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机械工艺过程对罗茨真空泵性能的影

2018-03-09 23:06

by组装

  2.1转子啮合间隙转子啮合间隙直接影响罗茨泵的抽速和正常运转。间隙过小,不能承受最大允许压差的考验,也就是不能保证罗茨泵在压差较大时的正常运转;因为压差大,发热厉害时热膨胀将使转子与转子产生磨擦,发出异常噪音,严重时转子与转子间将会卡死。间隙过大或间隙不均匀,将造成泵出口向进口返流的气体增加,使零流量压缩比减少,抽气效率降低。最大允许压差和零被量压缩比是两个相辅相成的极其重要的性能指标,是相互制约的,所以罗茨泵转子啮合间隙是一个极其重要的关键问题,如何保证每一个啮合点的间隙均匀,并保持在一定范围内,不致过大或过小,必须从转子的型线加工着手。过去大多采用仿形加工,这种方法投资少,生效快,但误差大,例如型线对称中心偏移,转子上下对称度误差和转子发胖等,因此为了保证质量必须精耕细作,但降低了生产效率。仿形加工虽然误差较大,但过去由于加工设备的条件限制,必竟在罗茨泵转子的加工中使用了几十年,作出了较大的贡献。随着工艺装备技术的发展,数控机床的普遍采用,仿形1加工己逐渐退出历史舞台。自动化程度高,控制灵活,精确度高,生产效率高的数控机床己完全以崭新的面目出现在转子加工的工艺过程中。

  2.2齿轮的啮合和间隙齿轮是罗茨泵的重要部件,它保证了两个转子的同步转动和间隙,因此对齿轮要求比较高(六级精度),必须根据齿轮精度的要求来选择加工机床和加工方法,目前齿轮加工中主要控制的公差有:公法线长度、齿形公差、基节极限偏差和齿向公差,当然齿轮中心距偏差也必须控制,它与泵侧盖两轴承孔中心距有关。如齿轮加工精度失控,则装上罗茨泵后将产生严重后果。

  2.2.1齿轮间隙太小在排除侧盖两轴承孔中心距超差(偏少)的原因后,应该是齿轮胖了及大了,它造成的后果是齿轮间发生严重挤压摩擦发热,发出异常噪声,这种噪声属高频噪声,它的基频如果对罗茨泵噪声进行频谱分析,就可以从噪声频谱上在齿轮噪声的基频处发现噪声异常(篼),这是一种最简单最有效的检方法。此外也可以从功率表上发现功率偏大,齿轮箱外表面温度偏篼。

  发现这种情况必须调换齿轮,否则随着温度上升,齿轮膨胀增大,最终将卡死。

  2.2.2齿轮间隙过大当然也必须首先排除侧盖两轴承孔中心距超差(偏大)的原因,这里是齿轮瘦了或小了。

  它带来的后果是转子间隙调整困难,并导致转子间产生撞击,只是这种现象在起动和运转过程中很难发现,只有在停泵时,由于主动转子与从动转子惯量不一样,因而停止的速度不一致,致使两转¥产生撞击,这种撞击非常明显。随着速度的降低,撞击的速度也逐渐减慢,这就可以完全确定泵齿轮间隙过大造成。

  出现这种现象也必须更换齿轮,否则随着齿轮间隙的增加,撞击会越来越厉害。

  2.2.3齿轮啮合不良这种情况一般系加工机床精度不够所致。有可能是一个或几个齿异常,也可能所有齿均啮合不良。它们会产生异常噪声,它的噪声的频率也按(1)式计算,只是齿数z以不良齿数1,2,3代入,可以从测得的噪声频谱中找出。

  这种情况可以用极细金刚砂涂在齿轮上进行转动研磨有可能取得一定效果,它会降低齿轮噪声,可以不妨一试。

  2.2.4齿轮移位齿轮在轴上定位方法有三种,即键定位,过盈(液压)定位和胀圈定位,键定位过去用得较多,但它的键槽加工精度比较难控制,造成键配合过紧或过松。过紧则装配困难,必须返工,过松则齿轮容易移位;过盈(液压)定位是将齿轮内孔用液压力(一般20-40Mpa)胀大,然后过盈定位在轴上,这种定位最安全最可靠,但必须配套液压工具,给用户修理和生产厂外出检修带来不便,但大型罗茨泵还是建议用这种定位方法为好;胀圈定位方法既方便又可靠,但关键是胀圈的加工,过去是各泵厂自己加工,往往不易控制精度,现在有专业厂生产,质量均可得到保证。唯一容易出问题的是装配工艺,如清洗不仔细,安装用力不均等均可造成定位不可靠,使齿轮产生移位。

