研究了雙缸結(jié)構(gòu)的雙級(jí)滑閥真空泵的振動(dòng)平衡，提出了定量平衡雙級(jí)滑閥真空泵振動(dòng)的方法；運(yùn)用最小二乘法獲得多級(jí)平衡配重的關(guān)鍵參數(shù)，精確平衡雙級(jí)滑閥真空泵的不平衡慣性力。以2H-150 滑閥真空泵為例進(jìn)行振動(dòng)平衡，平衡后的剩余慣性力減至1500 N 以內(nèi)，振動(dòng)力降幅達(dá)到80%左右；應(yīng)用多級(jí)平衡配重方法所設(shè)計(jì)的真空泵在松地腳螺釘時(shí)的最大振幅僅為0.13 mm。因此，針對(duì)雙級(jí)滑閥泵振動(dòng)的平衡計(jì)算方法是行之有效的，可使泵的振動(dòng)在很小的范圍內(nèi)。

　　滑閥泵有單級(jí)和雙級(jí)兩種形式，單級(jí)泵的極限壓力在0.6~ 1.3 Pa( 關(guān)氣鎮(zhèn)) ，雙級(jí)泵的極限壓力在0.06 Pa。所謂雙級(jí)，就是在結(jié)構(gòu)上將兩個(gè)單級(jí)泵串聯(lián)起來(lái)，與單級(jí)滑閥泵相比，它具有可以獲得較高的真空度，同時(shí)滑閥泵容量大，在與羅茨泵配置成機(jī)組后，可以使用在較低極限壓力又要求有一定抽速的場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，因此雙級(jí)滑閥泵常使用在大型真空設(shè)備系統(tǒng)中，滿足需要穩(wěn)定較大抽速和較高真空度的需求，這是單級(jí)滑閥泵很難達(dá)到的，雙級(jí)滑閥泵在這一領(lǐng)域具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著新能源研究、半導(dǎo)體行業(yè)、平板玻璃鍍膜設(shè)備以及航天所需的真空模擬設(shè)備、低壓風(fēng)洞裝置等真空應(yīng)用的廣泛發(fā)展需要,對(duì)雙級(jí)滑閥泵的需求增加十分明顯。

　　但長(zhǎng)期以來(lái)中國(guó)雙級(jí)滑閥真空泵發(fā)展緩慢，產(chǎn)品僅停留在2H-15、2H-30 和2H-70 等少數(shù)幾種中小型泵，雖然2H-150 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定二十年，但其產(chǎn)品最近幾年才面向市場(chǎng)。同單級(jí)滑閥泵一樣，雙級(jí)滑閥泵同樣面臨振動(dòng)大、噪聲高等問(wèn)題，而且泵抽速越大其振動(dòng)和噪聲越高，很大程度影響了泵的各項(xiàng)性能的穩(wěn)定性以及對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而現(xiàn)有的中國(guó)雙級(jí)滑閥泵產(chǎn)品其振動(dòng)、噪聲還是偏大，泵的平衡也不太理想，缺乏一套針對(duì)雙級(jí)滑閥泵的行之有效的減振理論和方法，嚴(yán)重制約了中國(guó)雙級(jí)滑閥泵的發(fā)展。中國(guó)發(fā)展滑閥泵五十余年來(lái)，人們對(duì)單級(jí)滑閥泵的振動(dòng)做了大量的工作^{[1- 3]} ，但上述工作沒(méi)有明確的針對(duì)雙級(jí)滑閥泵產(chǎn)生的振動(dòng)展開(kāi)具體的計(jì)算和分析，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)翻閱了大量的文獻(xiàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)定量的方法對(duì)雙級(jí)滑閥泵產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行平衡，甚至關(guān)于雙級(jí)滑閥真空泵振動(dòng)研究的相關(guān)文獻(xiàn)也少之又少。

