2X-70旋片式真空泵設(shè)計【7張cad圖紙+文檔全套資料】

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Widely used in metallurgy, mining, forging, injection molding, shipbuilding, heavy machinery and other equipment. But in actual production is not properly resolve the flow pulsation, rigid and flexible impact problems. Better solve the problem of flow pulsation, rigid and flexible impact design balanced radial piston pump can. Through the design of the pump 2X-70 rotary vane vacuum pump can meet the high requirements of the modernized industry structure function. Vacuum pump with mechanical, physical, chemical, physical and chemical method for pumping the container, in order to obtain and maintain a vacuum device. Vacuum pumps and other equipment (such as a vacuum container, vacuum valve, vacuum measuring instruments, the connection pipelines) consists of vacuum system, widely used in electronics, metallurgy, chemical industry, food, machinery, pharmaceuticals, aerospace and other departments. The design is based on the 2X-70 rotary vane vacuum pump structure design to complete a given design parameters, including the structure design of belt wheel, pump. To determine the geometric parameters, and check the projection mapping, mining design the structure of the pump, drawing the assembly drawing and parts drawing, and for the strength calculation. Keywords: 2X-70 rotary vane vacuum pump, design, structure 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 緒 論 1 1.1 2X旋片式真空泵簡介 1 1.2 適用范圍 2 1.3特點及不適用范圍 2 1.4品種、規(guī)格及其主要性能參數(shù)（見表一） 2 1.5 使用環(huán)境條件 3 第2章 結(jié)構(gòu)與工作原理 4 2.1 結(jié)構(gòu) 4 2.2 工作原理 6 第3章 2X-70旋片式真空泵的總體設(shè)計 7 3.1 設(shè)計參數(shù) 7 3.2 電動機的選擇 7 3.3 總體傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 第4章 2X-70旋片式真空泵主要零部件的設(shè)計 9 4.1 帶傳動設(shè)計 9 4.2選擇帶型 9 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 10 4.4確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 11 4.5確定帶的根數(shù)z 12 4.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 12 4.7帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 4.8確定帶的張緊裝置 15 4.9計算壓軸力 15 4.10轉(zhuǎn)子體設(shè)計計算 15 4.11軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 19 4.11.