罗茨真空泵部件的噪声源分析
ZJ-150A 型罗茨真空泵由电机、联轴器、泵体以及支脚构成,结构如图2 所示。
驱动电机通过一梅花形联轴器与转子I 连接,电机以悬臂形式外挂在端盖Ⅱ的联轴器支架上。一对支脚固定在泵的壳体上,并通过支座安装在机架上。端盖、壳体、转子和轴承座全部为铸铁件,壳体上方正中为进气口,与被抽系统相连,下方为排气口,与前级真空泵相接。罗茨泵工作时,在泵腔内的,二个相互垂直的“8”字形的转子由传动比为1 的一对斜齿轮带动作反向同步高速旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的封闭空间内,再经排气口排出。泵体的外表面由5个部件组成一上、下表面近似于平面,两侧为半圆面的全封闭曲面。
图2 罗茨泵结构图
罗茨泵的噪声来源于电机噪声、泵体辐射噪声、联轴器噪声和支架辐射噪声。分别对罗茨泵连同支架、罗茨泵(泵体+ 电机)、泵体、电机选取不同的包络面进行声强法声功率测试。测量面的选择、测点数目、系统的精度都满足ISO961421 的要求。测得的各部件声功率级(A计权)结果见表1。
表1 各部件辐射声功率级值
图3 和图4 分别为罗茨真空泵泵体和电机的A计权声功率窄带频谱图形。由图可知,泵体噪声主要分布在370～1700Hz 频率范围内,并有三个突出的频率峰值,分别为530,1000和1620Hz ;电机噪声无明显的优势频率,各峰幅值较小,但频率分布范围较宽。根据声功率级测量结果和对声功率谱图的分析,可得出以下几点结论。
(1) 按各部件辐射噪声声功率大小排列依次为:支架、泵体、电机。
(2) 在支架和泵体间若未采取任何隔振措施时,支架辐射的声功率远大于罗茨泵辐射的声功率,因此当使用支架支撑罗茨泵时,需要采取隔振措施。
图3 泵体的A 计权声功率谱图
图4 电机的A 计权声功率谱图(有风扇和风罩)
(3) 罗茨泵(泵体+ 电机+ 联轴器) 噪声的能量主要集中在370～2700Hz之间,噪声优势频率为530,1000和1620Hz。其中泵体声辐射是罗茨泵最主要的噪声源,其噪声频率主要分布在370～1700Hz 频率范围,罗茨泵的三个优势频率主要来自泵体,它们的噪声能量占总能量的70%以上。
(4) 电机噪声是罗茨泵整体降噪不容忽视的因素。当电机使用风扇和风罩时,罗茨泵声功率增加约017dB。它们在1700～2700Hz 范围的贡献尤为明显。
(5) 梅花形结构的联轴器在高速旋转时引起周围空气扰动而诱发空气声,并通过开口处向外辐射,因其辐射,罗茨泵的声功率级约增加0.5dB。
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