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罗茨真空泵的结构设计【17张图/18400字】【优秀机械毕业设计论文】

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罗茨真空泵的结构设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A0-装配图.dwg

A3-主动轴.dwg

A3-从动轴.dwg

A3-壳体.dwg

A3-密封环衬套.dwg

A3-挡油套.dwg

A3-挡油环.dwg

A3-甩油盘.dwg

A3-盖板.dwg

A3-端盖.dwg

A3-转子.dwg

A3-轴套.dwg

A3-轴承垫圈.dwg

A3-进出气口盖.dwg

A3-齿壳.dwg

A3-齿轮.dwg

A3-齿轮盖板.dwg

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关键词：: 真空泵结构设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，49页。18400字。
任务书一份。
开题报告一份。
实习报告一份。

图纸共17张，如下所示
A0-装配图.dwg
A3-主动轴.dwg
A3-从动轴.dwg
A3-壳体.dwg
A3-密封环衬套.dwg
A3-挡油套.dwg
A3-挡油环.dwg
A3-甩油盘.dwg
A3-盖板.dwg
A3-端盖.dwg
A3-转子.dwg
A3-轴套.dwg
A3-轴承垫圈.dwg
A3-进出气口盖.dwg
A3-齿壳.dwg
A3-齿轮.dwg
A3-齿轮盖板.dwg

摘要
罗茨真空泵近年来在国内外得到较快的发展，在冶炼、石油化工、电工等行业得到广泛应用，主要是用于输送石油及石油产品和工厂输送各种油类和液体。
本文主要设计罗茨真空泵的结构设计，重点研究罗茨真空泵的结构特点，在研读了诸多相关文献资料的基础上，分析罗茨真空泵国内外研究理论和现状，进行了罗茨真空泵的整体方案及设计，对相关技术参数进行了设计，利用solidworks软件设计图纸。
关键词：真空泵，转子，solidworks

Abstract
Roots vacuum at home and abroad in recent years rapid development, smelting, petrochemical, electrical and other industries are widely used, mainly used to transport oil and petroleum products and plant transport all kinds of oils and liquids.
In this paper, the design structure design Roots vacuum pump, Roots vacuum focus on the structural characteristics of the study the basis of many of the relevant literature, theory and research status at home and abroad Roots vacuum pumps, vacuum pumps for the overall program and Roots design and related technical parameters were designed using solidworks software design drawings.
Keywords: vacuum pumps, rotors, solidworks

目录
绪论错误！未定义书签。
第一章真空设备获得 3
1.1 需要不断扩大的真空领域 3
1.2 真空技术在能源方面的应用 5
1.3 真空泵市场各类泵设备发展现状 7
1.4 真空泵技术进展趋势 9
1.5 对真空技术未来发展的期望 12
第二章罗茨真空泵的介绍 13
2.1罗茨真空泵的术语和定义 13
2.2罗茨真空泵的型式和气冷式罗茨真空泵型线分析 13
2.3罗茨真空泵的技术要求 18
第三章罗茨真空泵的总体设计 19
3.1 罗茨真空泵的总体构成 20
3.2 电动机的选择 22
3.3 总体传动结构设计 23
3.4 斜齿圆柱齿轮传动设计计算 24
3.4.1 按齿面接触强度设计 24
3.4.2按齿根弯曲强度设计 26
3.4.3 齿轮几何尺寸计算 26
3.5 渐开线型转子型线的确定 27
3.6 轴的结构设计计算 34
3.6.1 按扭转强度条件计算 34
3.6.2按刚度条件计算 34
3.6.3 精确校核轴的疲劳强度 35
3.7 轴承选取设计计算 38
3.7.1 轴承的设计参数 38
3.7.2 轴承的当量动载荷计算 38
第四章罗茨真空泵的三维设计 40
4.1 SOLIDWORKS的简介 40
4.2 SOLIDWORKS的创建和发展 41
4.3 SOLIDWORKS的功能和特征 41
4.4 罗茨真空泵零部件三维模型设计 42
4.5 罗茨真空泵三维装配图 42
结论 43
参考文献 44
谢辞 45
毕业设计（论文）任务书
1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

（1）综合运用专业理论知识，提高资料的收集与分析能力；
（2）提高计算机综合应用能力；
（3）培养对工程图的识别与绘制能力；
（4）完成毕业设计的各个环节；
（5）撰写的论文要有条例，并努力提高学生的自学能力与独立分析与解决问题的能力。

1．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

内容:

（1）罗茨真空泵的结构分析、原理分析；
（2）设计零件图、装配图、结构简图；
（3）三维造型；
（4）动态仿真；
（5）完成毕业设计论文

要求：
（1）在对罗茨真空泵进行结构分析、原理分析的基础上，设计器零件图，装配图，并完成三维造型及动态仿真；
（2）二维工程图清晰、规范；
（3）充分阅读文献，收集已有的相关资料；
（4）论文要规范有条理，各有侧重，同时又相互配合，保质保量地完成毕业设计。

毕业设计（论文）任务书
3.课题成果要求：

（1）实习报告；
（2）毕业设计（论文）开题报告；
（3）外文翻译；
（4）罗茨针孔泵装配图与零件图；
（5）三维造型；
（6）设计说明书（论文）；

4．主要参考文献：

[1]成大先主编.机械设计手册[M] ,化学工业出版社,1997
[2]吴宗泽主编.机械设计师手册[M],机械工业出版社,2000
[3]东北大学编写组.机械零件设计手册[M],冶金工业出版社,1986
[4]孙志礼 ,冷光聚主编. 机械设计[M],东北大学出版社 ,2000
[5]巩云鹏 ,田万禄主编. 机械设计课程设计[M] ,东北大学出版社 , 2000
[6]刘鸿文主编 .材料力学[M], 高等教育出版社 , 2000
[7]张玉 ,刘平主编 .几何量公差与测量技术[M],东北大学出版社, 2000
[8]东北大学机制教研室 .机械制造工艺学[M], 东北大学出版社 ,2000
[9]大连理工大学工程画教研室 .机械制图[M] ,高等教育出版社 ,1999
[10]陈日擢主编.金属切削原理[M] ,机械工业出版社 ,1999
[11]史美堂主编. 金属材料及热处理[M], 上海科技出版社 ,2000
[12]简明机械设计手册[M], 浙江科学技术出版社, 1980
[13]喻子建,张磊 ,邵伟平主编.机械设计习题与解题分析[M],东北大学出版社
[14]杨乃恒主编.真空设备获得[M] ,冶金工业出版社
[15]选配真空泵进程[M],转载研发杂志社
[16]Serope kelpakjian: Steven R.Schmid Manufacturing Engineering and Technology[M] ,机械工业出版社,2004年3月第1版