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 22 4.11.2按剛度條件計算 23 4.11.3 精確校核軸的疲勞強度 23 4.12 軸承選取設(shè)計計算 26 4.12.1 軸承的設(shè)計參數(shù) 26 4.12.2 軸承的當(dāng)量動載荷計算 26 4.13鍵的選擇、鍵的校核 27 第5章 2X-70旋片式真空泵真空泵的保養(yǎng)與維護 29 5.1 真空泵的保養(yǎng) 29 5.2 真空泵防止過載的方法 30 5.3 常見故障及消除方法 31 總 結(jié) 33 參考文獻 34 謝 辭 35 緒 論 1.1 2X旋片式真空泵簡介 2X雙級旋片真空泵系 雙級油封機械真空泵，它是用于對密封容器抽除氣體獲得真空的基本設(shè)備。其工作原理與一般空積式泵相同，它是由一個與傳動軸同芯安裝而在泵體內(nèi)處于偏心位置 的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子上有二個徑向滑動葉片。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時候，這二個葉片一方面受離心力的作用，另一方面受著彈簧的作用，使它能緊密地保持與泵體內(nèi)壁相斷壓 縮排出氣體，從而達到抽氣的目地，這種操作每轉(zhuǎn)重復(fù)二次。 旋片真空泵主要由泵體（靜子）和轉(zhuǎn)子組成。在轉(zhuǎn)子槽中裝有兩塊以上的旋片，有些泵旋片間還裝有彈簧。轉(zhuǎn)子偏心地裝在泵腔內(nèi)，其外緣與泵腔頂部表面的間隙為 2～3微米。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在離心力等作用下,旋片沿槽作往復(fù)滑動并與泵腔內(nèi)壁始終保持接觸,將泵腔分成兩個或幾個可變?nèi)莘e的工作室。轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn) 時,與吸氣口相通的吸氣腔容積由零逐漸增大,腔內(nèi)氣體壓力降低，被抽氣體便從吸氣口源源不斷地吸入。同時,與排氣口相通的排氣腔容積由大變小，吸入腔內(nèi)的 氣體被壓縮，待氣體壓力高于大氣壓力時，推開排氣閥排出大氣。轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動，泵便不斷抽氣。 工作原理 旋片泵的工作原理：旋片泵主要由定子、轉(zhuǎn)子、旋片、定蓋、彈簧等零件組成。其結(jié)構(gòu)是利用偏心地裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子的外圓與定子的內(nèi)表面相切兩者之間的間隙非常?。┖娃D(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動的借助彈簧張力和離心力緊貼在定子內(nèi)壁的兩塊旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，始終沿定子的內(nèi)壁滑動。 兩個旋片把轉(zhuǎn)子、定子內(nèi)腔和定蓋所圍成的月牙型空間分隔成A、B、C三個部分，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，與吸氣口相 通的空間A的容積不斷地增大，A空間的壓強不斷的降低，當(dāng)A空間內(nèi)的壓強低于被抽容器內(nèi)的壓強，根據(jù)氣體壓強平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進吸氣腔 A，此時正處于吸氣過程。B腔的空間的容積正逐漸減小，壓力不斷地增大，此時正處于壓縮過程。而與排氣口相通的空間C的容積進一步地減小，C空間的壓強進 一步的升高，當(dāng)氣體的壓強大于排氣壓強時，被壓縮的氣體推開排氣閥，被抽的氣體不斷地穿過油箱內(nèi)的油層而排至大氣中，在泵的連續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，不斷地進行著 吸氣、壓縮、排氣過程，從而達到連續(xù)抽氣的目的。 排氣閥浸在油里以防止大氣流入泵中，油通過泵體上的間隙、油孔及排氣閥進入泵腔，使泵腔內(nèi)所有運動的表面被油覆蓋，形成了吸氣腔與排氣腔的密封，同時油還充滿了一切有害空間，以消除它們對極限真空的影響。 產(chǎn)品概述 1.2 適用范圍 2X型旋片式真空泵（以下簡稱真空泵）式用抽除特定密封容器內(nèi)的氣體，使該容器獲得一定真空度的基本設(shè)備。真空泵可接獲得6.0×10-2pa以下的 真空度，可以作為其它真空設(shè)備的前級泵使用，可供冶金、化工、石油、醫(yī)藥、電真空、原子能、紡織、食品、印染等工業(yè)礦企業(yè)，大專院校、科技機構(gòu)生產(chǎn)、教學(xué)、科研之用。 1.3特點及不適用范圍 真空泵使用黑色金屬制造，屬較精密的 設(shè)備。真空泵的主要工作部件浸在特制的真空泵油中工作。不適用于抽除含氧過高的 、有毒的 、有爆炸性的 、對真空泵油起化學(xué)作用或?qū)谏饘儆懈g作用的氣體；也不可作為壓縮機和輸送泵使用。 1.4品種、規(guī)格及其主要性能參數(shù)（見表一） 表一： 型號 項目 2X-4 2X-8 2X-15 2X-30 2X-70 極限壓力 Pa 6×10-2 抽氣速率 L/S 4 8 15 30 70 噪音（聲功率級）dB 72 75 80 82 86 抽大氣不噴油時間 min 3 溫升 ℃ 40 配用 電動機 功率KW 0.55 1.1 1.5 3 5.5 轉(zhuǎn)速r/min 1400 1400 1400 1420 1440 配用三角皮帶 型號/長短mm A/889 A/965 A/1120 B/1400 B/1600 根數(shù) 1 1 2 3 4 用油 牌號 1號真空泵油 數(shù)量L 1.1 1.3 2.5 4.5 8 泵主軸轉(zhuǎn)速r/min 525 550 470 430 450 進氣口直徑mm 28 34 60 70 90 進氣口連接方式 用橡膠管與進氣口連接 用法蘭與泵體連接 冷卻方式 自然冷卻 自冷或水冷 水冷 1.4、型號的 組成及其代表意義 例 2 X 30 表示每秒鐘的抽氣速率（30L/S） 表示旋片式真空泵 表示雙級泵 1.5 使用環(huán)境條件 環(huán)境溫度：5-40℃； 相對濕度：≤90%。 35 35 第2章 結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1 結(jié)構(gòu) 2X系列的各種真空泵外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。泵由電機經(jīng)三角皮帶傳動到轉(zhuǎn)子。電動機和泵用螺釘、卡板固定在底盤上。 真空泵由泵體、高轉(zhuǎn)子、底轉(zhuǎn)子、前端板、后端板、高轉(zhuǎn)片、底轉(zhuǎn)片、排氣閥、排氣罩、視鏡等零件組成（見圖一和圖二）。 圖 一 圖 二 在泵體內(nèi)壓入一個中隔板，將泵體分成高真空室和底真空室。各室均配有排氣閥。高真空室排氣與底真空室進氣相通。高轉(zhuǎn)子前端伸出前端板外；后軸由中隔板上的軸承支承，而伸入底真空室內(nèi)，底真空室轉(zhuǎn)子裝在后軸上，故高、底轉(zhuǎn)子均由前軸帶動。高、底轉(zhuǎn)子都有對開的槽子，呈“T”形的轉(zhuǎn)片由彈簧支撐開而裝于槽內(nèi)。真空泵的進氣口處有過濾網(wǎng)；排氣口處有擋油網(wǎng)。抽氣速率較大的真空泵還配有擋油板。后端上沒有摻氣閥。泵體下邊有放油孔。（見圖一） 2.2 工作原理 真空泵的工作原理如圖三所示。 轉(zhuǎn)子2與7分別與真空室1與6相切，轉(zhuǎn)子3與7接箭頭方向旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動的旋片8旋轉(zhuǎn)，由于彈簧9的撐力和旋轉(zhuǎn)離心力的作用，轉(zhuǎn)片外端緊貼高低真空室的內(nèi)壁滑動，將轉(zhuǎn)子于高、底真空室所形成的洼形空間從進氣嘴2到排氣閥門5和從過氣管4到排氣閥門10之間分隔開來，形成二或三個容積，并呈周期性地大小變化，當(dāng)在圖示位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時A與C容積逐漸增大，被抽氣體沿氣嘴進入泵內(nèi)；同時B及D容積逐漸減小壓力升高，沖開排氣閥門5和10、將氣體排除真空室外，氣體經(jīng)過油面而排于大氣之中，因為排氣門時被油淹沒住的，被排除的氣體不會返回真空室。當(dāng)排氣壓力較高時，高、底真空室均同時通過排氣閥門排氣，相當(dāng)于單級泵工作；當(dāng)排氣壓力較底時，全部氣體進入底真空室，再由排氣閥門10排出，此時二級串聯(lián)即進入雙級泵工作。 當(dāng)被抽氣體中含有較高的蒸汽時，氣體受到壓縮而蒸汽的分壓力超過此蒸汽在泵內(nèi)溫度下的飽和壓力時，此時蒸汽被壓縮成為液體混合在真空泵油內(nèi)，無法排出，使泵的性能大大降低。如果摻入適量的空氣，使蒸汽在受到壓縮時，其分壓力也低于泵溫時的飽和壓力，此時蒸汽在變成液體前就能被排出泵外。本系列2X—1型以上的真空泵均配備有能放入一定量氣體的摻氣閥。（見圖三） 第3章 2X-70旋片式真空泵的總體設(shè)計 3.1 設(shè)計參數(shù) 2X-70兩級旋片泵技術(shù)指標： 極限真空（無氣鎮(zhèn)）：達到6.7×101。 名義抽速：70L/S。 功率：小于5.5KW。 進氣口內(nèi)徑：10mm。 溫升：80℃~85℃。 噴油：泵工作穩(wěn)定以后，一分鐘內(nèi)沒有噴油現(xiàn)象。 噪聲：聲功率級﹤70db(A)。 壽命：連續(xù)運轉(zhuǎn)500小時性能不變。 3.2 電動機的選擇 真空泵泵腔內(nèi)無摩擦，可實現(xiàn)無油清潔的抽氣過程。泵的潤滑部位僅限于軸承和齒輪，以及動密封處。真空泵沒有往復(fù)運動不見，故可實現(xiàn)良好的動平衡。因此，真空泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速高，尺寸小可獲得大的抽速。 故選用Y132M-4型異步電動機 根據(jù)Y系列三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列三相異步電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上，如機床，泵，風(fēng)機，攪拌機，運輸機，農(nóng)業(yè)機械等。 根據(jù)以上計算，為滿足轉(zhuǎn)速和功率要求，選擇Y系列三相異步電動機型號為：Y100L2-4,其技術(shù)參數(shù)見下表3-1. 