白陽

（沈陽友邦真空設(shè)備有限公司 遼寧省沈陽市 110003）

機(jī)械真空泵振動控制問題探討

白陽

（沈陽友邦真空設(shè)備有限公司 遼寧省沈陽市 110003）

在真空系統(tǒng)當(dāng)中，機(jī)械真空泵具有十分重要的作用和功能，通過泵的振動情況，能夠?qū)Ρ玫闹圃焖?、設(shè)計質(zhì)量等進(jìn)行準(zhǔn)確的反應(yīng)，因此需要嚴(yán)格的控制其振動情況。一旦振動頻率超出了一定的范圍，真空系統(tǒng)的穩(wěn)定性將會受到很大的影響，而其安裝位置也將會受到很大的限制?；诖?，本文對機(jī)械真空泵的振動控制問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論，以期能夠確保機(jī)械真空泵的良好運行。

機(jī)械真空泵；振動控制；問題探討

前言

在當(dāng)前社會中，隨著真空技術(shù)的快速發(fā)展，在很多領(lǐng)域當(dāng)中，都對真空設(shè)備進(jìn)行了充分的應(yīng)用。而在各種真空系統(tǒng)、真空設(shè)備當(dāng)中，機(jī)械真空泵具有不可替代的重要作用，在機(jī)械真空泵的運行中，對于其振動情況需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，如果振動幅度過大，將會造成很多不良的影響，甚至對操作者造成一定的威脅。因此，必須明確機(jī)械真空泵振動的原因，從而采取有效的方法進(jìn)行控制。

1 機(jī)械真空泵的振動原因

可采用頻譜分析發(fā)來判斷機(jī)械真空泵的振動原因，在頻率域當(dāng)中，對測得的振動信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到不同頻率成分的能量分布，對振動的規(guī)律和成分進(jìn)行分析，從而對振動的來源進(jìn)行判斷。在機(jī)械真空泵在鑄鐵平板中運行的時候，振動能量主要是在低頻范圍中的幾十赫茲作用。由此能夠看出，機(jī)械真空泵的振動周期性特點較為明顯，以某型號的真空泵為例，其轉(zhuǎn)速為550r/min，工作軸旋轉(zhuǎn)頻率為9.2Hz。在振動信號波形分析當(dāng)中，在泵體同側(cè)相隔300mm加裝兩個加速度計，對振動波形進(jìn)行記錄，然后再測量泵體兩側(cè)的振動波形。

然后在水泥基礎(chǔ)上進(jìn)行運行，在不安裝地腳螺釘?shù)那闆r下，振動幅度會有所加大。振動位移譜的基頻是實測泵工作軸旋轉(zhuǎn)頻率，所以在泵的振動當(dāng)中，主要的激勵源就是由于泵的旋轉(zhuǎn)部件不平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的慣性力矩和慣性力[1]。因此，為了對真空泵的振動進(jìn)行控制，必須對這些振動激勵進(jìn)行降低或消除。真空泵的整體震動是由這些振動激勵引發(fā)的，而具體的振動幅度則主要取決于真空泵的安裝質(zhì)量，因此，在安裝真空泵的過程中，應(yīng)當(dāng)對支撐條件進(jìn)行改善。

2 機(jī)械真空泵的振動控制

2.1 動力分析

為了對機(jī)械真空泵的動平衡進(jìn)行良好的分析，應(yīng)當(dāng)對相應(yīng)的力學(xué)模型進(jìn)行建立，在其運動系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括了滑閥導(dǎo)軌、滑閥桿、滑閥環(huán)、偏心輪、軸等部分[2]。在真空泵的運行過程中，隨著泵軸，偏心輪會進(jìn)行圓周運動，滑閥桿左右搖擺并沿滑閥導(dǎo)軌上下運動，同時，滑閥環(huán)的運動情況會受到滑閥桿的影響。在工程計算當(dāng)中，可以重合滑閥環(huán)、偏心輪的幾何中心和總的質(zhì)心，從而利用曲柄遙感機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡化。根據(jù)實際的結(jié)構(gòu)需求，可以設(shè)置三缸結(jié)構(gòu)或雙缸結(jié)構(gòu)的滑閥泵。在三個轉(zhuǎn)自相位差互為180°的一長二短三缸結(jié)構(gòu)滑閥泵當(dāng)中，過去認(rèn)為是一種能夠降低振動的結(jié)構(gòu)。但是在這種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，能夠抵消滑閥環(huán)、泵偏心輪產(chǎn)生的離心慣性力，但是對于滑閥桿產(chǎn)生的離心慣性力矩和離心慣性力，即各個力分量的疊加和大小相等，方向相反的力來說，卻無法進(jìn)行有效的抵消。

