羅茨液環(huán)真空泵機組三維設計及分析畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　羅茨真空泵機組三維設計及分析</p><p>　　姓 名： </p><p>　　系 部：醫(yī)療器械工程系 </p><p>　　專 業(yè)：醫(yī)療器械制造與維護 </p><p

2、>　　羅茨真空泵機組分析及三維設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　羅茨真空泵（簡稱羅茨泵）是一種旋轉式變容真空泵。它是由羅茨鼓風機演變而來的。根據(jù)羅茨真空泵工作范圍的不同，又分為直排大氣的低真空羅茨泵；中真空羅茨泵（又稱機械增壓泵）和高真空多級羅茨泵真空設備的一種。羅茨泵(roots-type pump) 是一種無內壓縮的真空

3、泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級泵。</p><p>　　本畢業(yè)論文設計的是以KLRC型液環(huán)泵為前級泵的ZJ型羅茨泵組，該泵組主要用于化工和制藥行業(yè)?；ろ椖咳鏟TMEG(主要用于生產聚氨脂彈性體、氨綸和酯醚共聚彈性體)、ABS(高性能工程塑科)、PS(聚苯乙烯是熱塑性合成樹脂之一)等原材料生產，油脂化工的真空脫水、脫臭。在這一類化工行業(yè)應用中，極限真空度在10-1Pa左右，大都亦是由羅茨泵和液環(huán)泵組成

4、中真空機組。該泵組較能在較寬的壓力范圍內獲得較大的抽氣速率，結構緊湊，設計有垂直與水平兩個排氣口，安裝方便；機械磨擦損失小，驅動功率小，易于維護和維修，費用低，壽命高。而且該泵組有三個羅茨泵，相當于壓縮三次，所能獲得更好的真空。</p><p>　　關鍵詞：羅茨真空泵，機械增壓泵，高真空，KLRC液環(huán)泵，真空度</p><p>　　Analysis of Roots vacuum pump

5、 and 3D design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Roots vacuum pump (referred to as the roots pump) is a rotary positive displacement pumps. It is evolved by the roots blower. Accordi

6、ng to the scope of work of Roots vacuum pump is different, can be divided into low vertical atmospheric Roots vacuum pump; the roots vacuum pump and a multi-stage Roots vacuum pump vacuum equipment. The roots pump (Roots

7、-type pump) is a non vacuum inside the compression, the compression ratio is usually very low, so high, the vacuum pumps need to before.</p><p>　　This thesis is designed to KLRC type liquid ring pump for the

8、 ZJ roots pump before the pump. Chemical projects such as PTMEG (mainly for the production of polyurethane elastomer, polyurethane ether and ester copolymer), ABS (high performance engineering plastics), PS (polystyrene

9、is one of thermoplastic synthetic resin) and other raw materials production, vacuum dehydration, oil chemical deodorization. In this kind of chemical industry applications, limit vacuum degree in 10-1Pa or so, most also&

10、lt;/p><p>　　Key Words : Roots vacuum pump ,mechanical booster pump, high vacuum, KLRC liquid ring pump, The vacuum degree</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</

11、b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒 論4</b></p><p>　　第2章 羅茨真空泵5</p><p>　　2.1 羅茨真空泵的原理5</p>

12、;<p>　　2.2 羅茨真空泵的組成6</p><p>　　2.3 ZJ－150型羅茨泵電機選擇7</p><p>　　2.4 羅茨泵的機械密封7</p><p>　　第3章 液環(huán)真空泵8</p><p>　　3.1 液環(huán)真空泵原理8</p><p>　　3.2 液環(huán)真空泵的組成9</

13、p><p>　　第4章 羅茨液環(huán)泵機組建模10</p><p>　　4.1 三維建模軟件10</p><p>　　4.2 羅茨泵的三維建模10</p><p>　　4.3 液環(huán)真空泵的三維建模12</p><p>　　4.4 其他附件14</p><p>　　4.4.1手動球閥14<

14、;/p><p>　　4.4.2 直動式電磁閥14</p><p>　　4.4.3 氣動蝶閥15</p><p>　　4.5 羅茨液環(huán)泵機組機架三維設計16</p><p>　　4.6 機組三維建模18</p><p>　　第5章 結 論22</p><p><b>　　謝 辭

15、23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　附 錄25</b></p><p>　　F.1 真空技術的應用25</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　真

16、空泵主要利用機械、物理、化學、物理化學等方法對容器進行抽氣，以獲得和維持真空的裝置。真空泵和其他設備（如真空容器、真空閥、真空測量儀表、連接管路等）組成真空系統(tǒng)，廣泛應用于電子、冶金、化工、食品、機械、醫(yī)藥、航天等部門。按真空泵工作原理，基本上分為氣體輸送泵和氣體捕集泵兩種類型。</p><p>　　1.氣體輸送泵包括吸附泵和低溫泵等。目前工業(yè)中應用最多的是水環(huán)式真空泵和旋片式真空泵。例如：2SK、2SK-P1系

