羅茨真空泵部件的噪聲源分析
ZJ-150A 型羅茨真空泵由電機(jī)、聯(lián)軸器、泵體以及支腳構(gòu)成,結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)一梅花形聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子I 連接,電機(jī)以懸臂形式外掛在端蓋Ⅱ的聯(lián)軸器支架上。一對(duì)支腳固定在泵的殼體上,并通過(guò)支座安裝在機(jī)架上。端蓋、殼體、轉(zhuǎn)子和軸承座全部為鑄鐵件,殼體上方正中為進(jìn)氣口,與被抽系統(tǒng)相連,下方為排氣口,與前級(jí)真空泵相接。羅茨泵工作時(shí),在泵腔內(nèi)的,二個(gè)相互垂直的“8”字形的轉(zhuǎn)子由傳動(dòng)比為1 的一對(duì)斜齒輪帶動(dòng)作反向同步高速旋轉(zhuǎn),被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的封閉空間內(nèi),再經(jīng)排氣口排出。泵體的外表面由5個(gè)部件組成一上、下表面近似于平面,兩側(cè)為半圓面的全封閉曲面。
圖2 羅茨泵結(jié)構(gòu)圖
羅茨泵的噪聲來(lái)源于電機(jī)噪聲、泵體輻射噪聲、聯(lián)軸器噪聲和支架輻射噪聲。分別對(duì)羅茨泵連同支架、羅茨泵(泵體+ 電機(jī))、泵體、電機(jī)選取不同的包絡(luò)面進(jìn)行聲強(qiáng)法聲功率測(cè)試。測(cè)量面的選擇、測(cè)點(diǎn)數(shù)目、系統(tǒng)的精度都滿足ISO961421 的要求。測(cè)得的各部件聲功率級(jí)(A計(jì)權(quán))結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 各部件輻射聲功率級(jí)值
圖3 和圖4 分別為羅茨真空泵泵體和電機(jī)的A計(jì)權(quán)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(nèi),并有三個(gè)突出的頻率峰值,分別為530,1000和1620Hz ;電機(jī)噪聲無(wú)明顯的優(yōu)勢(shì)頻率,各峰幅值較小,但頻率分布范圍較寬。根據(jù)聲功率級(jí)測(cè)量結(jié)果和對(duì)聲功率譜圖的分析,可得出以下幾點(diǎn)結(jié)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(jī)。
(2) 在支架和泵體間若未采取任何隔振措施時(shí),支架輻射的聲功率遠(yuǎn)大于羅茨泵輻射的聲功率,因此當(dāng)使用支架支撐羅茨泵時(shí),需要采取隔振措施。
圖3 泵體的A 計(jì)權(quán)聲功率譜圖
圖4 電機(jī)的A 計(jì)權(quán)聲功率譜圖(有風(fēng)扇和風(fēng)罩)
(3) 羅茨泵(泵體+ 電機(jī)+ 聯(lián)軸器) 噪聲的能量主要集中在370～2700Hz之間,噪聲優(yōu)勢(shì)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(gè)優(yōu)勢(shì)頻率主要來(lái)自泵體,它們的噪聲能量占總能量的70%以上。
(4) 電機(jī)噪聲是羅茨泵整體降噪不容忽視的因素。當(dāng)電機(jī)使用風(fēng)扇和風(fēng)罩時(shí),羅茨泵聲功率增加約017dB。它們?cè)?700～2700Hz 范圍的貢獻(xiàn)尤為明顯。
(5) 梅花形結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)引起周圍空氣擾動(dòng)而誘發(fā)空氣聲,并通過(guò)開(kāi)口處向外輻射,因其輻射,羅茨泵的聲功率級(jí)約增加0.5dB。
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