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          ZJ-400羅茨真空泵的設計改進

             針對某公司引進并國產化的ZJ-400型羅茨真空泵出現的問題,進行調查、分析后,對該泵的轉子結構及型線進行改進設計,并制定相應加工工藝,實用后取得明顯的效果,提高了該泵移植的可靠性和使用性能。

            1、羅茨真空泵現場出現問題分析

            日產吸引罐車僅在鋼廠管道輸送粉劑發生故障檢修時,才臨時作為輸送粉狀石灰、砂狀焦炭用車,而某鋼鐵公司卻作為常用車使用,這使羅茨真空泵長期處于常載狀態,而且吸引罐車的羅茨真空泵處于管道濾網粗濾、粉袋細濾全密封狀態下工作,故其承受的吸引壓力遠比常規工作狀態下大,這是原機設計時未曾考慮的,也是該泵在現場使用中出現故障的主要原因;其次還存在轉子毛坯的縮松現象、齒輪與轉子的錐度配合面稍差等設計、工藝問題。經過技術人員現場調查分析,其主要問題如下面所示。

            轉子咬死:1、轉子配合處間隙不夠,或型線誤差大造成兩轉子嚙合位置間隙不一;2、外部粉塵大量進入,污垢沉積,導致內腔脹死;3、總裝時內腔未洗凈,平面擦傷。

            齒輪脫落:1、設計上裝配壓裝行程偏小,致使過盈量偏低;2、轉子上的齒輪錐面配合不好,貼合面未達80%以上;3、振動太大,使其松脫;4、齒面粗糙度、精度達不到圖樣要求,在高轉速下產生周期性沖擊。 

            工作溫度高(近100℃):1、采用的漸開線型線與原機不合,在齒頂與齒底嚙合時干涉比原機嚴重,造成壓力升高較大,是熱源所在;2、轉子不平衡,造成軸承溫度升高;3)軸承潤滑狀況較差。

            振動大:1、軸承精度不夠;2、動平衡差;3、裝配不妥,造成變形。

            風量不足:1、轉子漸開線加工誤差大;2、間隙太大,氣體返流量增大。

            2、改進措施

            2.1、轉子型線改進

            1)原轉子型線圖形及坐標尺寸見圖1、表2。圖中A 2B 基準指轉子兩端公共基準軸線。

           

            圖1 原轉子型線圖

            2)改進后轉子型線圖形及坐標尺寸見圖2、表3。改進后的轉子型線比原轉子型線的頂部圓滑、寬大 ,根據熱力學的觀點,改進后的型線熱量不易積聚,不易形成熱源,運轉較平穩。改進項目如表3所示。

            這段的設計改進涉及到太多的公式了,大家如有興趣還是下載原文看吧,原文地址:ZJ-400羅茨真空泵的設計改進,http://bbs.chvacuum.com/thread-124-1-1.html。

            3、改進設計結果分析

            1)按60kW 動力計算, 最小過盈量為12.26μm(理論)最小實際過盈量為27.38μm,其壓裝行程為1.37mm,最大過盈量為92μm (理論) ,最大實際過盈量為107μm,其最大壓裝行程為4.6mm。

            2)在最大過盈量時其抗拉,抗壓強度均低于屈服強度,故上述計算結果符合要求??倛D可按壓裝行程為4 要求進行。

            3)本計算改用熱壓(原采用油壓) ,且增加過盈量近一倍,故改錐度1∶30為1∶50,結合強度更可靠。

            4)齒輪加工改滾、剃工藝為滾、磨工藝,減小了徑向跳動量,提高了齒面質量及精度,降低了周期性沖擊。為降低工作溫度除上述的型線改進能降溫外,提高軸承精度,改普通軸承為精度較高軸承,改進軸承潤滑脂的耐高溫性能,采用日產高溫脂代替國產的高速脂,提高動平衡的精度等同樣是改善工作溫度。

            4、結語

            1)經以上的改進措施在2臺羅茨真空泵上試驗,未出現齒輪脫落與轉子咬死的現象,振動大和工作溫度高的現象也稍有改善,風量亦有提高。實踐證明,實際使用效果與上述的理論分析基本一致。

            2)羅茨真空泵工作氛圍是在高速、高溫、高載荷、長時間連續運轉等惡劣工況工作,想進一步提高耐久性及可靠性,建議對泵整體進行重新設計或重新選型。此外,在改善工作介質的清潔度方面也應尋求更好的改進辦法,如采用可靠性更好的濾網,嚴格規定更換濾網時間,保持泵內腔的清潔,以提高羅茨真空泵的使用壽命。