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  •   关键词:无油真空泵 | 活塞式真空泵 | 静音空压机 | 真空泵配件
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    无油往复活塞式真空泵的工作过程分析

    发布时间:2015-4-27 9:14:39  浏览:

    往复活塞式无油真空泵是无油真空泵家族中成员之一,广泛应用于冶金、电子、化工、食品和医药生产等工业领域。这种真空泵的优点是结构简单、容易加工制造、动平衡性好、便于维修;缺点是活塞与气缸之间有摩擦磨损、吸排气阀容易损坏、气缸内有死空间,影响抽速和极限真空度。

    国内外对往复活塞式无油真空泵的研究和生产情况见表1。

    飞星顿设计的这款无油活塞式真空泵的主要性能参数为:抽速41/s,极限真空度1Pa,压缩比1*105,。

    1、结构设计

    无油活塞式真空泵的结构如图1所示。采用三级四腔式结构。工作过程是由电机带动主轴转动,主轴带动偏心轮转动,偏心轮传动机构带动活塞在气缸内形成往复运动,通过改变气缸内工作容积来导致气缸内气体压强的变化,形成吸气、压缩、排气、膨胀四个过程。在吸排气过程中,吸排气阀各工作1次。如果在排气刚开始时,气体从第一级双缸内排出压力较高,可打开辅助排气阀,直接向大气排气。当压力低到一定程度时,辅助排气阀不能被打开,而通过第二级和第三级吸排气。

     无油往复活塞式真空泵结构

    本设计采用双阀系统,其结构如图2所示。在较高的吸气压力下吸气阀片5靠压力差打开,随着抽气过程的进行,缸内气体压力降低,靠压差很难打开吸气阀片,这时通过气缸中活塞末端常开的窄小气道3进气。当气缸内压力低到打不开排气阀时,活塞2顶端设置有橡胶阀杆7,将排气阀片6强行顶开,采用吸排气的双阀系统,真空泵的真空度得到提高。

     

    无油真空泵采用偏心凸轮机构来实现主轴的旋转运动转化为活塞的直线运动,从而避免了曲轴的加工,曲柄轴的加工难度及成本很高。从这角度来看本泵更经济些,便于安装调试。

    相对列活塞相向运动的对动式结构,其动力平衡性能很好,并因为相对列的作用力能全部或部分的互相抵消,使主轴仅受相对列力矩转化的力,故轴承受力情况改善。

    设计中采用两道组合活塞环的结构,减少了吸排气过程中活塞两侧气体的泄漏,有利于提高抽速和真空度。

    3工作过程的模拟

    无油活塞式真空泵的工作过程的数学模型,由能量平衡方程式、汽缸内气体容积变化方程式、气体流经吸气阀时的质量流量方程式、气体流经排气阀时的质量流量方程式、汽缸内气体与外界热交换方程式、汽缸内气体容积方程式、吸气阀片端点运动微分方程式、排气阀片端点运动微分方程式组成。具体形式如下:

    无油活塞式真空泵的工作模拟

    阀片升程为0.003m,我们在其附近找到图中斜率最小点作为最优解。因为阀片的厚度对其所能达到的阀片端点位移影响最小为最优解。其最优解为(0.29mm,0.37mm)。其中汽缸内气体压力随转角变化关系如图6所示。

     无油往复活塞式真空泵的工作过程分析3

    汽缸内气体质量随转角变化规律如图7所示,吸气阀片端点位移、排气阀片端点位移随转角变化规律如图8所示。

     无油往复活塞式真空泵的工作过程分析4

     

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