螺桿型干式真空泵轉(zhuǎn)子特性的研究.pdf

1、干式真空泵也稱無(wú)油真空泵，是為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)真空環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)格的要求而發(fā)展起來(lái)的新型的真空獲得設(shè)備。螺桿型干式真空泵以其優(yōu)良的抽氣性能得到迅速發(fā)展。由于國(guó)內(nèi)螺桿干泵的研究起步較晚，目前還沒(méi)有規(guī)模化的產(chǎn)品，同類產(chǎn)品全部依靠進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴。干式真空泵中最重要的部件就是陰、陽(yáng)螺桿轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子型線及其熱力學(xué)性能決定了泵的抽氣性能。轉(zhuǎn)子型線決定了泵的抽速和工作壓力范圍，而型線和轉(zhuǎn)子熱力學(xué)性能綜合作用決定了泵的極限真空和工作介質(zhì)。此外，進(jìn)行泵的

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，轉(zhuǎn)子特性也是必須要首先解決的瓶頸問(wèn)題。 本文正是以螺桿型干式真空泵轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其型線、變形、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的研究，深入了解轉(zhuǎn)子的特性，為優(yōu)化泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高泵的整體性能，早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化做出貢獻(xiàn)。 對(duì)幾種典型的螺桿轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)研究，包括多齒型線和單齒型線，其中單齒型線又分為變螺距和等螺距。通過(guò)對(duì)各型線齒面方程、型線幾何參數(shù)、齒面干涉問(wèn)題的逐一討論，得出面積利用系數(shù)、幾何抽速

3、等型線要素。在此基礎(chǔ)上，對(duì)面積利用系數(shù)和幾何抽速計(jì)算公式中的重要變量進(jìn)行比較分析，并且考慮了加工、制造的可行性，得出最優(yōu)的變量范圍。 對(duì)單齒等螺距凹齒面轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)斜齒面導(dǎo)程角測(cè)量和計(jì)算值的比較，幾何抽速和實(shí)際抽速的對(duì)比，驗(yàn)證了推導(dǎo)理論和方法的正確性。 對(duì)單齒等螺距凹齒面型線轉(zhuǎn)子的變形進(jìn)行了有限元計(jì)算，以此為依據(jù)確定陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵腔內(nèi)壁之間各間隙的大小。有限元計(jì)算采用與實(shí)驗(yàn)所用轉(zhuǎn)子尺寸一致的三維

4、幾何模型，綜合考慮熱膨脹、氣體壓力、旋轉(zhuǎn)慣性力對(duì)轉(zhuǎn)子變形的影響，借助于商業(yè)有限元計(jì)算軟件ANSYS進(jìn)行力-熱耦合的變形分析。 對(duì)轉(zhuǎn)子不同位置的表面溫度和各密封間隙進(jìn)行了測(cè)量，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為Busch生產(chǎn)的AC0400F型泵的轉(zhuǎn)子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了有限元計(jì)算方法的可行性和結(jié)果的合理性。 轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)診斷包括：溫度、壓力及流量、N2冷卻和清洗系統(tǒng)、振動(dòng)。對(duì)監(jiān)測(cè)方法和常見(jiàn)故障進(jìn)行了討論，指出振動(dòng)是最主要的監(jiān)測(cè)診斷方法。結(jié)合2個(gè)