雙級滑閥真空泵振動(dòng)平衡的研究
研究了雙缸結構的雙級滑閥真空泵的振動(dòng)平衡, 提出了定量平衡雙級滑閥真空泵振動(dòng)的方法; 運用最小二乘法獲得多級平衡配重的關(guān)鍵參數, 精確平衡雙級滑閥真空泵的不平衡慣性力。以2H-150 滑閥真空泵為例進(jìn)行振動(dòng)平衡, 平衡后的剩余慣性力減至1500 N 以?xún)? 振動(dòng)力降幅達到80%左右; 應用多級平衡配重方法所設計的真空泵在松地腳螺釘時(shí)的最大振幅僅為0.13 mm。因此, 針對雙級滑閥泵振動(dòng)的平衡計算方法是行之有效的, 可使泵的振動(dòng)在很小的范圍內。
滑閥泵有單級和雙級兩種形式, 單級泵的極限壓力在0.6~ 1.3 Pa( 關(guān)氣鎮) , 雙級泵的極限壓力在0.06 Pa。所謂雙級, 就是在結構上將兩個(gè)單級泵串聯(lián)起來(lái), 與單級滑閥泵相比, 它具有可以獲得較高的真空度, 同時(shí)滑閥泵容量大, 在與羅茨泵配置成機組后, 可以使用在較低極限壓力又要求有一定抽速的場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn), 因此雙級滑閥泵常使用在大型真空設備系統中, 滿(mǎn)足需要穩定較大抽速和較高真空度的需求, 這是單級滑閥泵很難達到的, 雙級滑閥泵在這一領(lǐng)域具有很強的競爭力。隨著(zhù)新能源研究、半導體行業(yè)、平板玻璃鍍膜設備以及航天所需的真空模擬設備、低壓風(fēng)洞裝置等真空應用的廣泛發(fā)展需要,對雙級滑閥泵的需求增加十分明顯。
但長(cháng)期以來(lái)中國雙級滑閥真空泵發(fā)展緩慢, 產(chǎn)品僅停留在2H-15、2H-30 和2H-70 等少數幾種中小型泵, 雖然2H-150 國家標準已經(jīng)制定二十年, 但其產(chǎn)品最近幾年才面向市場(chǎng)。同單級滑閥泵一樣, 雙級滑閥泵同樣面臨振動(dòng)大、噪聲高等問(wèn)題, 而且泵抽速越大其振動(dòng)和噪聲越高, 很大程度影響了泵的各項性能的穩定性以及對環(huán)境造成嚴重污染。而現有的中國雙級滑閥泵產(chǎn)品其振動(dòng)、噪聲還是偏大, 泵的平衡也不太理想, 缺乏一套針對雙級滑閥泵的行之有效的減振理論和方法, 嚴重制約了中國雙級滑閥泵的發(fā)展。中國發(fā)展滑閥泵五十余年來(lái), 人們對單級滑閥泵的振動(dòng)做了大量的工作[1- 3] , 但上述工作沒(méi)有明確的針對雙級滑閥泵產(chǎn)生的振動(dòng)展開(kāi)具體的計算和分析, 真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)翻閱了大量的文獻，沒(méi)有發(fā)現定量的方法對雙級滑閥泵產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行平衡, 甚至關(guān)于雙級滑閥真空泵振動(dòng)研究的相關(guān)文獻也少之又少。
本文針對雙級滑閥泵建立力學(xué)模型及動(dòng)力分析, 給出定量平衡雙級滑閥泵振動(dòng)力的方法。并結合計算機技術(shù), 基于最小二乘法對平衡配重進(jìn)行最優(yōu)化設計。已用這種方法對2H-150 泵進(jìn)行研制設計, 實(shí)施以后雙級滑閥泵的振動(dòng)在可靠的約束下, 并通過(guò)國家真空設備質(zhì)量監督檢驗中心檢測合格。
1、雙級滑閥泵運動(dòng)系統的動(dòng)力分析與動(dòng)平衡
http://likelearn.cn/pumps/jixie/053129.html
2、計算結果與討論
3、實(shí)驗驗證
作者與江蘇海真真空設備有限公司共同開(kāi)發(fā)設計了2H-150 雙級滑閥式真空泵, 將此方法成功運用在該型號泵上。實(shí)驗證明, 這種方法對雙級滑閥真空泵的振動(dòng)平衡是十分有效的, 實(shí)施以后泵運轉平穩, 不要螺釘固定也不會(huì )有爬行和爬動(dòng)現象, 振動(dòng)明顯很小; 在允許的范圍內, 并且完全消除了由于滑閥桿的離心慣性力引起的泵的移動(dòng), 從而達到了預期的目的。同時(shí)將樣機送往國家真空設備質(zhì)量監督檢驗中心檢測, 測試合格, 進(jìn)入了國內先進(jìn)水平[6] 。
表2 給出該泵振動(dòng)平衡前后振動(dòng)數據( 振動(dòng)振幅為雙振幅) , 測點(diǎn)圖由圖6 給出。
表2 振動(dòng)數據比較表
圖6 振動(dòng)測試點(diǎn)圖
4、結論
對雙缸結構的雙級滑閥真空泵進(jìn)行動(dòng)力分析和動(dòng)平衡設計計算, 運用最小二乘法計算各級平衡配重的關(guān)鍵參數。理論計算表明經(jīng)過(guò)平衡后剩余慣性力從10192.42 N 減至1500 N 以?xún)? 振動(dòng)力大幅減小, 振動(dòng)力值在比較理想范圍內; 實(shí)驗測試, 平衡后泵運轉平穩, 松地腳螺釘的最大振幅由5.0mm 減小為0.13 mm, 并都在允許范圍內。結果表明本文提出的定量的雙級滑閥真空泵的振動(dòng)平衡方法是行之有效的, 它易于實(shí)現, 不僅對現有的中小抽速雙級滑閥泵具有指導性意見(jiàn), 同時(shí)對今后發(fā)展大抽速的雙級滑閥真空泵也具有重要意義。應用本文提出的方法, 雙級滑閥泵的振動(dòng)控制在可靠的約束下。
參考文獻
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