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      吸污車真空泵實驗分析與技改

      作者:河北榮川環保設備 發布時間:2020-05-23 點擊:301 次

      吸污車是抽排城市糞便、污泥等污物的專用車輛。它是由汽車底盤、真空系統組成。真空系統主要包括真空泵、油氣分離器、水氣分離器、四通閥、罐體等。其工作原理是真空泵抽吸罐內空氣,使罐內形成負壓,在大氣壓力的作用下,糞便或污泥被吸入罐內。真空泵是形成負壓、抽吸污物的主要部件。

      真空泵結構與工作原理

      真空泵主要由泵體、轉子、旋片、銅套、前后端蓋等組成,見圖1。

      排氣口

      進氣道

      A泵體

      覫230mm排氣道

      R518mm

      轉子上加工有6道槽,槽內安裝旋片,轉子與泵體的軸線有一個偏心距離,轉子旋轉時,旋片在銅套擠推和離心力的作用下,其頂部與泵體內腔始終保持接觸,旋片將泵體和轉子之間分成6個空間,由于存在偏心距離,使每個空間的容積不同,容積由小變大為吸氣過程,由大到小為排氣過程,吸氣口與罐體相通,通過真空泵的連續運轉,不斷抽吸罐內空氣,以此使罐內形成負壓,在外界大氣壓的作用下,污物通過吸污管抽進罐內。

      為減少真空泵運動部件的磨損,潤滑系統為所有運動部件提供潤滑。旋片連續旋轉其頂部與泵體內腔形成油膜,使旋片與泵體內腔得到無接觸潤滑。為減少旋片的磨損,旋片的頂部加工成圓弧型,以減少運動阻力,且不發生跳動現象。2真空泵旋片磨損問題

      目前所使用的真空泵為單*旋片泵,在使用過程中存在泵片磨損快、功率消耗大、潤滑油升溫快、工作噪聲大、性能不穩定的問題。根據旋片磨損情況分析發現,磨損部位在旋片頂部圓弧頂點附近,占圓弧長度很小部分,說明主要是旋片頂部圓弧半徑尺寸設計存在問題。旋片的頂部加工成圓弧型,減少了旋片旋轉過程中的運動阻力。圓弧半徑尺寸大小不同,使旋片頂部與泵體間形成油楔不同,油楔高度大,潤滑油在此空間給轉動旋片的反作用力大,增加了旋片的運動阻力,形成泵片磨損快、功率消耗大等問題。圖2

      10mm

      轉子銅套

      進氣口

      旋片

      A

      a正剖面

      銅套旋片

      bA-A旋轉剖面

      圖1真空泵結構剖面示意

      收稿日期:2011-04-29

      ·18

      環境衛生工程第19卷

      為旋片頂部圓弧半徑分別為5、15mm,其油楔*大高度分別為5、0.86mm,油楔油壓作用面積前者是后者的1.6倍。

      10mm

      覫230mm

      覫230mm

      10mm

      根據推導公式r=BR=10×115=25(mm)。

      B+2e10+2×18

      真空泵轉動過程中,旋片頂部圓弧高度h不斷變化,當旋片中心線與泵體內腔中心線重合時,旋片頂部圓弧高度h*大;當ε=π時,旋片頂部

      2

      圓弧高度h*小。在參數e、R、B不變的情況下,旋片頂部圓弧高度hmax=r-姨=25-

      5mm

      R5mmR15mm

      0.86mm

      a圓弧半徑5mm的旋片b圓弧半徑15mm的旋片

      mm)。姨=0.505(

      真空泵工作時,旋片頂部圓弧與泵體內腔形成收斂型油楔,油楔高度隨旋片頂部圓弧減小而增大,油楔高度增大,使旋片承受反向圓周力,徑向力增大,使旋片磨損快,潤滑油溫升高、噪聲大(旋片撞擊泵體),造成真空泵功率增大。4試驗測試

      根據上述情況分析及計算,對不同頂部圓弧

      圖2不同頂部圓弧半徑旋片的油楔

      3旋片頂部圓弧結構尺寸計算

      旋片頂部圓弧半徑公式推導和計算

      其中β為旋片與泵體接觸點A處公法線與旋

      3.1

      片中心線的夾角,ε為旋片中心線與轉子、泵體

      內腔中心連線的夾角,e為泵體中心與轉子中心半徑的旋片進行試驗測試,測試其參數變化情況。

      在真空泵內分別安裝頂部圓弧5和15mm的的偏心距,O為轉子中心,O1為泵體中心,R為

      泵體內腔半徑,B為旋片厚度,r為旋片頂部圓弧旋片進行試驗測試,在真空泵轉速為300和600

      r/min工況下,將真空泵壓力調整到0.090MPa和半徑,見圖3。

      0.094MPa得出4組試驗數據,見表1。

      A

      B

      β

      表1

      ORε

      轉子

      e

      A

      β轉子旋片泵體b一般旋轉狀態

      RεOeO1

      轉速300600

      不同真空壓力下的4組試驗數據

      旋片頂部rn=5mm旋片頂部rn=15mm12.44.7114.25.4

      13.14.98155.7

      11.94.5213.65.17

      12.34.6714.15.36

      技術參數工作電流/A消耗功率/kW工作電流/A消耗功率/kW

      O1

      B

      泵體a*限狀態

      注:消耗功率為工作電流乘以電壓。

      試驗數據顯示,旋片頂部圓弧大的真空泵在相同真空度工況下,功率消耗比旋片頂部圓弧小圖3旋片技術參數結構

      的真空泵功率消耗小,說明其工作阻力小,噪聲由正弦定理得:sinβ=esinε。

      R-r和磨損相應減少,能延長真空泵的使用壽命。

      當β為*大值時,接觸點A移到旋片頂端圓5結論弧邊緣點;經過計算可知,吸污車真空泵存在的旋片磨

      當ε=π、β=βmax,則sinβ=e,sinβmax=損問題是由旋片頂部圓弧設計尺寸過小造成的。

      zR-r

      對2種不同頂部圓弧半徑旋片的真空泵測試結果

      B/2,

      表明,旋片頂部圓弧小的真空泵其驅動功率大,

      r

      建議加大旋片圓弧尺寸,接近理論計算值為佳。

      eB/2BR則=,得r=。參考文獻R-rrB+2e3.2

      計算分析

      抽氣速率5m3/min真空泵的技術參數為:偏心距e=18mm,泵體內腔半徑R=115mm,旋片厚度B=10mm,旋片頂部圓弧半徑r=5mm,在e、R、B不變的情況下,計算理論值。

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