真空獲得裝置課程設計
說明書 設計題目：真空幫浦 2xz-8
學院：機械與汽車工程學院
班級：姓名：
學號：20080791
指導老師：
日期： 目錄
摘要1第一章設計要素3
§1-1 真空幫浦2xz-8設計要求3
§1-2 真空幫浦2xz-8設計引數3
第二章真空幫浦2xz-8示意圖4
§2-1 真空幫浦2xz-8結構簡圖4
第3章電動機選擇5
§3-1 電動機型別的選擇5
§3-2 電動機功率的選擇5
§3-3 電動機轉速的選擇5
§3-4 電動機型號的確定5
第4章真空幫浦2xz-8引數確定6
§4-1 真空幫浦2xz-8主要引數的初選6
§4-2 真空幫浦2xz-8主要幾何引數的確定………………………6
§4-3 旋片的長度h和厚度b的確定8
§4-4 進排氣口尺寸的確定9
§4-5 旋片幫浦、電動機功率的計算9
第5章軸的計算11
§5-1 聯軸器的選擇11
§5-2 軸的強度校核12
參考文獻15
摘要1.旋片幫浦概述
旋片式油封機械幫浦（簡稱旋片幫浦）為一種變容式氣體傳輸真空幫浦，是真空技術中最基本的真空獲得裝置之一。其工作壓力範圍101325～1.33×10-2（pa），屬低真空幫浦。
它可以單獨使用，也可以作為其它高真空幫浦的前級幫浦，用以抽除密封容器中的乾燥氣體。若附有氣鎮裝置，還可以抽除一定量的可凝氣體，被廣泛應用於冶金、機械、電子、化工、輕工、石油及醫藥等領域。但旋片幫浦不適於抽出含氧過高的、有**性的、對金屬有腐蝕性的、與幫浦油會發生化學反應的、含有顆粒塵埃的氣體。
旋片幫浦多為中小型幫浦，有單級和雙級兩種。一般雙級幫浦，可以獲得較高的真空度。目前，旋片幫浦產品已經系列化，其型號和基本引數見表1.
隨著旋片幫浦應用數量的增加和應用領域的擴充套件，對於縮小幫浦的體積、減輕幫浦的質量、降低電耗、減小幫浦的雜訊、防止幫浦的噴油等要求更為迫切，而提高幫浦的轉速是改進幫浦效能的乙個重要途徑。高速直聯幫浦已逐步由小型幫浦向中型幫浦發展。在國外，直聯幫浦的使用相當普遍，我國隨著旋片材料和幫浦油質量的提高、幫浦結構的不斷改進，中型直聯幫浦的研製和應用將會得到迅速發展。
2.旋片幫浦的工作原理
如圖1為旋片幫浦的工作原理示意圖。旋片幫浦主要由幫浦體、轉子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片幫浦的腔內偏心地安裝乙個轉子，轉子外圓與幫浦腔內表面相切（二者有很小的間隙），轉子槽內裝有帶彈簧的二個旋片。
旋轉時，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與幫浦腔的內壁保持接觸轉子旋轉帶動旋片沿幫浦腔內壁滑動。
兩個旋片把轉子、幫浦腔和兩個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成a、b、c三部分，如圖所示。當轉子按箭頭方向旋轉時，a空間的容積增加，壓力降低，氣體經幫浦入口被吸入，此時處於吸氣過程;b空間的容積減小，壓力增加，處於壓縮過程;c空間的容積進一步縮小，壓力進一步增加，當壓力超過排氣壓力時，壓縮氣體推開幫浦油密封的排氣閥，
處於向大氣中的排氣過程。在幫浦的連續運轉過程中，不斷進行著吸氣、壓縮和排氣過程，從而達到連續抽氣的目的。如果排出的氣體通過氣道而轉入另一級（低真空級），由低真空級抽走，再經低真空級壓縮後排至大氣中，即組成了雙級幫浦。
這時總的壓縮比由兩級來負擔，因而提高了極限真空度。
圖1 旋片幫浦工作原理圖
1-幫浦體；2-旋片；3-轉子；4-彈簧；5-排氣閥
第一章設計要素
§1-1 真空幫浦2xz-8設計要求
1） 深入理解旋片幫浦的工作原理、產品整體結構、零部件結構及相關的加工、裝配工藝，掌握一般的設計方法；
2） 正確選擇設計引數，學會處理產品設計質量與經濟性的關係；
3） 通過設計鞏固、深化、應用所學的基礎理論和
專業和知識。
§1-2 真空幫浦2xz-8設計引數
根據jb/t 6533-2005的規定，2xz系列雙級高速直聯旋片幫浦應滿足以下要求：
1.極限真空：6.0×10-2（pa）。
2.名義抽速：8l/s。
3.幫浦在100kpa～6kpa的入口壓力下，連續運轉時間不應超過3min，
並在入口通大氣時，1min內無油噴現象。
4.幫浦必須附氣鎮裝置，以抽除一定量的可凝性氣體。
5.幫浦不應有漏油現象，水冷幫浦不得漏水。
6.幫浦設計時幾何抽速應為抽氣速率的1～1.2倍。
7.幫浦的工環境做溫度為5～40℃.
