毕业设计论文毕业论文2XZ15旋片式真空泵设计.docx
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毕业设计（论文）-毕业论文-2XZ-15旋片式真空泵设计
2XZ-15旋片式真空泵设计
摘要
旋片泵是最基本的一种真空获得设备，它既可以单独用来获取低中真空，也可以作为其它中高真空泵的前级泵来使用。
近些年来，直联式旋片泵随着电子、半导体、制药以及食品包装行业的发展而得到了迅速发展。
但是国内的直联旋片泵在性能上满足不了行业需求，而国内进口泵价格又太高，在这种情况下，有必要研发新的直联式旋片泵，在性能上追赶国外进口泵，同时在价格上让国内用户容易接受。
在此次毕业设计工作中，首先分析了当前的真空获得设备的市场情况以及国内外旋片泵在性能、价格上的差异，肯定了新型直联旋片泵研发的必要性。
随后，详细分析了国内旋片泵在性能上存在的问题，主要是极限真空、抽气效率、噪声、喷油及漏油这几个指标。
针对问题，结合现有技术水平，给出解决方案和设计目标。
根据解决方案，提出了结构上几个关键的改进和创新，即新型的排气过滤器和进气口的捕集器、改进的挡油板和排气口结构，以及外形的变动设计。
本工作所设计的双级直联双旋片式真空泵，是在分析、吸收众多国外著名公司及国内公司的结构及技术，再进行创新而开发出来的一种集过滤与捕集功能为一体的整体式旋片真空泵。
它具有节能、无需水冷、可直排大气等优点:
同时体积小、重量轻、操作简单、维修方便;广泛应用于真空包装、薄膜制备与吸塑成型等领域。
关键词:
旋片泵，直联，过滤器，捕集器
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2XZ-15rotaryvanevacuumpumpdesign
Abstract
Therotaryvanepumpisthemostbasickindofvacuumequipment,itcanbe
individuallyusedtoobtainthelowandmediumvacuum,canbeusedasotherhighvacuumpumpbeforethepump.Inrecentyears,directcoupledrotaryvanepumpwiththeelectronics,semiconductor,pharmaceuticalandfoodpackagingindustryhasbeenrapiddevelopment.Directrotaryvanepumpinthedomesticperformancefailedtomeettheindustrydemand,thedomesticpricesofimportedpumpsaretoohigh,inthiscase,thereisaneedtodevelopnewDirectrotaryvanepumpperformancetocatchupwiththeimportedpumpswhilethepricefordomesticuserstoeasilyaccept.
Inthegraduatedesignwork,thefirstanalysisofthevacuumequipmentinthecurrentmarketconditions,aswellasdomesticandforeignrotaryvanepump,thedifferenceinperformance,price,andaffirmedthenecessityofthenewdirectrotaryvanepumpisdeveloped.Subsequently,adetailedanalysisoftheproblemsofdomesticrotaryvanepumpperformance,ultimatevacuumandpumpingefficiency,noise,fuelinjectionandoilspillafewindicators.Theproblemwiththeexistingleveloftechnology,givensolutionsanddesigngoals.Thesolutionstructureonafewkeyimprovementsandinnovations,newexhaustfiltersandairintakesofthetrap,improvedoilbaffleplateandthestructureoftheexhaustport,andthechangeintheshapeofthedesign.
Thisworkwasdesignedbytwo-stageDirectrotaryvanevacuumpumps,intheanalysis,theabsorptionstructureandtechnologyofmanyfamousforeigncompaniesanddomesticcompanies,innovationdevelopedasetoffiltersandcapturefunctionsintooneintegralrotaryvanevacuumpumps.Ithasenergy-saving,noneedtowater-cooled,verticalatmosphericadvantages:
whilethesmallsize,lightweight,simpleoperation,easy
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maintenance;widelyusedinvacuumpackaging,thinfilmdepositionandvacuumforming.
