體方案。整理各種參數(shù)。 4 工作方案及進(jìn)度計劃 第1-2周：查閱資料，熟悉課題，翻譯外文資料，準(zhǔn)備開題，了解工作原理及特點(diǎn)，完成基礎(chǔ)知識的積累并撰寫開題報告。 第3-4周：總體方案的設(shè)計。 第5-6周：完成裝配圖，零部件圖。 第6-7周：旋片式真空泵系統(tǒng)的設(shè)計。 第8-9周：旋片式真空泵系統(tǒng)主要參數(shù)的確定。 第10-11周：確定主要幾何尺寸。 第12-13周：氣鎮(zhèn)設(shè)計及其計算。 第14-15周：完成論文及翻譯，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 楊乃恒.真空獲得設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社1996. 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Compared with other rotary vane pump vacuum pump has a compact structure, small size, light weight, low noise, vibration and so on. Can be widely used in metallurgy, machinery, electronics, chemicals, petroleum, pharmaceutical and other industries vacuum smelting, vacuum coating, vacuum heat treatment, vacuum drying and other processes. This paper presents the current domestic rotary vane pump performance problems mainly several indicators ultimate vacuum, pumping speed, noise, fuel injection oil spills. Through the motor power requirements, determine the motor type selection, research and analysis of the main principles of rotary vane vacuum pump, through the determination of the main parameters of rotary vane vacuum pump and the main geometric parameters, the calculation of the shaft, rotary vane clear the basic structure of the vacuum pump. Analysis of the rotary vane vacuum pumps common faults and corresponding exclusion method. Key Words:vacuum technology;vacuum pump; rotary vane 主要符號表 電機(jī)額定功率（） 實(shí)際轉(zhuǎn)速（） 過載系數(shù) 幾何抽速（） 軸所受的扭矩（） 軸的抗扭截面系數(shù)（） 軸傳遞的功率（） 計算截面處軸的直徑（） 旋片數(shù) 高真空級泵腔寬度 旋片泵轉(zhuǎn)子直徑 旋片泵的功率（） 機(jī)械效率 直聯(lián)效率 壓縮比 多變指數(shù) 旋片泵的最大功率時吸氣口壓強(qiáng)（） 旋片泵最大功率（） III 目 錄 1 緒論 2 2 2XZ-4型旋片式真空泵的工作原理 6 3 2XZ-4型旋片式真空泵的設(shè)計 8 3.1 設(shè)計要素 8 3.1.1 真空泵2XZ-4設(shè)計要求 8 3.1.2 真空泵2XZ-4設(shè)計參數(shù) 8 3.2 電動機(jī)選擇 8 3.2.1 電動機(jī)類型的選擇 8 3.2.2 電動機(jī)功率的選擇 8 3.2.4 電動機(jī)型號的確定 9 3.3 真空泵2XZ-4參數(shù)確定 9 3.3.1 2XZ-4的主要參數(shù)初選 9 3.3.2 2XZ-4的主要幾何參數(shù)的確定 9 3.3.3 旋片的長度h和厚度B的確定 11 3.3.4 進(jìn)排氣尺寸的確定 11 3.3.5 旋片泵的電極功率校核 12 3.4.1 聯(lián)軸器的選擇 12 3.4.2 軸的強(qiáng)度校核 14 4 2XZ-4型旋片式真空泵的注意事項 16 5 2XZ-4型旋片式真空泵常見故障和排除 18 5.1旋片式真空泵的保養(yǎng)、拆卸及其裝配 18 5.1.1旋片式真空泵的保養(yǎng) 18 5.1.2 旋片式真空泵的拆卸 18 5.1.3 旋片式真空泵的裝配 18 5.1.3 旋片式真空泵常見故障及其排除方法如下： 19 6 總結(jié) 21 參考文獻(xiàn) 23 26 1 緒論 1.1 概述 主要的真空設(shè)備包括三大類產(chǎn)品:真空獲得設(shè)備、真空應(yīng)用設(shè)備、真空測量儀表。其中，真空獲得設(shè)備是基礎(chǔ)設(shè)備。真空獲得設(shè)備也稱真空泵。人們用它來得到真空環(huán)境，以達(dá)到不同的應(yīng)用目的。[4]就真空獲得設(shè)備的應(yīng)用來說，可以簡單的分為通用型和專用型。其中，通用型真空泵的工作溫度為5-400 C，而且不能作為輸送泵用。國內(nèi)目前大部分產(chǎn)品都屬于這一類。 由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，使得真空領(lǐng)域不斷發(fā)展擴(kuò)大并且變得多樣化，對真空泵提出了更新、更多的要求，原來通用型的設(shè)備己完全不能滿足要求了，迫使真空廠家不得不向?qū)Ｓ眯驼婵毡梅矫姘l(fā)展，例如干式泵用于半導(dǎo)體行業(yè)的，化工行業(yè)的，各有其優(yōu)點(diǎn)，這也是今后的發(fā)展趨勢[1]。 