羅茨真空泵振動噪聲機理的鉆研
羅茨真空泵因其高抽速而得以寬泛的利用。日益增高的條件務求迫切須要低噪聲羅茨真空泵,而其振動噪聲機理的鉆研是繼續羅茨真空泵低噪聲設計的前提,篇章以ZJ-150A羅茨真空泵為鉆研目標,綜合采納多種信號測試和綜合解決步驟,綜合羅茨真空泵振動噪聲產生的機理,查明了泵體振動噪聲在各劣勢效率處產生的起因、振動的重要激發源及其傳送門路,為羅茨真空泵的低噪聲設計提供了根據。
在后期的鉆研(更多詳盡篇章請見羅茨真空泵專欄)中,曾經對ZJ-150A型羅茨真空泵的重要噪聲源繼續了鑒別和列隊,居中發當初采取隔振措施和改善聯接支持形式后,羅茨泵的支架和電機噪聲能夠失去無效掌握。羅茨泵的泵體已變成最重要的噪聲源,泵體是由多個元件組成的開啟腔體,其中蘊含了泵的重要靜止和傳動元件,即蘊含了重要振動激發源。經過采納聲強測量技能對泵體繼續聲功率測試和名義噪聲輻射散布的鉆研,發現泵體輻射噪聲的劣勢效率為530Hz、1000Hz及1620Hz,而且這3個劣勢效率處噪聲的能量約占總能量的70%。因而,克服泵體振動聲輻射問題是繼續羅茨真空泵低噪聲設計的要害。
經過聲源定位綜合曉得,1620Hz處的噪聲由端蓋1軸側名義振動聲輻射產生,530Hz和1000Hz處的噪聲由泵體上、下名義振動聲輻射產生,且以端蓋1上、下名義最為突出。然而,該署優效率處噪聲峰值產生的起因尚不明晰,有待于于進一步的綜合驗證。白文在真空技能網前文鉆研的根底上,采納多種信號測試和綜合解決的步驟,鉆研羅茨泵振動和噪聲產生的機理,即查清導致泵體名義振動和聲輻射的重要激發源及其傳送路徑,為羅茨真空泵的低噪聲設計提供根據。1、振動噪聲機理綜合的實踐根據
經過綜合ZJ-150A型羅茨真空泵的構造和抽、排氣作業原理可知,羅茨真空泵在畸形作業運行時,其開啟構造外部可能存在的振動激發源有:旋子不失調彈性力、軸承激發力、齒輪激發力及高速結冰油液沖鋒陷陣4種。該署激發源一上面自身產生一次大氣聲輻射,另一上面激發導致的振動經過各構件間的聯接繼續傳送,構成所謂的“液體聲”傳送。
因為羅茨真空泵為全開啟構造,機組運行穩固時泵省外部大氣粘稠,故其外部激發源產生的一次大氣聲輻射導致的泵體名義振動是無比幽微的,羅茨真空泵向內部空間輻射的噪聲重要是由激發源傳送進去的液體聲導致泵體殼子名義振動聲輻射所產生。
羅茨真空泵名義振動與噪聲產生的機理可用圖1所示的一個多輸出單輸入模子來形容。圖1中X1(f),X2(f),⋯,Xq(f)示意各族激發力,該署激發力作用在泵的構造上;H1(f),H2(f),⋯,Hq(f)示意各激發源到振動名義的傳送因變量;激發傳送到重要發聲名義所產生的振動為V(f),并由此產生的輻射噪聲P(f)還與該名義的聲輻射效率R(f)無關;M(f)和N(f)別離為振動和噪聲測量時的隨機煩擾。
圖1 振動、噪聲產活力理的形容
依據零碎中多輸出與單輸入的根本關系,并假如Xi(f)與M(f)、N(f)之間互不有關,則測量的振動或噪聲的自譜有
其中,上標3示意共軛;Svv(f)、Spp(f)、Smm(f)和Snn(f)別離是名義振動信號v(t)、構造輻射的噪聲信號p(t)和振動測量中的隨機煩擾m(t)或噪聲測量中的隨機煩擾n(t)的自功率譜;Sxixj(f)囊括激發輸出的自功率譜(i=j時)和輸出間的互功率譜(i≠j時)。那末各激發信號xi(t)為彼此不有關的金雞獨立輸出,亦即Sxixj(f)=0(i≠j時),則(1)式和(2)式可寫成
2、測試零碎
羅茨真空泵振動和噪聲測量零碎示意,如圖2所示。噪聲信號由傳聲器B&K4155吸收,經聲級計B&K2230放大,計權后以模仿量輸入。振動信號由減速度計B&K4384拾取,經電荷放大器B&K2635放大后輸入。輸入的振動和噪聲信號經模仿低通濾波器濾波后接到信號解決綜合零碎的A/D輸出端口,繼續各族信號綜合與解決。調價電機在變頻器掌握下,不僅能夠繼續額外作業轉速下的振動噪聲測試綜合,也能夠使泵在啟動時,在設定的工夫內(250s)以恒定的轉速距離升速,再不以等工夫或等轉速距離采樣繼續振動和噪聲的譜陣綜合。
1.端蓋1 2.軸承座1 3.腔體 4.軸承座2 5.端蓋2 6.電機支架 7.電機
圖2 羅茨泵構造簡圖和測量零碎示用意3、試驗與綜合
3.1、泵體振動的重要激發源及其特色效率
(1)旋子不失調彈性力。由旋子上的不失調量所產生,激發效率為旋子繚繞基頻fr及其高次諧頻。即
其中,n為電機的轉速(r/min),高次諧頻為繚繞基頻fr的成數倍。
(2)齒輪激發。ZJ-150型羅茨泵有一對傳動比為1的斜齒輪,且屬厚類齒輪,故其激發重要受嚙合效率莫須有,激發效率為嚙合效率及其倍頻和分頻。若齒數為z,則其嚙合效率為
(3)軸承激發。該泵一對嚙合旋子上衣有兩種型號的骨碌軸承,骨碌軸承的振動激發重要是由軸承里外圈、骨碌體的加工誤差和缺點所導致,它們可能產生好多天各一方激發效率。若轉軸的回轉效率為fr,則維持架的轉動效率ft為
骨碌體的自轉效率fs為
其中,d為骨碌體直徑;E為軸承節徑;B為接觸須。因為骨碌體名義不規定導致激發基頻為fB=2fs,因為軸承內、外圈的軌跡不規定導致激發基頻為fir=N·ft,N為骨碌體數目。
(4)齒輪結冰油液沖鋒陷陣。高速嚙合繚繞的齒輪牽動和擠壓結冰油液沖鋒陷陣密封端蓋1。因為沖鋒陷陣作用人夫很短,其激發效率呈寬帶散布。
該泵的作業轉速n為2970r/min,齒輪的齒數Z為47,電機側軸承座2上為2307型單列滾柱軸承,齒輪側軸承座1上為3065307型雙列角接觸球軸承,各激發源的激發效率
羅茨水環真空機組、羅茨旋片真空機組
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