rotaryvanepump,directconnected,filter,trap.Keywords:
3
1绪论...............................................................1
研究目的及意义................................................11.1
1.2真空泵的分类..................................................12真空设备获得.......................................................4
2.1真空泵市场及应用领域的变化和发展..............................4
2.2真空技术在工业领域的应用......................................6
2.3真空泵技术发展趋势............................................9
2.4对真空技术发展的期望.........................................103旋片式真空泵的介绍................................................12
3.1旋片真空泵的术语.............................................12
3.2旋片真空泵的基本参数.........................................12
3.3旋片真空泵用途和使用范围.....................................13
3.4旋片真空泵的工作原理.........................................1342XZ-15旋片真空泵的总体设计........................................15
4.1旋片真空泵的结构说明及特点...................................15
4.1.1泵体（也称定子）.......................................15
4.1.2转子和旋片.............................................15
4.1.3排气阀.................................................16
4.1.4气镇阀.................................................16
4.1.5排气口与进气口.........................................17
4.1.6结构说明...............................................18
4.2确定设计主要参数.............................................18
4.2.1极限压力...............................................19
1
4.2.2抽气速度...............................................19
4.2.3功率...................................................204.3确定真空泵主要尺寸...........................................21
1泵腔直径D、长度L的确定................................214.3.
4.3.2转子直径d偏心距e的确定...............................22
r4.3.3旋片的长度h、厚度B、和顶端圆弧的确定................22n
4.3.4进气口直径的确定.......................................23
4.3.5排气口面积的确定.......................................234.4气镇量的计算.................................................24
4.4.1气镇孔直径.............................................24
4.4.2气镇量的计算...........................................244.5轴的设计及校核...............................................25
4.5.1选择电动机.............................................25
4.5.2选择联轴器.............................................25
4.5.3轴的结构设计...........................................264.6键的校核.....................................................30
4.6.1校核条件...............................................30
4.6.2联轴器的泵联结处的键的校核.............................31
4.6.3电机处的键的校核.......................................31
