羅茨真空泵部件的噪聲源分析
ZJ-150A 型羅茨真空泵由電機、聯軸器、泵體以及支腳構成,結構如圖2 所示。
驅動電機通過一梅花形聯軸器與轉子I 連接,電機以懸臂形式外掛在端蓋Ⅱ的聯軸器支架上。一對支腳固定在泵的殼體上,并通過支座安裝在機架上。端蓋、殼體、轉子和軸承座全部為鑄鐵件,殼體上方正中為進氣口,與被抽系統相連,下方為排氣口,與前級真空泵相接。羅茨泵工作時,在泵腔內的,二個相互垂直的“8”字形的轉子由傳動比為1 的一對斜齒輪帶動作反向同步高速旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的封閉空間內,再經排氣口排出。泵體的外表面由5個部件組成一上、下表面近似于平面,兩側為半圓面的全封閉曲面。
圖2 羅茨泵結構圖
羅茨泵的噪聲來源于電機噪聲、泵體輻射噪聲、聯軸器噪聲和支架輻射噪聲。分別對羅茨泵連同支架、羅茨泵(泵體+ 電機)、泵體、電機選取不同的包絡面進行聲強法聲功率測試。測量面的選擇、測點數目、系統的精度都滿足ISO961421 的要求。測得的各部件聲功率級(A計權)結果見表1。
表1 各部件輻射聲功率級值
圖3 和圖4 分別為羅茨真空泵泵體和電機的A計權聲功率窄帶頻譜圖形。由圖可知,泵體噪聲主要分布在370～1700Hz 頻率范圍內,并有三個突出的頻率峰值,分別為530,1000和1620Hz ;電機噪聲無明顯的優勢頻率,各峰幅值較小,但頻率分布范圍較寬。根據聲功率級測量結果和對聲功率譜圖的分析,可得出以下幾點結論。
(1) 按各部件輻射噪聲聲功率大小排列依次為:支架、泵體、電機。
(2) 在支架和泵體間若未采取任何隔振措施時,支架輻射的聲功率遠大于羅茨泵輻射的聲功率,因此當使用支架支撐羅茨泵時,需要采取隔振措施。
圖3 泵體的A 計權聲功率譜圖
圖4 電機的A 計權聲功率譜圖(有風扇和風罩)
(3) 羅茨泵(泵體+ 電機+ 聯軸器) 噪聲的能量主要集中在370～2700Hz之間,噪聲優勢頻率為530,1000和1620Hz。其中泵體聲輻射是羅茨泵最主要的噪聲源,其噪聲頻率主要分布在370～1700Hz 頻率范圍,羅茨泵的三個優勢頻率主要來自泵體,它們的噪聲能量占總能量的70%以上。
(4) 電機噪聲是羅茨泵整體降噪不容忽視的因素。當電機使用風扇和風罩時,羅茨泵聲功率增加約017dB。它們在1700～2700Hz 范圍的貢獻尤為明顯。
(5) 梅花形結構的聯軸器在高速旋轉時引起周圍空氣擾動而誘發空氣聲,并通過開口處向外輻射,因其輻射,羅茨泵的聲功率級約增加0.5dB。
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