罗茨真空泵的结构设计

内容简介：: 附件五：扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）任务书教科部：机械电子专业：机械设计与制造及其自动化学生姓名：朱晓林学号： 100041133 毕业（论文）题目：罗茨真空泵的结构设计起迄日期：设计（论文）地点：指导老师：宋爱平专业负责人：发任务书日期： 2014 年 3 月 6 日任务书填写要求 1、毕业设计（论文）任务书由指导老师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、学院分管领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2、任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式（可在本学院网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3、任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业的教科部及学院主管领导审批后方可重新填写； 4、任务书内有关“教科部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2 位或 1 位数字； 5、任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6、有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2005 年 3 月 21日”或“ 2005 毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：（ 1）综合运用专业理论知识，提高资料的收集与分析能力；（ 2）提高计算机综合应用能力；（ 3）培养对工程图的识别与绘制能力；（ 4）完成毕业设计的各个环节；（ 5）撰写的论文要有条例，并努力提高学生的自学能力与独立分析与解决问题的能力。 1 本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：内容 : （ 1）罗茨真空泵的结构分析、原理分析；（ 2）设计零件图、装配图、结构简图；（ 3）三维造型；（ 4）动态仿真；（ 5）完成毕业设计论文要求：（ 1）在对罗茨真空泵进行结构分析、原理分析的基础上，设计器零件图，装配图，并完成三维造型及动态仿真；（ 2）二维工程图清晰、规范；（ 3）充分阅读文献，收集已有的相关资料；（ 4）论文要规范有条理，各有侧重，同时又相互配合，保质保量地完成毕业设计。毕业设计（论文）任务书（ 1）实习报告；（ 2）毕业设计（论文）开题报告；（ 3）外文翻译；（ 4）罗茨针孔泵装配图与零件图；（ 5）三维造型；（ 6）设计说明书（论文）； 4主要参考文献： 1成大先主编 M ,化学工业出版社 ,1997 2吴宗泽主编 M,机械工业出版社 ,2000 3东北大学编写组 M,冶金工业出版社 ,1986 4孙志礼 ,冷光聚主编 . 机械设计 M,东北大学出版社 ,2000 5巩云鹏 ,田万禄主编 . 机械设计课程设计 M ,东北大学出版社 , 2000 6刘鸿文主编 M, 高等教育出版社 , 2000 7张玉 ,刘平主编 M,东北大学出版社 , 2000 8东北大学机制教研室 M, 东北大学出版社 ,2000 9大连理工大学工程画教研室 M ,高等教育出版社 ,1999 10陈日擢主编 M ,机械工业出版社 ,1999 11史美堂主编 . 金属材料及热处理 M, 上海科技出版社 ,2000 12简明机械设计手册 M, 浙江科学技术出版社 , 1980 13喻子建 ,张磊 ,邵伟平主编习题与解题分析 M,东北大学出版社 14杨乃恒主编 M ,冶金工业出版社 15选配真空泵进程 M,转载研发杂志社 16 ,机械工业出版社 ,2004 年 3 月第 1 版毕业设计（论文）任务书 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划起止日期工作内容第 1、 2 周（开始）了解相关知识、完成实习调研，作开题报告第 3、 4 周阅读文献，对罗茨真空泵进行结构分析、原理分析；第 5、 6 周完成工件结构设计，包括：零件图、装配图。中期检查第 7、 8 周完成工件三维造型第 9、 10 周撰写毕业设计说明书。第 11、 13 周完善毕业设计说明书与相关资料，答辩所在专业审核意见：负责人：年月日学院意见：院长：年月日附件六：扬州大学广陵学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名：朱晓林学号： 100041133 专业：机械制造及其自动化设计（论文）题目：罗茨真空泵的结构设计指导老师：宋爱平 2014 年 3 月 02 日开题报告填写要求 1、开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审核的依据材料之一。此报告应在指导老师的指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业的教科部审核后生效； 2、开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按统一设计的电子文档标准格式（可从本学院网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3、“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4、有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2005 年 3 月 21日”或“ 2005 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述 1、前言罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨鼓风机演变而来的。