Проект двухступенчатого двухроторного вакуумного насоса

Перечень чертежей:

1. Чертеж двухроторного вакуумного насоса, А1:
   • Быстрота действия 130 л/с
   • Предельное остаточное давление 0,5 Па
   • Абсолютное давление: при всасывании 0,8 кПа, при нагнетании 3 кПа
   • Откачиваемый газ имеет температуру 315 К
   • Мощность двигателя 1,5 кВт
   • Вращение с частотой 3000 об/мин
2. Деталь "крыльчатка", А3
3. Промежуточная крышка, А1
4. Конструкция шкива, А2
5. Технический чертеж профилирования роторов, А1, с расчетами зазоров: торцевого, радиального и профильного, с обозначением принципа работы, с указанием основных типовых размеров:
   • Радиусы: ротора 0,103 м, начальной окружности 0,07 м, головки ротора 0,0497 м
   • Ширина впадины ротора 0,037 м
   • Объем ротора 0,0027 м³

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 39 листах. В проекте выполнено конструирование двухступенчатого двухроторного вакуумного насоса, являющегося элементом двухроторной вакуумной системы, применяемого в линиях первичного разрежения при создании среднего вакуума.

Выполнено определение основных размеров насоса: геометрическая быстрота действия 0,325 м³/с, площадь ротора 0,01665 м², частота вращения вала 46,36 с^-1, длина ротора 0,21 м.

Проведено профилирование роторов, в ходе которого по выбранной части профиля выполняется построение сопряженной с ней части другого профиля. Окружные профили – это профили, в которых головка ротора описывается окружностью радиуса, центр которой расположен от оси ротора на расстоянии, меньшем или равном 0,9288 для двухлопастных роторов. Построение профиля лопастей двухроторного вакуумного насоса выполнено в программе «Компас 3D- V19».

Произведен расчет зазоров. Профильный зазор между роторами равен 0,303 мм, максимальный зазор между роторами при работе 0,0103 мм, радиальный зазор между корпусом и ротором 0,183 мм, торцевой зазор плавающей опоры 0,268 мм. Сделано определение проводимости зазоров. Определен коэффициент откачки 0,98, скорректированная длина ротора 160 мм. Вычислена мощность насоса, равная 1,43 кВт. Принят асинхронный двигатель 4А80А2У3. Описана синхронизация вращения роторов, которая обеспечивается косозубыми, синхронизирующими шестернями.

Проведен выбор и расчет подшипников. Для первой и второй ступеней применены шариковые радиально-упорные подшипники средней серии № 46308, для ведущего вала - шариковые сдвоенные радиально-упорные подшипники средней серии № 246307, для шкива - шариковые радиальные подшипники средней серии № 80317.  Правильность выбора подшипников проверена по расчету на долговечность с определением значений.

Выполнена разработка конструкции двухступенчатого двухроторного вакуумного насоса. Двухроторный вакуумный насос предназначен для откачивания воздуха и газов, которые не вступают в реакцию с материалами, примененными для изготовления деталей вакуумных насосов, и с используемыми в них маслами.

В качестве прототипа для проектируемого насоса применен ДВН-5-2. Монтаж двух ступеней выполнен в одном корпусе. Первая ступень расположена сверху, вторая – снизу. Ступени выполнены одинакового размера. Косозубые шестерни в системе, который посажены на валы роторов, являются синхронизирующими. Они предназначены для выставления между роторами зазора. Передачи смазываются разбрызгиванием. Сообщение левой и правой частей выполняется по каналу.

В ходе кинематического расчета произведен расчет первой ступени с вычислением параметров:

Аналогичные расчеты выполнены для второй ступени.

Приведен расчет зубчатых колес под ротор и ведущий вал. Зубчатые колеса первой и второй ступени под роторы имеют параметры: ширина венца 30 мм и 70 мм, суммарное число зубьев 134, передаточное число 1, делительный диаметр 140 мм, диаметры вершин зубьев 144 мм, впадин 135 мм.

По аналогии рассчитаны параметры колес под передачу с увеличенной частотой вращения. Выполнен расчет составляющих сил в зубчатой передаче. Силы зубчатых колес: окружная - 41,43 Н, радиальная - 15,76 Н, осевая - 12,56 Н. Сделан подбор параметров валов. Приняты диаметры: под роторы и лабиринтные уплотнения 50 мм, под подшипники роторов 40 мм, под подшипники ведущего вала 35 мм, под шкив 85 мм, под коническую втулку зубчатых колес 32 мм. При расчете ременной передачи определено ее передаточное отношение, диаметр ведомого шкива 212 мм, длина ремня 1800 мм, его скорость 31,64 м/с, число ремней 2 шт, сила, нагружающая валы передачи 138,69 Н.

Описана итоговая конструкция двухступенчатого двухроторного вакуумного насоса. Привод роторов в двух ступенях во вращение выполняется от электродвигателя. Крутящий момент через клиноременную передачу передается со шкива на приводной консольный вал. Зубчатые колеса смонтированы на валах роторов. Крепление роторов на валах выполнено штифтами. Применено гидравлическое уплотнение приводного вала. Между манжетами пространство заполнено маслом через масленку. Смазывание подшипников и зубчатых колес производится разбрызгиванием масла. Во входном патрубке насоса выполнена установка фильтра с множественными прорезями, который препятствует попаданию пыли и мелких частиц в рабочую полость. Стягивание корпусных деталей насоса между собой выполнено шпильками и гайками. Фиксация насоса на металлической раме обеспечивается «лапами» у основания его корпуса.

Приведено описание последовательности запуска агрегата. Соблюдается последовательность операций. Изначально все клапаны находятся в закрытом положении. Включается форвакуумный насос и откачивается до необходимого давления. Далее предварительно откачивается двухроторный насос. При достижении давления в несколько десятков паскалей включается двухроторный вакуумный насос. По достижению требуемого давления на входе насоса выполняется открытие клапана, соединяющего двухроторный насос с высоковакуумным или вакуумной камерой и производится их откачка.

В ходе работы спроектирована конструкция двухступенчатого двухроторного насоса, предназначенного для откачивания воздуха и газов, которые не вступают в реакцию с материалами, примененными для изготовления его деталей.

Спецификация – 3 листа

В программе: Компас 3D v