17、列雙級水環(huán)式真空泵主要用來抽除空氣和其他有一定腐蝕性、不溶于水、允許含有少量固體顆粒的氣體。廣泛用于食品、紡織、醫(yī)藥、化工的行業(yè)的真空蒸發(fā)、濃縮、浸漬、干燥的工藝過程中。該泵具有真空度高、結構簡單、使用方便、工作可靠、維護方便的特點；2XZ型旋片式真空泵具有結構緊湊、體積小、重量輕、噪音低、振動小等優(yōu)點。它適用于作擴散泵的前級泵，而且更適用于精密儀器配套和實驗室使用。例如:質譜儀器、冰箱流水線、真空冷凍干燥機等；SZ、SK系列液環(huán)式真空

18、泵主要用于粗真空、抽氣量大的工藝過程中。它主要用來抽除空氣和其他無無腐蝕、不溶于水、含有少量固體顆粒的氣體，以便在密閉容器中形成真空。所吸氣體允許混有少量液體。它廣泛應用于機械、醫(yī)藥、食品、石油化工等行業(yè)中；ZJ系列羅茨真空泵---是一種旋轉式變容真空泵須有前級泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內有較大的抽速對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸氣不敏感廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。</p><p>　　2.氣體捕

19、集泵是一種使氣體分子被吸附或凝結在泵的內表面上，從而減小了容器內的氣體分子數(shù)目而達到抽氣目的的真空泵。例如：吸附泵主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質）的物理吸附作用來抽氣的一種捕集式真空泵；吸氣劑泵是一種利用吸氣劑以化學結合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬于這種型式；吸氣劑離子泵它是使被電離的氣體通過電磁場或電場的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達到抽氣的目的；低溫泵是利用低溫表

20、面捕集氣體的真空泵。</p><p>　　本文涉及的ZJ-150、300、600型羅茨真空泵及KLRC-300型液環(huán)泵是根據(jù)我國的實際生產情況以及現(xiàn)有的技術水平，綜合國內外同類產品的優(yōu)點，本著高效率，低成本的原則，自行設計的。廣泛應用與真空冶金、真空脫氣、真空鍍膜以及空間模擬、低密度風洞等裝置中抽除非腐蝕性氣體，還可用與醫(yī)藥、食品、電子、化工等工業(yè)的蒸餾、蒸發(fā)、干燥等生產過程。羅茨泵的主要機構為：主軸電動機帶動主

21、軸旋轉，軸上有一對“8”字型轉子在泵殼中作等速反向旋轉而產生吸氣和排氣作用。</p><p><b>　　第2章 羅茨真空泵</b></p><p>　　羅茨真空泵是一種容積式真空泵，又稱機械增壓泵，其優(yōu)點是在較低的入口壓力時具有較高的抽氣速率，是目前獲得中高真空泵的主要真空泵之一。羅茨真空泵不允許高壓差工作，否則將會過載或過熱而損壞，因此使用羅茨真空泵必須合理地選用

22、前級真空泵，安裝必要的保護設備。</p><p>　　2.1 羅茨真空泵的原理</p><p>　　如圖2.1所示，在泵腔內，有二個“8”字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間，轉子與泵殼內壁之間，保持有一定的間隙，可以實現(xiàn)高轉速運行。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間v0內，再經排氣口排出。由于吸

23、氣后v0空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時，由于排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續(xù)轉動時，氣體排出泵外。</p><p>　　圖2.1 羅茨泵工作原理</p><p>　　羅茨泵轉子由0°轉到180°的抽氣過程。在0°位置時（圖中a）；下轉子從

24、泵入口封入v0體積的氣體。當轉到45°位置時（圖中b）；該腔與排氣口相通。由于排氣側壓強較高，引起一部分氣體返沖過來。當轉到90°位置時 （圖中c）；下轉子封入的氣體，連同返沖的氣體一起排向泵外。這時，上轉子也從泵入口封入v0體積的氣體。當轉子繼續(xù)轉到135°時（圖中d）；上轉子封入的氣體與排氣口相通，重復上述過程。（圖e）轉子主軸旋轉一周共排出四個v0體積的氣體[4]。</p><p&