根据罗茨真空泵工作范围的不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空多级罗茨泵图 1 机械真空泵的分类 2、国内罗茨真空泵的研究现状罗茨真空泵按用途来分可分为三大类，第一种是普通罗茨泵（包括带溢流阀和不带溢流阀）。第二种是 Q)系列的气冷式罗茨真空泵。第三种是或 L 型水冷式罗茨真空泵。罗茨真空泵因其结构等方面的不同，它的用途也就不一样，总的来说，罗茨真空泵主要用于真空冶炼、真空镀膜、真空浸渍、蒸馏、造纸、除尘等行业。（ 1） 00 低噪声气冷罗茨真空泵在各个行业中为了实现无污染的真空获得环境，需要把多台气冷罗茨真空泵与普通罗茨真空泵组合起来进行抽气。但气冷罗茨真空泵及由其组成的机组在运行时噪声较大，影响了一些模拟实验的进行以及工作人员的身心健康。 00低噪声气冷罗茨真空泵通过研究一种保证在工作过程中既要使排出口及两侧返冷气口的高压气体在回流是对低压气体的冲击小又能保证有充分的反冷气时间的转子线型以及控制由于转子在工作过程中的热膨胀和轴承游隙引起的转子径向和轴向的列和间隙。如图 2、图 3所示， 00低噪声气冷罗茨真空泵采用如下扭叶转子型线，转子的截面型线由圆弧 - 摆线- 渐开线 - 圆弧 - 圆弧等多段曲线组成，以达到具有高压缩比的效果；并通过确定合理的转子扭角以及转子导程，以达到合适的返冷气时间，提高高压差下的工作稳定性；同时，采用两扭叶转子，可缩小其轴向错位，以保证转子在工作过程中的安全、高效、可靠。图 2 转子扭转角的确定图 3 三维参数化造型（ 2）两叶与多叶转子气冷式罗茨真空泵型线分析气冷式罗茨真空泵的型线可以由渐开线、圆弧、摆线或由其组合而成。虽然渐开线型的容积利用系数稍大于圆弧摆线，但从泵的抽数和实际利用效率来看，则圆弧摆线型转子要高一些。本文研究的则是两叶、三叶、四叶圆弧排线转子的型线。本文先建立摆线的参数方程来确定转子的形状（如图 3，图 4 所示）。并且通过对不同叶数下的容积利用系数的分析，来确定二者之间的关系。就圆弧摆线转子来说，叶数越多， c 值越大，容积利用系数越大，则理论抽速就越大，泵的效率也就越高（三种叶片的线见图 6）。同时，叶数增加，封闭工作腔的容积会变小，进气及反流产生的噪声也就越小。其中 , 2（图 5） m 5）， R 为摆线形成的节圆半径（图 3）。图 4 初始位置图 5 旋转一定角度后的位置图 6 容积利用系数示意图 7 三种转子型线线（ 3）罗茨真空泵运行可靠性指标随着罗茨真空泵应用范围的增大，不同的环境也要求有不同的罗茨真空泵，同时对罗茨真空泵的运行可靠性要求也越来越高了。最大允许压差法是目前资料上提供的一种方法，但其在运行过程中较难控制。在很多要求效率的工艺环境下，需要罗茨真空泵在较高的真空度条件下具有较大的抽气效率但对其排出气体温度要求不高。但对石油化工医药行业来说，则要求罗茨真空泵的耐高温性能比较好。在这种工艺条件下，就可以采用间隙较大的泵，在需要达到某些特定要求的情况下，还可以适当的增大各个部位的间隙，从而使罗茨真空泵在较高的温度条件下也能够安全的运行。 3、和国外研究状况的差距由表 1 可以看出，在主要性能指标上（如理论抽速、极限压力最大允许压差等方面），国内的优质罗茨泵和国外的泵比较相近，这说明中国这几年在罗茨泵上面的研究已经有了很大的进步；在噪声这一指标上，国内的罗茨泵要比国外的高，这说明在一些零件的加工工艺上可能还和国外先进水平有一定的差异；在反应罗茨泵的抽气性能的指标（最大允许压差和零流量最大压缩比）方面，国内生产的大部分泵都要比国外的要低一些；在重量方面，国内的罗茨泵要比国外的泵重，这说明在使用的材料和设计方面，国内外还存在一定的差距。表 1 国产普通罗茨泵技术指标和国外对比同时，由于生产条件的限制，国内很多厂家生产的运转零件没有进行良好的动平衡实验，外加一些零件的加工精度以及安装方式的影响，导致罗茨真空泵在工作过程中会出现振动和噪声，影响其工作的稳定性。另外，由于生产条件以及技术的限制，国内生产的罗茨真空泵的表面质量和国外相比存在较大的差距，国外生产的泵外形美观、平整，表面质量较好，且零件之间的配合错位很小。而国内泵外表面则较粗糙，很多厂家在产品出厂前都是靠在表面打一层腻子来弥补其表面缺陷。 4、原理靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵。罗茨真空泵是指具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵，此泵不可以单独抽气，前级需配油封、水环等可直排大气。它的结构和工作原理与罗茨鼓风机相似，工作时其吸气口与被抽真空容器或真空系统主抽泵相接。图 9 5、罗茨真空泵的结构此次设计的罗茨真空泵是参照国内外同类产品，在现有的基础上，扬长避短，而设计出来的。罗茨真空泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间经排气口排出。由于吸气后间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。但当转子顶部转过排气口边缘，于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵。目前国内外的罗茨泵，多数为卧式结构，泵的进气口在上，排气口在下，这种卧式结构重心低，高速运转时稳定性好。罗茨真空泵的两个转子是通过一对高精度的齿轮来实现其相对同步旋转的。如图 10 是罗茨真空泵的剖面示意图。图 10 密封圈参考文献 1成大先主编 M ,化学工业出版社 ,1997 2吴宗泽主编 M,机械工业出版社 ,2000 3东北大学编写组 M,冶金工业出版社 ,1986 4孙志礼 ,冷光聚主编 . 机械设计 M,东北大学出版社 ,2000 5巩云鹏 ,田万禄主编 . 机械设计课程设计 M ,东北大学出版社 , 2000 6刘鸿文主编 M, 高等教育出版社 , 2000 7张玉 ,刘平主编 M,东北大学出版社 , 2000 8东北大学机制教研室 M, 东北大学出版社 ,2000 9大连理工大学工程画教研室 M ,高等教育出版社 ,1999 10陈日擢主编 M ,机械工业出版社 ,1999 11史美堂主编 . 