2X-70旋片泵的设计-论文

目 录中文摘要 .1英文摘要 .21 绪论 .31.1 研究背景 .31.2 国内外现状 .31.3 本课题研究内容 .41.4 设计步骤 .42 旋片泵的工作原理和结构特点 .52.1 旋片泵工作原理 .52.2 旋片泵的结构特点 .62.2.1 旋片的分类 .62.2.2 泵体（定子） .73 2X-70 旋片泵的基本参数及主要尺寸的确定 .93.1 基本参数的选择 .93.2 电机的选择 .93.2.1 电动机类型的选择 .93.2.2 电动机功率的选择 .93.2.3 电动机转速的选择 .103.2.4 电动机型号的确定 .103.3 V 带的计算 .103.3.1 确定计算功率 Pca.103.3.2 选择 V 带带型 .103.2.3 确定带轮的基准直径 dd1并验算带速 .103.3.4 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld.113.3.5 验算小带轮上的包角 .113.3.6 计算带的根数 z .113.3.7 计算单根 V 带的初拉力最小值 .123.3.8 计算压轴力 Fp.123.3.9 带轮设计 .123.4 旋片数的确定 .123.5 长径比 a 的选择 .123.6 直径比 b 的选择 .133.7 kv的计算 .133.8 泵腔直径的初算 .143.9 旋片转子直径的确定 .143.10 高腔宽度 L1的确定 .143.11 校核几何抽速 Sth .143.12 偏心距 e 和低腔宽度 L2的确定 .143.13 旋片尺寸的计算 .153.13.1 旋片长度的确定 .153.13.2 旋片厚度的确定 .153.14 进气口直径的确定 .153.15 排气口直径的确定 .163.16 电动机功率的校核 .163.16.1 旋片泵最大功率时吸气口压强 P 吸 的计算 .163.16.2 旋片泵的最大功率的计算 .173.16.3 电动机功率的校核 .173.17 轴强度的校核 .173.17.1 求轴上的功率，转速和转矩 .173.17.2 初步确定轴的最小直径 .183.18 轴承的选择 .183.18.1 轴承的初选 .183.18.2 轴承寿命的校核 .184 主要结构的设计改进与创新 .194.1 转子的设计 .194.2 油路的设计 .204.3 冷却结构的设计 .214.4 排气口的设计 .224.5 中壁的设计 .234.6 提高寿命 .24结论 .25结论 .25展望 .25致谢 .26参考文献 .2702X-70 旋片泵的设计摘 要:旋片式真空泵是一种基本的真空获得设备，可以用来获取真空，或者用于其它中高真空泵的前级泵。在所有的真空获得设备中，以旋片泵的产量最大和用处最广。旋片式真空泵从结构上分为油封式和油浸式的，本设计是设计一台 2X-70 旋片式真空泵，它属于油封式真空泵，本设计对该型号泵从泵的原理、整体结构、进油机构及防返油机构以及防喷油结构、冷却结构等诸多方面进行了设计计算。采取了在排气阀处减少积油，并设置油气分离装置防止喷油；进行了水冷却的结构设计；油泵强制供油系统加强了对泵油的利用，以及外形的变动设计等措施。提供了清洁的真空作业环境，改善了旋片泵的使用性能，降低了功率消耗，提高了泵的使用寿命。关键词:双级 旋片泵 结构 带传动 2X-701Abstract:Rotary vane vacuum pump is a basic vacuum equipment that can be used to obtain a vacuum, or be forepump for other high vacuum pump. In all vacuum equipment rotary vane pump pumps is the largest outputand the most widely useful.Rotary vane vacuum pump from the structure is divided into oil seal and oil-immersed, the present design is the design of a 2X-70 rotary vane vacuum pumps, it belongs to the oil-sealed vacuum pump. The design of the pump of Model had a design calculations from the pump to the principles, the overall structure, the inlet institutions anti-return structure and anti-injector structure as well as cooling structure and many other aspects .it took place at the exhaust valve to reduce accumulation oil, and set up an oil separator to prevent injection; design the water cooling structure and forced lubrication system, as well as other measures designed to change shape. Provides a vacuum cleaner working environment, improve the use of rotary vane pump performance, reduce power consumption and increase pump life.Keywords: two-stage rotary vane pumps structure belt drive 2X-70 21 绪 论1.1 研究背景真空设备包括了真空获得设备、真空应用设备、真空测量仪表三大种类产品。