表3-1 Y132M-4型電動機技術(shù)數(shù)據(jù) 電動機型號 額定功率/KW 滿載轉(zhuǎn)速/rmp 額定轉(zhuǎn)矩/N.m 最大轉(zhuǎn)矩/N.m Y132M-4 5.5 1440 2.2 2.2 3.3 總體傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 電動機功率P=5.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=450r/min （1）總體傳動比： 3-3 （2）傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 Ⅰ軸： 3-4 3-5 Ⅱ軸： = 3-6 3-7 3-8 （3）故定最小軸徑 3-9 所以選取聯(lián)軸器軸孔 圖3-3 聯(lián)軸器示意圖 第4章 2X-70旋片式真空泵主要零部件的設(shè)計 4.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率P=5.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=450r/min 計算設(shè)計功率Pd 表4 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機械設(shè)計》P296表4， 取KA＝1.1。即 4.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機械設(shè)計》P297圖13－11選取。 根據(jù)算出的Pd＝6.05kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 初步選擇dd1=132mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3 V帶帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設(shè)計》P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=425mm ① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.7帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 ⑴帶輪的材料 常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時采用鑄鋁或塑料。 ⑵帶輪結(jié)構(gòu)形式 V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實心式（《機械制圖》圖8-14a）、腹板式（《機械制圖》圖8-14b）、孔板式（《機械制圖》圖8-14c）、橢圓輪輻式（《機械制圖》圖8-14d）。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時。可以采用實心式，當(dāng)可以采用腹板式，時可以采用孔板式，當(dāng)時，可以采用輪輻式。 帶輪寬度：。 D=90mm是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。 ⑶V帶輪的論槽 V帶輪的輪槽與所選的V帶型號相對應(yīng)，見《機械制圖》表8-10. 槽型 與相對應(yīng)得 B 14.0 3.50 10.8 11.5 — — V帶輪的輪槽與所選的V帶型號 V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面得夾角做成小于。 V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。 輪槽工作表面的粗糙度為。 ⑷V帶輪的技術(shù)要求 鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有沙眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對輪緣、凸臺、腹板及輪轂的表面缺陷進行修補；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動平衡。其他條件參見中的規(guī)定。 對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 ? 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應(yīng)的基準直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖7-6d。 