金属材料及热处理 M, 上海科技出版社 ,2000 12简明机械设计手册 M, 浙江科学技术出版社 , 1980 13喻子建 ,张磊 ,邵伟平主编 M,东北大学出版社 14杨乃恒主编 M ,冶金工业出版社 15选配真空泵进程 M,转载研发杂志社 16 ,机械工业出版社 ,2004 年 3 月第 1 版毕业设计（论文）开题报告 2 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题主要研究的内容是罗茨真空泵的结构设计和运动仿真，所要解决的问题如下：（ 1）查找相关资料，对罗茨真空泵进行结构分析，了解其工作原理；（ 2）进行数值计算，算出罗茨真空泵的转子型线方程，并画出其结构简图，以及零件的装配图；（ 3）在二维模型的基础上分析其三维造型，完成三维图；（ 4）进行动态仿真和仿真分析，对机构的工作特性进行理论研究；拟采用的研究手段：（ 1）通过查找相关文献资料，了解国内外罗茨真空泵的相关研究现状，分析罗茨真空泵的工作原理，作出初步理论研究。（ 2）根据相关的设计要求以及进行的数值计算，借助二维、三维绘图软件及出零件图、装配图。（ 3）借助成三维造型并进行动态仿真以及仿真分析。 3 仿真分析拟采用的手段毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1 对“文献综述”的评语： 2 对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导老师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）实习调研报告学生姓名：朱晓林学号： 100041133 专业：机械设计制造及其自动化设计 (论文 )题目：罗茨真空泵的结构设计实习单位：扬州扬力集团指导老师：宋爱平参观实习报告一、实习简述为做好毕业设计，学校组织我们参观实习，这是我们机械专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入毕业设计的安排中。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有创新的精神，拓展我们的发散性思维，也是学生接触社会的一个重要途径，体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们的毕业设计过程中起着十分有意义的作用。同时对我们以后在工作岗位上是从事技术方面的工作还是管理方面的工作，都将有很大的帮助。二、“扬力集团 ”概况扬力集团位于长三角沿江工业走廊核心区域的扬州经济开发区内，集团注册资本总额 1 亿元，占地总面积 1500 亩，固定资产总值元，集团以江苏扬力集团有限公司（前身为扬州第二锻压机床厂）为母公司，辖有扬力集团数控公司、扬力集团液压公司、扬力集团重型公司、江苏扬力铸锻公司、扬力集团精机公司等 5家子公司。三、参观内容我们主要参观了数控机床生产车间，通过公司负责人的介绍，我了解了扬力集团数控公司长期致力于数控机床的开发与研究，主要产品有压数控转塔冲床、列电液伺服同步数控折弯机；、折、激光等各类中高档金属板材加工机械的研发、生产和销售，产品广泛应用于航空、汽车、军工、电器、五金、造币等生产领域，并远销欧美、东南亚等几十个国家和地区。在完善现代企业制度的进程中，杨力集团凸显出生产规模化、发展专业化、管理规范化、营销网络化、研发系列化、产权自主化、服务优质化、员工知识化的特点，并通过管理求新、技术创新、设备更新，以及集品种、品质、品位于一体的“三品战略” ，赢得了科技优势、质量优势和市场优势。近 3年来，集团销售总额连续三年占据国内同行业榜首，先后获“江苏省百强重点高新技企业”“国家重点高新技术企业”“国家级邗江数控金属板材加工机械产业基地骨干企业”和“中国机械 500强”等称号， “扬力”商标也被评为中国驰名商标。通过工程师的详细实习报告实习报告格式实习报告注意事项土木工程实习报告会计实习报告计算机习报告介绍和数控机床实体，我对数控方面有了更进一步的熟悉，我想这对我在专业知识方面的学习有很大的帮助。罗茨真空泵结构设计摘要罗茨真空泵近年来在国内外得到较快的发展，在冶炼、石油化工、电工等行业得到广泛应用，主要是用于输送石油及石油产品和工厂输送各种油类和液体。本文主要设计罗茨真空泵的结构设计，重点研究罗茨真空泵的结构特点，在研读了诸多相关文献资料的基础上，分析罗茨真空泵国内外研究理论和现状，进行了罗茨真空泵的整体方案及设计，对相关技术参数进行了设计，利用关键词：真空泵，转子，茨真空泵结构设计 at in to of In on of of of at 茨真空泵结构设计目录绪论 . 错误 !未定义书签。第一章真空设备获得 . 3 要不断扩大的真空领域 . 3 空技术在能源方面的应用 . 5 空泵市场各类泵设备发展现状 . 7 空泵技术进展趋势 . 9 真空技术未来发展的期望 . 12 第二章罗茨真空泵的介绍 . 13 茨真空泵的术语和定义 . 13 茨真空泵的型式和气冷式罗茨真空泵型线分析 . 13 茨真空泵的技术要求 . 18 第三章罗茨真空泵的总体设计 . 19 茨真空泵的总体构成 . 20 动机的选择 . 22 体传动结构设计 . 23 齿圆柱齿轮传动设计计算 . 24 按齿面接触强度设计 . 24 齿根弯曲强度设计 . 26 齿轮几何尺寸计算 . 26 开线型转子型线的确定 . 27 的结构设计计算 . 34 按扭转强度条件计算 . 34 刚度条件计算 . 34 精确校核轴的疲劳强度 . 35 承选取设计计算 . 38 轴承的设计参数 . 38 轴承的当量动载荷计算 . 38 罗茨真空泵结构设计第四章罗茨真空泵的三维设计 . 40 简介 . 40 创建和发展 . 41 功能和特征 . 41 茨真空泵零部件三维模型设计 . 42 茨真空泵三维装配图 . 42 结论 . 43 参考文献 . 44 谢辞 . 45 罗茨真空泵结构设计 1 绪论真空泵的分类：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。按真空泵工作原理，基本上分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。气体输送泵包括： 1、液环真空泵 2、往复真空泵 3、旋片真空泵 4、定片真空泵5、滑阀真空泵 6、余摆线真空泵 7、干式真空泵 8、罗茨真空泵 9、分子真空泵10、牵引真空泵 11、复合式真空泵 12、水喷射真空泵 13、气体喷射泵 14、蒸汽喷射泵 15、扩散泵等气体捕集泵包括：吸附泵和低温泵等。