旋片泵設(shè)計(jì)說明書

1、真空獲得設(shè)備課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：真空泵2XZ-8學(xué)院：機(jī)械與汽車工程學(xué)院班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：20080791指導(dǎo)老師：日期：目錄摘要1第一章設(shè)計(jì)要素3§1-1真空泵2XZ-8設(shè)計(jì)要求3§1-2真空泵2XZ-8設(shè)計(jì)參數(shù)3第二章真空泵2XZ-8示意圖4§2-1真空泵2XZ-8結(jié)構(gòu)簡圖4第三章電動(dòng)機(jī)選擇5§3-1電動(dòng)機(jī)類型的選擇5§3-2電動(dòng)機(jī)功率的選擇5§3-3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇5§3-4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定5第四章真空泵2XZ-8參數(shù)確定6§4-1真空泵2XZ-8主要參數(shù)的初選6§4-2真空泵2XZ-8主要幾何

2、參數(shù)的確定6§4-3旋片的長度h和厚度B的確定8§4-4進(jìn)排氣口尺寸的確定9§4-5旋片泵、電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算9第五章軸的計(jì)算11§5-1聯(lián)軸器的選擇1115§5-2軸的強(qiáng)度校核12參考文獻(xiàn)摘要1 .旋片泵概述旋片式油封機(jī)械泵（簡稱旋片泵）為一種變?nèi)菔綒怏w傳輸真空泵，是真空技術(shù)中最基本的真空獲得設(shè)備之一。其工作壓力范圍1013251.33X10-2（Pa）,屬低真空泵。它可以單獨(dú)使用，也可以作為其它高真空泵的前級(jí)泵，用以抽除密封容器中的干燥氣體。若附有氣鎮(zhèn)裝置，還可以抽除一定量的可凝氣體，被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、電子、化工、輕工、石油及醫(yī)藥等領(lǐng)域

3、。但旋片泵不適于抽出含氧過高的、有爆炸性的、對(duì)金屬有腐蝕性的、與泵油會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、含有顆粒塵埃的氣體。旋片泵多為中小型泵，有單級(jí)和雙級(jí)兩種。一般雙級(jí)泵，可以獲得較高的真空度。目前，旋片泵產(chǎn)品已經(jīng)系列化，其型號(hào)和基本參數(shù)見表1.件勺V號(hào)抽'I速率5校里選力他取余雁力號(hào)曲dBai機(jī)動(dòng)率kW然氣口內(nèi)橋mm,抽氣效率、I50II：比功市瑞，&L”«大忙許"Pa木JST把在"Eh出pjLXZ-05OS近7<78昵onwClfi<2402XZ-1116<110312>CI254XZ-44S5碎5XZ-SSJ2毛如6ms15安之<

4、;20«I5a>80瞠】3。步和003=J2007我<90(42500SX-70SC癥】00Q益95W151253M2OOO隨著旋片泵應(yīng)用數(shù)量的增加和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)于縮小泵的體積、減輕泵的質(zhì)量、降低電耗、減小泵的噪聲、防止泵的噴油等要求更為迫切，而提高泵的轉(zhuǎn)速是改進(jìn)泵性能的一個(gè)重要途徑。高速直聯(lián)泵已逐步由小型泵向中型泵發(fā)展。在國外，直聯(lián)泵的使用相當(dāng)普遍，我國隨著旋片材料和泵油質(zhì)量的提高、泵結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，中型直聯(lián)泵的研制和應(yīng)用將會(huì)得到迅速發(fā)展。2 .旋片泵的工作原理如圖1為旋片泵的工作原理示意圖。旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝

5、一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。兩個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和兩個(gè)端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，如圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，A空間的容積增加，壓力降低，氣體經(jīng)泵入口被吸入，此時(shí)處于吸氣過程；B空間的容積減小，壓力增加，處于壓縮過程；C空間的容積進(jìn)一步縮小，壓力進(jìn)一步增加，當(dāng)壓力超過排氣壓力時(shí)，壓縮氣體推開泵油密封的排氣閥，處于向大氣中的排氣過程。在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不斷進(jìn)行著吸氣、壓縮和排氣過程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。如果排出的氣體通

6、過氣道而轉(zhuǎn)入另一級(jí)（低真空級(jí)），由低真空級(jí)抽走，再經(jīng)低真空級(jí)壓縮后排至大氣中，即組成了雙級(jí)泵。這時(shí)總的壓縮比由兩級(jí)來負(fù)擔(dān)，因而提高了極限真空度。圖1旋片泵工作原理圖1-泵體；2-旋片；3-轉(zhuǎn)子；4-彈簧；5-排氣閥第一章設(shè)計(jì)要素§1-1真空泵2XZ-8設(shè)計(jì)要求1) 深入理解旋片泵的工作原理、產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)、零部件結(jié)構(gòu)及相關(guān)的加工、裝配工藝，掌握一般的設(shè)計(jì)方法；2) 正確選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，學(xué)會(huì)處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系；3) )通過設(shè)計(jì)鞏固、深化、應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)和知識(shí)。§1-2真空泵2XZ-8設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)JB/T6533-2005的規(guī)定，2XZ系列雙級(jí)高速直聯(lián)旋片泵應(yīng)

7、滿足以下要求：1 .極限真空：6.0X10-2(Pa)。2 .名義抽速：8L/s。3 .泵在100KPa6KPa的人口壓力下，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不應(yīng)超過3min,并在入口通大氣時(shí)，1min內(nèi)無油噴現(xiàn)象。4 .泵必須附氣鎮(zhèn)裝置，以抽除一定量的可凝性氣體。5 .泵不應(yīng)有漏油現(xiàn)象，水冷泵不得漏水。6 .泵設(shè)計(jì)時(shí)幾何抽速應(yīng)為抽氣速率的11.2倍。7 .泵的工環(huán)境做溫度為540c.8 .泵在連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)候，性能指標(biāo)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第二章真空泵2XZ-8示意圖§2-1真空泵2XZ-8結(jié)構(gòu)簡圖第三章電動(dòng)機(jī)選擇§3-1電動(dòng)機(jī)類型的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境和電源條件，選用臥式封閉型Y(IP4

8、4)系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)B35型。§3-2電動(dòng)機(jī)功率的選擇根據(jù)表1,抽速8L/s的旋片泵其配用電動(dòng)機(jī)功率不應(yīng)大于1.1KW。§3-3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇高速直聯(lián)泵轉(zhuǎn)速一般在1500r/min左右，故電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可在14001600r/min中選擇。§3-4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定按上述標(biāo)準(zhǔn)，選才IY90S-4三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要及數(shù)據(jù)圖所示。庫河三相釬蚓機(jī)險(xiǎn)心理假廉型號(hào):底色：所在毗Y系列電機(jī)油庫:考工基本參野電流：2.B£電壓：saoT增耗鋁也2.Sn.i,聯(lián)定由率I期效率：黑X同謠逵：1400r/iiti功率因乳0.73里率B0的艷定轉(zhuǎn)矩:run型號(hào)：Y9

9、0S-4第四章真空泵2XZ-8參數(shù)確定§4-1真空泵2XZ-8主要參數(shù)的初選Z=21）旋片數(shù)Z的確定此設(shè)計(jì)方案取旋片數(shù)z=2o2）參數(shù)a的選取泵長徑比a=Li/D,系數(shù)a=0.401.50式中L1-高真空級(jí)泵腔寬度；a=1.00D-泵腔直徑?？紤]泵的造型、加工要求等方面因素，取a=1.003）參數(shù)b的選取b=0.80b=d/D,系數(shù)b=0.750.90式中d-轉(zhuǎn)子直徑；對(duì)直聯(lián)泵，取b=0.80。§4-2真空泵2XZ-8主要幾何參數(shù)的確定4-2.1初算泵腔直徑D由公式：D其中Kv72410Sth；二nza(1-b2)KV(4-1)(4-2)代入式（4-2）求得Kv=0.851

10、3。代入式（1-1）求得D=90.11D=90mmd=70mmL1=80mm誤差0.125%圓整后D=90mm。4-2.2初算轉(zhuǎn)子直徑d由公式：b=d/D(4-3)代入數(shù)據(jù)解得d=70.2mm。圓整后d=70mm。4-2.3初算高腔長度L1的確定由公式：a=L1/D(4-4)代入數(shù)據(jù)解得L1=81mm。圓整為偶數(shù)后L1=80mm。4-2.4校核幾何抽速Sth的值已知參數(shù)：n=1400r/min,z=2,L1=80mm,D=90mm,d=70mm?？傻茫篴'=L1/D=80/90=0.889,即a=0.889;b=d/D=70/90=0.778,即b=0.778;Kv'=0.85

11、5。.2二nza1-b由公式Sth=D31Kv，得：2410Sth=8.02L/s誤差為：(Sth-Sd)/Sth=0.125%o所以)在(1-1.2)Sd范圍內(nèi)，以上尺寸選擇合格。4-2.5偏心距e的確定,D一d由公式e=(4-6)2代數(shù)據(jù)解得e=10mm。D=90mme=10mm4-2.6低級(jí)腔寬度L2的確定旋片泵高級(jí)腔寬度L1的高腔寬度L1=90mm。壓縮比6一般為46,取(t=4已知參數(shù)：L1=90mm,o-=4.低級(jí)腔寬度L2=L1/(r=90/4=22.5mm圓整，取L2=20mm。e=10mm(T=4L2=20mm§4-3旋片的長度h、厚度B和頂端圓弧rn的確定旋片在轉(zhuǎn)

12、子槽內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，頂端始終與泵腔接觸，并在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)。為防止旋片太短影響其自由滑動(dòng)或因旋片太長發(fā)生干涉，旋片長度應(yīng)滿足：在兩旋片最接近時(shí)(見圖4-1(b),旋片長度h<jR2e2；在最大伸出量時(shí)(見圖4-1(a),旋片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的長度hB0.4h。4-3.1旋片長度h的確定由公式h=.R2-e2-4(4-7)代數(shù)據(jù)解得h=39.87mm。h=40mm圓整為偶數(shù)h=40mm。hr=h-2e=20>0.4h=16符合要求。4-3.2旋片厚度B的確定1)已知參數(shù)：2XZ-8;2)旋片厚度B應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)還要考慮轉(zhuǎn)子槽的加工工藝性。B的選擇可參考表4-1。表4-1旋片厚度B型(2

13、X-)號(hào)0.51248153070150B/mm66881010121215B=10mm由表4-1可得：旋片厚度B=10mm§4-4進(jìn)排氣口尺寸的確定4-4.1泵進(jìn)氣口徑的確定由表1知，旋片泵2XZ-8的進(jìn)氣口徑di=40mm。4-4.2排氣口徑的確定為保證排氣順暢，排氣面積可?。篎=Sthv式中Sth-排氣級(jí)的幾何抽速；v-排出氣流速度，v=2030m/s,取v=25m/so由公式_"sjdONz二vL1Nz=2代入數(shù)據(jù)解得do=7.12mm。do=10mm圓整后d。=10mm。取高腔排氣閥數(shù)目為3,低腔為1。§4-5旋片泵、電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算4-5.1旋片泵最大

14、功率時(shí)吸氣口壓強(qiáng)P吸的計(jì)算已知參數(shù)：p排=110kPa,多變指數(shù)k=1.2,過載系數(shù)£=1.3機(jī)械效率”后0.78,直聯(lián)傳動(dòng)效率4n=1o旋片泵功率w:k_1VP2一卜一()ktILpiPisthP2P1k_1k一1當(dāng)旋片泵功率w出現(xiàn)最大時(shí)，吸氣口壓強(qiáng)P吸為:己110P吸=36.84kPakkJ1.21.2-14-5.2電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算名過Nmax名過載系數(shù)色機(jī)&直1Nmax=P2Sthm12m代入數(shù)據(jù)的Nmax=0.35kW。設(shè)計(jì)時(shí)選用電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)為Ng代入數(shù)據(jù)得Ng=0.65kwog電動(dòng)機(jī)選擇符合要求Nmax=0.35kwN=0.65kwgP吸=-h=36.84kPa第五

15、章軸的計(jì)算§5-1聯(lián)軸器的選擇1）已知參數(shù)：電機(jī)型號(hào)Y90S-4,P額=1.1kW,n=1400r/min,電動(dòng)機(jī)的軸伸直徑d=24mm2）類型選擇：為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用梅花型彈性聯(lián)軸器；聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及安裝固定結(jié)構(gòu)如圖5-1圖5-1梅花型彈性聯(lián)軸器;ML型梅花形彈性聯(lián)軸器基本參數(shù)和要尺寸型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩Tn(N-m)春用轉(zhuǎn)速Sr/mi：n軸九五桂ditdivds軸孔長度1”masDs彈性或母轉(zhuǎn)動(dòng)fflit題量VJzLL如M,lES15300住14卻32WSU402MT0.014也6616.18.1942心1DO20.21.24S23S521203）載荷計(jì)算:公稱轉(zhuǎn)矩6P額61.1T=

16、9.55109.5510:7503.57Nmmn1400表5-1工作情況系數(shù)Ka工作機(jī)Ka原動(dòng)機(jī)分類工作情況及舉例電動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)四缸及四缸以上內(nèi)燃機(jī)雙缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)I轉(zhuǎn)矩變化很小，如小型離心泵、發(fā)電機(jī)1.31.51.82.2n轉(zhuǎn)矩變化大并有強(qiáng)烈沖擊載荷，如無飛輪的活塞泵3.13.33.64.0由表5-1查得K=1.3,T,=9754.64Nmmca故計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca-KAT=1.37503.57-9754.64Nmm4）型號(hào)選擇ML1型梅花型彈性聯(lián)軸器從GB/T5272-1985中查得HL1型梅花型彈性聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為160N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為7100r/min，軸徑為1224mm之間，故

17、合用§5-2軸的強(qiáng)度校核軸受有不大的彎矩，這里只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：TWTP95500000.2d式中：-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa;T軸所受的扭矩，Nm;Wt軸的抗扭截面系數(shù)，mm3;n軸的轉(zhuǎn)速，r/min;P-軸傳遞的功率，kW;d計(jì)算截面處軸的直徑，mm!»】-許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa見表5-2表5-2軸常見幾種材料的Itt】及A0值軸的材料Q235-A20Q275354540Cr、3Cr13k/MPa1525203525453555A14912613511212610311297注：1）表中Itt】值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。2）在下述情況時(shí)，Itt取較大值，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、軸只做單向旋轉(zhuǎn)；反之，kT】取較小值，A取較打值。此次設(shè)計(jì)，采用45作為軸的材料，故可取A）=115o由上式可得軸的直徑:9550000P9550000PPd-；0.2l.TIn=3.0.2l,T1;n二¥n式中,9550000A0=30.2I.t1這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑dmin,故P1.1dmin=10.61