在對雙級直聯(lián)泵的葉片進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，建立了一種新的氣體壓力模型，該模型給出了葉片所受氣體壓力與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角和泵的主要設(shè)計尺寸的關(guān)系，并且根據(jù)泵入口壓強(qiáng)的大小而選擇相應(yīng)的計算公式，可計算在不同入口壓強(qiáng)下的葉片氣體壓力，達(dá)到了對葉片進(jìn)行連續(xù)受力分析的目的。此外，還根據(jù)該模型運用Matlab 對2XZ-4 型直聯(lián)真空泵進(jìn)行了實例計算，為直聯(lián)旋片泵優(yōu)化設(shè)計和合理使用提供了依據(jù)，拓寬了直聯(lián)真空泵的設(shè)計理論。

1、前言

　　近年來由于直聯(lián)旋片式真空泵(下文簡稱直聯(lián)泵)具有抽速高、體積小、重量輕、沒有皮帶摩擦的粉塵污染等優(yōu)點，從而廣泛用于冰箱、空調(diào)機(jī)、燈泡、瓶膽、生產(chǎn)包裝機(jī)等真空應(yīng)用工業(yè)。盡管直聯(lián)泵在設(shè)計理論和研究方法上已經(jīng)趨于成熟，然而在受力分析方面尤其是葉片的氣體壓力分析上仍不夠完善。這是因為在設(shè)計尺寸一定的條件下，由于泵每次工作循環(huán)時入口壓強(qiáng)不同，從而導(dǎo)致每次壓縮過程結(jié)束后所對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)角也隨之變化，而臨界轉(zhuǎn)角的變化也會導(dǎo)致氣體壓力的表達(dá)式的變化，因此泵每循環(huán)一次，都需要重新求解一次臨界轉(zhuǎn)角和氣體壓力表達(dá)式，這是個非常復(fù)雜的過程。因此，目前氣體壓力分析只是停留在定性分析階段或者只能求解在特定轉(zhuǎn)角、特定入口壓強(qiáng)下的氣體壓力，這顯然不能滿足連續(xù)性求解氣體壓力的要求。

2、氣體壓力模型的建立

　　本文根據(jù)直聯(lián)泵的工作原理，通過理論分析和推導(dǎo)，在確定了壓縮腔體積變化公式、臨界壓強(qiáng)和臨界轉(zhuǎn)角之后，建立氣體壓力模型，具體過程如下。

　　2.1、壓縮腔體積公式的確定

　　如圖1 所示，直聯(lián)泵的葉片把工作腔分為3 個空間，分別為A(吸氣腔)，B(壓縮腔)，C(排氣腔)。

圖1 直聯(lián)泵葉片氣體壓力分析

　　由泵工作原理可知，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，吸氣腔(A)容積增大，壓強(qiáng)減小，而吸入氣體;壓縮腔(B)容積減小而壓縮氣體，當(dāng)壓縮腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到排氣壓強(qiáng)PE 時，此時壓縮過程結(jié)束，排氣閥打開，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，而將氣體排出，從而完成了一個工作循環(huán)。隨著工作循環(huán)的持續(xù)進(jìn)行，泵不斷抽取容器內(nèi)的氣體，從而使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)(因為容器和泵進(jìn)氣口相連，因此，也是泵進(jìn)氣口處的氣體壓強(qiáng)，習(xí)慣稱為入口壓強(qiáng)P0)逐漸減小，直至達(dá)到一個穩(wěn)定的最低值(習(xí)慣稱為極限壓強(qiáng)Pg)，此時，泵再繼續(xù)工作，而容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)卻不再減小，從而完成整個抽氣過程[2] 。如圖2 所示，直聯(lián)真空泵有兩個葉片，由于轉(zhuǎn)子不斷的旋轉(zhuǎn)，兩個葉片可以循環(huán)交替運轉(zhuǎn)，因此對每個葉片而言，都可以到達(dá)圖2 中1、2 葉片所示的位置。

圖2 直聯(lián)泵葉片位置示意圖

　　對圖2 中兩葉片所處狀態(tài)進(jìn)行分析可知，葉片兩側(cè)具體所處的狀態(tài)隨著葉片的位置以及其兩側(cè)的壓強(qiáng)的變化而變化。其葉片兩側(cè)具體狀態(tài)如表1 所示，其中PA、PB、PC 分別表示A、B、C腔內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。

4、結(jié)論

　　本文根據(jù)葉片實際受力狀況，提出一種新型氣體壓力受力模型，其主要思路為：首先將已知的入口壓強(qiáng)與臨界壓強(qiáng)相比較，從而判斷出入口壓強(qiáng)的范圍，再根據(jù)范圍判斷出應(yīng)選用的氣體壓力求解公式，最后根據(jù)公式求出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角連續(xù)情況下的氣體壓力。通過運用matlab 編程模擬2XZ-4 型直聯(lián)泵在不同入口壓強(qiáng)下的氣體壓力與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系，結(jié)果表明氣體壓力模型很好地模擬了直聯(lián)泵在不同入口壓強(qiáng)下葉片所受氣體壓力的情況，達(dá)到了對葉片進(jìn)行連續(xù)受力分析的目的。