隔膜泵是容積泵中較為特殊的一種形式，它是依靠隔膜片的來回鼓動來改變工作室容積以吸入和排出氣體的。在醫(yī)學(xué)和化學(xué)上被廣泛應(yīng)用以控制容器壓強或?qū)崿F(xiàn)真空。隔膜泵主要由電機、偏心輪、軸承、連桿、隔膜、泵體、吸入閥和排出閥組成。由于隔膜泵偏心輪轉(zhuǎn)速較高，產(chǎn)生了較高的慣性力，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生較強烈的振動和噪音，而且引起隔膜泵實現(xiàn)的真空度不高，這就嚴重限制了隔膜泵的應(yīng)用。因此，有必要對隔膜泵進行慣性力平衡。本文通過計算優(yōu)化出了為了達到最小慣性力的配重，并用ADAMS進行機構(gòu)仿真分析，發(fā)現(xiàn)加了所算的配重之后，慣性力顯著減小了。對設(shè)計隔膜泵和對現(xiàn)有隔膜泵進行平衡以減小振動有著重要意義。
1 機構(gòu)平衡計算
1. 1 慣性力分析
雖然在隔膜真空泵中連桿與隔膜以螺釘連接，不是純粹意義上的曲柄滑塊機構(gòu)，但是隔膜屬于彈性材料，而且連桿長度遠大于偏心輪的偏心距，使隔膜往復(fù)運動距離較小，為了求解計算方便，可將隔膜簡化為一個的滑塊。根據(jù)分析，可以獲得隔膜泵傳動機構(gòu)的運動簡圖，如圖1所示。
圖 1 隔膜泵傳動機構(gòu)簡圖 圖 2 殘余慣性力
1. 2 平衡計算
由圖2可知，如果不對機構(gòu)進行平衡，機構(gòu)的總不平衡慣性力PS比較大，會給運行中的真空泵帶來很嚴重的振動和噪聲。為了減小機構(gòu)中的慣性力，需要添加配重來部分平衡慣性力。如圖2所示，要產(chǎn)生最好的平衡效果，平衡配重產(chǎn)生的慣性力Pe最好隨1變化，但在工程實際中添加平衡配重時不可能做到這一點。在隔膜真空泵平衡時，為了設(shè)計和制造方便，通過在曲柄AB的反向延長線上添加配重來部分平衡慣性力。由于在圖1所示中BA方向上加配重，為了計算上的方便，可以將加配重后運動副B上集中質(zhì)量的不平衡慣性力
2總結(jié)
本文采用質(zhì)量代換方法對隔膜真空泵傳動機構(gòu)的動平衡進行了分析和計算，并給出了最佳平衡配重計算方法，最后虛擬樣機軟件ADAMS對機構(gòu)的不平衡慣性力進行仿真。理論分析和仿真結(jié)果說明了產(chǎn)生振動的主要原因，該工作對這類設(shè)備的設(shè)計和制造能提供有意義的指導(dǎo)。根據(jù)圖2可得，該設(shè)備產(chǎn)生強烈振動的主要原因是PB很大，對機構(gòu)總慣性力PS的影響較大。PB很大的原因主要有: 構(gòu)件1、2、3的質(zhì)心S1、S2、S3都比較靠近運動副B，使mB大于mC、mD。如果質(zhì)心 S1、S2、S3都遠離運動副B，則使PB較小、PC增大，使得最小殘余慣性力P增大，也使得實際殘余慣性力增大，從而會加劇設(shè)備的振動和噪聲。基于此，為了提高設(shè)備的動態(tài)性能和改善平衡效果，應(yīng)使構(gòu)件1、2、3的質(zhì)心盡可能靠近運動副B，可在連桿設(shè)計時采用輕質(zhì)材料。