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） （a） （b） （c） （d） 圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型 4.8確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 4.9計算壓軸力 由《機械設(shè)計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝130.59N，上面已得到=153.36o，z=6，則 4.10轉(zhuǎn)子體設(shè)計計算 （1）確定R/a的比值 選取得R/a=1.488 （2）計算節(jié)圓半徑a a=R/1.488=0.084m （3）計算中心距A A=2a=168mm （4）計算轉(zhuǎn)子中心到轉(zhuǎn)子頭中心距離b 3-29 （5）轉(zhuǎn)子頭半徑r （6）轉(zhuǎn)子腰寬度c （7）轉(zhuǎn)子頭的半角 3-30 （8）轉(zhuǎn)子腰部型線的繪制 由 3-31 3-32 3-33 計算所得坐標值： 表3-2坐標值 x/m y/m x/m y/m 0 -0.0296 0.0000 6 -0.0405 0.0346 1 -0.0304 0.0078 7 -0.0425 0.0374 2 -0.0318 0.0148 8 -0.0443 0.0396 3 -0.0338 0.0212 9 -0.0457 0.0412 4 -0.0362 0.0266 10 -0.0470 0.0426 5 -0.0384 0.0312 11 -0.0482 0.0437 （9）轉(zhuǎn)子的斷面積A 計算得A=0.0230 （10）線型的質(zhì)量系數(shù) 3-34 （11）轉(zhuǎn)子的計算長度 3-35 （12）材料的密度 經(jīng)查表得45的密度為 （13）材料的屈服極限 由材料表查得 （14）轉(zhuǎn)子的體積 經(jīng)測量得 （15）轉(zhuǎn)子軸心到半個轉(zhuǎn)子的質(zhì)心之間的距離 （16）轉(zhuǎn)子的角速度 619.9rad/s 3-36 （17）作用在半轉(zhuǎn)子上的離心力 3-37 （18）轉(zhuǎn)子軸的直徑 選得 （19）轉(zhuǎn)子腰部中心斷面上的拉應(yīng)力 3-38 （20）安全系數(shù) 3-39 （21）周圍環(huán)境溫度 選取 （22）工作狀態(tài)對周圍環(huán)境軸承蓋的溫升： 選取得 3-40 （23）軸承蓋材料的線膨脹系數(shù) （24）軸承蓋受熱中心距的增加量 3-41 （25）泵殼工作時的溫升和轉(zhuǎn)子工作時的溫升 （26）泵殼與轉(zhuǎn)子材料的線膨脹系數(shù) （27）轉(zhuǎn)子腰部受熱伸長量 3-42 （28）轉(zhuǎn)子在工作時受熱的半徑伸長量 3-43 （29）泵殼在工作狀態(tài)受熱的伸長量 3-44 （30）工作狀態(tài)轉(zhuǎn)子受熱長度增量 3-45 （31）工作時泵殼受熱長度增量 3-46 （32）在泄漏方向上端面間隙平均長度 （33）排氣溫度 （34）被抽氣體分子量（給定值）； （35）間隙流導(dǎo) 3-47 （36）容積利用系數(shù) 3-48 （37）轉(zhuǎn)子長度校正 3-49 （38）轉(zhuǎn)子大圓直徑的D 查表容積利用系數(shù) 取吸氣系數(shù) 所以 3-50 取D=250 （39）轉(zhuǎn)子長度L 4.11軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 軸的強度計算 （1）軸的受力分析 由軸的初步結(jié)構(gòu)圖可知II軸為一簡支梁結(jié)構(gòu)，在大齒輪處輸入轉(zhuǎn)矩，小齒輪處輸出轉(zhuǎn)矩，其受力分析圖如下 （2）由前面計算知，，， ， （3）求支座反力 鉛直面支座反力： 解聯(lián)立方程得： , 水平面支座反力： 解聯(lián)立方程得： , （4）計算彎矩和扭矩 鉛直面彎矩： ， 水平面彎矩： ， 總彎矩： 扭矩： · 當(dāng)量彎矩： 單向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，取 （5）分別校核C點和D點截面 因為實際軸徑遠大于計算軸徑，且兩軸承跨度也不大，所以剛度也足夠。 4.11.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 （1）電機功率 （2）軸傳扭矩 3-51 （3）軸的直徑計算 3-52 4.11.2按剛度條件計算 經(jīng)查表得鑄鐵剪切彈性模量 所以 3-53 所以轉(zhuǎn)子軸最小直徑取D=35 4.11.3 精確校核軸的疲勞強度 （1）判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度影響來看。截面Ⅱ處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面Ⅲ和Ⅳ之間上的應(yīng)力大，但應(yīng)力集中不打，而且這里軸的直徑最大，所以不用校核，因而該軸只需校核截面Ⅱ左右兩側(cè)即可。 軸的結(jié)構(gòu)與裝配如下圖： （2）截面Ⅱ的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3-54 抗扭截面系數(shù) 3-55 彎矩M及彎曲應(yīng)力為 3-56 3-57 扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 3-58 軸的材料為45，正火處理。