旋片泵的设计。
汪浩。装备1002班 20102330
一、 设计规划。
1. 产品开发的必要性和市场需求的**。
首先根据需求，我们需要能快速得到低真空，因此我们决定了设计一个真空泵以满足需求。
2. 有关产品的国内外水平和发展趋势。
根据调研，我们得知真空泵有多种多样，有液环式真空泵、往复式真空泵、旋片式油封机械泵、滑阀式油封机械泵、罗茨式真空泵、爪式真空泵、涡旋式真空泵、分子真空泵、水喷射泵、蒸汽喷射泵、油扩散泵、油扩散喷射泵、低温泵、溅射离子泵等。并且通过调查可知道各个泵的性能指标和技术指标。
3. 预期达到的目标，包括设计水平、技术要求。
1) 极限真空度：
2) 名义抽速：
3) 泵的工环境做温度为5～40℃。
二、 方案设计。
1. 原理方案设计。
由于是抽粗真空，一并考虑加工的方便、**因素以及技术的成熟，我们选择旋片泵作为设计方案。并且其中型号为2xz系列双级高速直联旋片泵的为最优，而旋片泵又有一下技术指标。
1) 泵在100kpa～6kpa的入口压力下，连续运转时间不应超过3min，并在入口通大气时，1min内无油喷现象。
2) 泵必须附气镇装置，以抽除一定量的可凝性气体。
3) 泵不应有漏油现象，水冷泵不得漏水。
4) 泵设计时几何抽速应为抽气速率的1～1.2倍。
5) 泵在连续运行500小时候，性能指标应符合标准的规定。
旋片泵工作原理图。
1-泵体；2-旋片；3-转子；4-弹簧；5-排气阀。
2. 结构方案设计。
根据相关手册以及其标准规定，我们能先初步制作出该泵的结构简图，以方便下一步设计。
结构简图。三、 技术设计。
决定了泵的型号之后，考虑到和泵的匹配问题，先选择对应的电机型号，我们从功率、转速、工作环境以及电源条件选择了卧式封闭型y(ip44)系列三相交流异步电动机b35型。一并选取泵的加工材料。
之后根据设计方案原理，我们选择旋片数为2片，考虑加工的因素选择泵的长径比为1，根据相关设计手册规定，以及加工和造型，我们选择转子直径与泵腔直径比为0.8。根据以往的公式计算得出腔体直径d，并圆整，以便与加工。
再根据之前的径比得出转子直径。通过长径比算出腔体长度，均圆整。再校核一下理论抽速，看是否在误差范围内，如可以则进行下一步，如不在误差允许范围内则修改数据重新校核。
之后再通过几何尺寸和数据计算得出旋片的长度、厚度和顶角的弧度。
根据抽气速率，确定抽气口和排气口的大小。
之后再根据相关技术手册和标准得出泵体以及其他相关数据。其中由于为防止漏气，采用油封，并且由于旋片和腔体之间有摩擦，因此对腔体内壁的粗糙度要求较高，并且考虑到泵体要经常清洗，因此设计时将泵体设计为可整体拆卸型，并在连接处留密封圈。考虑到是油润滑，并且要经常清洗，因此再泵体侧面开卸油口。
考虑到美观性，泵体尽量圆整，减少棱角对称。由于考虑到经济性原则因此泵体的加工为先铸造，再镗内壁，以节省材料，其中由于有铸造环节，因此设计泵体时优先考虑泵体厚度的一致，以免冷却是由于降温速率不一致而产生裂纹影像气密性。为防止应力集中，在形状突变处应有适当的倒圆角。
固定螺栓应对称和远离中心，使螺栓应力对称并使泵能抗较大转矩。由于是油润滑，因此端盖密封处要加密封圈。
整体尺寸设计完毕后，由于片较薄因此要片进行强度校核，由于转子是高速转动，因此需要进行疲劳寿命分析，并计算旋片的磨损是否满足需要寿命，并对泵的可靠性进行计算。
最后绘制装配草图，之后通过软件ansys等分析软件对泵进行建模和动态分析，分析泵体的磨损，受力，温度场，流体分布，压强分布等。若一切合理则进行下一步，否则继续检查修改直至到合理范围以内。
加工工艺的设计：
考虑到经济性原则泵体是先通过铸造，之后经过镗床精加工，以满足所需尺寸和腔体粗糙度，以减小磨损。由于泵体是铸铁制造，因此应尽量避免焊接，以免由于受热问题而导致的裂纹。轴是用车床加工，轴上的草是用铣床精铣，片的加工是先切出规定长宽和厚度的片，通过线切割加工出端部圆弧，最后用磨床精加工其表面，以减小和腔体以及转子槽部的磨损。
四、 施工设计。
分别绘制各个零件图，然后整个旋片泵的装配图，并标注尺寸公差、粗糙度、配合及技术要求。编制成技术文件如设计说明书与计算书，等。
之后加工出样机，进行实验测试，并得到一系列数据例如抽速、泵体温度、磨损量、噪声，看是否满足抽速，泵体温度，载荷应力等需求和性能指标。
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