52XZ型旋片真空泵的使用说明.........................................325.1安装说明.....................................................325.2使用说明.....................................................325.3旋片真空泵的拆卸.............................................335.4旋片真空泵的装配.............................................33
2
5.5旋片真空泵的维修与保养.......................................34
5.6.1极限真空过低及其消除...................................35
...................................................355.6.2冒烟
5.6.4漏油...................................................36
5.6.5噪音...................................................36
5.6.6返油...................................................366结论..............................................................37参考文献............................................................38谢辞................................................................39
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1绪论
1.1研究目的及意义
随着全球科技高速的发展，使得真空技术这门一直为其它科学技术作嫁衣的辅助学科，也走到了前台。
随着各项科技的纵深发展，使得真空技术广泛应用于冶金、机械、电子、化工等众多领域。
真空技术是建立低于大气压力的物理环境，以及在此环境中进行工艺制作、物理测量和科学试验等所需的技术。
我国正在全力发展空间技术，投入正在逐渐加大，在2005年真空冶金与表面工程技术研讨会上，刘家树教授的报告，对真空技术在空间技术领域的应用作了简单的概括，并对真空技术
[1]的发展前景作了极为乐观的估计。
真空技术主要包括真空获得、真空测量、真空检漏和真空应用四个方面。
在真空技术发展中，这四个方面的技术是相互促进的。
由于科学技术的高速发展，使得真空领域不断发展扩大并且变得多样化，对真空泵提出了更新、更多的要求，原来通用型的设备已完全不能满足要求了，迫使真空泵不得不向专用型真空泵方面发展，例如干式泵用于半导体行业的，化工行业的，各有其优点，这也是今后的发展趋势。
在所有的真空获得设备中，以旋片泵的产量最大，用处最广。
它的体积小，重量轻，结构简单，成本较低。
既可以单独使用，也可以与其他真空设备配合，作为其他真空泵的前级使用，被广泛的应用于医药生产、食品加工等行业。
随着现代科学技术的飞速发展，各工业部门对真空获得设备提出了越来越高的要求。
提高旋片泵的性能和质量，降低能耗，对提高真空设备水平和促进国民经济的发展，有现实的重要意义。
1.2真空泵的分类
近年来，已开发出从大气压到高真空，仅用一台泵就能实现的新型真空泵。
但一般来说，为了获得高真空、超高真空及极高真空，还是串联多台真空泵构成机组形式来完成抽气任务的。
因此，正确了解泵的工作原理、主要性能、结构特点以及
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分类等，对选择经济适用的真空泵是非常重要的。
真空泵是用以生产、改善和维持真空的装置。
利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气，以获得和维持真空的装置。
真空泵和其他设备组成真空系统，广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。
按真空泵的工作原理，可分为气体输送泵和气体捕集泵两种类型。
气体输送泵包括:
1）往复式真空泵2）油封式机械泵3）干式真空泵4）液环真空泵5）罗茨真空泵6）分子真空泵7）牵引分子泵8）涡轮分子泵9）复合式分子泵10）水喷射泵11）气体喷射泵12）蒸气喷射泵13）扩散泵14）旋片式真空泵15）定片真空泵等。
气体捕集泵包括:
吸附泵和低温泵等。
首先介绍几种常见泵及其特点:
XD型旋片真空泵
XD型旋片真空泵是可以在任意入口压强下工作，已普遍应用于食品的真空包装，塑胶工业的真空吸塑成形。
印刷行业的纸张输送、真空夹具、以及真空吸引等。
SZ系列水环式真空泵
SZ系列水环式真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。
它主要用来抽除空气和其他无腐蚀、不溶于水、含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空，所吸气体允许混有少量液体。
它广泛应用于机械、医药、食品、石油化工等行业中。
ZJ系列罗茨真空泵
它属于无内压缩式的真空泵，是一种旋转式变容真空泵须有前级泵配合方可使用，在较宽的压力范围内有较大的抽速对被抽除气体中含有灰尘和水蒸气不敏感广泛应用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。
2SK、2SK,PI系列双级水环式真空泵
它主要用来抽除空气和其他有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒
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的气体。