　　本文針對(duì)雙級(jí)滑閥泵建立力學(xué)模型及動(dòng)力分析，給出定量平衡雙級(jí)滑閥泵振動(dòng)力的方法。并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，基于最小二乘法對(duì)平衡配重進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。已用這種方法對(duì)2H-150 泵進(jìn)行研制設(shè)計(jì)，實(shí)施以后雙級(jí)滑閥泵的振動(dòng)在可靠的約束下，并通過(guò)國(guó)家真空設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)合格。

1、雙級(jí)滑閥泵運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力分析與動(dòng)平衡

　　http://www.13house.cn/pumps/jixie/053129.html

2、計(jì)算結(jié)果與討論

3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　作者與江蘇海真真空設(shè)備有限公司共同開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了2H-150 雙級(jí)滑閥式真空泵，將此方法成功運(yùn)用在該型號(hào)泵上。實(shí)驗(yàn)證明，這種方法對(duì)雙級(jí)滑閥真空泵的振動(dòng)平衡是十分有效的，實(shí)施以后泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不要螺釘固定也不會(huì)有爬行和爬動(dòng)現(xiàn)象，振動(dòng)明顯很��；在允許的范圍內(nèi)，并且完全消除了由于滑閥桿的離心慣性力引起的泵的移動(dòng)，從而達(dá)到了預(yù)期的目的。同時(shí)將樣機(jī)送往國(guó)家真空設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，測(cè)試合格，進(jìn)入了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平^[6] 。

　　表2 給出該泵振動(dòng)平衡前后振動(dòng)數(shù)據(jù)( 振動(dòng)振幅為雙振幅) ，測(cè)點(diǎn)圖由圖6 給出。

表2 振動(dòng)數(shù)據(jù)比較表

圖6 振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)圖

4、結(jié)論

　　對(duì)雙缸結(jié)構(gòu)的雙級(jí)滑閥真空泵進(jìn)行動(dòng)力分析和動(dòng)平衡設(shè)計(jì)計(jì)算，運(yùn)用最小二乘法計(jì)算各級(jí)平衡配重的關(guān)鍵參數(shù)。理論計(jì)算表明經(jīng)過(guò)平衡后剩余慣性力從10192.42 N 減至1500 N 以內(nèi)，振動(dòng)力大幅減小，振動(dòng)力值在比較理想范圍內(nèi)；實(shí)驗(yàn)測(cè)試，平衡后泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，松地腳螺釘?shù)淖畲笳穹��?.0mm 減小為0.13 mm，并都在允許范圍內(nèi)。結(jié)果表明本文提出的定量的雙級(jí)滑閥真空泵的振動(dòng)平衡方法是行之有效的，它易于實(shí)現(xiàn)，不僅對(duì)現(xiàn)有的中小抽速雙級(jí)滑閥泵具有指導(dǎo)性意見(jiàn)，同時(shí)對(duì)今后發(fā)展大抽速的雙級(jí)滑閥真空泵也具有重要意義。應(yīng)用本文提出的方法，雙級(jí)滑閥泵的振動(dòng)控制在可靠的約束下。

參考文獻(xiàn)

　　[1] Li Zhiyuan，Chen Xinzhao. A Study of the Complete Dynamic Balance of the Rotor Inertial Forces in the Rotary Piston Vacuum Ppump[J] . Vacuum，1998，51(3) : 427- 31

　　[2] 胡煥林，李志遠(yuǎn). 機(jī)械真空泵振動(dòng)控制的研究[J] . 真空科學(xué)與技術(shù)，1993(5) : 335- 341

　　[3] 曹文鋼，趙浩杰，李志遠(yuǎn)，等. 滑閥真空泵振動(dòng)平衡的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J] . 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，27(1) : 67 - 69

　　[4] 魏培君. 積分方程及其數(shù)值方法[M] . 北京: 冶金工業(yè)出版社，2007: 63- 67

　　[5] 董登峰，孟曉風(fēng)，李晉陽(yáng). 一種真空狀態(tài)下的氣體流量測(cè)量新方法[J] . 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，32(2) : 123 - 127

　　[6] 于振華，劉興善，胡煥林，等. 開(kāi)拓發(fā)展中大抽速雙極滑閥真空泵[J] . 真空，2009，46(6) : 29- 31