25、gt;　　2.2 羅茨真空泵的組成</p><p>　　ZJ系列羅茨真空泵都是臥式結構，中小型泵均采用聯(lián)軸器和電機直連，大泵采用三角帶傳動。這里用到的ZJ-150，300及600的羅茨泵都是臥式結構，其內部結構都是一樣的，只是尺寸大小不一樣，這里以ZJ-150羅茨泵為例介紹羅茨泵的結構。</p><p>　　ZJ-150羅茨泵主要由五部分泵體，兩個轉子，軸承，風葉，主動軸，端蓋，油杯，墊圈

26、等組成，具體組成可參考圖2.2所示的羅茨泵爆炸視圖。</p><p>　　圖2.2 ZJ-150泵體爆炸圖</p><p>　　ZJ-150羅茨泵外形尺寸如圖2.3所示，在圖中可清晰看出羅茨泵的進油口，出油口，進氣口以及出氣口，有助于進一步了解羅茨泵的外部結構。</p><p>　　圖2.3 ZJ-150泵體二維圖紙</p><p>　　2.

27、3 ZJ－150型羅茨泵電機選擇</p><p>　　根據(jù)泵的需求，所需電機規(guī)格應該是0.75Kw，50HZ，考慮到耐用性和成本，選用規(guī)格為Y2-80L-2-B5，0.75KW/50Hz/3Ph/380v/IP54/F,1LG0080-2AA21的西門子電機，這個牌子的電機相比于其他牌子的要耐用，而且價格比較便宜，適合ZJ-150羅茨泵使用。</p><p>　　Y2系列鋁殼三相異步電動機

28、為全封閉自扇冷工鼠籠型三相異步電動機。采用國家統(tǒng)一設計標準，具有高效節(jié)能、高起動轉距、噪音低、振動小、可靠性高、功率等級和安裝尺寸符合國際電工委員會IEC標準。使用維護方便等特點。該系列電機廣泛應用于一般場所和無特殊要求的精密機械上，特別適合于減速機、空壓機、水泵、油泵、流水線、包裝業(yè)、食品機械等行業(yè)。</p><p>　　2.4 羅茨泵的機械密封</p><p><b>　　1

29、．機械密封定義</b></p><p>　　機械密封是一種旋轉機械的軸封裝置。比如離心泵、離心機、反應釜和壓縮機等設備。由于傳動軸貫穿在設備內外，這樣，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質通過該間隙向外泄露，如果設備內壓力低于大氣壓，則空氣向設備內泄露，因此必須有一個阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多，由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優(yōu)點，所以當今世界上機械密封是在這些設備最主要的軸密封方式。

30、機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的：“由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置[14]?！?lt;/p><p>　　2．羅茨泵的機械密封</p><p>　?。?）主動軸外伸部分的動密封：目前采用較多的是標準型號的機械密封和帶加強環(huán)的骨架真空橡膠密封。機械密封功耗小，允許線速度大；但結

31、構復雜，成本較高。骨架密封結構簡單，功耗較大，為減少軸與密封圈之間的摩擦，軸的表面硬度和光潔度要高。為了防止軸的磨損，可在軸上加一個硬度較高的且與軸靜密封的軸套。另外，還可以采用獨立的密封盒結構，使密封件的拆裝和更換更加簡捷方便。還有的羅茨泵把電動機密閉在泵體一端的殼體內，從而有效地解決了動密封問題，提高了泵的真空度，降低了驅動功率。但為防止電機繞組線圈在真空下起弧，電動機的電源電壓應降50V以下。該結構用于中、小型泵。</p&g

32、t;<p>　　（2）端蓋殼體與泵腔之間的軸密封：由于齒輪箱或端蓋殼體內均有預抽管道與泵的出口相通，即這部分的壓力與前級泵入口壓力基本相同，與泵腔之間的壓差較小，所以一般可采用迷宮式密封、反螺旋式密封或活塞脹圈密封。</p><p>　?。?）泵體端面的靜密封：有的采用有機硅室溫硫化橡膠膜密封，密封面不用加工密封槽，但因該硫化橡膠密封膜為一次性使用，且配制較麻煩，給現(xiàn)場維護帶來不便，且密封膜的厚度對

33、轉子端面間隙有影響，在安裝時要掌握好膜的厚薄均勻性。還可采用真空橡膠圈密封，密封可靠，即保證了轉子軸向間隙，又可方便地在現(xiàn)場拆裝。如果對泵體端面的結構設計適當，密封槽的加工可以很方便。</p><p><b>　　第3章 液環(huán)真空泵</b></p><p>　　液環(huán)真空泵（簡稱液環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達27

34、0~670Pa。液環(huán)泵也可用作壓縮機，稱為液環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。液環(huán)泵最初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，液環(huán)泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術的飛躍發(fā)展，液環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于液環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故