  齿轮移位将使转子间隙产生变化,引起转子撞击发生噪声,这种噪声的频率一般为2n/60(Hz)转子间隙变化势必影响抽速,将使抽气效率降低。

  2.3侧盖的定位误差。侧盖的定位决定了其上两轴承孔中心对于泵缸中心的位置,也就决定了转子在泵缸中的位置,这个位置极为重要,它决定了转子与泵体之间的间隙和转子之间的间隙,保证了泵的抽气性能和高压差下正常运转的可靠性。就转子与泵体之间的间隙而言,通常希望它上下、左右都均匀,但考虑到篼压差运转时泵出口温度达到120-130C,而转子温度更高达160-180C,但泵进口则温度不高,所以转子与泵进口处容易因热膨胀发生磨擦。为此必须在侧盖定位时须将转子中心下延。以增大上侧间隙,保证高压差运转的安全性和可靠性。如定位出差错,将有可能发生转子与泵进口处缸壁的磨擦,甚至卡死。

机械工艺过程对罗茨真空泵性能的影响

  S子泵缸间的径向间H:示意图‘2.4转子与侧盖在长度方向的间隙转子与侧盖的间隙在高压差时,由于转子温度高,热膨胀厉害。所以在转子(轴向)与侧盖间保持一适当的间隙,为了便于控制间隙,设一端为固定端,它的间隙比较小,另一端为活动端间隙比较大,转子轴向膨胀后的伸长只能向活动端延伸。

  这个间隙首先由加工泵缸和转子在长度(轴向)尺寸精度上保证。安装时由装配工对间隙进行调整,固定端必须固定不动,才能保证间隙合理。选用的轴承也必须是轴向串动小的。曾遇到过一批轴承的轴向串动达到0.25mm,如使用这样的轴承,则固定端和活动端的间隙就无法保证,在高压差运转时就可能膨胀卡死。

  2.5转子不平衡惯性力所致的振动噪声主要是由机械加工误差造成的转子形状不对称或铸造工艺缺陷(内部组织不均匀、砂眼、气孔等)所致。不平衡惯性力一方面引起转子变形,若变形过大,则可能引起转子间碰撞;另一方面将作用在轴承上,引起轴承的振动加剧,并向其它构件传速。该激励力的特征频率是旋转频率及各阶谐频。

  2.6轴承的振动噪声滚动轴承最基本的振动是滚动体通过振动,即使轴承的几何形状完全正确,在承受径向载荷时,由于存在径向间隙(有时这个间隙还比较大),运转过程中滚动体逐渐进入和退出负荷区,使轴承内圈中心位置发生周期变化,从而产生特征频率为滚动体公转频率与滚动体个数乘积的通过振动。此外还有因加工制造不良,包括轴承内外圈及滚动体的形状误差,缺陷和表面波纹度引起的振动。

  由于罗茨泵转速高,轴承的振动噪声表现得尤为特出,所以应选择精度高,径向和轴向间隙小,质量可靠的规模厂生产的轴承。

  7联轴器的误差联轴器的型式比较多,但在罗茨泵上以梅花形用得较多,由于梅花形弹性块采用的材料为聚胺酯,质地较硬,所以对联轴器体的梅花形孔的分布要求十分均。如加工中分度不均,弹性块将与联轴器体产生异常挤压,发出噪声并严重发热。要确定是否是这个原因,只要检查联轴器是否发烫,一般情况下是不热的。

  结束语所谓罗茨泵的性能除了性能参数外,更重要的是运行的安全性,可靠性,如果不能保证正常运行,那什么极限压力,抽速、功率都没有意义了,工艺就是要保证达到各项设计指标和运行安全可靠的要求。

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