广泛用于食品、纺织、医药、化工行业的真空蒸发、浓缩、干燥等工艺过程中。
该泵具有真空度高、结构简单、使用方便、工作可靠、易于维修的特点。
2XZ型旋片式真空泵
2XZ型旋片式真空泵为双级直联结构，泵与电机连轴，高转速，外型小，结构紧凑，流动性工作方便，可用于电真空器件制造、保温瓶制造、真空焊接、印刷、吸塑、制冷设备修理以及仪器仪表配套等。
因为它具有体积小、质量轻、操声低等优点，所以更适宜于实验室里使用。
还可以单独使用，也可以作为其他高真空泵或超高真空泵的前级泵。
广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
此次毕业设计就是2XZ系列真空泵
本次设计的2XZ-15型旋片式真空泵是根据我国的实际生产情况以及现有的技术水平，综合国内同类产品的优点，本着高效率，低成本的原则，自行设计的。
本文对旋片式真空泵的基本构造，以及影响旋片泵工作性能的主要参数进行了分析研究，提出了目前国内旋片泵在性能上存在的问题，主要是极限真空、抽气速率、噪声、喷油、漏油等几个指标。
针对问题，提出一些解决办法。
此真空泵基本原理是:
是有偏心装在泵腔内的转子，及转子槽内的旋片。
转子带动旋片转时，旋片紧贴腔壁，把进、排气口分隔开来，并使进气腔容积周期性地扩大而吸气，排气腔容积则周期性地缩小而压缩气体，推开排气阀排气，从而获得真空。
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2真空设备获得
2.1真空泵市场及应用领域的变化和发展
真空泵是一个量大、面广的产品，产量很大，产值不高，但它确实是一个直接影响到真空成套设备性能质量的必不可少的基础产品。
真空泵的市场根据用户的需要而发生动态变化。
市场增长的主要驱动力来自于半导体工业的迅速发展以及干泵和分子泵应用领域的日益扩大。
目前，全球真空泵市场的年销售额约20亿美元，
[2]年增长率在7,左右。
我国生产真空泵的厂家很多，全部真空泵的年销售额大约在1.5亿元左右，仅相当于美国Kinney公司一家真空泵的年销售额。
通过对全球真空泵市场的分析我们可以看出，各类真空泵的市场及应用领域都在不断变化和发展。
我国真空泵制造业有着悠久的历史和雄厚的基础，国产真空泵已经在各个不同领域得到应用并经过验证，有些泵还出口国外，得到国外用户的认可并受到好评，应该说我国真空泵制造业在国内外市场仍然有着巨大的发展空间。
我国生产真空获得设备，经历了近70年的发展，目前我国真空获得设备品种齐全，质量水平稳步提高，基本上满足了国内市场的需求。
中国入世后国际市场竞争日趋激烈，而我国的真空获得设备产品质量水平仍存在着很大的差距，承待我们冷静思考，研究对策，争取在尽可能短的时间内赶上国际先进水平。
我国旋片泵的生产从设计水平到加工制造到性能质量都已趋向成熟。
主要企业生产的产品质量比较稳定，外观质量有了明显的提高。
过去长期存在的喷油、漏油问题近几年得到一定的控制，旋片材料性能得到改善，一定程度上增加了旋片泵的可靠性。
目前旋片泵产品的总体质量水平能够达到现在行业标准要求的，皮带泵（普速泵）约为80%，直联泵（高速泵）约为50%。
总之，国产真空泵的生产与国外先进水平相比在设计、加工制造、装配检测等诸环节仍然比较粗旷，还没有步入精细打磨的境地。
尽管我国的真空获得设备与国
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外先进国家相比还有一定的差距，但经过真空界有识之士和广大用户的共同努力，
[3]这种差距正在不断缩小。
真空行业正在瞄准国际先进水平奋进。
在过去的30年里，真空技术领域中就指出:
真空技术的应用，一是靠压力差，二是通过空间的电子或分子排除干扰，三是降低粒子撞击表面的次数。
用于各自的需求不同，所需的真空度也不相同。
所谓排除空间障碍物，即粒子的平均自由程要比装置的特征尺寸长。
真空蒸发、电子管和加速器就是利用了真空的这一特点。
除大功率的电子管外，其他大部分做成固体原件，这样就不再需要真空了。
暖水瓶就是真空技术在日常生活中的重要应用，如果今后可以生产出优良的绝热材料，且经济适用，那么真空在暖水瓶的生产过程中将会失去作用。
从降低表面粒子入射频率的必要性看，超高真空技术将会得到发展，可是表面必须长时间保持清洁。
目前，真空技术的应用特点是:
利用真空环境来研制一些新材料和新工艺。
使真空应用领域得到进一步扩大，例如超微粉和纳米颗粒的制作以及固体原件的工艺开发，以及在低真空、中真空、高真空和超高真空应用。
人们对真空技术的需求增加。
如在金属冶炼方面把铅掺入铝中，然后用高温使铝蒸发，利用这种方法炼铝就会扩大对真空泵的需求。
过去炼铝采用电解法，现在正研究熔炉还原法。
在熔炉内还原时，由于耐火材料与铝的混合，使分离非常困难。
如果把熔炉中出现的含有铝的不纯物溶解于铅溶液中就可以对含铝的铅和不纯物进行分离。
利用真空技术可以分离由此形成的铝铅混合物。
因此可见，新工艺、新材料等出现，会直接影响到真空行业，势必要带动真空技术的发展，对真空的需求也会随之增加。
在21世纪，表面处理在内的表面技术成为相当大的一个真空应用领域。
因为人们对材料可靠性的要求，尤其对表面技术的应用定会有所增长。
现在人们都喜欢用防锈、防腐蚀的材料。
铝合金已经得到生产，但就原有工艺稍加改进，就会在性能上有所改观，如用氧化膜将材料与大气隔开，就能满足上述的要求。
在今后电子
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技术领域对真空的需求也会继续增长。
由于真空是个很纯净的空间，而电子元件的生产工艺也需要纯净，因此真空是制作电子元件的理想环境。
如电子管、光电管、
射线管、加速器、质谱仪和电子显微镜等器件中，以避免分子、电阴极
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