35、可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，液環(huán)泵應用日益增多。</p><p>　　3.1 液環(huán)真空泵原理</p><p>　　液環(huán)真空泵一般由殼腔、端蓋、葉輪、氣體分配器、軸承體和軸承壓蓋、進/放水管路和軸封部分組成。泵腔為兩個偏心半圓腔構成的近似橢圓體。中間根據(jù)是單級還是雙級設置有隔板（兩級也可以體現(xiàn)在葉輪隔板上）。吸、排氣口可以設置在泵腔殼體上，但該設置會將泵腔變?yōu)?/p>

36、易損件，所以一般不采用。</p><p>　　在泵體中裝有適量的液體作為工作液。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時，液體被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，液體形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。液環(huán)的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，液環(huán)的上部內表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在液環(huán)內有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪

37、的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續(xù)旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外[13]。</p><p>　　圖3.1 液環(huán)真空泵原理</p><p>　　綜上所述，液環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變容

38、式真空泵。</p><p>　　3.2 液環(huán)真空泵的組成</p><p>　　液環(huán)泵主要由泵體，偏心葉輪，螺栓，螺母，連接法蘭，連接管，密封墊片，軸承，油杯，手動球閥等組成，詳細結構可以參照圖3.2液環(huán)泵的爆炸視圖。</p><p>　　圖3.2 KLRC-300泵體爆炸圖</p><p>　　第4章 羅茨液環(huán)泵機組建模</p>

39、<p>　　這個泵組主要由ZJ－150型羅茨泵，ZJ－300型羅茨泵，ZJ－600型羅茨泵和KLRC-300型液環(huán)泵以及其他一些附件組成，該機組有三個羅茨泵，相當于壓縮氣體三次，這樣能獲得更大的真空度，達到客戶的要求。其主要用在化工和制藥行業(yè)，真空泵越多所達到的真空度越高，一般化工和制藥行業(yè)所要求的真空度比較高，但是泵組最多只能用三到四個主泵。</p><p>　　4.1 三維建模軟件</p&g

40、t;<p>　　常用的三維設計軟件有Solidworks,3D Max,MAYA,CAD等，這里用到的三維軟件為Solidworks。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。其有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個

41、工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。對于機械工程師來說，這個軟件不失為一個設計的好軟件。這個軟件能更加快速的操作各種工程視圖，便捷而智能化的剖切視圖，并且三維建模界面操作方便快捷，能對零件進行很逼真的渲染。SolidWorks多用于機械行業(yè)的設計；3DS MAX被廣泛地應用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動畫和視頻游戲的制作；MAYA多用于影視行業(yè)；CAD多用于二維設計，三維功能不是很強大，所以在這里我選擇了SolidWorks來做該

42、泵組的三維建模，同時用CAXA來設計真空泵組的原理流程圖。</p><p>　　4.2 羅茨泵的三維建模</p><p>　　根據(jù)羅茨泵的二維圖紙所提供的尺寸，用solidworks進行三維建模。</p><p><b>　　1．具體工作流程</b></p><p>　　零件的BOM清單――零件圖紙――單個零件建模――零

43、件裝配――泵體渲染――泵體爆炸――泵體工程圖。</p><p>　　2．在SolidWorks中繪制零件模型時包含基本步驟</p><p>　?。?）選取繪圖平面；</p><p>　?。?）進入草圖繪制；</p><p>　?。?）大致繪制草圖；</p><p>　?。?）尺寸標注、添加幾何關系；</p>

44、<p>　?。?）結束草圖繪制；</p><p><b>　　（6）選用特征；</b></p><p>　　（7）添加零件屬性。</p><p>　　在繪制零件時，運用到的命令主要有：凸臺拉伸、切除拉伸、旋轉、掃描、鏡像、線性陣列、圓周陣列、圓角、筋、抽殼、曲面拉伸、曲面切除、刪除實體等。渲染操作主要步驟有創(chuàng)建布景、設置光源、設置

45、外觀、渲染輸出等。先對實體本身，以及實體表面，或者特征進行材質設置，如果選擇的實體表面，可直接選取，若要選擇實體本身或者某一個特征，可以在特征樹中選擇。選擇表面，單擊photoworks，在管理窗口中選擇材質，在顏色菜單下設置不同的顏色。在照明度菜單中設置材質的光澤度，透明度，反射率等，并按需要進行調整并依次選擇實物的其他部分進行設置。背景設置單擊photoworks---布景，進行選擇，在房間菜單中進行設置，在背景光源菜單中選擇所放的

46、圖形。光源設置：首先要在特征樹中建立光源，右鍵單擊光源，然后添加聚光源，右鍵單擊聚光源，然后選擇屬性進行設置。泵體渲染如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 ZJ-150泵體整體三維圖[10]</p><p>　　3．繪制出三維圖之后，在利用solidworks把三維圖轉畫成二維工程圖。</p><p>　　圖4.2 ZJ-150泵體整體工程圖[11]<

