五級(jí)雙葉羅茨真空泵的設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31569五級(jí)雙葉羅茨真空泵的設(shè)計(jì)案例 1152551.1泵的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 1142321.2泵體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1265041.3泵的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 373091.4型線選擇與泵基本參數(shù)的計(jì)算 31.1泵的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的羅茨泵多采用立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)形式，立式結(jié)構(gòu)傳動(dòng)軸垂直于水平面，這種結(jié)構(gòu)形式裝配較為方便，但泵的重心高，工作穩(wěn)定度差，不適用于重量較大的中、大型泵和多級(jí)泵；臥式結(jié)構(gòu)傳動(dòng)軸平行于水平面，這種結(jié)構(gòu)雖然裝配時(shí)沒(méi)有立式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，但重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性高，市面上的中、大型泵和多級(jí)泵基本都采用臥式結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的是五級(jí)雙葉羅茨真空泵，泵體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，若采用立式重心過(guò)高，穩(wěn)定性會(huì)很差，故選用臥式結(jié)構(gòu)。1.2泵體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的泵體由上泵體與下泵體裝配而成，共有五級(jí)，每級(jí)泵腔的進(jìn)氣口均在上泵體內(nèi)，排氣口均在下泵體內(nèi)，上一級(jí)泵腔的排氣口與下一級(jí)泵腔的進(jìn)氣口通過(guò)氣體通道相連。在泵工作時(shí)，氣體由五級(jí)泵腔的進(jìn)氣口進(jìn)入泵腔，通過(guò)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)將氣體壓入排氣口，通過(guò)氣體通道，由與氣體通道連接的進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)氣口進(jìn)入下一級(jí)泵腔，如此循環(huán)四次，氣體到達(dá)五級(jí)泵腔，由五級(jí)泵腔的排氣口排出整個(gè)泵體。圖1.1泵腔結(jié)構(gòu)示意圖在氣體通道的外側(cè)，設(shè)計(jì)了環(huán)繞整個(gè)氣體通道的水冷層。在泵運(yùn)行時(shí)，向水冷層不斷循環(huán)注入冷卻水，氣體通道內(nèi)的氣體將熱量傳遞給水冷層的冷卻水，從而達(dá)到降低泵腔內(nèi)溫度的作用。圖1.2冷卻氣體返流通道示意圖在下泵體每級(jí)泵腔水平向下30°左右的位置都留有冷卻氣體的返流通道，返流通道連接泵腔與氣體通道，將經(jīng)過(guò)水冷層降溫的氣體再送入泵腔，使泵腔更好的降溫。1.3泵的傳動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于大部分已有的羅茨泵產(chǎn)品，是通過(guò)一對(duì)傳動(dòng)比為1：1的高精度齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)子與從動(dòng)轉(zhuǎn)子的嚙合。而對(duì)于一些大型泵，也有直接用兩個(gè)同步轉(zhuǎn)速的電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸與從動(dòng)轉(zhuǎn)子軸來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)子的嚙合，這樣的傳動(dòng)方式避免了因齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中不可避免的磨損帶來(lái)的轉(zhuǎn)子嚙合精度下降的問(wèn)題，但這種方法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性有非常高的要求，成本很高。圖1.3傳動(dòng)布局示意圖本次設(shè)計(jì)的羅茨泵抽速較小，采用齒輪嚙合傳動(dòng)的方式，這種傳動(dòng)方式有泵體在齒輪與電機(jī)之間和齒輪在泵體與電機(jī)之間兩種結(jié)構(gòu)布局。第一種結(jié)構(gòu)布局重心過(guò)于偏向電機(jī)，主動(dòng)軸需要比第二種結(jié)構(gòu)布局多一個(gè)軸承，且在裝配拆卸齒輪時(shí)不便，故在實(shí)際中很少采用。本次設(shè)計(jì)采用第二種結(jié)構(gòu)布局。由于泵的功率較小，電機(jī)對(duì)主動(dòng)軸的傳動(dòng)方式選擇直接由聯(lián)軸器連接。1.4型線選擇與泵基本參數(shù)的計(jì)算1.4.1型線選擇：經(jīng)過(guò)第二章中對(duì)轉(zhuǎn)子型線與葉數(shù)對(duì)抽速影響的研究可知，漸開(kāi)線型轉(zhuǎn)子應(yīng)用廣泛且面積利用系數(shù)較高。當(dāng)徑距比為1.50時(shí)，雙葉漸開(kāi)線型轉(zhuǎn)子的面積利用系數(shù)為0.519，雙葉擺線型轉(zhuǎn)子的面積利用系數(shù)為0.500,雙葉圓弧包絡(luò)線型轉(zhuǎn)子的面積利用系數(shù)為0.508,雙葉漸開(kāi)線型轉(zhuǎn)子是常見(jiàn)的三種型線轉(zhuǎn)子中抽氣性能最好的，且漸開(kāi)線型轉(zhuǎn)子的面積利用系數(shù)只與徑距比相關(guān)，與葉數(shù)無(wú)關(guān)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)的羅茨泵選用雙葉漸開(kāi)線型線。1.4.2多級(jí)羅茨真空泵基本參數(shù)的選取計(jì)算：按任務(wù)書(shū)所給參數(shù)可知：抽速：，s=100L/s=0.1m3/s；吸入壓力：，pA=1.01325x105排氣壓力：pV吸氣溫度：TA選取計(jì)算可得：容積效率：選擇得，ηV幾何抽速：st?=s/ηA=0.167m3轉(zhuǎn)子相對(duì)長(zhǎng)度系數(shù):選擇得，kl型線的質(zhì)量系數(shù):選擇得，k0轉(zhuǎn)子頂?shù)膱A周速度：選擇得，u2轉(zhuǎn)子的半徑：R=st?轉(zhuǎn)軸的計(jì)算頻率：n=u2/(2π機(jī)械效率：取得ηM徑距比：選取得R/a=1.5；節(jié)圓半徑：a=R/1.5=0.038m;中心距:A=2a=0.076