在其運動過程當(dāng)中，通常是空間力，并不處于相同的平面之上，將會對交變力矩進(jìn)行產(chǎn)生。所以，在這種三缸結(jié)構(gòu)當(dāng)中，引起振動的主要激勵力，就是三缸結(jié)構(gòu)泵產(chǎn)生的難以抵消的離心慣性力矩和理性慣性力[3]。同時在三缸結(jié)構(gòu)當(dāng)中，具有較為復(fù)雜的工藝，同時也會對裝配和制造提出較高的要求。在零件的加工、維修等方面，也面臨著較大的復(fù)雜程度。因而滑閥桿產(chǎn)生的離心慣性力矩和離心慣性力難以進(jìn)行有效的平衡。對于不同類型的機(jī)械真空泵來說，也可以利用相應(yīng)的方法進(jìn)行動力分析，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效的振動控制。

2.2 動平衡控制

對于機(jī)械真空泵來說，其運行過程中的振動問題，需要采用動平衡的方式，能夠解決其運行中產(chǎn)生的離心慣性力。對于不同種類的機(jī)械真空泵來說，應(yīng)用的動平衡方法也有所不同。例如，對于滑閥泵來說，主要可以采用皮帶輪和平衡輪配重、泵外周端加平衡輪的方式進(jìn)行處理。對于單缸滑閥泵來說，在皮帶輪和平衡論配重之后，依然會有殘余力存在。配重只會產(chǎn)生正余弦曲線變化的慣性力，與滑閥桿的慣性力變化規(guī)律不同，所以難以完全的實現(xiàn)動平衡。對此，由于滑閥桿是主要的振源，因此可以更改其具體設(shè)計，例如加大閥桿進(jìn)氣孔、縮短閥桿長度、降低閥桿壁厚等。此外，由于角速度會對離心慣性力產(chǎn)生影響，而抽速會對滑閥泵油箱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此，對速度進(jìn)行增加，滑閥泵體積不過多降低，對速度進(jìn)行控制，能夠取得良好的振動降低效果[4]。

相比于三缸結(jié)構(gòu)，單缸結(jié)構(gòu)滑閥泵在動平衡之后，會存在更小的殘余慣性力，同時得到更好的振動指標(biāo)。單缸式滑閥泵具有簡單的結(jié)構(gòu)、較低的成本、良好的使用效果，在維修、裝配、制造等方面也較為簡單。而對于往復(fù)真空泵等其它種類的機(jī)械真空泵來說，也可以利用此種方法進(jìn)行動平衡系統(tǒng)的建立。在單極往復(fù)真空泵中，可將配重平衡加在曲軸另一側(cè)，并將平衡重量添加在飛輪和曲軸上。例如，在對某真空泵進(jìn)行改型設(shè)計的過程中，在最初的改造之前沒有驗算曲軸配重，因而水平方向力的降低較為有限，難以符合實際的運行要求。而在進(jìn)行相應(yīng)的動平衡處理之后，在垂直方向和水平方向上，都能夠保持良好的離心慣性力平衡。在水平方向上，能夠降低超過2/3的慣性力，因而對于機(jī)械真空泵的振動控制十分有利。

3 結(jié)論

在當(dāng)前的社會當(dāng)中，隨著真空技術(shù)的發(fā)展，極大的促進(jìn)了各種真空設(shè)備的進(jìn)步。其中，機(jī)械真空泵作為一種應(yīng)用較為廣泛的真空設(shè)備，在各個領(lǐng)域中都發(fā)揮著十分重要的作用和意義。而在機(jī)械真空泵的運行過程中，一個較為常見的問題就是振動問題。為了避免過度振動對其正常運行造成影響，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行有效的振動控制，通過動平衡等手段降低振動，從而確保機(jī)械真空泵的穩(wěn)定運行。

[1]于振華，姜 康，李志遠(yuǎn)，胡煥林.雙級滑閥真空泵振動平衡的研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2013，03：289～292.

[2]于義長，張國旺，陶濤，張春龍，張學(xué)銘.車用電子真空泵整車匹配的噪聲分析與優(yōu)化[J].輕型汽車技術(shù)，2013，04：19～22+5.

[3]呂冬梅，韓江，于振華.基于控制律重組的雙級滑閥真空泵故障診斷算法研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2015，05：533～537.

[4]楊旭，張賢明，王立存，李萍，周亮，盧浩聞，陳 彬.渦旋式真空泵現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，03：83～88.

TB752

A

1004-7344（2016）13-0220-01

2016-4-15

白陽（1984-），男，本科，初級，研究方向為變壓器行業(yè)真空干燥。