47、;/p><p>　　4.3 液環(huán)真空泵的三維建模</p><p>　　液環(huán)泵的三維建模過程和羅茨泵的一樣，根據(jù)二維圖紙用solidworks軟件畫出三維圖。在畫圖過程中，還要考慮到實際生產的生產工藝，畫圖的步驟最好是根據(jù)生產工藝的步驟保持一致，這樣畫出來的圖才比較完整準確，畫出來的零件設置材料和密度后，計算出來的質量接近實際生產出來實物的質量，如果不按工序畫圖的話，誤差會很大，也就達不到所想要

48、的要求。所以畫圖時要仔細，專注。</p><p>　　圖4.3 KLRC-300泵體整體三維圖</p><p>　　繪制出三維圖之后，在利用solidworks把三維圖轉畫成二維工程圖。</p><p>　　圖4.4 KLRC-300泵體整體工程圖</p><p><b>　　4.4 其他附件</b></p>

49、<p>　　一個完整的機組除了泵體，還要有很多的附件，比如：閥門，壓力表，溫度表，傳感器，螺釘螺栓，墊圈，密封墊片，配對法蘭，連接法蘭，管接頭，過濾器，分離器，連接管等等，下面介紹幾種主要附件的三維建模及作用。</p><p><b>　　4.4.1手動球閥</b></p><p>　　該手動球閥的規(guī)格是Q11F-16P 一片式內螺紋球閥，G1/2內螺紋

50、，SS304閥體，PTFE閥座。Q11F一片式內螺紋球閥適用于 PN1.0～4.0MPa，工作溫度-29～180℃（密封圈為增強聚四氟乙烯）或-29～300℃（密封圈為對位聚苯）的各種管路上，用于截斷或接通管路中的介質，選用不同的材質,可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸等多種介質[2]，solidworks繪制的三維圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 手動球閥三維圖</p><

51、;p>　　4.4.2 直動式電磁閥</p><p>　　直動式電磁閥，通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm。原理：它是一種直動和先導式相結合的原理，當入口與出口沒有壓差時，通電后，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口達到啟動壓差時，通電后，

52、電磁力先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件，向下移動，使閥門關閉。在零壓差或真空、高壓時亦可動作，但功率較大，要求必須水平安裝，solidworks繪制的三維圖如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 直動式電磁閥三維圖</p><p>　　4.4.3 氣動蝶閥</p><p>　　

53、氣動蝶閥是由氣動執(zhí)行器和蝶閥組成。氣動蝶閥是用隨閥柑轉動的圓形蝶板做啟閉性，以實現(xiàn)啟用動作的氣動閥門主要做截斷閥使用，亦可設計成具有調節(jié)或段閥兼調節(jié)的功能，目前蝶閥在低壓大中口徑管道上的使用越來越多。該機組所用到的氣動蝶閥規(guī)格是通徑為DN150，公稱壓力PN1.6，材質：閥體，鑄鐵；閥座，PTFE；閥板，SS304；雙作用執(zhí)行機構帶兩位五通電磁閥220VAC；壓縮空氣進口配雙聯(lián)氣體過濾器。</p><p>　　蝶

54、閥結構簡單、體積小、重量輕，只由少數(shù)幾個零件組成。而且只需旋轉90°即可快速啟閉，操作簡單，同時該電動閥門具有良好的流體控制特性。蝶閥處于完全開啟位置時，蝶板厚度是介質流經閥體時唯一的阻力，因此通過該閥門所產生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。蝶閥有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。如果要求蝶閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。蝶閥的結構原理尤其適合制作

55、大口徑閥門。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上得到廣泛應用，而且還應用于熱電站的冷卻水系統(tǒng)，solidworks繪制的三維圖如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 氣動蝶閥三維圖</p><p>　　4.5 羅茨液環(huán)泵機組機架三維設計</p><p>　　羅茨液環(huán)泵機組機架是根據(jù)各個泵的尺寸大小來設計的，首先要根據(jù)各個泵的用途來安放泵，有四個泵，

56、機架則要分四層，一層一個泵，最上面放置的是實際抽氣量最小的羅茨泵ZJ-150，然后是抽氣量大的ZJ-300和600；最底層放置液環(huán)泵，通過這幾個泵結合能達到很大的真空度，最后根據(jù)泵的位置設計連接管道，把每個泵的進氣口和出氣口連接起來，而且中間都有密封裝置，在機組使用過程中是不允許出現(xiàn)泄露的，所以密封裝置是決定一個泵的基礎。</p><p>　　該機架是由許多根槽鋼焊接起來的，焊接的過程中可以修改，可以隨時切割剪裁

