2XZ-4型旋片式真空泵的设计

2XZ-4型旋片式真空泵的设计,XZ,型旋片式,真空泵,设计 毕业设计(论文)开题报告 题目：2XZ-4型旋片式真空泵的设计 1 毕业论文综述 1.1背景和意义： 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。[4]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5-400 C，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，化工行业的，各有其优点，这也是今后的发展趋势[1]。 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。[16] 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. 33 X 10-ZPa，它可以单独使用，或者用于其它中高真空泵的前级泵。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。 1.2国内外研究情况： 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。[11]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生产，同时很多人对真空泵应用还不清楚，常常被用在不合理的抽气场合，造大量喷油现象，并把环境中尘埃，工作中蒸汽或有腐蚀性气体抽入泵内，使泵很易损坏。加之我国生产旋片泵产品质量普遍存在一定的问题，与国外产品相比噪声大、功率高、重量重、旋片材料以及泵内动密封还不过关，为国外同类品六十年代水平，使旋片泵成了易损品。目前，国内也有小批量高速直联旋片式真空泵生产，与国外同类型产品相比差距较大。无论是系列普速泵还是高速直联泵，在性能参数和各项经济技术指标上还不可能达到国外八十年代水平。自1909年盖德(W. Gaede)发明旋片泵并取得德国专利，1936年又发明气镇泵，1941年取得专利以来，旋片真空泵得到广泛应用和不断完善。60年代末，国际上出现了提高转速、直联的小型化趋势，70年代初出现了直联系列产品，到80年代初，又推出了改进的系列产品，有多种可供用户选配的附件，可以保护泵，或保护环境，泵本身结构也有改进而使可靠性提高。[15]在泵的结构方面，为了能在停泵时防止返油，有的设有能自动切断油路的止回阀，有的设有进气通道截止阀，有的为了能在泵开气镇运转突然停电时自动切断气路来保持泵口处于真空状态而设有油泵和控制结构。[8]在附件方面，有消雾器、气味过滤器、阻挡碎玻璃等杂物用的入口过滤器、灰尘过滤器、蒸汽凝结阱、化学阱，有控制泵温以提高水蒸气抽除率和保护泵的温控水量调节阀。到了80年代末，90年代初，又推出了油过滤器、能监视油温、油压、油质等的电子显示器，甚至可以与计算机联接，进行自动控制，采用强制润滑和风冷，使泵的连续工作入口压力达10kPa，甚至更高，同一台泵的适用范围因而更大。在转子与定子的相对位置上，也有人做了研究，例如采用偏侧心，下偏心等。例如，德国的VAROVACS400F/FL, S630F/FL型单级油封旋片泵，采用下偏心结构，重心低，运转平稳，易安装，为制造大型旋片泵创造了条件。[2]最近几年，我国的旋片泵生产取得了很大的进步，但由于加工工艺和设备落后，机械的加工水平不足，导致我国的旋片泵的技术水平仍然相对落后，难以满足各大新兴行业的需求。近年来，随着我国电子科技、食品加工、医疗生产等方面的不断进步，对旋片式真空泵的各项性能指标的要求也越来越高，急切需要更可靠、更高效的旋片泵产品来满足国内生产的需求。国外生产的旋片泵在性能上要领先国内很多。 (1)国内外的旋片泵产品性价比参数相差巨大 虽然近几年来，国产旋片泵的性能指标，像;抽气速率、极限真空、用油量、最高使用温度等方面取得了一定的进步。但是在一些用户比较关心的方面，如密封、重量、比功率、使用寿命、外形、噪声等方面，与国外的同类产品相比还存在着很大的差距。 与国外产品相比，国产旋片泵存在的问题具体表现在以下几个方面： (a)抽气效率过低。低泵的抽气效率是指实际抽速与理论抽速之比。按照JB/T6533-1997《旋片真空泵》标准规定，2Pa时双级泵的抽气效率不应低于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75dB。 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。此外，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。 2 毕业论文内容及方案或方法 2.1内容：（1）设计一台 2XZ-4 型旋片式真空泵。设计参数：极限真空度-0.67Pa，名义抽速-4L/S,泵轴转速-1400r/min,电机功率-1.55kW。设计主要内容：整体方案的设计，转子的设计计算及校核，泵腔的设计，其余零部件的设计。 