优秀毕业设计-2X-70旋片式真空泵设计（含全套CAD图纸）
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1 分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院 毕业设计 (论文 ) 2片式真空泵设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 2 诚 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） 2片式真空泵设计 均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日 I 摘 要 液压泵作为液压系统的动力装置，越来越受到人们的关注，因为它的性能的好坏直接影响整个液压系统的工作可靠性。被广泛应用于冶金、矿山、锻压、注塑、船舶、重型等机械设备中。但在实际生产中还不能解决很好地流量脉动、刚性和柔性冲击等问题。平衡式径向柱塞泵的设计可以很好地解决流量脉动、刚性和柔性冲击等问题。通过设计使此泵在结构功能上能够适应现代化生产高要求的2 真 空泵利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气，以获得和维持真空的装置。真空泵和其他设备（如真空容器、真空阀、真空测量仪表、连接管路等）组成真空系统，广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。 本设计是根据给定设计参数完成 2片式真空泵结构设计，主要包括带轮、泵的结构设计。确定出几何参数，绘制并检查投影图，采对泵进行结构设计，绘制了装配图和部分零件图，并对轴进行了强度校核计算。 关键词： 真空泵 ， 2 结构设计 he as of of of in in is of of of in to a as a of in is on to a of To of 2 录 摘 要 . I . 论 . 1 . 1 用范围 . 2 . 2 格及其主要性能参数（见表一） . 2 用环境条件 . 3 第 2章 结构与工作原理 . 4 构 . 4 作原理 . 6 第 3章 2. 7 计参数 . 7 动机的选择 . 7 体传动结构设计 . 8 第 4章 2. 9 传动设计 . 9 . 9 . 10 的基准长度并验算小轮包角 . 11 . 12 . 12 . 12 . 15 . 15 . 15 . 19 按扭转强度条件计算 . 22 . 23 精确校核轴的疲劳强度 . 23 承选取设计计算 . 26 轴承的设计参数 . 26 轴承的当量动载荷计算 . 26 的校核 . 27 第 5章 2. 29 空泵的保养 . 29 空泵防止过载的方法 . 30 见故障及消除方法 . 31 结 . 33 参考文献 . 34 谢 辞 . 35 1 1 绪 论 X 旋片式真空泵简介 2X 双级 旋片真空泵 系 双级油封机械真空泵，它是用于对密封容器抽除气体获得真空的基本设备。其工作原理与一般空积式泵相同，它是由一个与传动轴同芯安装而在泵体内处于偏心位置 的转子组成，转子上有二个径向滑动叶片。当转子旋转的时候，这二个叶片一方面受离心力的作用，另一方面受着弹簧的作用，使它能紧密地保持与泵体内壁相断压 缩排出气体，从而达到抽气的目地，这种操作每转重复二次。 旋片真空泵主要由泵体（静子）和转子组成。 在转子槽中装有两块以上的旋片，有些泵旋片间还装有弹簧。转子偏心地装在泵腔内，其外缘与泵腔顶部表面的间隙为 2 3 微米。转子旋转时，在离心力等作用下 ,旋片沿槽作往复滑动并与泵腔内壁始终保持接触 ,将泵腔分成两个或几个可变容积的工作室。转子顺时针方向旋转 时 ,与吸气口相通的吸气腔容积由零逐渐增大 ,腔内气体压力降低，被抽气体便从吸气口源源不断地吸入。同时 ,与排气口相通的排气腔容积由大变小，吸入腔内的 气体被压缩，待气体压力高于大气压力时，推开排气阀排出大气。转子连续转动，泵便不断抽气。 工作原理 旋片泵的工作原理： 旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子（转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小）和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片，当转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动。 两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成 A、 B、 C 三个部分，当转子按图示方向旋转时，与吸气口相 通的空间 A 的容积不断地增大，A 空间的压强不断的降低，当 A 空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔 A，此时正处于吸气 过程。B 腔的空间的容积正逐渐减小，压力不断地增大，此时正处于压缩过程。