东北大学硕士学位论文第二章总体设计方案极限压力与油量的关系 假设油不放气 极限压力与油量的关系 不考虑油的密封作用 只考虑油放气 极限压力与油量的实际关系 极限压力。油温 油温越高 油的饱和蒸汽压越高 挥发的油也就越多 泵的极限真空度也就越低。所以尽量降低泵在工作时油的温度是很有必要的。一些常用的手段有增大散热面积 如添加散热片 或者强制降温 如加水冷 有害空间有害空间 的存在也会降低泵的极限真空度。有害空间是指存在于转子与定子内腔顶端部位到排气口之间的空间。在该空间处排气接近终了时会有残余气体在此空间不能排出 在进一步压缩情况下穿过顶点间隙而进入吸气腔 从而降低了泵的极限真空度。可以用油填充来消除它的影响 但是油过多时又会增大噪声 所以最好的方法是将转子与定子内腔的线接触改进为面接触 这一结构将在后面的“ 噪声问题”一节中进行说明。 间隙 间隙对泵极限真空度的影响很大。旋片泵的间隙包括顶点间隙和端面间隙。间隙的大小和泵的零部件的配组以及零部件的加工精度都有关。间隙如果过大 则从高压腔向低压腔的泄漏会增加 这将会降低真空度并增加压缩功。间隙如果过小 则会影响润滑油膜的形成 导致摩擦加剧 输入功率增加。因此 合适的间隙不仅会减少泄漏 还能保证润滑。理论上应该有一个最佳的间隙值存在 但是在实际中要找出这个间隙值很难。有鲁空阃图 泵的有害空间的示意图 东北大学硕士学位论文第二章总体设计方案泵体的间隙在设计时主要从三个方面考虑润滑、泄漏以及变形 热变形 。设计的原则是在保证润滑的条件下 间隙越小越好。在双级旋片泵的高低两腔间隙中 低真空级的间隙极其重要。一般来说 低真空级端面间隙要小于高真空级端面间隙。例如 英国 公司的 其低真空级端面间隙为而高真空级端面间隙为 姗。又如日本 真空技术株式会社 旋片泵低真空级端面间隙为高真空级端面间隙为 。切点间隙对泵的极限真空影响极大 一般 以下的泵应控制在 大的泵不能超过 唧“”。本文将运用 软件对切点问隙值进行理论上的分析。近些年 不少厂家为了压缩成本 在小型直联泵中取消铜基合金滑动轴承 变成钢轴与铸铁的摩擦 结果磨损很快 在短期内即导致切点间隙增大 从而使泵的极限真空急剧下降。这是直联旋片泵近几年信誉不佳的主要原因之一。这也导致许多用户转而使用低速的皮带式旋片泵 这是一种极其不正常的现象。要解决这个问题 就需要恢复使用铜基合金滑动轴承 这是产品质量和信誉的保证。 零部件加工精度 零部件加工精度会影响到泵的密封 进而影响泵的极限真空度。零部件的加工精度主要取决于机械加工水平的高低。此次设计中 为了提高泵的极限真空度 以针对上面提出的五个方面进行控制或改进。油量可以通过样机做实验进行确定泵温的降低考虑在油箱上加筋板散热 同时进行强制风冷。强制风冷的具体的方法为在支架处加风扇 对油箱和中间架的接触面以及油箱的侧面进行风冷。在本次研发中解决间隙气体泄漏问题的主要方法是设计油泵强制供油系统 在转子端面引入油密封 在减小端面摩擦的同时尽量减小间隙处的气体返流。零部件加工精度鉴于国内的机械加工水平和出于成本考虑 满足要求即可 对泵极限真空度的提高主要还是从结构设计上的创新来实现。 抽气速率抽气速率包括名义抽速、理论抽速 几何抽速 和实际抽速。名义抽速是指泵出厂时标牌所规定的抽气速率。理论抽速 几何抽速 是指旋片泵按额定转数旋转时 单位时间内所排除的几何容积。实际抽速是泵在实际工作中的抽气速率。设计时要考虑使制成后的泵在 一个大气压 实际抽速东北大学硕士学位论文第二章总体设计方案达到名义抽速的要求 为此 设计时的理论抽速 几何抽速 一般为名义抽速的 倍。实际抽速比理论抽速小的原因在于从入口到泵腔之间通道上存在的流阻以及抽气过程中气体的返流等多种因素。泵在运转过程中随着泵吸气压强的降低 实际抽速逐渐下降 在入口压强接近极限压强时 泵的实际抽速趋近于零。提高泵的抽气速率可从下面两方面入手 提高泵的各问隙密封 减小气体返流。这一点主要是通过改变油路 提高泵的密封性能来实现 增大通道的流导。例如 一台 时抽速只有抽气效率只有 。适当增加它的通道截面积 就提高到 。再增加通道截面积 就提高到 抽气效率提高到了 。此外 使高真空级出口略高于低真空级进气口 以及降低排气速度均有利于泵抽气速度的提高“”。 喷油和漏油问题在解决旋片泵喷油问题上 也有许多人做了大量的工作。但是原理不外乎尽力延长气路 增加气体流程 降低排气气流速度 以及减少排气气流与油的接触。