2.2研究方案：旋片泵的设计，首先应根据用途及工艺条件进行结构设计。在结构设计总体方案确定后，再进行主要参数和尺寸的设计计算，并辅以必要的辅助计算。（1）明确设计要求，查阅相关资料。 （2） 明确抽气原理与结构。旋片泵，它有偏心地装在定子腔内的转子及转子槽内的两个或数个旋片，转子与泵壳内表面或相切或相交，转子带动旋片旋转时，旋片借离心力(有的还有弹簧力)紧贴缸壁，把进排气口分割开来，并使进气腔容器周期性扩大而吸气，排气腔容积则周期性地缩小而压缩气体，借气体和油的压力推开排气阀排气，从而获得真空。双级泵由二个单级串联而成，进气压力高时，一般大中型泵，二级可同时排气，进气压力低时，气体由高级排入低级，然后再排出泵外。防止停泵返油的原理与结构和噪声成因和降低措施。 （3） 拟定旋片式真空泵系统原理图。 图1旋片式真空泵结构图 1.油箱2.定子3.转子4.旋片5.旋片弹簧 6.进气嘴一0形圈7.挡油板8.滤网 9.进气嘴10.真空泵油11排气阀片 （4）确定旋片式真空泵系统的主要参数。1、已知名义抽速S，泵轴转速。2、选定 几何抽速Sth ，选择直径比b，选择长径比a，选取或计算容积利用系数Kv 。3、计算泵腔直径D，转子直径d，高级缸长L1，偏心距e，双级泵中低级缸长L的确定，旋片圆头最大线速度Vmax验算，旋片尺寸的确定 ，旋片厚度B的选取，进气口直径的选取，确定排气口尺寸。 （5）确定主要几何尺寸，气镇设计及计算。气镇设计计算，最小气镇速率，气镇量G，最大许可吸入水蒸气压为 Pv max ,气镇孔径 d B。5、所需功率的计算：泵的最大压缩功。 （6） 性能的试验。 （7） 绘制工作图，编写技术文件。 3 毕业论文重点、难点及已展开工作 重点：旋片式真空泵泵主要参数和尺寸的设计计算。 难点：拟定系统原理图是设旋片式真空泵的关键和难点，是此设计中最重要的一步。 已展开工作:查找各种中外文献,明确了设计要求，设计总体方案。整理各种参数。 4 工作方案及进度计划 第1-2周：查阅资料，熟悉课题，翻译外文资料，准备开题，了解工作原理及特点，完成基础知识的积累并撰写开题报告。 第3-4周：总体方案的设计。 第5-6周：完成装配图，零部件图。 第6-7周：旋片式真空泵系统的设计。 第8-9周：旋片式真空泵系统主要参数的确定。 第10-11周：确定主要几何尺寸。 第12-13周：气镇设计及其计算。 第14-15周：完成论文及翻译，准备答辩。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 参考文献 [1] 杨乃恒.真空获得设备[M].北京:冶金工业出版社1996. [2] 姜燮昌.中国的真空工业[J].92年国际真空产业展特别讲演，日本真空工业会， 1992 [3] 何壁生.旋片真空泵的漏油成因与防止[J].真空，1994 [4] 刘玉魁 田砚 中国真空获得设备的进展[J].1991 [5] 胡焕林.H-150A型滑阀真空泵低噪声设计，中国真空获得与测量专委会论文 [6] 曹羽.高压差工作用气冷式罗茨真空泵设计及其性能[M].真空，1991 [7] 荣道发.干式机械真空泵综述[J].真空，1991, [8] 姜燮昌.赴关真空泵技术和贸易考察报告[J].真空协会通讯，1994 [9] 姜燮昌.日本真空工业[J].真空，1996 [10] 富家宏.旋片式机械真空泵的设计计算及测量[M].1992 [11] 贺陵.我国粗低真空获得设备发展状况及水平预测[J].南京真空泵厂 [12] 杨乃恒.现代涡轮分子泵的技术现状与展望[J].真空.1996 [13] 张远深.胡晓涵，刘玉波，刘小华，陈雷.直线共辘齿廓内啮合齿轮泵的研 究.机械设计与制造2010 [14] 张远深.陈雷，刘小华，刘玉波，胡晓函.连续送料、旋转式同步动态飞剪 系统的研究.液压与气动 2009 [15] 何璧生.旋片式真空泵的结构原理和设计计算[M] 上海真空泵厂 [16] 刘玉波.旋片式真空泵的研究[D] 2010 [17] 莫力林.旋片式真空泵节能控制的实现(桂林狮达机电技术工程有限公司， 广西桂林541004) [18] Jim. Y, Kato. K, and Umehara. N, Further Investigation on the tribological Behavour of A1203-20 Ag20CaF2composite at 650“C,_ Tribology Letters, 1999, 225-232 19] Power BD, High Vacuum Pumping Equipment,ASME Journal of Lubricaiton Technology,1966 [20] A. B. Tranmschek, M. h. mkumbwa. Mathematical Modeling of Radial andNon-radial Rotary Sliding Vane Compressor Proceeding of ICEC,1996 6