首先介绍几种常见泵及其特点： 22主要用来抽除空气和其他有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工的行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥的工艺过程中。该泵具有真空度高、结构简单、使用方便、工作可靠、维护方便的特点。 2具有结构紧凑、体积小、重量轻、噪音低、振动小等优点。它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如 :质谱仪器、冰箱流水线、真空冷冻干燥机等。可以在任意入口压强下工作，已普遍应用于食品的真空包装，塑料工业的真空吸塑成形。印刷行业的纸张输送、真空夹具、以及真空吸引等。列水环式真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其他无无腐蚀、不溶于水、含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体允许混有少量液体。它广泛应用于机械、医药、 =食品、石油化工罗茨真空泵结构设计 2 等行业中。罗茨真空泵是一种旋转式变容真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速对被抽除气体中含有灰尘和水蒸气不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。本次设计的罗茨真空泵是根据我国的实际生产情况以及现有的技术水平，综合国内外同类产品的优点，本着高效率，低成本的原则，自行设计的。广泛应用与真空冶金、真空脱气、真空镀膜以及空间模拟、低密度风洞等装置中抽除非腐蚀性气体，还可用与医药、食品、电子、化工等工业的蒸馏、蒸发、干燥等生产过程。该机器的主要机构为：主轴电动机带动主轴旋转，轴上有一对“ 8”字型转子在泵壳中作等速反向旋转而产生吸气和排气作用。由于此次设计缺少大量资料给设计制造了巨大困难，对于这次设计的不足希望各位老师提出宝贵的意见。在本次设计中得到了宋爱平老师的悉心指导，对此表示衷心的感谢！同时也对在设计过程中给与我大力帮助和指导的各位老师一并表示感谢！罗茨真空泵结构设计 3 第一章真空设备获得需要不断扩大的真空领域在 21世纪，真空的需求是增长还是减少 ?今后的发展趋势又将如何 ?这主要取决于真空应用的领域是否增加，需求是否增长。在 20 30 年前，真空书籍中就指出：真空技术的应用，一是靠压力差，二是通过空间的电子或分子排除干扰，三是降低粒子撞击表面的次数。用于各自的需求不同，所需的真空度当然也就不同了。所谓排除空间障碍物，即粒子的平均自由程要比装置的特征尺寸长。真空蒸发、电子管和加速器就是利用了真空的这一特点。除大功率的电子管外，其他大部分做成固体元件，这样就不再需要真空了。暖水瓶是真空技术在人们日常生活中的重要应用，如果以后能生产出优良的绝热材料，且很便宜，那么真空在暖水瓶的生产过程中将会失去作用。从降低表面粒子入射频率的必要性看，超高真空技术定会得到发展，它可使表面长时间地维持其清洁。目前，真空技术的应用的特点是：利用真空环境来研制一些新材料和新工艺。使真空应用领域得到进一步扩大，例如超微粉和纳米颗粒的制作以及固体元件的工艺开发。另一个应用领域是为了减少化学反应过程和核聚变反应中的不纯物，有时也要利用真空。真空室的器壁本身与反应过程有着极其密切地关系。人们对真空的需求将会扩大。如日本三井物产公司把铅掺入铝中，然后用高温使铝蒸发，利用这种方法炼铝就会扩大对真空泵的需求。因此，对于真空设备厂来说将会有一个很大的真空泵的销售市场。过去炼铝采用电解法，现正在研究熔炉还原法。在熔炉内还原时，由于耐火材料与铝的混合，使分离非常困难。如果把熔炉中出现的含有铝的不纯物溶解于铅溶液中就可以对含铝的铅和不纯物进行分离。利用真空可以分离由此形成的铝铅混合物。由此可见，新工艺的出现，就会直接影响到真空行业，对真空的需求也会随之急剧增加。前几年我国真空炼镁工艺的出现，曾一度使真空设备厂产的滑阀泵和罗茨泵供不应求。造成畸形发展。但这也说明一个问题，即新工艺、新材料等出现，势必要带动真空产业等发展。罗茨真空泵结构设计 4 在 2l 世纪，表面处理在内的表面技术成为相当大的一个真空应用领域。因为人们对材料可靠性的要求，尤其对表面技术的应用定会有所增长。现在人们都喜欢用防锈、防氧化的材料。铝合金虽己生产出来了，但就原有工艺稍加改进，就会在性能上大有改观，如用氧化膜将材料与大气隔开，就能满足用户上述的要求。这种情况，只要提示一下与真空厂家合作就能开拓一个相当可观的市场。又如过去作超纯铝箔的方法很费事，又要把真空设备应用到这个项目的生产过程中去，就一定会产生更好地超纯铝箔来。如果真空厂家能积极地参与到这一应用领域中去，人们对真空的需求自然会大大加强。今后电子技术领域对真空的需求也会继续有所增长。由于真空是个很纯净的空间，而电子元件的生产工艺也需要纯净，因此真空是制作电子元件的理想环境。如分子束外延，半导体产品多是在真空状态中进行的。搞分子束外延似乎都在以超大规模集成电路为目标。要想达到这一目标就要求有非常微细的结构。在这种情况下，最大的障碍就是灰尘。如果一系列的操作都能在真空中进行，从底片进入真空室到最终处理完成也在真空中进行是最理想的。如何去掉灰尘，首先是避免人与元件的直接接触。但真空设备不一定都是干净的。一般认为放气、排气或者切换开关时就会扬起灰尘，所以还是存在一定的问题。有时也需要给装置搞一个清洁的表面，清洁的表面是极其容易受污染对，当必须使表面维持清洁状态的时候，有一个受到控制的气体环境往往比处于超高真空状态更为理想。为了充入某种气体以保证清洁度，就要在充分处理本底之后，再充入干净的气体。例如在溅射成膜时的真空度并不高。然而充入气体之前的本底压力则对膜的质量有很大的影响，所以溅射装置必须给创造一个良好的本底真空度。有时由于充入其它气体，而使得真空度略有下降，但就在这种真空度稍有改变的情况下，也可以进行同样的操作。真空技术不仅仅建立狭义上的真空，而且制作高纯气体，再受控制的环境下维持所需表面，这也是真空技术的应用。如果这样考虑，真空技术的应用也就更广泛了。真空设备似乎可以作为工具使用。人们随着对高级产品的需求，也迫切需要真空技术更加简便，并可应用于高新技术领域。因此，在 21 世纪真空技术将会继续得到发展。