其中降低油面是防止喷油的一个重要措施。例如 对于直联泵来说 若是没有油泵 一般进油孔在泵轴水平线上 则油面可取在进油孔以上 油面可降至泵轴水平线以下只要淹没油泵进油管口即可“”。对于喷油是主要由于停泵时返油造成的情况 可在泵口处配置压差阀并适当扩大其充气口 在进油管处设置电磁阀控制进油口的关闭 通过这样的方式消除返油。另外也可在持气阀处设置油池 将排气阀密封用油和油箱中的油分隔开来“”。此外 设计精巧的挡油器可以有效地防止喷油。在参考文献 提出了一种被称作“防喷罩”的防止喷油的装置据称不仅能满足标准规定的三分钟内不喷油 而且还可以长时间在大气下运行而不喷油。参考文献 对基本的挡油器的结构进行了总结 并给出了一种改进的挡油器。保证旋片泵不漏油也很重要。漏油会污染工作环境 而且也会影响泵的工作性能。引起漏油的原因有动密封失效和静密封失效两种 针对这两种情况进行改进措旌 就会收到较好的防止漏油的效果。动密封失效包括外轴封失效和内轴封失效。静密封失效有以下几个方面 放油塞失效 泵油外泄 东北大学硕士学位论文第二章总体设计方案 油标失效 泵油外泄 加油塞失效 排气量大时会有油、气外泄 镇阀失效进气管与油箱连接处的密封失效 大气量时油、气会外漏 油箱与支座体 连接平面的密封失效会引起外漏 油箱、支座体有疏松、裂缝等铸造缺陷 引起外漏 泵盖与泵体问的密封失效 会引起外漏 油封式 性能会下降排气阀 气道垫片 油孔、进气孔、气镇孔等处的静密封失效 会引起内漏 降低性能 造成停泵返油… 。漏油现象在直联泵中普遍存在 究其原因 主要是由于上面提到的动密封失效。具体说来 有的是因为所用油封的橡胶硬度太大 弹性差 弹簧起不了作用 稍有磨损 就不能补偿 还有的是因为由于取消了铜基滑动轴承 致使泵盖上轴孔与安装油封的二个孔不能在 次装轧中加工出 使同轴度不好 有的是因为轴没有经过热处理 不耐磨 常常被油封磨出一道道槽。在本次设计中 为防止喷油 主要从改进挡油板结构和排气口的结构两方面入手。漏油的防止从动密封和静密封两个方面着手 对前面提到的各种引起泄漏的可能性问题进行全面的解决。此外 要保证使用铜基合金滑动轴承 使用优质且硬度较低油封 对转予轴进行表面热处理。 噪声问题在许多应用场合下 对旋片泵低噪声的要求都是很严格的。旋片泵的噪声是指泵启动后 至少运转 分钟 待泵温稳定 经测量达到极限压力时所测得的噪声值。对于直联旋片泵来说 其噪声源有三部分 泵本体、联轴器和电机。而泵本体和电机本身的噪声又是多源噪声。泵本体的噪声来源于液 压产生的噪声有排气时的油气冲击噪声 介绍的油锤效应引起的噪声““”…残余容积和排气死隙中压力油被挤向真空腔室所引起的对转子、缸体撞击噪声皿”及其压力油对泵体、油箱产生的冲击激励所激发的高频噪声 使用风扇的风冷泵产生的气流噪声等。而机械噪声包括 轴承噪声 旋片对缸壁的冲击产生的噪声 排气阀片对阀座和支持件的冲击噪声 机械零件的不平衡、冲击、共振等引起的噪声……。对于电机噪声又包括电机轴承噪声 旋转不平衡、摩擦噪声 通风噪声 电压和电源不平衡引起的噪声 电动机高频磁通量间的吸引力、 东北大学硕士学位论文第二章总体设计方案 油标失效 泵油外泄 加油塞失效 排气量大时会有油、气外泄 镇阀失效进气管与油箱连接处的密封失效 大气量时油、气会外漏 油箱与支座体 连接平面的密封失效会引起外漏 油箱、支座体有疏松、裂缝等铸造缺陷 引起外漏 泵盖与泵体问的密封失效 会引起外漏 油封式 性能会下降排气阀 气道垫片 油孔、进气孔、气镇孔等处的静密封失效 会引起内漏 降低性能 造成停泵返油… 。漏油现象在直联泵中普遍存在 究其原因 主要是由于上面提到的动密封失效。具体说来 有的是因为所用油封的橡胶硬度太大 东北太学硕士学位论文第二章总体设计方案排斥力引起的噪声 即电磁噪声等”…。文献 对旋片泵的”油锤效应”进行了实验验证与分析 结果证明 旋片泵中确实存在着“油锤效应” 而且是“上油锤效应”而非“下油锤效应”是泵的主要噪声源。文献 也通过对 旋片泵做改进验证了理论上的分析而得出结论通过控制泵腔进油量可有效降低“上油锤效应”。这 点对于新型 双级直联旋片泵的研发来说是个很重要的结论。尽管我们能进行具体分析但对于 为进行降噪而分析各种影响因素的大小时还是受到一定的局限的 即不可能对泵的某些重要的设计参数进行改动。电机噪声是一个主要的噪声源 严格控制直联式旋片泵电