真空獲得設(shè)備主要包括:旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵、蒸汽流真空泵、往復(fù)真空泵、液環(huán)真空泵、分子、低溫泵、離子泵、干泵、分子篩吸附泵等。其中，前四種產(chǎn)品產(chǎn)量最大。其中，我們主要針對旋片式真空泵進(jìn)行研究[16]。 旋片式真空泵是真空技術(shù)中最根本的真空獲得設(shè)備之一。它的工作壓力范圍為101325-1. 33 X 10-ZPa，它可以單獨(dú)使用，或者用于其它中高真空泵的前級泵[11]。旋片泵與其他的真空泵相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、燥聲低、振動小等優(yōu)點(diǎn)。能夠廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、石油、醫(yī)藥、食品加工等行業(yè)的真空冶煉、真空鍍膜、真空熱處理、真空干燥等工藝過程中。但旋片泵不適合用于抽出含氧過高的、有爆炸性的、對金屬有腐蝕性的、與泵油會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、含有顆粒塵埃的氣體。 旋片真空泵主要由定子、旋片、轉(zhuǎn)子組成。在泵腔內(nèi)偏心地裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子槽中裝有兩塊旋片，由于彈簧彈力作用而緊貼于缸壁(轉(zhuǎn)動后還有旋片離心力)。轉(zhuǎn)子和旋片將定子腔分成吸氣和排氣兩部分。當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)時周期性地將進(jìn)氣口方面容積逐漸擴(kuò)大而吸入氣體，同時逐漸縮小排氣口一側(cè)的容積將已吸入的氣體壓縮并從排氣閥排出。工作范圍大氣壓至1×10-2Pa。旋片式真空泵是利用轉(zhuǎn)子和可在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動的旋片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以獲得真空的一種變?nèi)輽C(jī)械真空泵。當(dāng)采用工作液來進(jìn)行潤滑并填充泵腔死隙，分隔排氣閥和大氣時，即為通常所稱的油封旋片真空泵。無工作液時，即為干式旋片真空泵。 在油封旋片真空泵中，國內(nèi)習(xí)慣上稱皮帶傳動的為旋片真空泵，而把泵與電 機(jī)直接連接或用聯(lián)軸器連接的稱為直聯(lián)旋片真空泵。在每種泵中，又有單級和雙級之分。在單級泵中，由于選用的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)不同，泵的極限壓力和用途也不同。它們的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單，使用方便，能從大氣壓力下起動，可直接排人大氣，偏心質(zhì)量較小，維護(hù)簡便，雙級泵的極限壓力為6×10-2～l×10-2Pa，一種單級泵可達(dá)4Pa左右，另一種單級泵為50～200Pa左右。 旋片式真空泵是真空泵的發(fā)展產(chǎn)物，是真空泵結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的一個必然產(chǎn)物。真空系統(tǒng)是由真空泵、閥門、撲集器、導(dǎo)管等各種元件通過不同的連接形式組成的，就是真空室也是由多個部件，多種不同材料的組件組建而成的。這些各式各樣的零件要用不同的密封方法連接在一起，這些密封方法既要保證零件的可靠連接又要防止通過接頭發(fā)生漏氣，保證真空系統(tǒng)的密封質(zhì)量，把真空系統(tǒng)的漏氣率控制在一定范圍內(nèi)，所以真空密封是真空系統(tǒng)設(shè)計、裝配過程中的重要問題。有些真空密封除了要求不漏氣之外，還要求能夠允許電流傳輸、運(yùn)動的傳輸、材料的遞送或者讓輻射傳輸。為了適應(yīng)各種不同要求，采用了很多種不同結(jié)構(gòu)形式的密封方法，用于真空密封的材料也很多。根據(jù)連接件的相互關(guān)系，密封方法、用途和材料的不同，可以對真空技術(shù)中所使用的密封方法進(jìn)行分類?？偲饋碚f，根據(jù)被連接件的相互關(guān)系，可以將真空密封分為兩大類：靜密封連接和動密封連接。這些密封連接方法分別適用于不同的工作條件。而真空泵則是用各種方法在某一封閉空間中產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。真空泵可以定義為：利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。 真空泵的極限真空或稱極限壓強(qiáng)是指經(jīng)過充分抽氣后所能達(dá)到的壓強(qiáng)最低的穩(wěn)定的真空度。隨著真空應(yīng)用的發(fā)展，真空泵的種類已發(fā)展了很多種，其抽速從每秒零點(diǎn)幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升。極限壓力(極限真空)從粗真空到10-12Pa以上的超高真空范圍。 工作壓強(qiáng)范圍是泵能正常工作的壓強(qiáng)范圍，由于真空應(yīng)用部門所涉及的工作壓力的范圍很寬，因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用于所有的工作壓力范圍，只能根據(jù)不同的工作壓力范圍和不同的工作要求，使用不同類型的真空泵。為了使用方便和各種真空工藝過程的需要，有時將各種真空泵按其性能要求組合起來，以機(jī)組型式應(yīng)用，依抽氣范圍由低至高分稱前級泵以及主泵。 1.2國內(nèi)外研究狀況 旋片式真空泵:五十年代這種泵在我國是隨著電子工業(yè)發(fā)展而發(fā)展起來的，可應(yīng)用于幾乎所有真空領(lǐng)域中。既可用于研究，也可用于生產(chǎn)場合，既可直接獲得粗真空和低真空可作為泵組的前級泵。