罗茨真空泵结构设计 5 真空技术在能源方面的应用最近，人们对能源危机的关注已逐渐淡薄，但如何根本问题并没有得到解决。能源问题是一个长期地、不容乐观地重要问题。从长远的观点看，要研究用新能源代替旧能源。如太阳能利用技术，在不久的将来，有可能达到实用化。日本曾提出到 1990 年，总能源的需要量的 2将由新能源代替。将核聚变装置列为 2在各国都在进行太阳热利用技术。典型的太阳热利用技术即对太阳热发电系统的研究。日本于 1981 年在香川县建成了第一座 1太阳热实验发电厂。采用塔式聚光和曲面聚光两种方式。这两种方式的额定输出均为 1000美国、法国、俄罗斯、德国、西班牙及意大利等国都将太阳热发电厂的研究开发列入了国家计划。这些工厂的容量为 50010已建成应用。太阳热发电系统是由聚热装置、热传输管、蓄热装置、发电机和计量控制装置所组成。太阳热发电的聚热温度范围很宽，约为 150 550 。要想获得 150 以上的热能，就必须有聚光装置。聚光的方式有很多种，但多数都采用反射镜。镜面材料多使用银和铝等。表面镜由于膜面暴露在大气之中，受氧化和摩擦等因素的影响，会使反射率较低。黑面镜的缺陷是在于基板和膜面的界面上，发生污染。近来，由于高分子材料制作的软镜具有重复性好、透过率高、能大量生产、成本低等特点，而倍受重视。选择吸收面对有效利用太阳能极为重要。在选择吸收面的制作上，采用了真空技术。高温聚热装置中采用了聚热管。为防止由聚热管造成的对流损失，用透明玻璃管覆盖在聚热管外面，玻璃管内保持真空状态。下面将按原理把选择吸收面的光吸收选择性，分类说明如下： (1)利用半导体膜的谱带之间的迁移而产生基础吸收。在红外线领域具有高反射率的金属表面上，涂上一层吸收波长为 1 3的半导体膜，就制成了选择吸收面。用种结构的膜，它可吸收阳光转变为热能；对红外线则呈透明体。罗茨真空泵结构设计 6 由于金属表面的作用使得辐射率变小，可以更有效地利用太阳能。由于高，涂上太阳光的吸收率变好。 (2)利用薄模干涉形成减反射效应。在基板上制成具有高反射率的金属膜，在膜上叠加干涉滤光镜。干涉滤光镜由电介质膜 +半透明金属膜 +电介质膜所组成。像这样结构的膜，可见光在电介质膜中被吸收，而红外线透过干涉滤光镜被金属膜面反射而使辐射率变小。采用这种方式的选择吸收面的例子如： O 利用光干涉效应的单层膜一耐温性极好的金属碳化物，金属氮化物，如做成槽型抛物面镜收集器 (带有。 (3)利用表面和膜结构形成的反射特性与波长的相互关系。在加工成深沟和棱角的表面上，垂直入射的太阳光，在沟与棱角的间隙中，经多次反射而被吸收。这种面会因高温加热而引起性能劣化，其原因可能由于蒸发、热分解、热膨胀造成的剥离和表面成份变化，紫外线照射引起的化学反应或机械损伤等因素造成的。太阳光利用技术，也就是利用太阳光来发电，它是通过太阳电池吸收阳光，先变为直流电再转换为交流电加以利用的。太阳电池就是将阳光直接转变为电能的元件。这种太阳光利用技术，过去仅被用在宇宙卫星、台灯电源和边远地区的通讯电源。现在的价格仍较高 (日本资料报道于 1984年时其价格为 3000日元瓦 )，所以应用范围有限。如能在太阳能电池的主体材料上加以研究和改进，降低太阳能电池的成本，改进制作太阳电池生产的工艺，这种技术是会得到进一步发展的。如日本曾在对 320200校用装置， 000中的大容量装置等进行了研究。这些装置的大部分电力，最终将联接到电力系统上去，同现有发电厂组合运行，向形成综合电力调配系统方向发展。非晶硅太阳电池的制造，如辉光放电分解法，反应溅射法，真空蒸发法等，多采用真空技术。辉光放电分解法：将被稀释的氢和氩等加入到硅烷等低压气体中引起辉光罗茨真空泵结构设计 7 放电，在等离子区分解硅烷，可使非晶硅堆积在低温基板上。另一种是反应溅射法：把结晶硅作为阴极，在 1010上高压使其放电。因放电产生正离子轰击阴极，阴极材料就被溅射出来。如果在阴极附近安置一块低温基板，基板上将堆积起非晶硅膜。太阳电池不仅要求高效、廉价和大面积等特点，而且要求暴露在自然条件下具有良好的稳定性。非晶硅的优点很多，能在玻璃、不锈钢、塑料等基板上作成大面积廉价的薄膜；比结晶硅光吸收系数大，能带宽度比结晶硅宽。核聚变是人类未来的可靠能源，它的实现是全世界人们的愿望。目前，世界上最先进的磁场封闭式托卡马克型核聚变装置，很多国家都在开发研制。美国正在研制洲共同体制作罗斯研制 T 15型，日本研制大型聚变装置的建造和运行，大大推动了高新技术的开发，特别是真空技术、低温技术、磁体技术、大功率脉冲电源技术和射频加热技术以及遥控处理技术等。核聚变装置的真空室用来长时间包容高温等离子体。例如欧洲联合环容积为 200缝总长达8000m。这种真空室漏气率很低，在室温和 500 时要满足 3000余年渗入真空室l 升气体的极微小的漏率。可控聚变装置用的高真空泵采用涡轮分子泵和低温泵，前者用于检漏，后者则用于抽排聚变反应废气的主泵。工作于具有活性炭吸附剂的低温泵，所吸留的废气中，除了氘氚核反应产物氦灰外，还有大量未能参与核反应的氘和氚。把回收后的氘和氚再注入到大环真空室中，把除氚外的杂质气体按环保要求排放出去。这种装置的研究，可通过国际合作攻关，人类有望在 2l 世纪中期建成氘一氚核聚变示范电站，最终目标是提供市场销售用电的核聚变发电站，为 2l 世纪的新能源和经济发展做出应有的贡献。等离子体科学技术和真空科学技术将会得到协同发展，并将为探索宇宙结构和物质起源等重大基础科学研究中起着重要的作用。罗茨真空泵结构设计 8 空泵市场各类泵设备发展现状真空泵是一个量大面广的产品，产量很大，产值不高，但它确实是一个直接影响到真空成套设备性能质量的必不可少的基础产品。真空泵的市场根据用户的需要而发生动态变化。市场增长的主要驱动力来自于半导体工业的迅速发展以及干泵和分子泵应用领域的日益扩大。目前，全球真空泵市场的年销售额约 20亿美元，年增长率在 7%左右。我国生产真空泵的厂家很多，全部真空泵的年销售额大约在元左右，仅相当于美国司一家真空泵的年销售额。通过对全球真空泵市场的分析我们可以看出，各类真空泵的市场及应用领域都在不断变化和发展。我国真空泵制造业有着悠久的历史和雄厚的基础，国产真空泵已经在各个不同领域得到应用并经过验证，有些泵还出口国外，得到国外用户的认可并受到好评，应该说我国真空泵制造业在国内外市场仍然有着巨大的发展空间。虽然水环真空泵属于粗真空泵，但在我国的石油、化工、电力、轻纺、造纸、医药等领域仍然有着很大的市场。