57、，機組的機架是至關重要的，機架要求要牢固，因為泵組在使用的過程中會出現(xiàn)振動，機組越重，振動也不容易控制，所以在設計機組時一定要考慮到各個外界因素的干擾和影響。機架不但要牢固，還要耐溫耐震，一般機架的材料用鋼，鋼比較牢固。圖4.8是該機組的機架設計尺寸。</p><p>　　圖4.8 機架二維圖</p><p>　　二維圖紙設計完成后，要根據(jù)圖紙用Solidworks轉換成三維圖。</

58、p><p>　　具體步驟：打開solidworks――選擇基準面――繪制草圖――焊件――槽鋼――規(guī)格12＃――剪裁出要求的結果。在畫圖過程中要注意草圖中尺寸大小，焊件中槽鋼的方向，還要考慮到所要打孔的位置要和槽鋼的邊保持合理的距離，選擇的規(guī)格要符合國家標準。圖4.9是機架的三維圖。</p><p>　　圖4.9 機架三維圖</p><p>　　4.6 機組三維建模<

59、;/p><p>　　1．首先根據(jù)各個泵的工作原理用CAXA軟件繪制出羅茨液環(huán)泵組的工作原理流程圖，這個流程圖繪制出了各個泵之間的連接，以及這個泵組的組成零件和該泵組的工作原理；泵組的原理流程圖如圖4.10所示。</p><p>　　圖4.10 泵組原理流程圖</p><p>　　2．零件的建模完成后，開始進行機組的建模。機組的建模是由所有零件裝配起來的，根據(jù)上圖所示的泵

60、組原理流程圖進行安裝，在安裝過程中可能會遇到一些各個零件之間的干擾，這就說明在設計時有些誤差，通過三維建模可以檢查出設計中的一些錯誤和遺漏的零件，并減少實際安裝的一些干擾行困難。所以機組的三維建模能解決很多實際安裝遇到的困難，提高工人們的工作效率，增加設計的精度。</p><p>　　根據(jù)設計的圖紙用solidworks這個軟件進行零件的安裝。Solidworks的模擬安裝實際就是車間里工人們的實際安裝。在安裝中

61、用到的命令有：插入零件――選擇配合――選擇配合類型，例如面與面的重合，面與面的垂直，面與面的平行，孔與軸的同心，軸和軸的同心等等。所有零件安裝完畢之后，再對整個機組進行渲染，讓機組看起來更像實物零件，給人一種真實的感覺。機組的整個模型及渲染如圖4.11所示。</p><p>　　圖4.11 機組三維圖</p><p>　　3．最后用solidworks繪制出工程圖，用于車間里工人們生產和安

62、裝參考。</p><p>　　圖4.12 機組二維圖</p><p><b>　　第5章 結 論</b></p><p>　　四個月的畢業(yè)實習以及設計即將結束了，在此過程中得到了朱培勤導師的悉心指導，也得到了各位老師和同學的熱心幫助，我在此表示衷心的感謝！在此次畢業(yè)設計中我學到了很多知識，例如：真空的基本知識，真空泵的原理及設計，零件材料的選擇

63、，電機的選擇，真空泵組的設計，還有一些化工方面的知識。</p><p>　　我在美國泰悉爾中國集團里實習過程中，我時不時的去車間向工人們討教，實地考察，親臨生產現(xiàn)場和裝配現(xiàn)場，了解了真空泵的生產工藝，真空泵組的安裝過程及注意事項。對于我們設計師來講，設計過程中的一些安裝比實際安裝要簡單的多，安裝一個簡單的零件都要很仔細，很小心，很費力的安裝，機器是要運轉的，尤其是這種大型泵組，在運轉時要考慮很多機械因素和震動，所

64、以對安裝要求特別嚴格，從而我也體會到了那些工人們的辛苦，佩服那些工人們的技術，這些都是我要學習的地方。在實地考察中，我還學到了一些設計方面的技巧。這次的畢業(yè)設計是一次難得的鍛煉的機會，它是把書本上的理論知識和實際產品結合起來，積極地帶動了我的思維創(chuàng)新意識，是對我大學三年所學知識的一次實際應用。只有理論與實際相結合才能使知識更加牢靠、更加熟練。這樣我們所學的知識才有了用武之地，這對以后的工作會起到相當大的幫助。因此我非常珍惜這次機會。&l