真空行業(yè)廠幾乎都生產(chǎn)這類泵。目前，生產(chǎn)多為2x系列普速旋片式真空泵。由于沒有在各種不同狀況下使用的專用泵生產(chǎn)，同時很多人對真空泵應(yīng)用還不清楚，常常被用在不合理的抽氣場合，造大量噴油現(xiàn)象，并把環(huán)境中塵埃，工作中蒸汽或有腐蝕性氣體抽入泵內(nèi)，使泵很易損壞。加之我國生產(chǎn)旋片泵產(chǎn)品質(zhì)量普遍存在一定的問題，與國外產(chǎn)品相比噪聲大、功率高、重量重、旋片材料以及泵內(nèi)動密封還不過關(guān)，為國外同類品六十年代水平，使旋片泵成了易損品。目前，國內(nèi)也有小批量高速直聯(lián)旋片式真空泵生產(chǎn)，與國外同類型產(chǎn)品相比差距較大。無論是系列普速泵還是高速直聯(lián)泵，在性能參數(shù)和各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)上還不可能達(dá)到國外八十年代水平。自1909年蓋德(W. Gaede)發(fā)明旋片泵并取得德國專利，1936年又發(fā)明氣鎮(zhèn)泵，1941年取得專利以來，旋片真空泵得到廣泛應(yīng)用和不斷完善。60年代末，國際上出現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)速、直聯(lián)的小型化趨勢，70年代初出現(xiàn)了直聯(lián)系列產(chǎn)品，到80年代初，又推出了改進(jìn)的系列產(chǎn)品，有多種可供用戶選配的附件，可以保護(hù)泵，或保護(hù)環(huán)境，泵本身結(jié)構(gòu)也有改進(jìn)而使可靠性提高。[15]在泵的結(jié)構(gòu)方面，為了能在停泵時防止返油，有的設(shè)有能自動切斷油路的止回閥，有的設(shè)有進(jìn)氣通道截止閥，有的為了能在泵開氣鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)突然停電時自動切斷氣路來保持泵口處于真空狀態(tài)而設(shè)有油泵和控制結(jié)構(gòu)。[8]在附件方面，有消霧器、氣味過濾器、阻擋碎玻璃等雜物用的入口過濾器、灰塵過濾器、蒸汽凝結(jié)阱、化學(xué)阱，有控制泵溫以提高水蒸氣抽除率和保護(hù)泵的溫控水量調(diào)節(jié)閥。到了80年代末，90年代初，又推出了油過濾器、能監(jiān)視油溫、油壓、油質(zhì)等的電子顯示器，甚至可以與計算機(jī)聯(lián)接，進(jìn)行自動控制，采用強(qiáng)制潤滑和風(fēng)冷，使泵的連續(xù)工作入口壓力達(dá)10kPa，甚至更高，同一臺泵的適用范圍因而更大。在轉(zhuǎn)子與定子的相對位置上，也有人做了研究，例如采用偏側(cè)心，下偏心等。例如，德國的VAROVACS400F/FL, S630F/FL型單級油封旋片泵，采用下偏心結(jié)構(gòu)，重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易安裝，為制造大型旋片泵創(chuàng)造了條件。[2]最近幾年，我國的旋片泵生產(chǎn)取得了很大的進(jìn)步，但由于加工工藝和設(shè)備落后，機(jī)械的加工水平不足，導(dǎo)致我國的旋片泵的技術(shù)水平仍然相對落后，難以滿足各大新興行業(yè)的需求。近年來，隨著我國電子科技、食品加工、醫(yī)療生產(chǎn)等方面的不斷進(jìn)步，對旋片式真空泵的各項性能指標(biāo)的要求也越來越高，急切需要更可靠、更高效的旋片泵產(chǎn)品來滿足國內(nèi)生產(chǎn)的需求。國外生產(chǎn)的旋片泵在性能上要領(lǐng)先國內(nèi)很多。 1.2.1國內(nèi)外的旋片泵產(chǎn)品性價比參數(shù)相差巨大 雖然近幾年來，國產(chǎn)旋片泵的性能指標(biāo)，像;抽氣速率、極限真空、用油量、最高使用溫度等方面取得了一定的進(jìn)步。但是在一些用戶比較關(guān)心的方面，如密封、重量、比功率、使用壽命、外形、噪聲等方面，與國外的同類產(chǎn)品相比還存在著很大的差距。國產(chǎn)旋片泵存在的問題具體表現(xiàn)在以下幾個方面： a. 抽氣效率過低：低泵的抽氣效率是指實(shí)際抽速與理論抽速之比。按照J(rèn)B/T6533-1997《旋片真空泵》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2Pa時雙級泵的抽氣效率不應(yīng)低于45%, 1.5kPa時不低于80%。該項指標(biāo)表示了泵的抽氣能力，旋片泵不合格產(chǎn)品中有80%是因?yàn)樵擁椫笜?biāo)過低。 b. 存在噴油漏油現(xiàn)象：不噴油、不漏油是關(guān)系著環(huán)境保護(hù)的重要指標(biāo)，對于制冷、半導(dǎo)體、電子、食品包裝行業(yè)來說都是不允許有噴油漏油現(xiàn)象的。當(dāng)前旋片泵不合格產(chǎn)品中有20%是因?yàn)樵搯栴}的存在。 c. 噪聲過大：噪聲過高也是迫切需要解決的問題之一，旋片泵不合格產(chǎn)品中因?yàn)樵肼曔^高而導(dǎo)致不合格的產(chǎn)品占了20%。例如，按照J(rèn)B/T6533-1997《旋片真空泵》波安排自己買規(guī)定，2升旋片泵的噪聲不得大于72dB，而實(shí)際上現(xiàn)實(shí)中有些泵的噪聲甚至高于75dB。 以上三個方面是目前國產(chǎn)旋片泵存在問題比較嚴(yán)重的地方。此外，在極限壓力、用油量、重量、最高使用溫度、外觀造型上都還有待提高。 2 2XZ-4型旋片式真空泵的工作原理 2XZ型旋片式真空泵系雙級高速直聯(lián)結(jié)構(gòu)旋片式真空泵（以下簡稱泵）。它有偏心地裝在泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子，及轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的旋片。轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)時，旋片緊貼腔壁，把進(jìn)、排氣口分隔開來，并使進(jìn)氣積腔容積周期性地擴(kuò)大而吸氣，排氣腔容積則周期性地縮小而壓縮氣體，推開排氣閥排氣，從而獲得真空。泵內(nèi)裝有氣鎮(zhèn)閥。其作用是向排氣腔充入一定量空氣，以降低排氣壓力中的蒸汽分壓強(qiáng)，當(dāng)其低于泵溫下的飽和蒸汽壓時，即可隨充入空氣排出泵外，而避免凝結(jié)在泵油中。具有延長泵油使用時間和防止泵油混水時間。但氣鎮(zhèn)閥打開時，極限真空將有所下降，溫升也有所提高。2XZ系列真空泵為雙級直聯(lián)結(jié)構(gòu)，它的工作性能由高壓級與低壓級二部分組成，它的吸入口與真空設(shè)備連接。在運(yùn)轉(zhuǎn)時容器內(nèi)的氣體將大量吸入與排出，當(dāng)設(shè)備獲得真空時，高壓級排氣閥封閉，高壓級吸入的氣體將轉(zhuǎn)送到第二級，并經(jīng)第二級吸入與排出，這樣真空設(shè)備可獲得一定的真空。如圖1為2XZ-4旋片式真空泵的工作原理示意圖。旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個旋片。旋轉(zhuǎn)時，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動。兩個旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和兩個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，如圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，A空間的容積增加，壓力降低，氣體經(jīng)泵入口被吸入，此時處于吸氣過程;B空間的容積減小，壓力增加，處于壓縮過程;C空間的容積進(jìn)一步縮小，壓力進(jìn)一步增加，當(dāng)壓力超過排氣壓力時，壓縮氣體推開泵油密封的排氣閥，處于向大氣中的排氣過程。在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷進(jìn)行著吸氣、壓縮和排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。如果排出的氣體通過氣道而轉(zhuǎn)入另一級（低真空級），由低真空級抽走，再經(jīng)低真空級壓縮后排至大氣中，即組成了雙級泵。這時總的壓縮比由兩級來負(fù)擔(dān)，因而提高了極限真空度。 圖2.1 旋片泵工作原理圖 1-泵體；2-旋片；3-轉(zhuǎn)子；4-彈簧；5-排氣閥 3 2XZ-4型旋片式真空泵的設(shè)計 3.1 設(shè)計要素 3.1.1 真空泵2XZ-4設(shè)計要求 a.深入理解旋片泵的工作原理、產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)、零部件結(jié)構(gòu)及相關(guān)的加工、裝配工藝，掌握一般的設(shè)計方法； b.正確選擇設(shè)計參數(shù)，學(xué)會處理產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系； c.通過設(shè)計鞏固、深化、應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)和知識。 3.1.2 真空泵2XZ-4設(shè)計參數(shù) 根據(jù)JB/T 6533-2005的規(guī)定，2XZ系列雙級高速直聯(lián)旋片泵應(yīng)滿足以下要求： 1. 極限真空：6.7×10-1（Pa）。 2.名義抽速：4L/s。 3.泵在100KPa～6KPa的入口壓力下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間不應(yīng)超過3min，并在入口通大氣時，1min內(nèi)無油噴現(xiàn)象。 4.泵必須附氣鎮(zhèn)裝置，以抽除一定量的可凝性氣體。 5.泵不應(yīng)有漏油現(xiàn)象，水冷泵不得漏水。 6.泵設(shè)計時幾何抽速應(yīng)為抽氣速率的1～1.2倍。 7.泵的工環(huán)境做溫度為5～40℃. 8.泵在連續(xù)運(yùn)行500小時候，性能指標(biāo)應(yīng)符的規(guī)定 3.2 電動機(jī)選擇 3.2.1電動機(jī)類型的選擇 根據(jù)電動機(jī)工作環(huán)境和電源條件，選用臥式封閉型Y(IP44)系列三相交流異步電動機(jī)B35型。 3.2.2 電動機(jī)功率的選擇 根據(jù)表1，抽速4L/s的旋片泵其配用電動機(jī)功率不應(yīng)大于0.55KW。 3.2.3 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 高速直聯(lián)泵轉(zhuǎn)速一般在1500 r/min左右，故電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可在1400～1600 r/min中選擇。 3.2.4 電動機(jī)型號的確定 電機(jī)額定功率P額=0.55kW，實(shí)際轉(zhuǎn)速n=1400r/min，由此選擇YS7114三相異步電動機(jī)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表3.1所示。 表3.1 YS 7114電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 電機(jī) 名稱 功率 kw 電流 A 電壓 V 頻率 HZ 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 % 功率 因數(shù) YS711-4 0.55 0.83 220/380 50 1400 67 0.68 產(chǎn)品性能與特點(diǎn):YS系列三相異步電動機(jī)按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造，具有高效、節(jié)能、噪聲低、振動小、壽命長、維護(hù)方便、起動轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，采用B級絕緣，外殼防護(hù)等級為IP44，冷卻方式為IC411，額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，廣泛用于食品機(jī)械、風(fēng)機(jī)各種機(jī)械設(shè)備等。 