8.幫浦在連續執行500小時候，效能指標應符合標準的規定。
第二章真空幫浦2xz-8示意圖
§2-1 真空幫浦2xz-8結構簡圖
第三章電動機選擇
§3-1 電動機型別的選擇
根據電動機工作環境和電源條件，選用臥式封閉型y(ip44)系列三相交流非同步電動機b35型。
§3-2 電動機功率的選擇
根據表1，抽速8l/s的旋片幫浦其配用電動機功率不應大於1.1kw。
§3-3 電動機轉速的選擇
高速直聯幫浦轉速一般在1500左右，故電機的實際轉速可在1400～1600中選擇。
§3-4 電動機型號的確定
按上述標準，選擇y90s-4三相非同步電動機，其主要及資料圖所示。
y系列電機
第四章真空幫浦2xz-8引數確定
§4-1 真空幫浦2xz-8主要引數的初選
1)旋片數z的確定
此設計方案取旋片數z=2。
2）引數a的選取
幫浦長徑比 a=l1/d ，係數a=0.40～1.50
式中 l1高真空級幫浦腔寬度；
d 幫浦腔直徑。
考慮幫浦的造型、加工要求等方面因素， 取a=1.00
3）引數b的選取
b=d/d ，係數b=0.75～0.90
式中 d轉子直徑；對直聯幫浦，取b=0.80。
§4-2 真空幫浦2xz-8主要幾何引數的確定
4-2.1初算幫浦腔直徑d
由公式4-1）
其中4-2）
代入式（4-2）求得kv=0.8513。
代入式（1-1）求得d=90.11。
z=2a=1.00
b=0.80
圓整後d=90mm。
4-2.2初算轉子直徑d
由公式: b=d/d4-3）
代入資料解得d=70.2mm。
圓整後d=70mm。
4-2.3初算高腔長度l1的確定
由公式： a=l1/d4-4)
代入資料解得l1=81mm。
圓整為偶數後l1=80mm。
4-2.4校核幾何抽速sth的值
已知引數：n=1400r/min,z=2,l1=80mm,d=90mm,d=70mm。
可得：a=l1/d =80/90=0.889, 即a=0.889；
b=d/d =70/90=0.778， 即 b=0.778；
kv=0.855。
由公式， 得：
sth=8.02l/s
誤差為：（sth-sd）/sth=0.125%。
所以在（1-1.2））sd範圍內，以上尺寸選擇合格。
4-2.5偏心距e的確定
由公式4-6）
代資料解得e=10mm。d=90mm
d=90mm
d=70mm
l1=80mm
誤差0.125%
e=10mm
4-2.6低階腔寬度l2的確定
旋片幫浦高階腔寬度l1的高腔寬度l1=90mm。壓縮比σ一般為4～6，取σ=4
已知引數：l1=90mm，σ=4.
低階腔寬度l2 =l1/σ=90/4=22.5mm
圓整，取l2=20mm。
§4-3 旋片的長度h、厚度b和頂端圓弧rn的確定
旋片在轉子槽內，隨轉子旋轉，頂端始終與幫浦腔接觸，並在轉子槽內滑動。為防止旋片太短影響其自由滑動或因旋片太長發生干涉，旋片長度應滿足：在兩旋片最接近時（見圖4-1（b）），旋片長度h<；在最大伸出量時（見圖4-1（a）），旋片在轉子槽內的長度h1≥0.
4h。4-3.1旋片長度h的確定
由公式4-7)
代資料解得h=39.87mm。
圓整為偶數h=40mm。
hr=h-2e=20>0.4h=16
符合要求。
e=10mm
σ=4l2=20mm
h=40mm
4-3.2旋片厚度b的確定
1） 已知引數：2xz-8；
2） 旋片厚度b應滿足強度要求，同時還要考慮轉子槽的加工工藝性。b的選擇可參考表4-1。
表4-1 旋片厚度 b
由表4-1可得：旋片厚度b=10mm。
§4-4 進排氣口尺寸的確定
4-4.1幫浦進氣口徑的確定
由表1知，旋片幫浦2xz-8的進氣口徑di=40mm。
4-4.2排氣口徑的確定
為保證排氣順暢，排氣面積可取：
f=式中 sth---排氣級的幾何抽速；
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