其中，真空获得设备是基础设备，真空测量仪表是用来量度用的，真空应用设备是最终产品。真空获得设备也称为真空泵，人们用它来获得真空环境，以达到不同的应用目的。就真空获得设备来说，可以简单地分为通用型和专用型。其中，通用型真空泵的工作温度为540 ，而且不能作为输送泵用。国内C目前大部分真空泵都属于这一类。真空获得设备主要包括：旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵、蒸汽流真空泵、往复真空泵、液环真空泵、分子、低温泵、离子泵、干泵、分子筛吸附泵等。其中，前四种产品产量最大。旋片泵在真空获得设备中，其生产量最大，其应用也是最广。它可以独使用，也可以用作其它高真空泵、超高真空泵的前级泵，构成配套真空机组。旋片式真空泵是一种最根本的真空获得设备。它的体积小、重量轻、构造简、成本也比较低。它的工作压力范围为 1013251.3310-2pa。它既可以单独作为抽气泵使用也可以作为其他真空泵的前级泵使用，达到抽出密封容器中的干燥气体的目的。如果附有气镇装置，还可以用来抽出少量的可凝性气体，被广泛应用于化工、轻工、冶金、机械、电子、石油及医药等领域。缺点是旋片泵不适合用来抽含氧量高的、有爆炸性的、对金属腐蚀性强的、与泵油会发生化学反应的、含有颗粒尘埃的气体。1.2 国内外现状目前，世界上真空泵的市场十分巨大。尽管我国目前的真空设备的销售中旋片泵的销售量占据了第一位，是因为我国缺乏干式泵所造成的。相对于国际市场，我国目前还没有干式泵。另外，由于我国国内经济的高速发展，对真空设备的需求量日益增加，需求者不得不采用大量现有的油封式旋片泵来代替其他泵，导致对油封旋片式真空泵的要求也相应提高。3虽然旋片式真空泵结构相对简单，但国内现有的设计方案缺乏创造性。在装配精度及工精度、工艺设计等一时间难以得到提高的情况下，很难从根本上解决问题，真正地实现旋片式真空泵产品技术参数的提高。为此，需要有一种新的设计方法，能在现有的加工装配和工艺水平下，克服其中的难题，从而提高旋片式真空泵的技术参数。1.3 本课题研究内容 本次毕业设计主要内容为设计一台 2X-70 旋片真空泵，用于化工、石油、食品和制药等行业中的蒸馏、结晶、干燥和过滤等应用。要求在保证真空度的情况下，进行改进结构设计，尤其对于供油方案的设计，并且尽可能的进行泵冷却设计的改进，试降低功率消耗，提高设备使用寿命。采用机械三维设计软件及二维绘图软件等工具，建立旋片真空泵主要零部件的实体模型；通过实体建模优化设计，确定设计方案，研究和寻求最终的降低能耗提高效率的结构改进设计。详细内容为：1）查阅资料并计算 2X-70 旋片泵的基本参数及主要尺寸；2）旋片泵的工作原理，为旋片泵的研究提供必要的理论基础；3）研究旋片泵的供油需求，合理设计供油结构；4）分析旋片泵的排气状况，进行防喷油方案设计等。1.4 设计步骤1）查阅资料并计算 2X-70 旋片泵的基本参数及主要尺寸；2）用 solidworks 软件初步画出 2X-70 旋片泵的三维图；3）针对问题，得出解决方案，并在三维图上修改；4）在解决问题之后用 autocad 软件画出二维图（一张装配图和三张零件图）。42 旋片泵的工作原理和结构特点2.1 旋片泵工作原理图 2.1 旋片泵工作原理图1-旋片 2-旋片弹簧 3-泵体 4-端盖 5-转子图 2.2 级泵结构示意图高真空级； 低真空级；1中间辅助排气阀；2通道；3低真空级排气阀如图 2.1 所示旋片把转子、泵体、端盖所形成的月牙形空间分隔成A、B、C 三个部分。当转子按照图中箭头方向旋转时，A 空间的容积增加，压5力降低，气体在泵入口被吸入，此过程为吸气过程；此时 B 空间的容积减小，压力增加，处于压缩过程；C 空间的容积被进一步缩小，压力进一步增加，当压力超过排气压力时，压缩气体会推开泵油密封的排气阀，是向大气的排气过程。在泵的连续运转过程中，不断进行吸气、压缩和排气过程，从而达到连续抽气的目的。在双级旋片泵中，如果高真空级与低真空级的泵腔宽度不等时，需要在两级之间设置辅助排气阀，如图 2.2 所示。 2 辅助排气阀的作用是在入口压力较高、而且经高真空级压缩的气体已达到排气压力时，此时辅助排气阀打开，一部分气体由辅助排气阀排出，一部分气体由低真空级抽走。2.2 旋片泵的结构特点2.2.1 旋片的分类旋片泵从结构上可分为油封式（图 2.3）和油浸式（图 2.4）两大类。图 2.3 油封式 2X 型旋片泵结构简图1进气管；2滤网；3注油活塞；4油窗；5放油螺塞；6旋片；61）油封式油箱是设在泵体上，油起密封排气阀的作用，泵为水冷却或者风冷却。一般大泵多是采用这种结构形式；2）油浸式整个泵体是浸在泵油之中的，泵油起到密封和冷却的作用。直联泵和小泵多采用的是这种结构。 2 图 2.4 油浸式 2X 型旋片泵结构简图1进气管；2滤网；3注油活塞；4油窗；5放油螺塞；6旋片；7旋片弹簧；8转子；9气镇阀；10泵体；11排气阀；12排气管2.2.2 泵体（定子）图 2.5 泵体结构 (a)整体式； (b)中壁压入式； (c)组合式泵体常用的结构主要有 3 种，如图 2.5 所示：1）整体式 ：结构紧凑，连接加工面和密封加工面少，密封