真空滑阀真空泵转子惯性力和惯性力矩完全动平衡的探讨鲍俊瑶李志远2（1.安职业技术学院，安合肥230051；2.合肥工业大学，安合肥230009）对单缸滑阀真空泵的转子运动状况进行了分析，分别提出了转子惯性力和惯性力矩完全动平衡的条件按照惯性力平衡条件进行的“双缸结构”的滑阀真空泵（图中只画出转子配置的示意图），据分析，这种结构仅可平衡掉奇数项谐波惯性力，由于这种结核的不对称性，它还产生一个附加力矩作用在泵体上。目前联邦德国Leybold公司的滑阀真空泵仍采用这种结构形式。

　　见（b）据称，它可以实现滑阀体的自身平衡而不需另加配重但是，它的结构复杂，加工和装备要求较高鉴于单缸滑阀真空泵具有结构简单、工艺性好的特点，单缸滑阀泵仍受到人们的重视对于它的转子动平衡问题，提出了基波平衡法，此法把基波惯性力作为依据来计算配重并平均分配在驱动轮与平衡轮上，如（c）所示在对经基波平衡法平衡过的H-150滑阀真空泵的振动进行分析后可发现，转子惯性力的基波成分（9.2Hz处）的确已明显地降低，但其二次谐波成分却丝毫没变，见由此可见，以上三种典型的平衡法实际上都不能把转子的惯性力完全平衡掉，惯性力矩的平衡更谈不上故N.SHarris等认为：滑阀真空泵必然存在着不平衡惯性力八十年代，日本机械学会也宣称：滑阀真空泵所产生的振动是不可避免的滑阀真空泵这一缺陷，完全限制了它朝高速化小型化发展的可能性经基波法佳配重后泵体的振动位移谱当滑阀泵机构工作时，各动杆的惯性力都将通过运动副传到机座上，形成了一个大小和方向不断发生周期变化的总激振力mm，从而使得泵产生剧烈的振动。经计算，对于H-150型滑阀泵，仅滑阀体的惯性力大就可达7000N，这对质量约为700kg的泵体来说无疑是一个强大的激振源。

　　由可以知道：利用向量法详细地对各种四杆机构进行了动力分析，并提出了四杆机构惯性力和惯性力矩平衡的一般条件本文根据他们提出的向量分析方法，导出了单缸滑阀真空泵转子惯性力和惯性力矩完全动平衡的条件，并通过，单缸滑阀泵为一曲柄摇块机械。其中杆①为偏心轮，杆②为滑阀体（即滑阀环和滑阀杆），杆：③为滑阀导轨，机架④为泵体，为了便于讨使动杆的惯性力之和等于零，即由可推导出滑阀真空泵运动件惯性力完全平衡的充要条件阀体滑阀导轨的质心位置的负号表明中所设的质心位置方向与完全平衡所要求的质心位置方向相反。

　　在惯性力完全平衡条件中，（4）式给出了在泵体外部施加配重的计算依据，而（5）式则给出了在泵体内部进行配重的计算依据。

　　3转子惯性力矩完全平衡条件滑阀真空泵工作时，转子除了产生惯性力外，还产生惯性力矩，惯性力矩同样对泵体的振动产生着作用。

　　对于单自由度的曲柄摇块机构来说，它的惯性力矩是机构的总动量矩好对时间的一阶导数，即显然，当凡为常量时，Mo必为零另外，对于惯性力已完全平衡的机构来说，其动量矩与原点位置的选择无关（由上式可知），因此不妨设机构已满足了式（4）和（5）的惯性力完全平衡的条件，以简化推导过程如所示，三个运动件的转动惯量分别是A/2和/3，惯性半径分别是ki和则对坐标原点的动量矩是将（1）的xiyix、yi代入（7）式并求导整理后可得如使图规示的机C构惯性力力完全平衡，也就是当上。各变量项的系数为零得由1的系数为零得由于OA和OC的值不可能为零，则由其余四项的系数为零可得真空因此，综合惯性力平衡的条件可得转子完全动平衡的条件进气口平衡前基波分量佳配重法按平衡条件进行配重振动P-PRMSP-PRMSP-PRMS水平振幅按照惯性。衡条条件人应在在滑阀环和偏心空腔中ublisi4H要同时实现惯性式（8）（9）是滑阀真空泵转子的惯性力完全平衡条件，式（10）（11）是转子惯性力矩完全平衡条件。转动惯量前的负号，是指惯性矩的方向，它是由改变转动角加速度方向来实现的。由此可见，仅依靠对滑阀真空泵施加配重是不能满足（10）（11）两式的，而必须要在泵体上另外再加配惯性矩方向相反的转动惯量。这个问题的解决更为麻烦，并且随之而来将会使驱动功率大幅度的增加。故从经济实用角度来考虑，对泵只要进行惯性力平衡也就可以有效地减小振动了。

　　4几个有关问题的分析4.1理想状况的分析作为一个理想的特例，当（5）的AS2= 0时，即滑阀体的质心和滑阀导轨的质心都与各自的转动中心重合时，滑阀体的质心将作圆周运动，只有这时它的惯性力才可能通过外部的配重完全平衡掉一般情况下，AS2= 0的条件是不满足的，滑阀体的质心轨迹不是圆形，而是鹅卵形，所以通常仅在外部进行配重平衡是不能把滑阀体的惯性力平衡掉的国外有的滑阀泵中把制做滑阀杆的材料由铸铁改为铝合金，改动后由于质量的减小，使得滑阀的总体质量m2减小，同时其质心AS2也随之减小，这使得原本m2.AS2与m3.CS3之间较大的差距减小了，并接近相等，即近似满足（5）式的内部平衡条件，因而也能够降低泵的振动。

　　4.2滑阀泵结构设计的缺陷与改进按式（5）的要求，在实现内部平衡时，导轨质心位置应在中的A、C两点之间，但现在的设计中导轨的质心位置恰恰在相反的方向，如（a）另外，在（a）中也没涉及到内部平衡的配重设计。如5平衡措施及效果本文共讨论了转子惯性力和惯性力矩完全平衡的方法，由于惯性力矩的平衡难度很大，仅对惯性力平衡进行了实验。实验中，将滑阀杆刨去了3公斤重的质量，使整个滑阀组件的质心向转动中心移了约10mm由试验结果可见，泵的振动明显降低，见表1作为比较，表1中还给出了在相同工况下采用引言中提到的基波分量佳配重法的实验结果。

　　表1 H-150滑阀泵动平衡实验数据6结论在对滑阀泵转子惯性力进行平衡时应重视滑阀导轨的惯性力，它对泵体的振动影响不容忽略。

　　要使滑阀泵转子惯性力完全平衡，不仅要在泵体外部进行平衡，而且同时还要在泵体内部进行平衡，即重新分配转子各运动部件的质心分布状况完全动平衡条件仅仅和转子各部件的自身尺寸、质心分布状况等参数有关，而与泵的转速毫无关系，这对进一步提高泵的转速、减小泵的体积、重量都极为有利，使滑阀泵能像旋片泵一样从低速泵发展成为高速直联泵值得注意的是，当滑阀泵转子系统的惯性力实现完全动平衡时，它原来的惯性力矩也同时发生了变化，一般情况下惯性力矩不会也同时达到动平衡度很大，甚至在实现二者完全动平衡后还会产生机构的驱动力矩增大的后果，这些都是不利于泵的节能目的的