3.3 真空泵2XZ-4參數(shù)確定 3.3.1 2XZ-4的主要參數(shù)初選 a. 旋片數(shù)z的確定 此設(shè)計方案選擇旋片數(shù)為Z=2 b. 參數(shù)a的選取 泵的長徑比a=L/D，系數(shù)a取0.1~1.5之間.式中L為高真空級泵腔寬度；D為泵腔的直徑?？紤]泵的造型，加工要求等方面的因素，取a=1.0. c. 參數(shù)b的選取 b=d/D,系數(shù)b=0.75~0.9,式中d是轉(zhuǎn)子的直徑，對直聯(lián)泵，取b=0.8。 3.3.2 2XZ-4的主要幾何參數(shù)的確定 a. 旋片泵D，d，e的確定 （1） 初算泵腔直徑D 已知參數(shù)：a=1.0，b=0.80，sd=1L/s, z=2, n=1400r/min 旋片泵的幾何抽速sth= sd*1=1L/s; 容積利用系數(shù) ,其中fs如圖陰影面積，由cos=1-b得： =arcos（1-b）=arc（1-0.8）=78.463 2=156.926 故=0.8513 泵腔直徑D==44. =44.66 圓整得 D=45 （2）初算旋片泵轉(zhuǎn)子直徑d 已知 參數(shù)：D=45，b=0.8，旋片泵轉(zhuǎn)子直徑d=Db=36； 故圓整后d=35mm （3）初算高真空級泵腔寬度L 已知參數(shù)：D=45, a=1,則高腔寬度L=Da=45 mm 取L=44mm。 b. 校核幾何抽速sth 已知參數(shù)： n=1400r/min, Z=2, L=44mm, D=45mm,d=35mm. 可得：a’=L/D=44/45=0.98; b’=d/D=35/45=0.78; 故=0.8547. 由公式得 =1.128L/s 誤差為： 。 所以誤差滿足要求。所以旋片泵泵腔直徑D=45mm，轉(zhuǎn)子直徑d=35mm，偏心距=5mm。 c. 低級泵寬度L1的確定 旋片泵高級腔寬度L=45mm。壓縮比一般為1～，取=2 已知參數(shù)：L=44mm，=2，低腔寬度L1=L/=22mm，不需要圓整。 3.3.3 旋片的長度h和厚度B的確定 旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，頂端始終與泵腔接觸，并在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動。為防止旋片太短影響其自由滑動以及旋片的強(qiáng)度或者是因?yàn)樾L發(fā)生干涉，旋片長度應(yīng)該滿足：在兩旋片最接近時，旋片長度；在最大伸出量時，旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的長度h10.4h 。 a. 旋片長度h的確定 旋片位于水平位置時，旋片伸出總長最短，故由此位置確定旋片長度h。 -△ 式子中△=2—4mm，則可以選定h=20mm。 b. 旋片厚度B的確定 已知參數(shù)：2XZ-4; 旋片厚度B應(yīng)該滿足強(qiáng)度要求，同時還要考慮轉(zhuǎn)子槽的加工工藝性。其選擇可取B=6 c. 垂直位置校核 轉(zhuǎn)子處于垂直位置時，旋片伸出量為轉(zhuǎn)子總長度50%，旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的長度h=0.50h≥0.4h，滿足要求。 3.3.4 進(jìn)排氣尺寸的確定 a. 進(jìn)氣口直徑d進(jìn)的確定 由表1查得，旋片泵2XZ—4的進(jìn)氣口d進(jìn) =20mm， b. 排氣口直徑d排的確定 為保證排氣順暢，排氣面積可取： 式子中sth是排氣級的幾何抽速，V是排出氣流的速度，v=2030m/s，取v=25m/s 因?yàn)閴嚎s比為2，故此次設(shè)計采用中間排氣閥，若排氣口為圓孔，數(shù)目為n，不防設(shè)n==2。排氣口安排如下，中間排氣閥數(shù)目n1=1，其排氣口的面積均相同。 實(shí)際排氣口直徑與計算值F的關(guān)系為： mm2 中間排氣閥的數(shù)目是n1=1，低真空級腔的排氣閥的數(shù)目n2=1， d排=5.34mm 圓整后取d排1=d排2 =5mm 3.3.5 旋片泵的電極功率校核 a. 旋片泵的最大功率時吸氣口壓強(qiáng)p吸的計算 已知參數(shù)：p排 =110kpa，多變指數(shù)k=1.2，過載系數(shù)=1.3機(jī)械效率m=0.78，采取直聯(lián)的方式，所以效率n =1。 旋片泵的功率N； 當(dāng)旋片泵功率N出現(xiàn)最大時，吸氣口壓強(qiáng)p吸 : b. 旋片泵最大功率的計算 已知參數(shù)：p排 =110kpa，多變指數(shù)k=1.2，sth= 1.128L/s; 旋片泵最大功率Nmax=p排 ， c.電動機(jī)功率的校核 已知參數(shù)：Nmax=49.51w，過載系數(shù)=1.3，機(jī)械效率m=0.78，直聯(lián)的效率n =1。 電動機(jī)的實(shí)際功率為 所以電動機(jī)的選擇符合要求。 3.4 軸的計算 3.4.1 聯(lián)軸器的選擇 已知參數(shù)：電機(jī)型號YS711-4，P額=0.55kW，n=1400r/min,電動機(jī)的軸伸直徑d=14mm； a. 類型選擇：為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器；聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及安裝固定結(jié)構(gòu)如圖3.1 圖3.1 旋片泵聯(lián)軸器實(shí)際結(jié)構(gòu)圖 載荷計算：公稱轉(zhuǎn)矩T=9.55×10×0.55/1400=3.751 N·m 由表4.1 查得KA=1.3， 故計算轉(zhuǎn)矩 Tca=Ka·T=1.3×3.751=4.8763 N·m。 