羅茨真空泵性能試驗(yàn)方法探討

　　本文把試驗(yàn)研究提高到一個(gè)的高度來(lái)認(rèn)識(shí)，羅茨泵的特性和質(zhì)量是設(shè)計(jì)和制造出來(lái)的，試驗(yàn)是產(chǎn)品特性的前導(dǎo)和鑒證。分析探討了試驗(yàn)研究與設(shè)計(jì)、工藝之間的關(guān)系，以及它們對(duì)羅茨泵的特性，如漏率、零流量壓縮比、zui大容許壓差、噪聲和振動(dòng)以及運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性、可靠性所帶來(lái)的影響，對(duì)多發(fā)性和容易出現(xiàn)的問(wèn)題提出了解決和改進(jìn)的措施。分析研究了試驗(yàn)條件、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法對(duì)保證和鑒證羅茨真空泵特性的重要性，指出試驗(yàn)研究為產(chǎn)品的發(fā)展提供了設(shè)計(jì)依據(jù)和研究方向。嘗試了設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)研究三結(jié)合，取得了豐碩的成果。

　　羅茨真空泵的特征性能和質(zhì)量是設(shè)計(jì)和制造出來(lái)的，設(shè)計(jì)是保證羅茨泵特征性能和質(zhì)量的先決條件，工藝則是性能和質(zhì)量的保證，設(shè)計(jì)決定了羅茨泵的特征性能，而試驗(yàn)研究更是特征性能的前導(dǎo)和鑒證，為產(chǎn)品的發(fā)展提供了設(shè)計(jì)依據(jù)和研究方向。

1、工藝與試驗(yàn)

　　工藝是設(shè)計(jì)質(zhì)量的保證，但又必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果又反過(guò)來(lái)促進(jìn)工藝的改進(jìn)。羅茨泵轉(zhuǎn)子加工后的形狀和嚙合間隙是直接影響羅茨泵零流量壓縮比和zui大容許壓差的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)子的形狀直接影響到轉(zhuǎn)子之間的嚙合間隙，間隙過(guò)小，不能承受zui大容許壓差的考驗(yàn)，也就會(huì)影響泵安全運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。羅茨泵的溫度與壓差成正比，隨著壓差的增加，泵溫會(huì)越來(lái)越高，熱膨脹將使轉(zhuǎn)子之間的間隙越來(lái)越小，甚至發(fā)生碰撞和尖銳的噪聲，嚴(yán)重時(shí)轉(zhuǎn)子之間將會(huì)卡住。

　　間隙過(guò)大或間隙不均勻，將使羅茨泵通過(guò)轉(zhuǎn)子之間的間隙由出口向入口返流的氣體增加，零流量壓縮比下降。零流量壓縮比與zui大容許壓差是相互制約的一對(duì)矛盾，設(shè)計(jì)時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧，既要保證間隙的均勻性，又要保證它的合理性。

　　羅茨泵轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋之間的間隙也是直接影響羅茨泵零流量壓縮比和zui大容許壓差的關(guān)鍵。在高壓差運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子溫度很高，由于長(zhǎng)度方向的熱膨脹，使轉(zhuǎn)子有一定的伸長(zhǎng)。泵體溫度相對(duì)比較低，伸長(zhǎng)量不大，為了保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，所以在轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度方向與兩側(cè)蓋之間保持了一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隙。為了便于間隙的控制，通常設(shè)一端為固定端，它的間隙比較小，另一端為活動(dòng)端，使轉(zhuǎn)子在長(zhǎng)度方向的伸長(zhǎng)只能向活動(dòng)端延伸。

　　當(dāng)然泵缸和轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度公差必須由加工工藝來(lái)保證，轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋間的間隙調(diào)整則由裝配工藝來(lái)執(zhí)行。為了保證上述間隙調(diào)整工作的正常進(jìn)行，首要的是，要確保固定端是真正的固定的。根據(jù)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，它的關(guān)鍵在于軸承，要選用質(zhì)量好、精度高的軸承。對(duì)羅茨泵而言，要確保固定端的固定，軸承的軸向竄動(dòng)應(yīng)當(dāng)越小越好，但軸承的數(shù)據(jù)中通常沒(méi)有軸向游隙這一項(xiàng)，實(shí)際上徑向游隙越小，表明它的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件之間的間隙就越小，軸向游隙也就越小，軸向竄動(dòng)就小。需要注意的是，同一只軸承的軸向游隙要大于徑向游隙，因此要知道軸承的軸向游隙實(shí)際測(cè)量。

　　上述間隙究竟控制為多少才是zui合適的呢?必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。為此我們?cè)鬟^(guò)多種多樣的、超負(fù)荷的、甚至是破壞性試驗(yàn)，特地通過(guò)工藝安排，制作了各相關(guān)部位、多種間隙的羅茨泵，按*標(biāo)準(zhǔn)和同類產(chǎn)品要求，做了數(shù)月的各種試驗(yàn)，也損壞了好多臺(tái)泵，得出了符合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況的一系列間隙數(shù)據(jù)。

