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機械工藝過程對羅茨真空泵性能的影響

時間:2017-11-20 11:33:00   來源:本網   添加人:admin

  2.1轉子嚙合間隙轉子嚙合間隙直接影響羅茨泵的抽速和正常運轉。間隙過小,不能承受最大允許壓差的考驗,也就是不能保證羅茨泵在壓差較大時的正常運轉;因為壓差大,發熱厲害時熱膨脹將使轉子與轉子產生磨擦,發出異常噪音,嚴重時轉子與轉子間將會卡死。間隙過大或間隙不均勻,將造成泵出口向進口返流的氣體增加,使零流量壓縮比減少,抽氣效率降低。最大允許壓差和零被量壓縮比是兩個相輔相成的極其重要的性能指標,是相互制約的,所以羅茨泵轉子嚙合間隙是一個極其重要的關鍵問題,如何保證每一個嚙合點的間隙均勻,并保持在一定范圍內,不致過大或過小,必須從轉子的型線加工著手。過去大多采用仿形加工,這種方法投資少,生效快,但誤差大,例如型線對稱中心偏移,轉子上下對稱度誤差和轉子發胖等,因此為了保證質量必須精耕細作,但降低了生產效率。仿形加工雖然誤差較大,但過去由于加工設備的條件限制,必竟在羅茨泵轉子的加工中使用了幾十年,作出了較大的貢獻。隨著工藝裝備技術的發展,數控機床的普遍采用,仿形1加工己逐漸退出歷史舞臺。自動化程度高,控制靈活,精確度高,生產效率高的數控機床己完全以嶄新的面目出現在轉子加工的工藝過程中。

  2.2齒輪的嚙合和間隙齒輪是羅茨泵的重要部件,它保證了兩個轉子的同步轉動和間隙,因此對齒輪要求比較高(六級精度),必須根據齒輪精度的要求來選擇加工機床和加工方法,目前齒輪加工中主要控制的公差有:公法線長度、齒形公差、基節極限偏差和齒向公差,當然齒輪中心距偏差也必須控制,它與泵側蓋兩軸承孔中心距有關。如齒輪加工精度失控,則裝上羅茨泵后將產生嚴重后果。

  2.2.1齒輪間隙太小在排除側蓋兩軸承孔中心距超差(偏少)的原因后,應該是齒輪胖了及大了,它造成的后果是齒輪間發生嚴重擠壓摩擦發熱,發出異常噪聲,這種噪聲屬高頻噪聲,它的基頻如果對羅茨泵噪聲進行頻譜分析,就可以從噪聲頻譜上在齒輪噪聲的基頻處發現噪聲異常(篼),這是一種最簡單最有效的檢方法。此外也可以從功率表上發現功率偏大,齒輪箱外表面溫度偏篼。

  發現這種情況必須調換齒輪,否則隨著溫度上升,齒輪膨脹增大,最終將卡死。

  2.2.2齒輪間隙過大當然也必須首先排除側蓋兩軸承孔中心距超差(偏大)的原因,這里是齒輪瘦了或小了。

  它帶來的后果是轉子間隙調整困難,并導致轉子間產生撞擊,只是這種現象在起動和運轉過程中很難發現,只有在停泵時,由于主動轉子與從動轉子慣量不一樣,因而停止的速度不一致,致使兩轉¥產生撞擊,這種撞擊非常明顯。隨著速度的降低,撞擊的速度也逐漸減慢,這就可以完全確定泵齒輪間隙過大造成。

  出現這種現象也必須更換齒輪,否則隨著齒輪間隙的增加,撞擊會越來越厲害。

  2.2.3齒輪嚙合不良這種情況一般系加工機床精度不夠所致。有可能是一個或幾個齒異常,也可能所有齒均嚙合不良。它們會產生異常噪聲,它的噪聲的頻率也按(1)式計算,只是齒數z以不良齒數1,2,3代入,可以從測得的噪聲頻譜中找出。

  這種情況可以用極細金剛砂涂在齒輪上進行轉動研磨有可能取得一定效果,它會降低齒輪噪聲,可以不妨一試。

  2.2.4齒輪移位齒輪在軸上定位方法有三種,即鍵定位,過盈(液壓)定位和脹圈定位,鍵定位過去用得較多,但它的鍵槽加工精度比較難控制,造成鍵配合過緊或過松。過緊則裝配困難,必須返工,過松則齒輪容易移位;過盈(液壓)定位是將齒輪內孔用液壓力(一般20-40Mpa)脹大,然后過盈定位在軸上,這種定位最安全最可靠,但必須配套液壓工具,給用戶修理和生產廠外出檢修帶來不便,但大型羅茨泵還是建議用這種定位方法為好;脹圈定位方法既方便又可靠,但關鍵是脹圈的加工,過去是各泵廠自己加工,往往不易控制精度,現在有專業廠生產,質量均可得到保證。唯一容易出問題的是裝配工藝,如清洗不仔細,安裝用力不均等均可造成定位不可靠,使齒輪產生移位。

  齒輪移位將使轉子間隙產生變化,引起轉子撞擊發生噪聲,這種噪聲的頻率一般為2n/60(Hz)轉子間隙變化勢必影響抽速,將使抽氣效率降低。

  2.3側蓋的定位誤差。側蓋的定位決定了其上兩軸承孔中心對于泵缸中心的位置,也就決定了轉子在泵缸中的位置,這個位置極為重要,它決定了轉子與泵體之間的間隙和轉子之間的間隙,保證了泵的抽氣性能和高壓差下正常運轉的可靠性。就轉子與泵體之間的間隙而言,通常希望它上下、左右都均勻,但考慮到篼壓差運轉時泵出口溫度達到120-130C,而轉子溫度更高達160-180C,但泵進口則溫度不高,所以轉子與泵進口處容易因熱膨脹發生磨擦。為此必須在側蓋定位時須將轉子中心下延。以增大上側間隙,保證高壓差運轉的安全性和可靠性。如定位出差錯,將有可能發生轉子與泵進口處缸壁的磨擦,甚至卡死。

  S子泵缸間的徑向間H:示意圖‘2.4轉子與側蓋在長度方向的間隙轉子與側蓋的間隙在高壓差時,由于轉子溫度高,熱膨脹厲害。所以在轉子(軸向)與側蓋間保持一適當的間隙,為了便于控制間隙,設一端為固定端,它的間隙比較小,另一端為活動端間隙比較大,轉子軸向膨脹后的伸長只能向活動端延伸。

  這個間隙首先由加工泵缸和轉子在長度(軸向)尺寸精度上保證。安裝時由裝配工對間隙進行調整,固定端必須固定不動,才能保證間隙合理。選用的軸承也必須是軸向串動小的。曾遇到過一批軸承的軸向串動達到0.25mm,如使用這樣的軸承,則固定端和活動端的間隙就無法保證,在高壓差運轉時就可能膨脹卡死。

  2.5轉子不平衡慣性力所致的振動噪聲主要是由機械加工誤差造成的轉子形狀不對稱或鑄造工藝缺陷(內部組織不均勻、砂眼、氣孔等)所致。不平衡慣性力一方面引起轉子變形,若變形過大,則可能引起轉子間碰撞;另一方面將作用在軸承上,引起軸承的振動加劇,并向其它構件傳速。該激勵力的特征頻率是旋轉頻率及各階諧頻。

  2.6軸承的振動噪聲滾動軸承最基本的振動是滾動體通過振動,即使軸承的幾何形狀完全正確,在承受徑向載荷時,由于存在徑向間隙(有時這個間隙還比較大),運轉過程中滾動體逐漸進入和退出負荷區,使軸承內圈中心位置發生周期變化,從而產生特征頻率為滾動體公轉頻率與滾動體個數乘積的通過振動。此外還有因加工制造不良,包括軸承內外圈及滾動體的形狀誤差,缺陷和表面波紋度引起的振動。

  由于羅茨泵轉速高,軸承的振動噪聲表現得尤為特出,所以應選擇精度高,徑向和軸向間隙小,質量可靠的規模廠生產的軸承。

  7聯軸器的誤差聯軸器的型式比較多,但在羅茨泵上以梅花形用得較多,由于梅花形彈性塊采用的材料為聚胺酯,質地較硬,所以對聯軸器體的梅花形孔的分布要求十分均。如加工中分度不均,彈性塊將與聯軸器體產生異常擠壓,發出噪聲并嚴重發熱。要確定是否是這個原因,只要檢查聯軸器是否發燙,一般情況下是不熱的。

  結束語所謂羅茨泵的性能除了性能參數外,更重要的是運行的安全性,可靠性,如果不能保證正常運行,那什么極限壓力,抽速、功率都沒有意義了,工藝就是要保證達到各項設計指標和運行安全可靠的要求。

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