大抽速旋片式真空泵主转子体变形的解决办法

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1、大抽速旋片式真空泵主转子体变形的解决办法一、转子结构目前,无论是国内还是国外的旋片式真空泵,其采用的转子结构均可以划分为三种型式:整体式、组合式和焊接转子(包括真空钎焊)。整体式转子如图l所示,其结构特点为转子由一整体材料直接加工而成。这种结构的转子整体强度好,工艺过程简单。但旋片槽的加工比较困难,槽的精度和摩擦表面粗糙度不易做得很高,这样就在一定程度上影响真空泵叶片的正常工作。图2为组合式转子。一般有两种结构:螺钉固定转子盘结构和热压套结构。图中所画结构为前者。组合式转子结构的特点为转子体与转子轴分别制做,然后组合而成。这种结构解决了旋片槽的加工精度

2、和旋片槽摩擦表面的粗糙度问题,但工艺复杂,其强度和刚度也没有整体式转子好。热压套结构一般在小抽速旋片式真空泵上采用,且不多见。焊接转子是指转子体与转子轴经焊接而构成一整体转子,这种结构对于大抽速泵来说是比较轻巧的,但因焊接应力消除不充分转子易产生变形,且工艺也比较复杂,目前采用的很少。在以上结构中,国内、外厂家采用最多的是组合式转子和螺钉固定转子盘结构。大路通认为,大抽速泵的主转子体结构仍以采用此种结构为好。下面仅以该种结构的转子体为题进行讨论。二、主转子变形的产生以及对真空泵正常运行的影响所谓主转子系指双级旋片式真空泵的高真空级转子而言,对于单级旋片

3、式真空泵,因转子只有一个而无主副之分。工作中,由于主转子承受的扭矩比低真空级转子承受的扭矩大得多,因而容易产生变形。当变形发生时,整个转子体将产生扭曲现象。这种扭曲变形从形变上看可分为三种情况。1.上下转子体位错变形如图3、图4所示。这种变形是两转子体间产生了方向互相相反的平行滑移。由于发生了位错,转子外表面与定子内表面之间的切点间隙(亦称顶点间隙)将随着转子的旋转产生周期性的变化,间隙大时,造成气体返流影响极限真空,间隙小时,可能产生“顶死”现象使泵不能转动:2.转子扭转变形如图5所示。转子扭转变形是指转子体任意两横截面间产生了相对转动。在泵正常运转

4、的情况下,旋片在转子的旋片槽内白由滑动,使旋片端部圆弧与泵腔内表面紧密接触。但转子产生扭转变形后,旋片槽也相应产生了扭转,这将使旋片卡滞其中。此时,或因旋片不能退人槽内而使泵不能转动;或因旋片突然脱出旋片槽而产生“打缸”。 3.位错与扭转复合变形 这种变形是以上两种变形的综合结果。实际上的转子变形是两种变形都存在的,只不过是哪一种变形在起主要作用的问题。主转子变形并非产生于加工过程中,通过对批量转子在装人泵腔之前进行实物检测,可以得到充分证实。测量表明,主转子的变形主要产生于装配过程和以后的工作运转,特别是后者。下面分析装配过程产生转子变形的原因。图6

5、是主转子装配位置示意图。其中A端为固定支承,B端支承则位置不定,为自由端,需装配时调整。正确的位置是转子轴心,定子孔轴心相互平行且两圆相切(实际上,定子与转子不能真正相切,其间有一微小间隙附有润滑油膜)。转子变形主要产生于泵的工作期间。如图8所示,当电动机通过皮带传动使转子顺时针转动时,旋片端部圆弧与泵腔表面之间产生的摩擦力F。,排气腔与吸气腔之间的压差力尸,,一旋片端面、转子端面与定子盖平面、隔板平面产生的摩擦力与轴承摩擦力(图中未画出)等,均可合成一个与泵旋转方向相反的力矩。这些力矩都有使转子产生变形的倾向。下面两种情况需要重点考虑,它们是转子产生

6、变形的主要原因。1.当真空泵启动时,泵腔内充满真空油,而这些油又不能从排气口瞬间排出,造成排气腔压力陡增,产生泵的“堵转”现象。2.由于润滑不良或泵腔表面磨损严重,造成旋片端部圆弧相继磨损,摩擦力大大增加,甚至使旋片或转子突然“卡死”。这些情况造成的转子变形不易预料,但却时有发生。所以,对此需要给予充分考虑。经过上述的分析和研究可以发现,采用解析的方法逐项精确的计算出转子的反力矩,并据此推算转子的变形情况是十分困难的。为此,我们需要另找方法进行分析计算,来解决转子的变形问题。 四、解决主转子变形问题的方法针对以上提出的问题及其计算分析结果,我们可以提出

7、解决转子各种变形的相应方法。1、在进行转子的结构设计时,应优先考虑转子盘的刚度问题,并在设计开槽的轴颈部位时,给予适当加强,必要时还应进行刚度计算。2、在泵的装配过程中,要控制使用的手锤重量,避免过重的敲打泵盖,使转子受到损伤。3、泵在开动前应先“点动”电机,使泵在缓慢的转动中,排净泵腔内的真空油,然后再正式启动,减小转子受到的冲击力矩。对设计者来说,应尽可能采用侧油箱结构。真空泵在使用过程中还要注意保养。真空泵在零部件产生锈蚀的情况下强制运转,极易造成转子变形和真空泵的损伤。当然还有其它问题需要我们注意,特别是对真空泵的整体结构进行改进,会更有助于解

8、决转子的变形。