查得 ，， 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)和，因， ，經(jīng)查得，可得軸的材料的敏系數(shù)為 ， 過盈配合處的值，由表查出取3.16 3-59 軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 故綜合系數(shù)為 3-60 3-61 所以軸在截面Ⅱ左側(cè)的安全系數(shù)為 3-62 3-63 3-64 所以截面Ⅱ左側(cè)強度足夠 （2）截面Ⅱ右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3-54 抗扭截面系數(shù) 3-55 截面Ⅱ右側(cè)的彎矩為 3-56 截面Ⅱ右側(cè)的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 3-57 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 3-65 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 3-66 3-67 軸表面未經(jīng)表面強化處理，即，得綜合系數(shù)值為 3-68 3-69 計算安全系數(shù)為 3-70 3-71 3-72 故該截面右側(cè)的強度也足夠。 4.12 軸承選取設(shè)計計算 4.12.1 軸承的設(shè)計參數(shù) 軸承類型 深溝球軸承 軸承型號 6310 軸承內(nèi)徑 d=50 (mm) 軸承外徑 D=110 (mm) B(T)=27 基本額定動載荷 C=47500 (N) 基本額定靜載荷 Co=35600 (N) 極限轉(zhuǎn)速(油) 7500 (r/min) 4.12.2 軸承的當(dāng)量動載荷計算 軸承類型：深溝球軸承 （1）計算徑向載荷和軸向載荷 3-73 3-74 3-75 3-76 3-77 徑向載荷 Fr = 268.54(N) 軸向載荷 Fa = 140.55(N) 額定靜載荷Co =35600(N) 徑向載荷系數(shù) X = 0.4 （2）計算當(dāng)量動載荷 3-78 3-79 3-80 3-81 所以 故符合要求 （3）壽命校核 額定動載荷 C = 47500(N) 當(dāng)量動載荷 P = 402(N) 軸承轉(zhuǎn)速 n = 2900(r/min) 工作溫度 T =20(℃) （溫度系數(shù) ft = 1） 要求壽命 Lh' = 4500(h) 計算壽命 Lh = =16122(h) 3-82 所以 軸承壽命合格 4.13鍵的選擇、鍵的校核 查《機械設(shè)計手冊》表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長度L取22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長度L取100。 7.傳動軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通常可驗算傳動軸中點處撓度（誤差<%3）。 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進行鍵側(cè)擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見《金屬切削機床設(shè)計》表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 ①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對Ⅰ軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核 最大撓度： 查《機械制造裝備設(shè)計》表3-12許用撓度 ； 。 ②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 鍵和軸的材料都是鋼，由《機械設(shè)計》表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由《機械設(shè)計》式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 第5章 2X-70旋片式真空泵真空泵的保養(yǎng)與維護 5.1 真空泵的保養(yǎng) 1、每日檢查（巡檢）； 1)油位檢查：檢查油杯、齒輪箱的油位，油位高度以油窗的3/4為宜，齒輪箱和軸承箱的油位過多，使溫度升高，油位過低，造成潤滑不良，有的可能會發(fā)出噪音。 2)溫度檢查：用測溫儀檢查各部位溫度。 3)電動機負荷檢查：用功率表或電流、電壓表測量電動機負荷。 2、每月檢查：聯(lián)軸器彈性體或三角膠帶的張力。 3、每季檢查：齒輪箱內(nèi)潤滑油是否變質(zhì)，如果變質(zhì)則應(yīng)馬上換油。如果前級真空泵為液環(huán)泵，則改為每日檢查。 4、每半年檢查： 1)前蓋軸承箱內(nèi)潤滑油是否變質(zhì)，如果油箱內(nèi)的潤滑油已經(jīng)變質(zhì)，則應(yīng)馬上換油。 2)油封是否損壞。 5、每一年檢查： 1)軸承是否磨損。 