在国外，水环泵的销售额占全部真空泵市场的 14%，仅次于干泵，所以公司都在我国投资建厂或建立销售网络，不断扩大在我国的市场份额。由于水环泵大部分是铸件，加工要求也不高，属劳动密集型产品，所以国产水环泵在价格上有竞争优势，关键是要改进设计，缩小体积，减轻重量，提高效率，降低能耗。滑阀泵是油封式真空泵的一种。由于滑阀泵比较耐用、可靠，国内外各种真空炉、镀膜机以及干燥、浸渍等设备都是用滑阀泵作为前级泵，但是滑阀泵铸件重，加工工作量较大，所以国外各真空厂都在中国寻找合作伙伴。为了使国产滑阀泵能够进入国际市场，必须进一步降低泵的振动噪声，杜绝喷油和漏油，提高滑阀泵长期运行的可靠性。随着真空技术在各个应用领域的不断扩大，直联旋片泵的需求量越来越大。由于这种泵数量很多，加工装配工作量很大，价格又很低，所以有的国外真空厂商在中国建立专业厂。国产中小型直联旋片泵在技术上已经过关，价格又远罗茨真空泵结构设计 9 比国外的泵便宜，所以国产泵仍然有竞争优势，关键是要解决轴封漏油以及旋片材料和真空泵油的性能质量问题，确保直联泵在高速、高温下性能稳定和运行可靠，同时还要进一步提高国产直联旋片泵抽除水蒸气的能力。分子泵在国外半导体领域里的许多工艺场合是用来代替低温泵，尤其是溅射、刻蚀和装置都采用复合分子泵和牵引泵作为主泵。由于分子泵对水蒸气的抽速仅为同口径低温泵抽速的四分之一，所以分子泵的排气时间比低温泵长。为了提高抽速，国外在分子泵的入口侧装一个的低温冷板，称之为低温分子泵，水蒸气被低温板捕获，其他气体则由分子泵抽走。这种低温分子泵在真空镀膜装置上应用，既提高了生产效率又改善了膜层质量。随着我国半导体工业、薄膜产业和科学研究事业迅速发展，分子泵应该是我国真空泵制造业发展的重点。首先，分子泵要从小到大建立完整系列，并研究开发各种复合分子泵、牵引泵和低温分子泵，以满足不同场合的需要。国外干式机械真空泵市场的不断增长，其主要驱动来自于半导体行业、化学工业、薄膜产业的迅速发展。在日本，半导体行业已全部用干式真空泵代替油封式机械泵，欧美半导体行业 45%以上用干式真空泵代替了油封式机械泵，大大提高了产品的性能和质量。为了满足不同应用领域和不同工况的要求，国外有多级罗茨真空泵、多级爪式真空泵、螺杆式真空泵、涡旋式真空泵、往复式活塞真空泵以及涡轮式无油真空泵等。极限压力从 1010速从 20m3/h500m3/h。据统计，目前国产干泵的应用还不足 1%，国内半导体工业用的干泵全部从国外进口，其价格十分昂贵。所以，我国应大力研究开发干泵，使干泵成为我国真空工业新的经济增长点。空泵技术进展趋势技术发展的原动力在于市场的需求。由于真空技术领域的扩展和迅速成长的高新技术，国内真空泵市场对真空泵的技术水平提出了更高的要求。真空泵的生产企业必须通过技术创新和产品结构的调整两个途径来保住原有市场，进而继续罗茨真空泵结构设计 10 扩大市场占有率。提高真空泵的可靠性，降低振动、噪声，注重真空泵的综合水平。过去的若干年，生产厂注重真空泵的主要性能指标，比如，极限压力、抽速等，而忽视真空泵的综合性能。而现在，产品的可靠性、性能的稳定性以及对环境不造成污染逐渐成为用户购买产品时考虑的主要因素。对于旋片泵、罗茨泵、滑阀泵等而言要将成熟的可靠性设计理念运用到真空泵的设计中，在可靠性设计、可靠性实验等方面下工夫，以大幅度提高真空泵的可靠性、稳定性和寿命，保证真空泵能够在各种工况下长期可靠的运行。同时通过采用新技术、新材料、新工艺、新结构来降低振动、噪声，解决泵的喷油、漏油问题，还用户一个清洁环保的工作环境。企业面对的永远是变化的市场，而我们的真空泵产品却千篇一律的雷同。产品和市场的不衔接，使我们丢掉了许多机会。真空泵的下一步发展应该面向个性化和多样化。所谓个性化和多样化就是针对不同用户的不同需求，设计针对某一用户的特定场合的产品，使产品在这一场合应用，其特性的发挥恰倒好处。尽快形成分子泵和干泵的规模生产。根据预测，到 2010 年我国将成为世界上第二大半导体集成电路市场，总需求量约 1000 亿块，达到 1000 亿美元以上的总金额，需要建 30多条大生产线才能满足需求。 30条生产线所需干式真空泵大约 15000台，是目前我国真空泵年产量的 1 10左右。国内目前真空获得设备仍然以传统的真空泵为主，主要为旋片真空泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵、蒸汽流泵、水环真空泵等，且全部用于传统产业，我国生产的真空泵用于电子信息产业不足 1，与日本、欧美等国相比差距巨大。我国干式真空泵的生产处于刚刚起步阶段，在全国 200多家生产真空泵的企业中，能够生产干式真空泵的企业不足 10家，年产量不足 1000 台。没有形成批量生产。目前国内生产的干泵绝大多数用于实验室及化学、医药等领域，用于半导体行业的很少。国内飞速发展的电子信息产业没有有效的刺激国内干式真空泵发展，而却成为国际上真空工业发达国家的扩张之地。目前国内建成的半导体集成电路生产线，几乎所有的干式真空泵 (包括其它真空设备 )均为进口，主要来自英国、日罗茨真空泵结构设计 11 本、德国、美国等。国内生产的干式真空泵进入该领域十分艰难，使得干式真空泵这个未来真空获得设备的主导产品在我国处于十分困难的境地。造成此状况的主要原因为干式真空泵在我国的起步较晚，刚一起步即面临国外已经发展成熟的产品大量进入我国市场，国内产品除了价格低外，在加工制造、技术水平、质量状况等各方面不含有优势，国外各国的产品经过几年的较量，已经基本瓜分了国内市场，并且站稳了脚，国内的干式真空泵生产由于失去了市场的激励，没有了发展的动力，进步缓慢。业内专家一致认为干式真空泵是真空获得设备发展的方向，也是真空获得手段的 “ 尖端 ” 技术，我国的真空泵产业必须在此领域有所作为，首先进入食品、化工、医药等行业。经过这些市场的培育和锻炼，进而打入半导体行业。才能使整个行业与时俱进的发展。目前国内分子泵应健全系列并开发多品种，如低温分子泵、复合分子泵等，逐渐扩展市场。引进国外先进技术，提升我国产品的科技含量在其他行业有成功的经验。在发展真空获得设备的高端产品中引进国外技术，并很好的消化吸收，将宅誉速改变我国产品技术含量低、质量和技术水平不能满足市场需求的现状。但苎引进国外技术，应特别注意两点：一是重在消化吸收，在此基础上培育企业的自主知识产权和创新能力。