在簡要地介紹了羅茨泵工作原理的基礎上, 通過對羅茨泵主要零部件的分析, 以及在使用不同軸承時產生噪聲的原因進行了探討。提出降低上述噪聲的相應措施。同時對羅茨泵機體發熱也作了簡要的說明。

　　羅茨真空泵(簡稱羅茨泵) 是一種無內壓縮的旋轉變容式真空泵。其抽氣過程如圖1 所示, 在泵腔內有兩個形狀對稱的轉子, 轉子形狀有兩葉、三葉和四葉的。兩個轉子彼此朝相反方向旋轉。由軸端齒輪驅動同步轉動。轉子彼此無接觸, 轉子與泵腔壁也無接觸, 其間通常有0.15～ 1.0 mm 的間隙, 泵壁靠間隙來密封。通常間隙的改變也是導致噪聲產生的主要原因, 而傳動齒輪間的齒隙是齒輪箱發熱的直接原因。發熱的同時也會產生噪聲。兩者關系密不可分。

1、噪聲的成因和降低措施

　　羅茨泵的噪聲, 通常指泵在運轉穩定時測得的噪聲級。它包括泵本身的噪聲和電機的噪聲。就發聲的部位來分, 泵的噪聲有下列幾個可能方面。

　　① 軸承噪聲;

　　② 齒輪噪聲;

　　③ 轉子與側蓋間隙的改變, 導致轉子與側蓋磨擦產生的噪聲以及由此產生氣流的噪聲。分述如下。

PA. 吸入壓力　PB. 出口壓力　V 2. 泵腔容積

圖1　羅茨真空泵原型圖

　　① 軸承及齒輪除本身制造誤差導致產生的噪聲外, 其實最主要的噪聲是由于泵的定子、側蓋、軸承座的制造誤差的累積。反映在軸承上是兩端軸承的同軸度變大。如圖2 所示。

　　由于泵體兩端面的平行度誤差, 側蓋端面與承座內孔的垂直度誤差, 軸承座內孔與外圓的同軸度誤差, 以及側蓋與定子定位時的位置誤差。最終結果反映在軸承上是前后軸承內孔出現誤差累積。即轉子軸出現圖3(b)情況: 軸承受力不平衡, 造成轉子軸扭曲變形, 轉子震動, 軸承發熱且出現噪音。雙列軸承出現該現象更為明顯。因為單列軸承較薄, 在限制軸的轉動自由度時并沒有雙列軸承強烈。如圖3(c)。

1. 前端蓋　2. 傳動齒輪　3. 軸承座　4. 軸承　5. 前側蓋　6. 泵體　7. 轉子　8. 后側蓋　9. 甩油盤　10. 后端蓋　11. 籠型支架　12. 聯軸器　13. 電動機

圖2　泵的剖面圖

圖3　泵端面與軸承內孔的垂直度誤差

　　我公司曾經做過類似試驗。在5 臺ZJP-1200 羅茨泵剛性支點端上裝上日本產的雙列深溝球軸承,浮動支點端裝上進口滾子軸承, 噪聲較大, 平均為85.7dB (A) ; 把剛性支點端的雙列深溝球軸承換下, 再裝上德國產的(價格比日本產的高1 倍) , 噪聲比日本產的稍大, 平均為86.3dB (A) , 原因是德國產的軸承精度更高, 對零部件誤差的累積更明顯。把兩端的軸承卸下, 換上單列深溝球軸承, 震動減小,噪聲明顯降低, 平均為82.7dB (A)。然后我們在零部件的制造工藝上進行改進, 選用專用設備加工主要零件, 對軸承座進行磨削加工, 以減小制造誤差,結果裝上雙列軸承的羅茨泵噪聲也降低了, 平均為82.3dB (A)。這一結果充分說明了主要零部件的加工精度對羅茨泵的噪聲級產生決定性的影響。

　　② 齒輪產生的噪聲與軸承產生噪聲的原因基本相同。但與齒輪本身的制造精度關系更大, 由于齒輪的外齒與內圓的同軸度存在誤差, 當一對齒輪在相互嚙合時會出現一部分齒嚙合較緊, 即相互間的齒隙太小, 而與其相對的一部分較松。出現該種情況可以把其中一個齒輪卸下, 把該齒輪沿轉子軸旋轉180 度再裝上, 把齒輪的外齒與內圓的同軸度誤差相互抵消, 可以使齒輪相互間的間隙均勻, 即可有效消除齒輪嚙合時的噪聲。減少齒輪發熱。但如果是齒輪的齒本身的加工精度達不到要求, 用這種方法也是解決不了的。只有提高齒輪的本身加工精度, 才是降低羅茨泵噪聲的有效措施。

　　③ 在羅茨泵工作壓縮過程中產生的熱量被傳到轉子和泵體上。轉子很難將熱量傳至泵外, 而泵體的熱量很容易被散失到周圍大氣中。因而轉子與泵體間就出現溫差。加劇了轉子的熱膨脹。當泵負荷增大時(即泵的進出氣口壓差超過允許壓差) , 轉子膨脹會消失間隙, 使轉子與側蓋相互磨擦, 加大熱膨脹, 直至被卡死。

　　若轉子在運轉過程中不能被卡住, 故在型線設計時, 要求轉子之間, 轉子與泵腔之間, 轉子與端蓋之間必須規定有間隙, 以補償真空泵的制造和裝配的不精確以及受熱引起的變形等, 而且轉子形狀對稱, 動平衡性能良好, 能夠有效減小震動噪聲及發熱。

　　規定了泵的整機噪聲。電機噪聲必須低于此聲級, 因為兩聲源很近, 因此要求電機噪聲低于整機噪聲3～4dB (A) 是完全必要的。要想達到國際先進水平, 更需如此。

2、結束語

　　羅茨泵的噪聲與發熱關系密不可分。但都與羅茨泵的主要零部件有關。選用加工中心及專用設備加工泵的主要零部件, 可減小其誤差累積, 保證幾何精度, 提高產品的質量及互換性。特別是提高齒輪加工精度, 選用進口軸承, 能夠有效降低泵的噪聲及發熱, 使羅茨泵的綜合性能得到提高。