而与排气口相通的空间 C 的容积进一步地减小， C 空间的压强进 一步的升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，被抽的气体不断地穿过油箱2 2 内的油层而排至大气中，在泵的连续运转过程中，不断地进行着 吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。 排气阀浸在油里以防止大气流入泵中，油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封，同时油还充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响 。 产品概述 用范围 2X 型旋片式真空泵（以下简称真空泵）式用抽除特定密封容器内的气体，使该容器获得一定真空度的基本设备。真空泵可接获得 10下的 真空度，可以作为其它真空设备的前级泵使用，可供冶金、化工、石油、医药、电真空、原子能、纺织、食品、印染等工业矿企业，大专院校、科技机构生产、教学、科研之用。 点及不适用范围 真空泵使用黑色金属制造，属较精密的 设备。真空泵的主要工作部件浸在特制的真空泵油中工作。不适用于抽除含氧过高的 、有毒的 、有爆炸性的 、对真空泵油起化 学作用或对黑色金属有腐蚀作用的气体；也不可作为压缩机和输送泵使用。 种、规格及其主要性能参数（见表一） 表一： 型号 项目 2限压力 10气速率 L/S 4 8 15 30 70 噪音（声功率级） 2 75 80 82 86 抽大气不喷油时间 温升 40 配用 电动机 功率 速 r/400 1400 1400 1420 1440 配用三角皮带 型号 /长短 、型号的 组成及其代表意义 例 2 X 30 表示每秒钟的抽气速率（ 30L/S） 表示旋片式真空泵 表示双级泵 用环境条件 环境温度： 5 相对湿度： 90%。 4 4 第 2 章 结构与工作原理 构 2X 系列的各种真空泵外形和内部结构基本相同。泵由电机经三角皮带传动到转子。电动机和泵用螺钉、卡板固定在底 盘上。 真空泵由泵体、高转子、底转子、前端板、后端板、高转片、底转片、排气阀、排气罩、视镜等零件组成（见图一和图二）。 图 一 排气8 . 放 水 螺 塞7 . 放 油 螺 塞9 . 水 咀3 . 泵 体4 . 转 子5 . 旋 片 弹 簧6 . 旋 片2 . 排 气 阀 片1 . 阀 片 挡 板6 . 旋 片5 . 旋 片 弹 簧4 . 转 子3 . 泵 体2 . 排 气 阀 片1 . 阀 片 挡 板22 原 理 图222 原 理 图进气图 二 5 5 25 45. 91. 泵体分成高真空室和底真空室。各室均配有排气阀。高真空室排气与底真空室进气相通。高转子前端伸出前端板外；后轴由中隔板上的轴承支承，而伸入底真空室内，底真空室转子装在后轴上，故高、底转子均由前轴带动。高、底转子都有对开的 槽子，呈“ T”形的转片由弹簧支撑开而装于槽内。真空泵的进气口处有过滤网；排气口处有挡油网。抽气速率较大的真空泵还配有挡油板。后端上没有掺气阀。泵体下边有放油孔。（见图一） 6 6 作原理 真空泵的工作原理如图三所示。 转子 2 与 7 分别与真空室 1 与 6 相切，转子 3 与 7 接箭头方向旋转，带动转子槽内滑动的旋片 8 旋转，由于弹簧 9 的撑力和旋转离心力的作用，转片外端紧贴高低真空室的内壁滑动，将转子于高、底真空室所形成的洼形空间从进气嘴2 到排气阀门 5 和从过气管 4 到排气阀门 10 之间分隔开来，形成二或三个容积，并呈周期性 地大小变化，当在图示位置继续旋转时 A 与 C 容积逐渐增大，被抽气体沿气嘴进入泵内；同时 B 及 D 容积逐渐减小压力升高，冲开排气阀门 5 和10、将气体排除真空室外，气体经过油面而排于大气之中，因为排气门时被油淹没住的，被排除的气体不会返回真空室。当排气压力较高时，高、底真空室均同时通过排气阀门排气，相当于单级泵工作；当排气压力较底时，全部气体进入底真空室，再由排气阀门 10 排出，此时二级串联即进入双级泵工作。 当被抽气体中含有较高的蒸汽时，气体受到压缩而蒸汽的分压力超过此蒸汽在泵内温度下的饱和压力时，此时蒸汽被压缩成 为液体混合在真空泵油内，无法排出，使泵的性能大大降低。如果掺入适量的空气，使蒸汽在受到压缩时，其分压力也低于泵温时的饱和压力，此时蒸汽在变成液体前就能被排出泵外。本系列 2X 1 型以上的真空泵均配备有能放入一定量气体的掺气阀。（见图三） 7 7 第 3 章 2片式 真空泵的总体设计 计参数 2级旋片泵技术指标： 极限真空（无气镇）：达到 101。 名义抽速： 70L/S。 功率：小于 进气口内径： 10 温升： 80 85。 喷油：泵工作稳定以后，一分钟内没有喷油现象。 噪声：声功率级 70)。 寿命：连续运转 500 小时性能不变。 动机的选择 真空泵 泵腔内无摩擦， 可实现无油清洁的抽气过程。泵的润滑部位仅限于轴承和齿轮，以及动密封处。 真空泵 没有往复运动不见，故可实现良好的动平衡。因此， 真空泵 运转平稳，转速高，尺寸小可获得大的抽速。 故选用 异步电动机 根据 Y 系列三相异步电动机的技术数据 ,Y 系列三相异步电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的 特点， B 级绝缘，工业环境温度不超过 +40，相对湿度不超过 95%，海拔高度不超过 1000m，额定电压 380V，频率 50用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。 