2)活塞環(huán)及活塞環(huán)襯套是否磨損。 3)齒輪微量程度的磨損對轉(zhuǎn)子正常工作是否產(chǎn)生影響是否需要調(diào)整。 5.2 真空泵防止過載的方法 (1) 采用機械式自動調(diào)壓旁通閥。 旁通閥安裝在真空泵的出口和入口之間的旁通管路上，此閥控制泵出入口之間的壓差不超過額定值。當(dāng)壓差達到額定值時，閥門靠壓差作用自動打開，使真空泵出口和入口相通，使出入口之間的壓差迅速降低，這時真空泵在幾乎無壓差的負荷下工作。當(dāng)壓差低于額定值時，閥自動關(guān)閉，氣體通過真空泵內(nèi)由前級泵抽走。帶有旁通溢流閥的真空泵可以與前級泵同時啟動，使機組操作簡單方便。 (2) 采用液力聯(lián)軸器 采用液力聯(lián)軸器也能防止泵的過載現(xiàn)象發(fā)生，使泵可以在高壓差下工作。液力聯(lián)軸器安裝在泵和電動機之間。在正常工作狀態(tài)下，液力聯(lián)軸器由電動機端向泵傳遞額定力矩。真空泵的最大壓差由液力聯(lián)軸器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩來決定，而液力聯(lián)軸器可傳遞的最大轉(zhuǎn)矩由其中的液體量來調(diào)節(jié)。當(dāng)泵在高壓差下工作或與前級泵同時啟動時，在液體聯(lián)軸器內(nèi)部產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速差即滑動，只傳遞一定的力矩，使泵減速工作。隨著抽氣的進行，氣體負荷減小，真空泵逐漸加速至額定轉(zhuǎn)速。 (3) 采用真空電氣元件控制泵入口壓力 在真空泵的入口管路處安置真空膜盒繼電器或電接點真空壓力表等壓力敏感元件。真空系統(tǒng)啟動后，當(dāng)真空泵入口處壓力低于給定值 ( 泵允許啟動壓力 ) 時，壓力敏感元件發(fā)出信號，經(jīng)電氣控制系統(tǒng)開啟真空泵 ( 如真空系統(tǒng)中裝有真空泵旁通管路，則同時關(guān)閉旁通管路閥門 ) 。若泵入口壓力高于規(guī)定值時，則自動關(guān)閉真空泵 ( 或同時打開泵旁通管路閥門 ) ，從而保證了真空泵的可靠運轉(zhuǎn) 5.3 常見故障及消除方法 1、極限壓力達不到： 1)管道系統(tǒng)漏氣，系統(tǒng)檢查即可。 3)前級泵極限壓力下降，修理或更換前級泵。 4)油封磨損，更換油封。 1)管道通道能力不足，增大管道通道能力。 2)前級泵抽速下降，修理或更換前級泵。 3、電機過載： 1)入口壓力過高，調(diào)整、控制入口壓力。 2)轉(zhuǎn)子端面與端蓋單面接觸，調(diào)整轉(zhuǎn)子端面間隙。 3)前級泵返油或水進泵腔，加裝或更換單向閥。 4)采用機械式自動調(diào)壓旁通閥。 5)采用液力聯(lián)軸器。 6)采用真空電氣元件控制泵入口壓力。 4、泵體過熱： 1)選擇的前級泵抽速不夠，造成的壓縮比過大。重新選用前級泵。 2)入口壓力過高，調(diào)整、控制入口壓力。 3)冷卻不足，暢通、加大冷卻水。 4)轉(zhuǎn)子與泵殼接觸，檢修。 5)齒輪潤滑油過多，調(diào)整油量。 6)齒輪、軸承油封潤滑不足，保證油量適當(dāng)、潤滑良好。 5、聲音異常： 1)裝配不良，返修。 2)同步齒輪與轉(zhuǎn)子位置偏移，轉(zhuǎn)子互相接觸。調(diào)整位置，保證間隙。 3)入口壓力過高，調(diào)整、控制入口壓力。 4)過載或潤滑不良，造成對齒輪的損傷，更換同步齒輪。 5)軸承磨損，更換軸承。 6)齒輪箱油量不夠，按要求加油。 6、軸承、齒輪早期磨損嚴重，主要是潤滑油不足、油太臟或牌號不對。按要求加油。 正確的使用、維護和保養(yǎng)真空真空泵，以及嚴格按照檢修規(guī)程及標準檢修，對提高設(shè)備的運行周期，和延長設(shè)備的使用壽命有著重要的作用。 總 結(jié) 畢業(yè)的時間一天一天的臨近，也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。 參考文獻 [1] 馮辛安主編.《機械制造裝備設(shè)計》 第2版 大連理工大學(xué) 北京:機械工業(yè)出版社, 2007.12 [2] 黃如林主編.《切削加工簡明實用手冊》 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.7 [3] 吳宗澤主編.《機械設(shè)計畢業(yè)設(shè)計手冊》 第三版 清華大學(xué) 北京：高等教育出版社,2006.12 [4] 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這四個月中，我最要感謝的是我的指導(dǎo)老師。從開始到最后一直不斷的幫助我，由于對真空方面的知識不熟悉，剛剛接觸設(shè)計課題時不知道從哪兒著手，從哪兒開始，陷入苦惱之中。經(jīng)過老師的悉心指導(dǎo)和講解，并多次去工廠實習(xí)通過實踐觀察讓我理解了真空泵的組成，設(shè)計要點等許多和設(shè)計相關(guān)的重要內(nèi)容。在老師的指導(dǎo)下，我從被動設(shè)計的狀態(tài)變化到主動并能單獨完成設(shè)計的狀態(tài)。這對日后參加工作提供了非常大的幫助。在這里說一句：“老師，您辛苦了！”。