65、t;/p><p>　　真空泵的發(fā)展前景：真空泵是一個量大面廣的產品，產量很大，產值不高，但它確實是一個直接影響到真空成套設備性能質量的必不可少的基礎產品。真空泵的市場根據(jù)用戶的需要而發(fā)生動態(tài)變化。市場增長的主要驅動力來自于半導體工業(yè)的迅速發(fā)展以及干泵和分子泵應用領域的日益擴大。目前，全球真空泵市場的年銷售額約20億美元，年增長率在7%左右。我國生產真空泵的廠家很多，全部真空泵的年銷售額大約在1.5億元左右，僅相當于美

66、國Kinney公司一家真空泵的年銷售額。通過對全球真空泵市場的分析我們可以看出，各類真空泵的市場及應用領域都在不斷變化和發(fā)展。我國真空泵制造業(yè)有著悠久的歷史和雄厚的基礎，國產真空泵已經在各個不同領域得到應用并經過驗證，有些泵還出口國外，得到國外用戶的認可并受到好評，應該說我國真空泵制造業(yè)在國內外市場仍然有著巨大的發(fā)展空間。</p><p>　　這篇論文設計的ZJ-150，300，600及KLRC-300真空泵組是

67、充分考慮到我國真空設備的現(xiàn)狀和發(fā)展需要，并利用國內外的單件產品來設計的。綜合國內外同類產品的優(yōu)點，本著高效率，低成本的原則設計的。廣泛應用與真空冶金、真空脫氣、真空鍍膜以及空間模擬、低密度風洞等裝置中抽除非腐蝕性氣體，還可用與醫(yī)藥、食品、電子、化工等工業(yè)的蒸餾、蒸發(fā)、干燥等生產過程。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在這漫長的四個月中

68、，有汗水心血，有傷心也有喜悅，在一切茫然中，在到處查找資料中，不斷地自我充實，自我完善，以便更好的完成畢業(yè)設計，為三年的大學生活畫上一個圓滿的句號而不懈努力著。</p><p>　　這四個月中，我最要感謝的是我的指導老師**。從開始到最后一直不斷的幫助我，由于對真空方面的知識不熟悉，剛剛接觸設計課題時不知道從哪兒著手，從哪兒開始，陷入苦惱之中。經過*老師的悉心指導和講解，并多次去工廠實習通過實踐觀察讓我理解了羅茨

69、泵的組成，設計要點等許多和設計相關的重要內容。在*老師的指導下，我從被動設計的狀態(tài)變化到主動并能單獨完成設計的狀態(tài)。這對日后參加工作提供了非常大的幫助。在這里我只想說一句：老師，我真的非常感謝您這么長時間來對我的照顧，您的好我都會記在心里，您辛苦了。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］楊乃恒，《真空獲得設備[M] 》，第1版，北京

70、：冶金工業(yè)出版社，1987。</p><p>　?。?］秦麗秋，劉玉岱，《羅茨真空泵圓弧轉子型線研究[J]》，真空，1990(1):34-39。</p><p>　?。?］M.H.Ablanian 《Design and characters with oil-free pumps.Vacuum》,Vol.41,No.7/9,1990:1814-1818。</p><p

71、>　?。?］徐文兵，于振華，胡煥林，《偏心圓弧羅茨轉子型線的研究[J]》，真空，43(1):6-8。</p><p>　?。?］Vibert Phil，《Mechanical pumps for vacuum processing》，Chemical Engineering,vⅢpⅡ，Oct 2004:44-51。</p><p>　?。?］《選配真空泵進程[M]》，轉載研發(fā)雜志社。

72、</p><p>　?。?］王磊，《羅茨泵畢業(yè)設計說明書》，沈陽建筑大學畢業(yè)設計論文。</p><p>　?。?］鞏云鵬，田萬祿 主編，《機械設計課程設計》，東北大學出版社，2000。</p><p>　?。?］劉鴻文 主編，《材料力學》，高等教育出版社，2000。</p><p>　?。?0］陳超祥，胡其登 主編，《solidworks零件

73、與裝配體教程》，機械工業(yè)出版社，2012。</p><p>　?。?1］陳超祥，葉修梓 主編，《solidworks工程圖教程》，機械工業(yè)出版社，2011。</p><p>　?。?2］上海凱尼真空設備有限公司，《ZJ＆ZJB型羅茨真空泵使用說明書》，2009。</p><p>　?。?3］上海凱尼真空設備有限公司，《KLRC型液環(huán)真空泵使用說明書》，2009。&l

74、t;/p><p>　?。?4］《關于機械密封的原理概述》，中國密封網(wǎng)。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　F.1 真空技術的應用</p><p>　　一.真空技術與電子信息產業(yè)</p><p>　　半導體大規(guī)模集成電路、高密度信息存儲器件、液晶顯示、等離子體顯示等。該應

