羅茨真空泵振動(dòng)噪聲機(jī)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(wù)求迫切須要低噪聲羅茨真空泵,而其振動(dòng)噪聲機(jī)理的鉆研是繼續(xù)羅茨真空泵低噪聲設(shè)計(jì)的前提,篇章以ZJ-150A羅茨真空泵為鉆研目標(biāo),綜合采納多種信號(hào)測(cè)試和綜合解決步驟,綜合羅茨真空泵振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理,查明了泵體振動(dòng)噪聲在各劣勢(shì)效率處產(chǎn)生的起因、振動(dòng)的重要激發(fā)源及其傳送門路,為羅茨真空泵的低噪聲設(shè)計(jì)提供了根據(jù)。
在后期的鉆研(更多詳盡篇章請(qǐng)見羅茨真空泵專欄)中,曾經(jīng)對(duì)ZJ-150A型羅茨真空泵的重要噪聲源繼續(xù)了鑒別和列隊(duì),居中發(fā)當(dāng)初采取隔振措施和改善聯(lián)接支持形式后,羅茨泵的支架和電機(jī)噪聲能夠失去無(wú)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(gè)元件組成的開啟腔體,其中蘊(yùn)含了泵的重要靜止和傳動(dòng)元件,即蘊(yùn)含了重要振動(dòng)激發(fā)源。經(jīng)過(guò)采納聲強(qiáng)測(cè)量技能對(duì)泵體繼續(xù)聲功率測(cè)試和名義噪聲輻射散布的鉆研,發(fā)現(xiàn)泵體輻射噪聲的劣勢(shì)效率為530Hz、1000Hz及1620Hz,而且這3個(gè)劣勢(shì)效率處噪聲的能量約占總能量的70%。因而,克服泵體振動(dòng)聲輻射問(wèn)題是繼續(xù)羅茨真空泵低噪聲設(shè)計(jì)的要害。
經(jīng)過(guò)聲源定位綜合曉得,1620Hz處的噪聲由端蓋1軸側(cè)名義振動(dòng)聲輻射產(chǎn)生,530Hz和1000Hz處的噪聲由泵體上、下名義振動(dòng)聲輻射產(chǎn)生,且以端蓋1上、下名義最為突出。然而,該署優(yōu)效率處噪聲峰值產(chǎn)生的起因尚不明晰,有待于于進(jìn)一步的綜合驗(yàn)證。白文在真空技能網(wǎng)前文鉆研的根底上,采納多種信號(hào)測(cè)試和綜合解決的步驟,鉆研羅茨泵振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生的機(jī)理,即查清導(dǎo)致泵體名義振動(dòng)和聲輻射的重要激發(fā)源及其傳送路徑,為羅茨真空泵的低噪聲設(shè)計(jì)提供根據(jù)。1、振動(dòng)噪聲機(jī)理綜合的實(shí)踐根據(jù)
經(jīng)過(guò)綜合ZJ-150A型羅茨真空泵的構(gòu)造和抽、排氣作業(yè)原理可知,羅茨真空泵在畸形作業(yè)運(yùn)行時(shí),其開啟構(gòu)造外部可能存在的振動(dòng)激發(fā)源有:旋子不失調(diào)彈性力、軸承激發(fā)力、齒輪激發(fā)力及高速結(jié)冰油液沖鋒陷陣4種。該署激發(fā)源一上面自身產(chǎn)生一次大氣聲輻射,另一上面激發(fā)導(dǎo)致的振動(dòng)經(jīng)過(guò)各構(gòu)件間的聯(lián)接繼續(xù)傳送,構(gòu)成所謂的“液體聲”傳送。
因?yàn)榱_茨真空泵為全開啟構(gòu)造,機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)固時(shí)泵省外部大氣粘稠,故其外部激發(fā)源產(chǎn)生的一次大氣聲輻射導(dǎo)致的泵體名義振動(dòng)是無(wú)比幽微的,羅茨真空泵向內(nèi)部空間輻射的噪聲重要是由激發(fā)源傳送進(jìn)去的液體聲導(dǎo)致泵體殼子名義振動(dòng)聲輻射所產(chǎn)生。
羅茨真空泵名義振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生的機(jī)理可用圖1所示的一個(gè)多輸出單輸入模子來(lái)形容。圖1中X1(f),X2(f),⋯,Xq(f)示意各族激發(fā)力,該署激發(fā)力作用在泵的構(gòu)造上;H1(f),H2(f),⋯,Hq(f)示意各激發(fā)源到振動(dòng)名義的傳送因變量;激發(fā)傳送到重要發(fā)聲名義所產(chǎn)生的振動(dòng)為V(f),并由此產(chǎn)生的輻射噪聲P(f)還與該名義的聲輻射效率R(f)無(wú)關(guān);M(f)和N(f)別離為振動(dòng)和噪聲測(cè)量時(shí)的隨機(jī)煩擾。
圖1 振動(dòng)、噪聲產(chǎn)活力理的形容
依據(jù)零碎中多輸出與單輸入的根本關(guān)系,并假如Xi(f)與M(f)、N(f)之間互不有關(guān),則測(cè)量的振動(dòng)或噪聲的自譜有
其中,上標(biāo)3示意共軛;Svv(f)、Spp(f)、Smm(f)和Snn(f)別離是名義振動(dòng)信號(hào)v(t)、構(gòu)造輻射的噪聲信號(hào)p(t)和振動(dòng)測(cè)量中的隨機(jī)煩擾m(t)或噪聲測(cè)量中的隨機(jī)煩擾n(t)的自功率譜;Sxixj(f)囊括激發(fā)輸出的自功率譜(i=j時(shí))和輸出間的互功率譜(i≠j時(shí))。那末各激發(fā)信號(hào)xi(t)為彼此不有關(guān)的金雞獨(dú)立輸出,亦即Sxixj(f)=0(i≠j時(shí)),則(1)式和(2)式可寫成
2、測(cè)試零碎
羅茨真空泵振動(dòng)和噪聲測(cè)量零碎示意,如圖2所示。噪聲信號(hào)由傳聲器B&K4155吸收,經(jīng)聲級(jí)計(jì)B&K2230放大,計(jì)權(quán)后以模仿量輸入。振動(dòng)信號(hào)由減速度計(jì)B&K4384拾取,經(jīng)電荷放大器B&K2635放大后輸入。輸入的振動(dòng)和噪聲信號(hào)經(jīng)模仿低通濾波器濾波后接到信號(hào)解決綜合零碎的A/D輸出端口,繼續(xù)各族信號(hào)綜合與解決。調(diào)價(jià)電機(jī)在變頻器掌握下,不僅能夠繼續(xù)額外作業(yè)轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)噪聲測(cè)試綜合,也能夠使泵在啟動(dòng)時(shí),在設(shè)定的工夫內(nèi)(250s)以恒定的轉(zhuǎn)速距離升速,再不以等工夫或等轉(zhuǎn)速距離采樣繼續(xù)振動(dòng)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(jī)支架 7.電機(jī)
圖2 羅茨泵構(gòu)造簡(jiǎn)圖和測(cè)量零碎示用意3、試驗(yàn)與綜合
3.1、泵體振動(dòng)的重要激發(fā)源及其特色效率
(1)旋子不失調(diào)彈性力。由旋子上的不失調(diào)量所產(chǎn)生,激發(fā)效率為旋子繚繞基頻fr及其高次諧頻。即
其中,n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min),高次諧頻為繚繞基頻fr的成數(shù)倍。
(2)齒輪激發(fā)。ZJ-150型羅茨泵有一對(duì)傳動(dòng)比為1的斜齒輪,且屬厚類齒輪,故其激發(fā)重要受嚙合效率莫須有,激發(fā)效率為嚙合效率及其倍頻和分頻。若齒數(shù)為z,則其嚙合效率為
(3)軸承激發(fā)。該泵一對(duì)嚙合旋子上衣有兩種型號(hào)的骨碌軸承,骨碌軸承的振動(dòng)激發(fā)重要是由軸承里外圈、骨碌體的加工誤差和缺點(diǎn)所導(dǎo)致,它們可能產(chǎn)生好多天各一方激發(fā)效率。若轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)效率為fr,則維持架的轉(zhuǎn)動(dòng)效率ft為
骨碌體的自轉(zhuǎn)效率fs為
其中,d為骨碌體直徑;E為軸承節(jié)徑;B為接觸須。因?yàn)楣锹刁w名義不規(guī)定導(dǎo)致激發(fā)基頻為fB=2fs,因?yàn)檩S承內(nèi)、外圈的軌跡不規(guī)定導(dǎo)致激發(fā)基頻為fir=N·ft,N為骨碌體數(shù)目。
(4)齒輪結(jié)冰油液沖鋒陷陣。高速嚙合繚繞的齒輪牽動(dòng)和擠壓結(jié)冰油液沖鋒陷陣密封端蓋1。因?yàn)闆_鋒陷陣作用人夫很短,其激發(fā)效率呈寬帶散布。
該泵的作業(yè)轉(zhuǎn)速n為2970r/min,齒輪的齒數(shù)Z為47,電機(jī)側(cè)軸承座2上為2307型單列滾柱軸承,齒輪側(cè)軸承座1上為3065307型雙列角接觸球軸承,各激發(fā)源的激發(fā)效率
羅茨水環(huán)真空機(jī)組、羅茨旋片真空機(jī)組
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