Разработка конструкции двухступенчатого двухроторного вакуумного насоса
8.1. Теоретические сведения. Выбор прототипа насоса
Двухроторные вакуумные насосы предназначены для откачивания воздуха и газов, не вступающих в реакцию с материалами, из которых изготовлены детали вакуумных насосов, и с применяемыми в них маслами.
Двухроторные вакуумные насосы могут быть одноступенчатые и двухступенчатые. Чаще встречаются первые, но вторые позволяют добиться лучшего предельного остаточного давления.
До наших дней сохранилось немного схем, а тем более чертежей, двухступенчатых конструкций насосов Рутса. Поэтому за основу собственной конструкции взята модель ДВН-5-2, схема которой показана на рис. 9.
Рис. 9. Схема двухроторного вакуумного насоса ДВН-5-2
Обе ступени смонтированы в одном корпусе: первая ступень сверху, вторая – снизу. Размеры ступеней одинаковы. Большую быстроту действия первой ступени получают при большей частоте вращения роторов. Она возможна, благодаря наличию собственного редуктора внутри корпуса.
Косозубые шестерни в системе, сидящие на валах роторов, являются синхронизирующими – служат для выставления зазора между роторами. Смазка передач осуществляется разбрызгиванием масла.
Для сообщения левой и правой частей корпуса предусмотрен канал. Он, по принципу сообщающихся сосудов, выравнивает уровень масла в системе. Уровень масла в системе контролируется через смотровое окно (маслоуказатель).
8.2. Кинематический расчет. Определение мощностей и крутящих моментов
Производим
расчет первой ступени. По имеющимся
данным выбираем электродвигатель:
После
выбора электродвигателя 4А80А2У3 получили
следующие данные:
Так
как первая ступень должна иметь большее
число оборотов, выбираем передаточное
отношение из стандартного ряда:
и от него находим следующие величины:
Производим кинематический расчет:
Частоты вращения валов:
Угловые скорости валов:
Мощности на валах:
Вращающие моменты на валах:
Вторая
ступень имеет такое же число оборотов,
что и двигатель, поэтому выбираем
передаточное отношение из стандартного
ряда:
и от него находим следующие величины:
Производим кинематический расчет:
Частоты вращения валов:
Угловые скорости валов:
Мощности на валах:
Вращающие моменты на валах:
8.3. Расчет зубчатых колес под ротор и ведущий вал
Рассчитаем
зубчатые колеса под роторы. Межосевое
расстояние между роторами (шестернями)
нам уже известно:
Модуль передачи:
По
ГОСТ 9563-60 принимаем
Рабочую
ширину венца колеса первой ступени
возьмем с запасом:
для второй ‒
Назначаем
предварительно угол наклона передачи
Суммарное число зубьев:
Для
дальнейших расчетов принимаем
Откорректированный угол наклона зубьев:
Так как у нас зубчатые колеса одинаковые, то их число зубьев:
Фактическое передаточное число:
Отклонение от первоначального передаточного числа:
,
что допустимо.
Делительный диаметр шестерни и колеса:
Проверка межосевого расстояния:
Диаметры вершин зубьев колес:
Диаметр впадин зубьев колес:
Для упрощения возьмем размеры колес под ротор и межосевое расстояние между ними и для колеса ведущего вала.
Рассчитаем
зубчатые колеса под передачу с увеличенной
частотой вращения. Предварительно
зададим межосевое расстояние между
колесами:
Так как размеры одного из колес нам
известны (колеса ведущего вала), можно
сразу найти суммарное число зубьев:
Для
дальнейших расчетов принимаем
Число зубьев зубчатого колеса:
Фактическое передаточное число:
Отклонение от первоначального передаточного числа:
,
что допустимо.
Делительный диаметр шестерни и колеса:
Проверка межосевого расстояния:
Диаметры вершин зубьев колес:
Диаметр впадин зубьев колес:
