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        罗茨真空泵性能试验方法探讨

        来源真空技术网www.ismp.tw浙江真空设备集团有限公司作者陈仙春

        本文把试验研究提高到一个前所未有的高度来认识罗茨泵的特性和质量是设计和制造出来的试验是产品特性的前导和鉴证分析探讨了试验研究与设计工艺之间的关系以及它们对罗茨泵的特性如漏率零流量压缩比最大容许压差噪声和振动以及运转的安全性可靠性所带来的影响对多发性和容易出现的问题提出了解决和改进的措施分析研究了试验条件试验装置和试验方法对保证和鉴证罗茨真空泵特性的重要性指出试验研究为产品的发展提供了设计依据和研究方向尝试了设计标准和试验研究三结合取得了丰硕的成果

        罗茨真空泵的特征性能和质量是设计和制造出来的设计是保证罗茨泵特征性能和质量的先决条件工艺则是性能和质量的保证设计决定了罗茨泵的特征性能而试验研究更是特征性能的前导和鉴证为产品的发展提供了设计依据和研究方向

        1工艺与试验

        工艺是设计质量的保证但又必须通过试验来验证试验结果又反过来促进工艺的改进罗茨泵转子加工后的形状和啮合间隙是直接影响罗茨泵零流量压缩比和最大容许压差的关键转子的形状直接影响到转子之间的啮合间隙间隙过小不能承受最大容许压差的考验也就会影响泵安全运转的可靠性罗茨泵的温度与压差成正比随着压差的增加泵温会越来越高热膨胀将使转子之间的间?#23545;?#26469;越小甚至发生碰撞和尖锐的噪声?#29616;?#26102;转子之间将会卡住

        间隙过大或间隙不均匀将使罗茨泵通过转子之间的间隙由出口向入口返流的气体增加零流量压缩比下降零流量压缩比与最大容许压差是相互制约的一对矛盾设计时必须统筹兼顾既要保证间隙的均匀性又要保证它的合理性

        罗茨泵转子与侧盖之间的间隙也是直接影响罗茨泵零流量压缩比和最大容许压差的关键在高压差运转时转子温度很高由于长度方向的热膨胀使转子有一定的伸长泵体温度相对比?#31995;停?#20280;长量不大为了保证运转的可靠性所以在转子的长度方向与两侧盖之间保持了一个适当的间隙为了便于间隙的控制通常设一端为固定端它的间隙比较小另一端为活动端使转子在长度方向的伸长只能向活动端?#30001;?/p>

        ?#27604;?#27893;缸和转子的长度公差必须由加工工艺来保证转子与侧盖间的间隙调整则由装配工艺来执行为了保证上述间隙调整工作的正常进行首要的是要确保固定端是真正的固定的根据我们的?#23548;?#32463;验它的关键在于轴承要选用质量好精度高的轴?#23567;?#23545;罗茨泵而言要确保固定端的固定轴承的轴向窜动应当越小越好但轴承的数据中通常没有轴向游隙这一项?#23548;?#19978;径向游?#23545;?#23567;表明它的相对转动的零部件之间的间隙就越小轴向游隙也就越小轴向窜动就小需要注意的是同一只轴承的轴向游隙要大于径向游隙因此要知道轴承的轴向游隙最好?#23548;?#27979;量

        上述间隙究竟控制为多少才是最合适的呢?必须通过试验来确定为此我们曾作过多种多样的超负荷的甚至是破坏性试验特地通过工艺安排制作了各相关部位多种间隙的罗茨泵按国外先进标准和同类产品要求做了数月的各种试验也损坏了好多台泵得出了符合国内?#23548;是?#20917;的一系列间隙数据

        满负荷超负荷的研究性深入试验使我们发现了不少问题真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为运转中转子与泵体的碰擦就是其中之一罗茨泵在最大容许压差下运转1h泵体出口处的气流温度高达240~260棬转子温度基本上也在这个?#27573;?#20869;由于出口处泵体和转子都处于高温状态下所以二者之间虽有一定程度的温差但也一般?#25442;?#21457;生碰擦;而在泵进口处则不是如此因为这里没有对气体进行压缩所以进口处泵体的温度一般只有40~50棬进口处泵体与转子的温差高达200以上如在进口处?#21248;?#20445;持原来的间隙则很难保证泵体与转子之间的热膨胀而不发生碰擦;如将进出口处的间隙都放大则势必影响零流量压缩比因此只能将进口处泵体与转子间的间隙适当放大

        此外罗茨泵的转?#21448;?#36890;常属于细长轴类型在径向受力的情况下会产生程度不同的挠度在罗茨泵进行最大容许压差试验时或在高压差条件下工作时转?#21448;?#25152;受力的方向是从出口指向进口的因此也须将进口处泵体与转子间的间隙适当增加

        根据这两?#33267;?#21512;作用的情况为避免转子与泵体进口处发生碰擦必须在转?#21448;行?#19982;泵缸?#34892;?#20043;间作适当的工艺调整将转?#21448;行?#36866;当下移(相对于泵缸?#34892;?这样将使泵出口处的间隙适当减少进口处的间隙适量放大既不影响零流量压缩比又保证了高压差运转时的可靠性通过工艺改进既解决了问题又进一步提高了泵的质量

        轴承的轴向游隙也是试验中发现的一个重要问题我们曾遇到过这样的一个情况一批罗茨泵在最大容许压差试车时有多台泵端面卡死拆检发现泵的相关转动零部件公差都符合要求一时也找不出其它原因为此我们随意抽取了10 台泵送试验?#26131;?#36827;一步严格试验也发现

        有数台泵的端面卡死零部件尺寸检测也都合格最后怀疑是否是轴承的间隙有问题结果发现同一批购入的所谓“进口”轴承中只有少数几只轴承的轴向窜动(游隙)为0.05mm大部分都在0.25mm~0.30mm?#21248;?#36825;是一批冒牌的轴承这样的轴承用到罗茨泵上固定端?#36127;?#21464;成了活动端正常的间隙就无法保证了?#28304;?#20197;后严格规定轴承采购必须从正规渠道进货轴承进库随机抽检彻底杜绝了上述事件的再现因此采购也是一道工序也必须严格尊循有关规定

        2齿轮的实用检查

        齿轮的加工和检验需要专用设备为了降?#32479;?#26412;和提高生产效率通常罗茨泵生产厂家都采取外加工的?#38382;?#20294;这些齿?#36136;?#29992;中经常会出现这样和那样的问题所以检验是一个非常重要的?#26041;ڡ?/p>

        一般罗茨泵生产厂不可能配备齿轮专用检验设备也?#25442;?#33457;精力去逐项检查齿轮精度因为专业加工的齿轮通常?#25442;?#20986;现太大的问题所以最简单最有效的方法是配对实用检查实用检查是在保证齿?#31181;行?#36317;处于中公差的工装上进行的主要检查齿轮啮合情况和间隙检查后齿轮必须配对使用这一方法我们使用多年确有成效除此以外更多的问题还需通过试验来发现和解决

        齿?#21046;?#24046;所造成的问题主要是运转中的非正常接触也就势必产生异常噪声因此可以通过噪声的测量和分析来解决不同的问题会产生不同频率的噪声通过噪声频谱分析就可以分析噪声产生的原因来予以解决齿轮噪声的基频为

        罗茨真空泵性能试验方法探讨

        a齿形偏差

        齿形偏差所造成的啮合不正常将视偏差程度而产生高?#32479;?#24230;不同的噪声它的噪声频率可按式(1)计算这种情况一般不宜返工因为重新定位安装容易产生新的定位偏差情况如不是十分?#29616;أ?#21487;以采取在齿形上涂一层极细的金刚砂进行转动研磨可以取得良好的效果

        b齿轮间隙过小

        造成两个齿轮之间间隙过小的原因有齿轮加工中的齿形偏胖或是两侧盖加工中轴承孔的?#34892;?#36317;偏小而导致的齿?#31181;行?#36317;偏小它将使运转中的齿轮?#29616;?#25380;压发热并发出连续的高频噪声

        在噪声频谱上的齿轮噪声基频处可以发现噪声异常(高)拆检时可以发现齿?#30452;?#38754;有异常的挤压痕迹如不及?#22791;?#25442;齿轮继续发热膨胀下去将导致卡住

        c齿轮间隙过大

        齿轮之间间隙过大的原因有齿轮加工中齿形偏瘦或是两侧盖轴承孔的?#34892;?#36317;偏大而导致的齿?#31181;行?#36317;偏大从而使转子之间的间隙调整困难甚或无法调整更明显的是在泵停车过?#35752;У?#30001;于主动转子(带着电动机)与从动转子的转动惯量是不同的造成停转过?#35752;行?#36716;速度的降低不一致?#29575;?#20027;动转子与从动转子之间产生?#19981;?#35813;?#19981;?#21457;出的噪声非常响亮而且它的频率随着旋转速度的下降而下降仅?#24452;?#26421;的感觉就能迅速分辨出来这种在正常运转中并不发生而只在停止转动的过?#35752;?#21457;生的噪声就是齿轮间隙过大所造成之噪声的特征发生这种现象时必须更换齿轮也许将偏胖与偏瘦的齿轮配对检查或许勉能使用

        3齿轮的定位的可靠性

        罗茨泵的定位结构通常有三种即键定位胀圈定位和过盈定位键定位一般只用在小泵上长期使用后键定位容易松动现在已很少使用胀圈定位使用得最普遍它由专业厂生产质量有保证?#23433;?#26041;便使用可靠但对装配工艺要求较高目前从30L/s~1200L/s 都采用胀圈定位为了考核它的可靠性考虑到泵启动时的扭矩最大我们曾设计制作了间断启动装置3 分钟启动一次连续反复启动运转了3 天证明胀圈定位结构非常可靠才大量采用

        过盈定位可传递大功率而且使用绝对可靠适用于大?#34892;?#27893;但它必须配备液压工具给修理工作带来一定的不便真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为须要注意的问题是它的过盈面是锥形结合面齿轮锥形孔的锥度与轴的结合面的锥度必须从工艺上保持一致加工后一定要严格认真检验如内外锥面结合不良将造成装配时油压上不去齿轮就无法在轴上定位;即使勉强安装?#20808;?#20102;定位也并不可靠以后进行检修时?#27493;?#22240;为油压上不去而无法拆卸这种情况时有发生因此如发现内外锥面结合不良时必须进行返工轻度的也可对内外锥面的结合面进行研磨来解决齿轮发生移位在噪声频谱图上可发现转子?#19981;?#22522;频处噪声异常移位的后果非常?#29616;أ?#36716;子将产生?#19981;?#29978;至整台泵遭到破坏应绝对避免

        4齿轮和轴承的润滑

        罗茨泵的润滑可能最?#25442;?#24341;人注意但当你的泵长时间没有启用或间断使用时齿轮和轴承上所粘附的润滑油已经基本流尽当你再次启动泵时由于粘度的关系油不能及时供给造成短暂性缺?#20572;?#40831;轮和轴承会发出一阵异常剌耳的噪声随着转速?#20185;?#21551;动过程的完成噪声会逐渐消失这种现象在气温比?#31995;?#30340;时候在大?#34892;?#27893;中尤为?#29616;ء?#34429;然这是短?#27604;?#27833;所造成的短暂性干摩擦现象一时也?#25442;?#36896;成多大的损害但会给用户和操作者带来非常不好的印象如经常发生这种现象也会产生不良后果我们经过反复试验采用了低粘度真空油(N32 和N46)来取代N100 真空油的办法使情况大为改善基本上消除了这种现象

        轴承的供油也必须引起重视通常齿轮和甩?#22242;?#29993;上的油都能满足轴承润滑的需要但当设计不合理导致甩?#22242;?#29993;上的油不到位造成轴承缺?#20572;?#36724;承的噪声将越来越响直至轴承损坏这种现象在立式罗茨泵上尤须注意

        5振动和共振

        振动是罗茨泵一个重要性能指标泵的转子是铸铁(钢)件即使工艺保证转?#26377;?#32447;完全一致但铸件的组织结构疏密程度不可能完全均匀而且又处于1500~3000r/min 的高转速下所以转子必须作动平衡试验并进行修正不过即使是做了动平衡试验?#19981;?#26377;一定的不平衡重量?#19981;?#26377;一定的振动这一点对大?#34892;?#27893;来说?#20999;?#35201;重视的

        容易造成危害的是共振当罗茨泵的振动频率接近或与机架的振动频率重合时就会产生不同程度的共振发生一阵一阵的较大的或剧烈的振动和噪声如不及时处理就会造成破坏这就需要从工艺上采取措施改变机架结构远离罗茨泵的振动频率

        6试验与研究

        综上所述一切都离不开试验研究产品设计前的一些设想方案和不同观点都要需要通过试验研究来尝试来?#29616;?#24037;艺上的改革改进需要通过试验来认可来求证新产品试制后的性能需要通过试验来确认使用中发现问题需要通过试验研究来改进来解决即使是制订新标准和修订老标准也需要通知试验研究来提供制订和修订所必要的试验方法和试验数据在国外试验室主任的级别大致相当于副总工程师可想而知试验研究的工作是多么的重要

        要做好试验工作首先要创造必要的试验条件配备完整的试验装置和设备研究试验方案制订试验方法以及试验人员的培养

        具体的试验与研究方法请联系本文作者咨询与索取

        7结束语

        质量是设计出来的也是制造出来的更需要通过试验来鉴证工艺条件和试验保证了产?#20998;?#37327;保证了产品能够达到泵的各项特征性能指标保证了泵运转的可靠性试验研究也为产品的发展提供新依据和研究方向

        罗茨真空泵性能试验方法探讨为真空技术网首发转载请以链?#26377;问?#26631;明本文首发网址

        http://www.ismp.tw/pumps/jixie/roots-pump/087081.html

        与 罗茨真空泵 罗茨真空泵 相关的文?#34385;?#38405;读

        罗茨真空泵http://www.ismp.tw/pumps/jixie/roots-pump/

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