根据以上计算， 为满足转速和功率要求，选择 Y 系列三相异步电动机型号为： 技术参数见下表 3表 3132电动机技术数据 电动机型号 额定功率/载转速 /定转矩 /大转矩 /132440 8 体传动结构设 计 电动机 功率 P=速 440r/50r/ 1）总体传动比 i ：0 1440 3 . 2450n 3 2）传动装置的运动和动力参数计算 轴： 0 1 4 4 0 / m 0005 . 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5 3 6 . 51440 3轴： 10=5 5 5 31 1440 4 5 0 / m i 2 31115 . 4 4 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5 1 1 5 . 6450 3 3）故定最小轴径 8电机3以选取联轴器轴孔 81 电机52 图 3轴器示意图 9 9 第 4 章 2片式真空泵主要零部件的设计 传动设计 输出功率 P=速 440r/50r/ 算设计功率 Pd 表 4 工作情况系数原动机 类 类 一天工作时间 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（ ）；离心式压缩机；轻型运输机 荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（ ）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 据 稳 ，两班工作制（ 16小时），查机械设计 ， 取 1 . 1 5 . 5 6 . 0 5 k e P k W 择带型 普通 械设计 3 11选取。 10 10 根据算出的 1440r/查图得： 0 100可知应选取 带。 定带轮的基准直径并验证带速 初步选择 3275 295表 13 表 3 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211440 = 3 . 2 = 1 3 2 3 . 2 = 4 2 2 . 4 m 所 以 由机械设计 3得225 误差验算传动比：21425= 3 . 2 8 5(1 ) 1 3 2 (1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） 误差113 . 2 8 5 3 . 21 0 0 % 1 0 0 % 2 . 6 % 5 %3 . 2 0 误 符合要求 带速 1 1 3 2 1 4 4 0v = 9 . 9 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 满足 5m/以宜选用 总之，小带轮选 带轮选择 带轮的材料：选用灰铸铁， 轮结构设计 带轮的材料 常用的 速较高时可以采用铸钢或钢板冲压焊接而成，小功略时采用铸铝或塑料。 带轮结构形式 辐和轮毂组成，根据轮辐结构的不同可以分为实心式（机械制图图 8腹板式（机械制图图 8孔板式（机械制图图8椭圆轮辐式（机械制图图 8 V 带轮的结构形式与基准直径有关， 当带轮基准直径 。可以采用实心式，当 00可以采用腹板式， 00,300 11 同时时可以采用孔板式，当 00时，可以采用轮辐式。 13 13 带轮宽度： 0012219)15(2)1( 。 D=90210轴承外径，其他尺寸见带轮零件图。 带型号相对应，见机械 制图表 8槽型 B 0190 0190 带型号 了使 紧密贴合，将 般不应该超出带轮外圆，也不应该与轮槽底部接触。为此规定了轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度fa 。 轮槽工作表面的粗糙度为 R 或 。 铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有沙眼、裂缝、缩孔及气泡；铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板 及轮毂的表面缺陷进行修补；转速高于极限转速的带轮要做静平衡，反之做动平衡。其他条件参见 的规定。 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小 , 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通0 ，为了适应 规定普通 为 32 、 34 、 36 、 38 （按带的型号及带轮直14 14 径确定），轮槽尺寸见表 7在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 普通 自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 基准线上槽深 h 基准线下槽深 h 槽间距 e 8 12 15 19 37 第一槽对称面至端面的距离 f 6 7 9 16 23 28 最小轮缘厚 5 6 10 12 15 带轮宽 B B =( z