二是不要重复盲目引进，要瞄准国际上当代最新技术，避免引进一代，落后一代。引进国外技术不是目的，而是手段，通过引进技术最终打造国产自主品牌。传统的真空设备我们生产了几十年，在全国范围内形成了产品分布的稳定格局。但是随着经济的高速发展，信息技术、航空航天、纳米科学等高科技弓这些高新技术的发展离不开真空获得设备这个基础装备。目前国内的状况是真空泵生产企业仍然以生产传统产品为主在传统应用领域占领 90以上的市场份额。在高科技领域，国内产品在技术水平和质量上不能满足要求， 90以上市场份额由国外产品占领。国内真空获得产品与高新技术的发展严重脱节，产品结构不尽合理。多数企业期望只靠已有的老产品，不断增加产量而逐年增加利润，这种可能性在市场竞争日益激烈的今天会越来越小。在今天的国内外市场格局面前，尽快调整产品结构，使其适应市场需求才是罗茨真空泵结构设计 12 最明智的选择。产品结构的调整一是要不断推出市场需要的对路产品，对真空泵市场来说，就是要加快各种干式泵、分子泵以及其他高端产品的研制生产，尽快形成批量。二是全行业要形成高、中、低端产品的合理布局，并随着市场的变化，不断调整，始终保持比较合理的产品结构状态。尽管 2003 年真空行业取得了令人瞩目的成绩，但目前的真空泵技术发展状况却并不乐观。全行业要认真分析形势，总结经验教训，团结一致，为行业的发展和技术进步开出一条道路，为我国的经济建设做出全行业应有的贡献。真空技术未来发展的期望对未来真空技术的期望，首先希望厂家能研制出方便耐用的设备，朝着用户与厂家相互满足的方向努力。操作要方便，要缩短运转时间或生产周期。因为花费在抽真空上的时间非常长，所以要加以解决。真空装置和仪表要高级化，提高设备的寿命和精度。希望在太空中建立真空应用的工厂。空间站和飞船也会释放出自身的气体，真空并不理想，在空间飞船后 100米以外的地方才能获得理想的超高真空。要利用微重力条件下宇宙真空环境，为人类服务。铝合金真空装置可能代替不锈钢。实现真空装置铝合金化，硬度问题利用离子镀就可以达到实用化。今后的发展方向，一是向微小化领域 (纳米科技和固体元件的研制 )，另一个是向巨大化的领域 (如核聚变的研究 )，其中在巨大化装置和使用多种气体的真空装置方面，希望能研制出能够用于从粘滞流领域到超高真空的宽域型真空泵。希望能研制出不经烘烤的超高真空装置或者烘烤 100 就可以了。总之要以方便用户的操作为出发点，得到全世界用户对欢迎。我们希望 21 世纪中真空科学与技术取得更新的成就。真空行业得到更大的发展。罗茨真空泵结构设计 13 第二章罗茨真空泵的介绍茨真空泵的术语和定义（ 1）抽气速率当泵装有标准试验罩并按规定条件工作时，从试验罩流过的气体流量与在试验罩上指定位置测得的平衡压力之比，简称抽速，单位 L/s。（ 2）极限压力泵装有标准实验罩并按规定条件工作，在不引入气体正常工作的情况下，趋向稳定的最低压力，单位为（ 3）最大允许压差最大允许压差是指泵入口压力等于或低于时，连续运转 1h，不发生故障所允许的出口压力与入口压力差值的最大值，单位为（ 4）零流量最大压缩比零流量压缩比0体流量为零时，前级真空管路中的压力与入口压力之比，该压缩比的最大值用验气体为非可凝性气体，一般指空气。茨真空泵的型式和基本参数（ 1）普通罗茨真空泵的型式图 2号示意图罗茨真空泵结构设计 14 （ 2）标记示例 1）名义抽气速率为 150L/记为： 2）名义抽气速率为 300L/记为：）名义抽气速率为 600L/记为： 3）基本参数一般型及带溢流阀型泵的基本参数应符合表 2 2的基本参数气冷式泵的基本参数符合表 2茨真空泵结构设计 15 表 2冷式泵的基本参数（ 4） 00低噪声气冷罗茨真空泵的简介在各个行业中为了实现无污染的真空获得环境，需要把多台气冷罗茨真空泵与普通罗茨真空泵组合起来进行抽气。但气冷罗茨真空泵及由其组成的机组在运行时噪声较大，影响了一些模拟实验的进行以及工作人员的身心健康。 00低噪声气冷罗茨真空泵通过研究一种保证在工作过程中既要使排出口及两侧返冷气口的高压气体在回流是对低压气体的冲击小又能保证有充分的反冷气时间的转子线型以及控制由于转子在工作过程中的热膨胀和轴承游隙引起的转子径向和轴向的列和间隙。如图 2 200低噪声气冷罗茨真空泵采用如下扭叶转子型线，转子的截面型线由圆弧 - 摆线 - 渐开线- 圆弧 - 圆弧等多段曲线组成，以达到具有高压缩比的效果；并通过确定合理的转子扭角以及转子导程，以达到合适的返冷气时间，提高高压差下的工作稳定性；同时，采用两扭叶转子，可缩小其轴向错位，以保证转子在工作过程中的安全、高效、可靠。罗茨真空泵结构设计 16 图 2子扭转角的确定图 2维参数化造型（ 5）两叶与多叶转子气冷式罗茨真空泵型线分析气冷式罗茨真空泵的型线可以由渐开线、圆弧、摆线或由其组合而成。虽然渐开线型的容积利用系数稍大于圆弧摆线，但从泵的抽数和实际利用效率来看，则圆弧摆线型转子要高一些。本文研究的则是两叶、三叶、四叶圆弧排线转子的型线。本文先建立摆线的参数方程来确定转子的形状（如图 2 2示）。并且通过对不同叶数下的容积利用系数的分析，来确定二者之间的关系。就圆弧摆线转子来说，叶数越多， c 值越大，容积利用系数越大，则理论抽速就越大，泵的效率也就越高（三种叶片的线见图 2同时，叶数增加，封闭工作腔的容积会变小，进气及反流产生的噪声也就越小。其中 , 2 （图 2 m 转子外圆半径（图 2 R 为摆线形成的节圆半径（图2 罗茨真空泵结构设计 17 图 2始位置图 2转一定角度后的位置图 2 积利用系数示意图 2种转子型线线罗茨真空泵结构设计 18 茨真空泵的技术要求（ 1）泵应符合标准要求，并按照经规定程序批准的图样及技术文件制造。（ 2） P）型泵必须有前级泵为其预抽真空，它不能单独使用；泵可单独使用，直排大气。（ 3）泵配用油封机械真空泵作前级泵时，则不适于抽除含氧气量过高、有爆炸性的、对黑色金属有腐蚀性的、与真空泵油起化学反应和含有尘埃的气体。（ 4）在带试验罩的条件下， P）型泵启动运转 30后，应达到图 2般 3应达到图 2 （ 5）本标准不考核抽气速率。如需测量抽速， P）型泵必须配置相应的前级泵，并注明前级泵的型号和规格。（ 6） P）型泵的其他性能应符合图 2规定；（ 7）泵工作的环境温度为 405 。（ 8）泵应运转平

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