表3.1 工作情況系數(shù)KA 工作機(jī) KA 原動機(jī) 分類 工作情況及舉例 電動機(jī)汽輪機(jī) 四缸及四缸以上內(nèi)燃機(jī) 雙缸內(nèi)燃機(jī) 單缸內(nèi)燃機(jī) Ⅰ 轉(zhuǎn)矩變化很小，如小型離心泵、發(fā)電機(jī) 1.3 1.5 1.8 2.2 Ⅱ 轉(zhuǎn)矩變化大并有強(qiáng)烈沖擊載荷，如無飛輪的活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0 b. 型號選擇:從GB/T5272-1985中查得HL1型梅花型彈性聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為45 ，許用最大轉(zhuǎn)速為1500r/min，軸徑為14mm之間，故合用 3.4.2 軸的強(qiáng)度校核 軸受有不大的彎矩，這里只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 式中:-----扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa;見表4-3。 T-----軸所受的扭矩，； WT-----軸的抗扭截面系數(shù)，； n-----軸的轉(zhuǎn)速，; P-----軸傳遞的功率，; d-----計算截面處軸的直徑，； 表4-3 軸常見幾種材料的及A0值 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr、3Cr13 / MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 149～126 135～112 126～103 112～97 說明：表中值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 在下述情況時，取較大值，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、軸只做單向旋轉(zhuǎn)；反之，取較小值，A0取較打值。此次設(shè)計，采用45作為軸的材料，故可取A0=115。 由上式可得軸的直徑 式中。 這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑dmin,故dmin=5.83mm。 對于直徑d 100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑應(yīng)增大5%～7%，故 d=（1+7%）dmin=6.23mm<14mm， 由此，聯(lián)軸器所聯(lián)接的軸的強(qiáng)度足夠。 4 2XZ-4型旋片式真空泵的注意事項 2xz-4型旋片式真空泵系雙級直聯(lián)結(jié)構(gòu)旋片真空泵(以下簡稱泵)。它有偏心地裝在泵身腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子，及轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的兩旋片。轉(zhuǎn)子帶動旋片旋轉(zhuǎn)時，旋片借離心力和旋片彈簧的彈力緊貼體; 腔容積周期性地擴(kuò)大而吸氣，排氣腔容積則周期性地縮小而壓縮氣體，借壓縮氣體壓力和油推開排氣閥排氣，從而獲得真空。2xz-4型泵裝有氣鎮(zhèn)閥。其作用是向排氣腔充入一定量空氣，以降低排氣壓力中的蒸汽分壓強(qiáng)，當(dāng)其低于泵溫下的飽和蒸汽壓時，即可隨充入空氣排出泵外，而避免凝結(jié)在泵油中。具有延長泵油使用時間和防止泵油混水時間。但氣鎮(zhèn)閥打開時，極限真空將有所下降，溫升也有所提高。 泵應(yīng)安裝在清潔、平坦、干燥和通風(fēng)良好的場所，盡量保持泵溫在15℃-40℃為宜。泵裝有手柄、橡膠機(jī)腳，除運(yùn)輸及用于移動裝置外，只要安放平穩(wěn)即可。安裝在精密儀器設(shè)備上使用，可安裝尺寸，采用螺釘固定。裝接電源時，應(yīng)按電機(jī)標(biāo)牌的規(guī)定接線。應(yīng)注意電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與支座上的箭頭方向應(yīng)一致，即從電機(jī)風(fēng)扇一端看，葉輪應(yīng)為順時針轉(zhuǎn)，如轉(zhuǎn)向不符，對單向電機(jī)，將出線K1與K2調(diào)接，對三相電機(jī)，只要將三根出線中的任意兩種對調(diào)即可。為使用安全，應(yīng)裝接地電線。連接被抽容器的管道，其直徑應(yīng)不小于泵的進(jìn)氣口直徑，且管道應(yīng)短和彎頭少，以減少10托以下的抽速損失。管道、被抽容器及聯(lián)接處應(yīng)密封無泄漏。 當(dāng)泵敞通大氣起動時，排氣口會有少量油霧排出，如恐影響工作環(huán)境，可用軟管將排出油霧引出至室外。泵有防止停泵后返油和保持泵口真空的措施，一般無須在泵口裝接電磁閥。 泵及其四周環(huán)境應(yīng)經(jīng)常保持清潔，防止雜物進(jìn)入泵內(nèi)。泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，油箱內(nèi)的存油量不得低于油標(biāo)中心。不同種類和牌號的真空泵油，不可混合使用。 泵在使用中，因系統(tǒng)損壞等特殊事故，進(jìn)氣口突然暴露大氣時，應(yīng)盡快停泵，并切斷與系統(tǒng)連接的管道，防止噴油、污染場地。泵由于存放或使用不當(dāng)，水份或其它揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)而影響極限真空時，可開氣鎮(zhèn)閥凈化之。當(dāng)泵油受到機(jī)械雜質(zhì)或化學(xué)雜質(zhì)污染時，應(yīng)更換泵油。換油步驟如下：先開泵運(yùn)轉(zhuǎn)約半小時，使油變稀，停泵！