e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 辐）结构的不同分为以下几种型式： （ 1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮 (3)，如图 7 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 7 15 15 （ 3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 7 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 7 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（ a） ,大带轮选择腹板带轮如图（ b） （ a） （ b） （ c） （ d） 图 7轮结构类型 定带的张紧装置 选用结构简单， 调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 算压轴力 由机械设计 13 12查得， A 型带的初拉力 面已得到 1a =z=6，则 1a 1 5 3 . 72 s i n = 2 6 1 3 0 . 5 9 s i n N = 1 5 2 6 z F 子体设计计算 （ 1）确定 R/选取得 R/a= 2）计算节圆半径 a a=R/ 3）计算中心距 A A=2a=168 4）计算转子中心到 转子头中心距离 b 2 36 16 （ 5）转子头半径 r 2701 1 2 （ 6）转子腰宽度 c 62 （ 7）转子头的半角 452 z 3 8） 转子腰部型线的绘制 由 2c 3 2s 3s in)c o s(c o sc o ss 3算所得坐标值： 表 3 x/m y/m x/m y/m 0 6 7 8 9 10 11 9）转子的断面积 A 计算得 A=m （ 10）线型的质量系数0 3 11）转子的计算长度 02 37 17 （ 12）材料的密度 经查表得 45的密度为 33 /103.7 （ 13）材料的屈服极限 T 由材料表查得 00 （ 14）转子的体积0023.0 （ 15） 转子轴心到半个转子的质心之间的距离（ 16）转子的角速度 n 2 s 3 17）作用在半转子上的离心力 2 3 18）转子轴的直径 选得 （ 19）转子腰部中心断面上的拉应力 M p 3 20）安全系数 3 21） 周围环境温度0t 200（ 22）工作状态对周围环境轴承盖的温升： 选取得 600 轴承盖温度8 18 （ 23）轴承盖材料的线膨胀系数 61012 （ 24）轴承盖受热中心距的增加量 3 25）泵壳工作时的温升和转子工作时的温升 60 100（ 26）泵壳与转子材料的线膨胀系数 61026 pk 27）转子腰部受热伸长量 7 3 28）转子在工作时受热的半径伸长量 3 3 29）泵壳在工作状态受热的伸长量 0 3 30）工作状态转子受热长度增量 8 3 31）工作时泵壳受热长度增量 3 3 32）在泄漏方向上端面间隙平均长度 （ 33）排气温度 150423（ 34）被抽气体分子量（给定值）； 29M （ 35）间隙流导 /0 0 2 9 443311223 39 19 （ 36）容积利用系数 3 37）转子长度校正 05 3 38）转子大圆直径的 D 查表容积利用系数 取吸气系数 21/ 取 所以 0 06 0 012/1012 3 737 实 3 D=250 （ 39）转子长度 L 1 02 5 的结构设计 计算 轴的强度计算 （ 1）轴的受力分析 由轴的初步结构图可知 为一简支梁结构，在大齿轮处输入转矩，小齿轮处输出转矩，其受力分析图如下 （ 2）由前面计算知 365913 20 20 t 127 111 ， t 233 78365913c o s 20t a o s/t a n 11 071365913c 0t a os/t a n 33 17365913t 7 4t 11 3 7 6365913t 2 0t 33 （ 3）求支座反力 铅直面支座反力： 031 01 8 4 31 解联立方程得： 平面支座反力： 031 01 8 4 31 解联立方程得： H , H （ 4）计算弯矩和扭矩 铅直面弯矩： 3 6 1 3 8 3 3 8 048 21 21 水平面弯矩： 4 4 7 1 9 8 9 8 048 总弯矩： 36406447636130 22 2 1 5 7 4 41 9 8 9 8 08 3 3 8 0 22 扭矩： 1776702 22 22 当量弯矩： 单向旋转，转矩为脉动循环，取 1 0 6 6 0 21 7 7 6 7 1 1 26 4 722 240 64422 （ 5）分别校核 点截面 3 1 06 4 3 1 因为实际轴径远大于计算轴径，且两轴承跨度也不大，所以刚度也足够。 按扭转强度条件计算 （ 1）电机功率 （ 2）轴传扭矩 23 23 5 . 59 5 5 0 9 5 5 0 3 6 . 2 21440 3 3） 轴的直径计算 T 330 5 . 51 2 6 4 01440 m 3 按刚度条件计算 经查表得铸铁剪切弹性模量 1045 所以
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