机械真空泵振动控制问题探讨

白阳

（沈阳友邦真空设备有限公司 辽宁省沈阳市 110003）

机械真空泵振动控制问题探讨

白阳

（沈阳友邦真空设备有限公司 辽宁省沈阳市 110003）

在真空系统当中，机械真空泵具有十分重要的作用和功能，通过泵的振动情况，能够对泵的制造水平、设计质量等进行准确的反应，因此需要严格的控制其振动情况。一旦振动频率超出了一定的范围，真空系统的稳定性将会受到很大的影响，而其安装位置也将会受到很大的限制。基于此，本文对机械真空泵的振动控制问题进行了详细的讨论，以期能够确保机械真空泵的良好运行。

机械真空泵；振动控制；问题探讨

前言

在当前社会中，随着真空技术的快速发展，在很多领域当中，都对真空设备进行了充分的应用。而在各种真空系统、真空设备当中，机械真空泵具有不可替代的重要作用，在机械真空泵的运行中，对于其振动情况需要进行严格的控制，如果振动幅度过大，将会造成很多不良的影响，甚至对操作者造成一定的威胁。因此，必须明确机械真空泵振动的原因，从而采取有效的方法进行控制。

1 机械真空泵的振动原因

可采用频谱分析发来判断机械真空泵的振动原因，在频率域当中，对测得的振动信号进行转换，得到不同频率成分的能量分布，对振动的规律和成分进行分析，从而对振动的来源进行判断。在机械真空泵在铸铁平板中运行的时候，振动能量主要是在低频范围中的几十赫兹作用。由此能够看出，机械真空泵的振动周期性特点较为明显，以某型号的真空泵为例，其转速为550r/min，工作轴旋转频率为9.2Hz。在振动信号波形分析当中，在泵体同侧相隔300mm加装两个加速度计，对振动波形进行记录，然后再测量泵体两侧的振动波形。

然后在水泥基础上进行运行，在不安装地脚螺钉的情况下，振动幅度会有所加大。振动位移谱的基频是实测泵工作轴旋转频率，所以在泵的振动当中，主要的激励源就是由于泵的旋转部件不平衡，产生相应的惯性力矩和惯性力[1]。因此，为了对真空泵的振动进行控制，必须对这些振动激励进行降低或消除。真空泵的整体震动是由这些振动激励引发的，而具体的振动幅度则主要取决于真空泵的安装质量，因此，在安装真空泵的过程中，应当对支撑条件进行改善。

2 机械真空泵的振动控制

2.1 动力分析

为了对机械真空泵的动平衡进行良好的分析，应当对相应的力学模型进行建立，在其运动系统当中，主要包括了滑阀导轨、滑阀杆、滑阀环、偏心轮、轴等部分[2]。在真空泵的运行过程中，随着泵轴，偏心轮会进行圆周运动，滑阀杆左右摇摆并沿滑阀导轨上下运动，同时，滑阀环的运动情况会受到滑阀杆的影响。在工程计算当中，可以重合滑阀环、偏心轮的几何中心和总的质心，从而利用曲柄遥感机构进行简化。根据实际的结构需求，可以设置三缸结构或双缸结构的滑阀泵。在三个转自相位差互为180°的一长二短三缸结构滑阀泵当中，过去认为是一种能够降低振动的结构。但是在这种结构当中，能够抵消滑阀环、泵偏心轮产生的离心惯性力，但是对于滑阀杆产生的离心惯性力矩和离心惯性力，即各个力分量的叠加和大小相等，方向相反的力来说，却无法进行有效的抵消。

在其运动过程当中，通常是空间力，并不处于相同的平面之上，将会对交变力矩进行产生。所以，在这种三缸结构当中，引起振动的主要激励力，就是三缸结构泵产生的难以抵消的离心惯性力矩和理性惯性力[3]。同时在三缸结构当中，具有较为复杂的工艺，同时也会对装配和制造提出较高的要求。在零件的加工、维修等方面，也面临着较大的复杂程度。因而滑阀杆产生的离心惯性力矩和离心惯性力难以进行有效的平衡。对于不同类型的机械真空泵来说，也可以利用相应的方法进行动力分析，从而采取相应的措施进行有效的振动控制。

2.2 动平衡控制

对于机械真空泵来说，其运行过程中的振动问题，需要采用动平衡的方式，能够解决其运行中产生的离心惯性力。对于不同种类的机械真空泵来说，应用的动平衡方法也有所不同。例如，对于滑阀泵来说，主要可以采用皮带轮和平衡轮配重、泵外周端加平衡轮的方式进行处理。对于单缸滑阀泵来说，在皮带轮和平衡论配重之后，依然会有残余力存在。配重只会产生正余弦曲线变化的惯性力，与滑阀杆的惯性力变化规律不同，所以难以完全的实现动平衡。对此，由于滑阀杆是主要的振源，因此可以更改其具体设计，例如加大阀杆进气孔、缩短阀杆长度、降低阀杆壁厚等。此外，由于角速度会对离心惯性力产生影响，而抽速会对滑阀泵油箱结构产生影响，因此，对速度进行增加，滑阀泵体积不过多降低，对速度进行控制，能够取得良好的振动降低效果[4]。

相比于三缸结构，单缸结构滑阀泵在动平衡之后，会存在更小的残余惯性力，同时得到更好的振动指标。单缸式滑阀泵具有简单的结构、较低的成本、良好的使用效果，在维修、装配、制造等方面也较为简单。而对于往复真空泵等其它种类的机械真空泵来说，也可以利用此种方法进行动平衡系统的建立。在单极往复真空泵中，可将配重平衡加在曲轴另一侧，并将平衡重量添加在飞轮和曲轴上。例如，在对某真空泵进行改型设计的过程中，在最初的改造之前没有验算曲轴配重，因而水平方向力的降低较为有限，难以符合实际的运行要求。而在进行相应的动平衡处理之后，在垂直方向和水平方向上，都能够保持良好的离心惯性力平衡。在水平方向上，能够降低超过2/3的惯性力，因而对于机械真空泵的振动控制十分有利。

3 结论

在当前的社会当中，随着真空技术的发展，极大的促进了各种真空设备的进步。其中，机械真空泵作为一种应用较为广泛的真空设备，在各个领域中都发挥着十分重要的作用和意义。而在机械真空泵的运行过程中，一个较为常见的问题就是振动问题。为了避免过度振动对其正常运行造成影响，应当进行有效的振动控制，通过动平衡等手段降低振动，从而确保机械真空泵的稳定运行。

[1]于振华，姜 康，李志远，胡焕林.双级滑阀真空泵振动平衡的研究[J].真空科学与技术学报，2013，03：289～292.

[2]于义长，张国旺，陶涛，张春龙，张学铭.车用电子真空泵整车匹配的噪声分析与优化[J].轻型汽车技术，2013，04：19～22+5.

[3]吕冬梅，韩江，于振华.基于控制律重组的双级滑阀真空泵故障诊断算法研究[J].真空科学与技术学报，2015，05：533～537.

[4]杨旭，张贤明，王立存，李萍，周亮，卢浩闻，陈 彬.涡旋式真空泵现状和发展趋势分析[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2012，03：83～88.

TB752

A

1004-7344（2016）13-0220-01

2016-4-15

白阳（1984-），男，本科，初级，研究方向为变压器行业真空干燥。