75、用領域要求真空系統(tǒng)的極限真空度為10-3Pa ---10-8Pa，其所需的真空泵均為清潔、無油、耐腐蝕的高真空和超高真空系統(tǒng)，其前級真空系統(tǒng)均采用干式的爪型泵或螺桿泵和羅茨泵組成的真空機組，主泵均為渦輪分子泵或低溫泵。</p><p>　　二.真空技術與電工產品</p><p>　　大型電機、牽引電機、潛水電機以及電力電纜的真空壓力浸漬，防火、防潮、體積小、易維護的干式變壓器的環(huán)氧樹脂真空

76、澆注，大型、高壓變壓器的煤油汽相干燥和變壓法熱風干燥。該領域要求的極限真空度為10-1Pa，由于被抽氣體中含有大量水蒸汽和揮發(fā)物，所以真空系統(tǒng)都是由羅茨泵和液環(huán)泵組成的中真空機組。</p><p>　　三.真空技術在石化行業(yè)中的應用</p><p>　　化工項目如PTMEG(主要用于生產聚氨脂彈性體、氨綸和酯醚共聚彈性體)、ABS(高性能工程塑科)、PS(聚苯乙烯是熱塑性合成樹脂之一)等原

77、材料生產，油脂化工的真空脫水、脫臭。在這一類化工行業(yè)應用中，極限真空度在10-1Pa左右，大都亦是由羅茨泵和液環(huán)泵組成中真空機組。由于被抽氣體都是一些具有腐蝕性、毒性以及易燃、易爆的工藝介質，所以要求真空機組必須是耐腐蝕、耐可凝性蒸汽，而且還要求防爆和無任何洩漏。</p><p>　　真空技術在石化行業(yè)中另一個重要應用就是汽油蒸汽回收裝置，其工藝要求是在短時間內將罐內壓力從大氣抽到30 mbar，所抽氣體為容易揮

78、發(fā)的汽油蒸汽，所采用的真空泵均為變螺距的干式螺桿泵?，F(xiàn)場要求防爆，通常要求泵的運行溫度不能超過800C。</p><p>　　四.真空技術在醫(yī)藥行業(yè)溶媒回收中的應用</p><p>　　被抽氣體都是腐蝕性氣體、易揮發(fā)的蒸汽以及某些容易聚集的工藝氣體，由于螺桿泵泵腔內無任何工作介質，內部表面均采取防腐措施，既節(jié)能又環(huán)保，無廢液處理問題，而且溶媒還可以回收，所以螺桿真空泵己成為這一應用領域的最

79、佳選擇。</p><p>　　五.真空技術在冶金工業(yè)的應用</p><p>　　有色金屬和合金的真空蒸餾、金屬化合物的真空還原(皮江法真空煉鎂)、鋼液爐外真空脫氣和精煉，高級合金鋼、稀有難熔金屬、超純金屬的熔煉和精制。根據(jù)不同的工藝，對真空度的要求亦各不相同，低真空一般都采用滑閥泵，中真空都是采用羅茨滑閥機組或直排大氣羅茨泵機組或水蒸汽噴射泵。</p><p>&l

80、t;b>　　六.真空熱處理</b></p><p>　　真空淬火、真空釬焊、真空燒結等。其真空系統(tǒng)都是采用由滑閥泵、羅茨泵和油擴散泵組成的高真空機組。</p><p><b>　　七.真空鍍膜</b></p><p>　　真空蒸發(fā)或濺射的裝飾鍍膜、表面硬化的離子鍍技術、真空太陽能集熱器、真空鍍膜的幕墻玻璃、液晶顯示和等離子體顯

81、示器件。一般都是采用由滑閥泵、羅茨泵和油擴散泵組成的高真空機組。但是在某些要求清潔、無油的場合，其高真空泵均為渦輪分子泵。</p><p>　　八.真空在食品包裝及冷凍干燥工業(yè)中的應用</p><p>　　真空包裝的食品很多，如榨菜、香腸、雞、鴨、魚、肉、糧食、豆制品、奶粉等。真空冷凍干燥有生物體保存(如血漿、細菌、皮膚、角膜、神經組織等)、貴重或熱敏性藥物生產(如酶、疫苗、激素、各種抗生

82、素等)以及食品制作與保存(如咖啡、速溶飲料、方便面調料及調味品等)。一般食品包裝都是采用單級旋片泵，冷凍干燥都是羅茨滑閥機組。</p><p>　　九.真空在航空、航天工業(yè)中的應用</p><p>　　運載火箭、人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站、宇宙探測器以及航天飛機等都必須在地面上建立模擬空間環(huán)境的宇宙空間模擬實驗裝置，以便掌握航天器在空間工作的條件和特性，消除飛行中的各種隱患，才能確保飛行器