　　滿負(fù)荷、超負(fù)荷的研究性深入試驗(yàn)使我們發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum。。ｃｏｍ/)認(rèn)為運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子與泵體的碰擦就是其中之一。羅茨泵在zui大容許壓差下運(yùn)轉(zhuǎn)1h，泵體出口處的氣流溫度高達(dá)240℃~260℃，轉(zhuǎn)子溫度基本上也在這個(gè)范圍內(nèi)，由于出口處泵體和轉(zhuǎn)子都處于高溫狀態(tài)下，所以二者之間雖有一定程度的溫差，但也一般不會(huì)發(fā)生碰擦;而在泵進(jìn)口處則不是如此，因?yàn)檫@里沒(méi)有對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，所以進(jìn)口處泵體的溫度一般只有40℃~50℃，進(jìn)口處泵體與轉(zhuǎn)子的溫差高達(dá)200℃以上，如在進(jìn)口處仍然保持原來(lái)的間隙，則很難保證泵體與轉(zhuǎn)子之間的熱膨脹而不發(fā)生碰擦;如將進(jìn)、出口處的間隙都放大，則勢(shì)必影響零流量壓縮比，因此只能將進(jìn)口處泵體與轉(zhuǎn)子間的間隙適當(dāng)放大。

　　此外，羅茨泵的轉(zhuǎn)子軸通常屬于細(xì)長(zhǎng)軸類型，在徑向受力的情況下會(huì)產(chǎn)生程度不同的撓度，在羅茨泵進(jìn)行zui大容許壓差試驗(yàn)時(shí)，或在高壓差條件下工作時(shí)，轉(zhuǎn)子軸所受力的方向是從出口指向進(jìn)口的，因此也須將進(jìn)口處泵體與轉(zhuǎn)子間的間隙適當(dāng)增加。

　　根據(jù)這兩種聯(lián)合作用的情況，為避免轉(zhuǎn)子與泵體進(jìn)口處發(fā)生碰擦，必須在轉(zhuǎn)子軸中心與泵缸中心之間作適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整，將轉(zhuǎn)子軸中心適當(dāng)下移(相對(duì)于泵缸中心)，這樣將使泵出口處的間隙適當(dāng)減少，進(jìn)口處的間隙適量放大，既不影響零流量壓縮比，又保證了高壓差運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的可靠性。通過(guò)工藝改進(jìn)，既解決了問(wèn)題，又進(jìn)一步提高了泵的質(zhì)量。

　　軸承的軸向游隙也是試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要問(wèn)題，我們?cè)龅竭^(guò)這樣的一個(gè)情況，一批羅茨泵在zui大容許壓差試車時(shí)，有多臺(tái)泵端面卡死，拆檢發(fā)現(xiàn)泵的相關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)零部件公差都符合要求，一時(shí)也找不出其它原因。為此我們隨意抽取了10 臺(tái)泵，送試驗(yàn)室做進(jìn)一步嚴(yán)格試驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)

　　有數(shù)臺(tái)泵的端面卡死。零部件尺寸檢測(cè)也都合格，zui后懷疑是否是軸承的間隙有問(wèn)題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一批購(gòu)入的所謂“進(jìn)口”軸承中，只有少數(shù)幾只軸承的軸向竄動(dòng)(游隙)為0.05mm，大部分都在0.25mm~0.30mm，顯然這是一批冒牌的軸承，這樣的軸承用到羅茨泵上，固定端幾乎變成了活動(dòng)端，正常的間隙就無(wú)法保證了。自此以后，嚴(yán)格規(guī)定軸承采購(gòu)必須從正規(guī)渠道進(jìn)貨，軸承進(jìn)庫(kù)隨機(jī)抽檢，*杜絕了上述事件的再現(xiàn)。因此，采購(gòu)也是一道工序，也必須嚴(yán)格尊循有關(guān)規(guī)定。

2、齒輪的實(shí)用檢查

　　齒輪的加工和檢驗(yàn)需要設(shè)備，為了降低成本和提高生產(chǎn)效率，通常羅茨泵生產(chǎn)廠家都采取外加工的形式，但這些齒輪使用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣和那樣的問(wèn)題，所以檢驗(yàn)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

　　一般羅茨泵生產(chǎn)廠不可能配備齒輪檢驗(yàn)設(shè)備，也不會(huì)花精力去逐項(xiàng)檢查齒輪精度，因?yàn)閷I(yè)加工的齒輪通常不會(huì)出現(xiàn)太大的問(wèn)題，所以zui簡(jiǎn)單、zui有效的方法是配對(duì)實(shí)用檢查。實(shí)用檢查是在保證齒輪中心距處于中公差的工裝上進(jìn)行的，主要檢查齒輪嚙合情況和間隙，檢查后齒輪必須配對(duì)使用，這一方法我們使用多年，確有成效。除此以外，更多的問(wèn)題還需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決。