旋下放油塞，放出臟油，再敞開進(jìn)氣口運(yùn)轉(zhuǎn)1-2分鐘，此間可從進(jìn)氣口緩緩加入小量清潔的真空泵油，沖洗泵芯。臟油放回后，將放油塞旋上，并擰緊：旋下加油塞，利用漏斗，從加油口加入清潔的真空泵油，旋上加油塞。 查看油位時，以停泵時注油至油標(biāo)中心為宜。過低對排氣閥不能起封油作用，影響真空度。過高，啃了個會引起通大氣啟動時噴油。運(yùn)轉(zhuǎn)時，油位有所升高，屬于正?，F(xiàn)象。油采用規(guī)定牌號的清潔真空泵油，從注油孔加入。加油完畢后，應(yīng)旋上螺塞。油宜經(jīng)過濾，以免雜物進(jìn)入，堵塞油孔。 泵可在通大氣或任何真空度下一次起動，泵口如裝接電磁閥，應(yīng)與泵同時動作。 環(huán)境溫度過高時，油的溫度升高，粘度下降，飽和蒸汽壓會增大，會引起極限真空有所下降，特別是用熱偶計測得的全壓強(qiáng)。如加強(qiáng)通風(fēng)散熱，或改善泵油性能，極限真空可得到改善。 檢查泵的極限真空以壓縮式水銀真空計為準(zhǔn)，如計經(jīng)充分預(yù)抽效驗(yàn)，泵溫達(dá)到穩(wěn)定，泵口與計直接接通，運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘內(nèi)，將達(dá)到極限真空。總壓強(qiáng)計測得之值與泵油和真空計、規(guī)管誤差有關(guān)，有時誤差甚至可能很大，只能作參考。 如相對濕度較高，或被抽氣體含較多可凝性蒸汽，接通被抽容器后，宜打開氣鎮(zhèn)閥，運(yùn)動20~40分鐘后關(guān)閉氣鎮(zhèn)閥。停泵前，可開氣鎮(zhèn)閥空載運(yùn)動30分鐘，以延長泵油壽命。 泵不用時，應(yīng)用橡皮塞帽，把進(jìn)、排氣口塞好。以免臟物落入泵內(nèi)。倘若泵在工作過程中被污染，則須進(jìn)行拆洗。這項工作需要慎重。注意拆裝步驟，以免損壞機(jī)件。 5 2XZ-4型旋片式真空泵常見故障和排除 5.1旋片式真空泵的保養(yǎng)、拆卸及其裝配 5.1.1旋片式真空泵的保養(yǎng) （1）泵及其四周環(huán)境應(yīng)經(jīng)常保持清潔，防止雜物進(jìn)入泵內(nèi)。 （2）泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，油箱內(nèi)的存油量不得低于油標(biāo)中心。 （3）不同種類和牌號的真空泵油，不可混合使用。 （4）泵在使用中，因系統(tǒng)損壞等特殊事故，進(jìn)氣口突然暴露大氣時，應(yīng)盡快停泵，并切斷與系統(tǒng)連接的管道，防止噴油、污染場地。 （5）泵由于存放或使用不當(dāng)，水份或其它揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)而影響極限真空時，可開氣鎮(zhèn)閥凈化之。當(dāng)泵油受到機(jī)械雜質(zhì)或化學(xué)雜質(zhì)污染時，應(yīng)更換泵油。換油步驟如下：先開泵運(yùn)轉(zhuǎn)約半小時，使油變稀，停泵！旋下放油塞，放出臟油，再敞開進(jìn)氣口運(yùn)轉(zhuǎn)1-2分鐘，此間可從進(jìn)氣口緩緩加入小量清潔的真空泵油，沖洗泵芯。臟油放回后，將放油塞旋上，并擰緊：旋下加油塞，利用漏斗，從加油口加入清潔的真空泵油，旋上加油塞。 （6）泵不用時，應(yīng)用橡皮塞帽，把進(jìn)、排氣口塞好。以免臟物落入泵內(nèi)。 （7）倘若泵在工作過程中被污染，則須進(jìn)行拆洗。這項工作需要慎重。注意拆裝步驟，以免損壞機(jī)件。拆裝步驟如下： 5.1.2 旋片式真空泵的拆卸 (1)放油。 (2)松開進(jìn)氣咀壓板螺釘、氣鎮(zhèn)閥壓板螺釘，拔出進(jìn)氣咀和氣鎮(zhèn)閥。 （3)拆下油箱。 (4)拆除止回閥開口肖，拆下止回閥葉輪。 (5)拆除支座與泵身的連接螺釘，拆下泵部裝件。 (6)松開前后蓋螺釘，拆下前、后泵蓋。拔出兩轉(zhuǎn)子，旋片及彈簧。切勿損壞零件的工作表面及定位孔。 5.1.3 旋片式真空泵的裝配 (1)擦凈零件，疏通油孔 (2)把旋片及彈簧裝入高級轉(zhuǎn)子槽內(nèi)后，把高級轉(zhuǎn)子裝入泵身內(nèi)，裝上高級泵蓋、肖、螺釘、鍵、軸套等，用手旋轉(zhuǎn)，應(yīng)無滯阻和明顯輕重。 (3)低級轉(zhuǎn)子裝配同上。 (4)裝止回閥葉輪部件，應(yīng)使止回閥平面對準(zhǔn)進(jìn)油咀孔。用于輕輕擋住葉輪并旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，油孔應(yīng)時開時閉，調(diào)整閥頭平面最大開啟高度為0.8-1.1mm。 (5)裝上泵部的排氣閥、擋油板等零件。 (6)把泵部件、鍵、軸套、電機(jī)裝在支座上。 (7)裝油箱。 (8)插入進(jìn)氣咀、氣鎮(zhèn)閥、裝上壓板，螺釘緊固。 注意： 1)裝配時，各摩擦面應(yīng)涂上清潔的真空泵油。 2)記住零件的原裝配位置，可減少跑合時間。 3)緊固體應(yīng)無松動，緊固時應(yīng)均勻施力。 4)對磨損零件應(yīng)檢查，并酌情修理或調(diào)換。 5)總裝結(jié)束后，可以從泵進(jìn)氣口加入少量泵油，然后用手轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時，手的感覺應(yīng)是阻力均勻，無明顯阻滯現(xiàn)象。 6)觀察運(yùn)轉(zhuǎn)情況和泵口測量極限真空，不合要求時，應(yīng)加以調(diào)整。 7)在檢修泵的同時，亦應(yīng)對系統(tǒng)管道，閥門和電機(jī)等加以清理檢修。 5.1.3 旋片式真空泵常見故障及其排除方法如下： a. 極限真空不高及其排除： (1)油位太低，使不得對排氣缸起油封作用，旋去加油螺塞后有較大排氣聲，并有油霧，證實(shí)油位太低，加油即可排除。 (2)油為可凝性蒸汽凈化而導(dǎo)致之真空度上升，可開氣鎮(zhèn)污染或換新油。 (3)泵口外接彈道、容器、測試量具彈道接一品透氣，大漏時，旋去加油螺塞有大的排氣聲，并有氣和油霧排出，應(yīng)找漏，肅清之。 (4)吸上呼吸道或氣鎮(zhèn)閥橡膠件拆卸不當(dāng)，敗壞或老化應(yīng)調(diào)整或更替。 (5)油孔阻塞，真空度上升，可放油拆下油箱，松開油腔滑調(diào)壓板，插入進(jìn)油腔滑調(diào)，暢通油孔，放量不要用紗頭擦整機(jī)。 (6)真空零碎有重大凈化，囊括容器、彈道等，應(yīng)予蕩滌。 (7)旋片繃簧斷裂，應(yīng)予調(diào)新。 (8)旋片、轉(zhuǎn)子或襯套磨損，應(yīng)予審查，修整或調(diào)換。 (9)泵溫過高，這豈但使油粘度上升，飽和蒸氣壓升高，還可能造成泵油裂解。應(yīng)改善透風(fēng)結(jié)冰，升高條件熱度。如所抽氣體熱度太高，應(yīng)予先結(jié)冰后再進(jìn)入泵內(nèi)，條件熱度高，應(yīng)放量采納較好的高速真空泵油或3#放散泵油。 (10)因?yàn)檎麢C(jī)的變形磨損或挪動使止回閥頭的最大開啟高低升高乃至使不得開啟，進(jìn)油過少而使真空度升高，應(yīng)調(diào)整，詳見拆卸全體。 b. 真空泵噴油:審查油位是否過高，油氣結(jié)合器有無泵油或雜品，擋油板地位是否錯誤、牢固、吸氣口、氣鎮(zhèn)閥的墊好，減霧器是否裝好。 c. 漏油:查看放油螺塞、油標(biāo)、油箱墊片是否敗壞或拆卸不當(dāng)，有機(jī)玻璃有無過熱變形，應(yīng)調(diào)整更替或升高油溫。 泵與支座的聯(lián)接螺絲未墊好，未擰緊，油封拆卸不當(dāng)或磨損，也會漏油，但不會凈化場地，不重大的可接續(xù)運(yùn)用，重大的應(yīng)更替油封、墊圈或調(diào)整拆卸。旋片真空機(jī)組 d. 噪聲過大:可因旋片繃簧斷裂，進(jìn)油量增大，軸承磨損，整機(jī)敗壞而有所增大，應(yīng)審查，調(diào)整或更替。旋片運(yùn)動不暢也會導(dǎo)致噪聲增大，條件熱度高，旋片熱收縮，旋片薄厚與旋子配合過緊時應(yīng)把旋片改薄，薄厚間隙可為0.09-0.14mm。 e. 返油:止回閥未關(guān)好，停泵后油位很快上升，可再開再停，視察變遷或拆開審查，止回閥頭老化變形松動，調(diào)換之。二泵蓋內(nèi)油封拆卸不當(dāng)或磨損或老化松動，調(diào)換之。泵蓋或轉(zhuǎn)子立體夾板氣坦，修整。 f. 泵油發(fā)黑，油溫較高，可因油封外圓松動:與旋子產(chǎn)生附著導(dǎo)致，應(yīng)及時更替油封，免得敗壞旋片，油封外徑應(yīng)予測量，宜選大一點(diǎn)的。 6 總結(jié) 由于目前對旋片式真空泵的相關(guān)研究比較少，本文對旋片式真空泵只是進(jìn)行了初步的研究工作。本設(shè)計論文是2XZ-4旋片式真空泵的設(shè)計過程。設(shè)計內(nèi)容主要涉及到機(jī)械運(yùn)動學(xué)、機(jī)械設(shè)計學(xué)、材料力學(xué)等多方面的內(nèi)容。這次設(shè)計，貫穿了我們大學(xué)四年學(xué)校的基本專業(yè)學(xué)科，不僅鞏固了我所學(xué)過的知識，還擴(kuò)大我們的知識面。 在設(shè)計過程中，通過老師的指導(dǎo)和督促，我明白了設(shè)計的重點(diǎn)所在，并掌握了設(shè)計的方法在于整體把握，分布設(shè)計。由于設(shè)計中涉及到真空泵系統(tǒng)的設(shè)計和工程繪圖，所以通過設(shè)計，我掌握了設(shè)計的流程和方法，增強(qiáng)了以后的設(shè)計觀念和設(shè)計方向，掌握了繪圖中的一些技巧，提高了熟練度。 總之，通對過2XZ-4旋片式真空泵的設(shè)計，對常用真空泵要求有了深刻的理解和認(rèn)識，掌握了真空泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇，及設(shè)計計算方法，擴(kuò)張了我的知識面，為以后的工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。 致謝 四年前，我懷著對大學(xué)一如往昔的深愛、向往與期待重新踏入校園。四年后，“文以治國、工以立、商以富國”的信念，讓我必須滿懷使命、挺起胸膛的說：“我們，以及我們正在把握和即將把握的企業(yè)，理應(yīng)成為中國經(jīng)濟(jì)崛起的脊梁?！? 四年充實(shí)的生活告訴我，民族需要掌握先進(jìn)理念、具有國際視野、熟悉具體環(huán)境的實(shí)戰(zhàn)先鋒；也告訴我，只有不斷經(jīng)歷考驗(yàn)、挫折、甚至失敗，才能逼近我們最終的理想。生于斯時，長于斯境，唯有以雙倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的執(zhí)著來完成原賦的使命。 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。 學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 在此，首先要對我的恩師，致以最深的感謝。在我懵懂時，他用振聾發(fā)聵的棒喝讓我警醒；在我迷失時，他用循循善誘的教誨抹去我心頭的塵埃；在我痛苦時，他的精神力量讓我在心底始終擁有支撐。生有吾父，教有吾師，幸甚。 在論文的寫作過程中，我要感謝我的同窗、朋友們，在最后時刻對文章的指導(dǎo)，他們起到了決定性的作用，是他們用最真摯的情感和最實(shí)際的援助，幫我渡過了一處處的難關(guān)，沒有他們論文就無法順利完成。 另外，我還要感謝圖書館的各位老師，在校圖書館查找資料的時候，他們給我提供了很多方面的支持與幫助。主動幫我推薦資料和圖書，使我接觸到了許多該方面的書籍，對后期論文的寫作起到了決定性的作用。 最后要感謝的是我的父母，他們期待的目光、未來的責(zé)任和時時可以尋求的慰藉，是我不斷進(jìn)取的力量源泉。 參考文獻(xiàn) [1] 楊乃恒.真空獲得設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社1996. 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