毕业设计（论文）-2XZ-4型旋片式真空泵的设计.docx

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1、主要符号表P额电机额定功率（左W）n实际转速（r/min）过载系数sth几何抽速Q11S）T轴所受的扭矩QNm）WT轴的抗扭截面系数QmmDP轴传递的功率（左W）d计算截面处轴的直径（HwZ）Z旋片数1高真空级泵腔宽度附d旋片泵转子直径（mm）N旋片泵的功率（左VV）m机械效率n直联效率压缩比k多变指数P吸旋片泵的最大功率时吸气口压强QkPa）NmaX旋片泵最大功率（HV）1绪论22 2XZ-4型旋片式真空泵的工作原理63 2XZ-4型旋片式真空泵的设计83.1 设计要素83.1.1 真空泵2XZ-4设计要求83.1.2 真空泵2XZ-4设计参数83.2 电动机选择83.2.1 电动机类型的选

2、择83.2.2 电动机功率的选择83.2.4 电动机型号的确定93.3 真空泵2XZ-4参数确定93.3.1 2XZ-4的主要参数初选93.3.2 2XZ-4的主要几何参数的确定93.3.3 旋片的长度h和厚度B的确定113.3.4 进排气尺寸的确定113.3.5 旋片泵的电极功率校核123.4.1 联轴器的选择123.4.2 轴的强度校核144 2XZ-4型旋片式真空泵的注意事项165 2XZ-4型旋片式真空泵常见故障和排除185.1 旋片式真空泵的保养、拆卸及其装配185.1.1 旋片式真空泵的保养185.1.2 旋片式真空泵的拆卸185.1.3 旋片式真空泵的装配185.1.4 旋片式真

3、空泵常见故障及其排除方法如下：196总结21参考文献231绪论1.1概述主要的真空设备包括三大类产品:真空获得设备、真空应用设备、真空测量仪表。其中，真空获得设备是基础设备。真空获得设备也称真空泵。人们用它来得到真空环境，以达到不同的应用目的。就真空获得设备的应用来说，可以简单的分为通用型和专用型。其中，通用型真空泵的工作温度为5-400C,而且不能作为输送泵用。国内目前大部分产品都属于这一类。由于科学技术的高速发展，使得真空领域不断发展扩大并且变得多样化，对真空泵提出了更新、更多的要求，原来通用型的设备己完全不能满足要求了，迫使真空厂家不得不向专用型真空泵方面发展，例如干式泵用于半导体行业的

4、，化工行业的，各有其优点，这也是今后的发展趋势川。真空获得设备主要包括:旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵、蒸汽流真空泵、往复真空泵、液环真空泵、分子、低温泵、离子泵、干泵、分子筛吸附泵等。其中，前四种产品产量最大。其中，我们主要针对旋片式真空泵进行研究口明旋片式真空泵是真空技术中最根本的真空获得设备之一。它的工作压力范围为101325-1.33XIO-ZPa,它可以单独使用，或者用于其它中高真空泵的前级泵口工旋片泵与其他的真空泵相比，具有结构紧凑、体积小、重量轻、燥声低、振动小等优点。能够广泛地应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药、食品加工等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理、真空干燥

5、等工艺过程中。但旋片泵不适合用于抽出含氧过高的、有爆炸性的、对金属有腐蚀性的、与泵油会发生化学反应的、含有颗粒尘埃的气体。旋片真空泵主要由定子、旋片、转子组成。在泵腔内偏心地装有转子，转子槽中装有两块旋片，由于弹簧弹力作用而紧贴于缸壁(转动后还有旋片离心力)。转子和旋片将定子腔分成吸气和排气两部分。当转子在定子腔内旋转时周期性地将进气口方面容积逐渐扩大而吸入气体，同时逐渐缩小排气口一侧的容积将已吸入的气体压缩并从排气阀排出。工作范围大气压至IX1()pa。旋片式真空泵是利用转子和可在转子槽内滑动的旋片的旋转运动以获得真空的一种变容机械真空泵。当采用工作液来进行润滑并填充泵腔死隙，分隔排气阀和大

6、气时，即为通常所称的油封旋片真空泵。无工作液时，即为干式旋片真空泵。在油封旋片真空泵中，国内习惯上称皮带传动的为旋片真空泵，而把泵与电机直接连接或用联轴器连接的称为直联旋片真空泵。在每种泵中，又有单级和双级之分。在单级泵中，由于选用的结构形式和参数不同，泵的极限压力和用途也不同。它们的共同特点是结构较简单，使用方便，能从大气压力下起动，可直接排人大气,偏心质量较小，维护简便,双级泵的极限压力为6x1O-21x1O-2Pa,一种单级泵可达4Pa左右，另一种单级泵为50200Pa左右。旋片式真空泵是真空泵的发展产物，是真空泵结合实际应用的一个必然产物。真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元

7、件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。有些真空密封除了要求不漏气之外，还要求能够允许电流传输、运动的传输、材料的递送或者让辐射传输。为了适应各种不同要求，采用了很多种不同结构形式的密封方法，用于真空密封的材料也很多。根据连接件的相互关系，密封方法、用途和材料的不同，可以对真空技术中所使用的密封方法进行分类。总起来说，根据被连接件的相互

8、关系，可以将真空密封分为两大类：静密封连接和动密封连接。这些密封连接方法分别适用于不同的工作条件。而真空泵则是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为：利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。真空泵的极限真空或称极限压强是指经过充分抽气后所能达到的压强最低的稳定的真空度。随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。极限压力（极限真空）从粗真空到IO12Pa以上的超高真空范围。工作压强范围是泵能正常工作的压强范围，由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵

9、都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用，依抽气范围由低至高分称前级泵以及主泵。12国内外研究状况旋片式真空泵:五十年代这种泵在我国是随着电子工业发展而发展起来的，可应用于几乎所有真空领域中。既可用于研究，也可用于生产场合，既可直接获得粗真空和低真空可作为泵组的前级泵。真空行业厂几乎都生产这类泵。目前，生产多为2x系列普速旋片式真空泵。由于没有在各种不同状况下使用的专用泵JB/T6533-1997旋片真空泵标准规定，2Pa时双级泵的抽气效率不

10、应低于45%,1.5kPa时不低于80%。该项指标表示了泵的抽气能力，旋片泵不合格产品中有80%是因为该项指标过低。b.存在喷油漏油现象：不喷油、不漏油是关系着环境保护的重要指标，对于制冷、半导体、电子、食品包装行业来说都是不允许有喷油漏油现象的。当前旋片泵不合格产品中有20%是因为该问题的存在。c.噪声过大：噪声过高也是迫切需要解决的问题之一，旋片泵不合格产品中因为噪声过高而导致不合格的产品占了20%。例如，按照JB/T6533-1997旋片真空泵波安排自己买规定，2升旋片泵的噪声不得大于72dB,而实际上现实中有些泵的噪声甚至高于75dBo以上三个方面是目前国产旋片泵存在问题比较严重的地方

11、。止匕外，在极限压力、用油量、重量、最高使用温度、外观造型上都还有待提高。图2.1旋片泵工作原理图I-泵体;2-旋片;3-转子;4-弹簧;5-排气阀32XZ4型旋片式真空泵的设计3.1 设计要素3.1.1 真空泵2XZ4设计要求a.深入理解旋片泵的工作原理、产品整体结构、零部件结构及相关的加工、装配工艺，掌握一般的设计方法；b.正确选择设计参数，学会处理产品设计质量与经济性的关系；C.通过设计巩固、深化、应用所学的基础理论和专业和知识。3.1.2 真空泵2XZ-4设计参数根据JB/T6533-2005的规定，2XZ系列双级高速直联旋片泵应满足以下要求：1 .极限真空:6.7101(Pa)o2

12、.名义抽速：41so3 .泵在IooKPa6KPa的入口压力下，连续运转时间不应超过3min,并在入口通大气时，Imin内无油喷现象。4 .泵必须附气镇装置，以抽除一定量的可凝性气体。5 .泵不应有漏油现象，水冷泵不得漏水。6 .泵设计时几何抽速应为抽气速率的11.2倍。7 .泵的工环境做温度为540C.8 .泵在连续运行500小时候，性能指标应符的规定3.2 电动机选择3.2.1 电动机类型的选择根据电动机工作环境和电源条件，选用卧式封闭型Y(IP44)系列三相交流异步电动机B35型。3.2.2 电动机功率的选择根据表1,抽速41s的旋片泵其配用电动机功率不应大于0.55KWo3.2.3 电

13、动机转速的选择高速直联泵转速一般在1500r/min左右，故电机的实际转速可在1400-1600r/min中选择。3.2.4 电动机型号的确定电机额定功率P额=0.55kW,实际转速n=1400rmin,由此选择YS74三相异步电动机，其主要技术数据如表3.1所示。表3.1YS7114电动机技术数据电机功率电流电压频率转速效率功率名称kwAVHZr/min%因数YS711-0.550.83220/380501400670.68产品性能与特点:YS系列三相异步电动机按国家标准设计制造，具有高效、节能、噪声低、振动小、寿命长、维护方便、起动转矩大等特点，采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44,冷却方

14、式为IC4,额定电压为380V,额定频率为50Hz,广泛用于食品机械、风机各种机械设备等。3.3 真空泵2XZ-4参数确定3.3.1 2XZ-4的主要参数初选a.旋片数z的确定此设计方案选择旋片数为Z=2b.参数a的选取泵的长径比a=1D,系数a取(H15之间.式中1为高真空级泵腔宽度；D为泵腔的直径。考虑泵的造型，加工要求等方面的因素，取a=1.0.c.参数b的选取b=dD,系数b=0.750.9,式中d是转子的直径，对直联泵，取b=0.803.3.2 2XZ-4的主要几何参数的确定a.旋片泵D,d,e的确定(1)初算泵腔直径D已知参数：a=1.0,b=0.80,sa=11s,z=2,n=1

15、400rmin旋片泵的几何抽速Sth=sa*1=11s;,其中fs如图阴影面积,容积利用系数错误味找到引用源。2-嬴由COS错误!未找到引用源。=1-b得：错误!未找到引用源。=arcos(1-b)=arc(1-0.8)=78.463错误!未找到引用源。2=156.926=0.8513万0+(1/2)sin20(1/2)质2(-b23.4.1联轴器的选择已知参数：电机型号YS7-4,P额=0.55kW,n=1400rmin,电动机的轴伸直径d=14mm;a.类型选择：为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器；联轴器的结构及安装固定结构如图3.1制.3轮!?解川岩OnR制一忏的I；轴界bv图3.1旋片泵联轴器实际结构图载荷计算：公称转矩T=9.551060.551400=3.751Nm由表4.1查得KA=13,故计算转矩Tca=KaT=1.33.751=4.8763Nmo表4-3轴常见几种材料的耳及AO值