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干式真空泵在各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用。在諸如半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池板、平板顯示器等生產(chǎn)過(guò)程中,以及金屬加工中的真空脫氣應(yīng)用都需要一個(gè)潔凈的環(huán)境,以免污染物可能對(duì)生產(chǎn)造成不利影響。工作室里通常充滿氣體,因此,就需要采用干式真空泵進(jìn)行排氣以形成一個(gè)真空工作環(huán)境。
5 @: `: w# p0 v9 f 在半導(dǎo)體制造中,蝕刻工具必須在真空室里工作,以便在硅晶片上蝕刻出電子電路的微型網(wǎng)格。由于該生產(chǎn)工藝相當(dāng)復(fù)雜,所以在開(kāi)始工作之前,必須先清除生產(chǎn)室里的所有污染物。因此,在許多半導(dǎo)體制造廠中,經(jīng)常會(huì)看到生產(chǎn)房的地板下安裝著一排排的干式真空泵。9 K& b. a; K- _6 S4 C! ^2 B
對(duì)于干式真空泵的終端用戶來(lái)說(shuō),必須盡可能地保證泵具有最高的可靠性。在任何情況下,泵都不能因?yàn)椴豢煽枯S承的原因而出現(xiàn)故障,因?yàn)檫@會(huì)造成生產(chǎn)工藝停工,代價(jià)極大。隨著軸承技術(shù)革新步伐的加快,軸承在降低干式真空泵(以及其他流程泵)的全壽命成本方面發(fā)揮出更重要的作用。通常情況下,干式真空泵需要四到八個(gè)軸承。這些軸承的平均使用壽命相差很大,從一年到五年不等。但是如果軸承設(shè)計(jì)合理,組裝和維護(hù)到位,那么它們的使用壽命就會(huì)更長(zhǎng)。% q. P5 }* N) t8 {. f: a
1 V* z/ r n7 i% K, b2 ^例如,最近有一個(gè)項(xiàng)目,一家羅茨爪型真空泵制造商要求某公司設(shè)計(jì)出一套能滿足多項(xiàng)要求的軸承方案。其中一項(xiàng)要求是確保泵能以更高的轉(zhuǎn)速(是100赫茲而不是60赫茲)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外,還要求軸承能夠在潤(rùn)滑不佳、重度污染以及高溫的情況下可靠地工作。原來(lái)的真空泵軸承采用標(biāo)準(zhǔn)鋼球鋼籠型設(shè)計(jì),其平均故障間隔時(shí)間不超過(guò)三個(gè)月。對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō),這導(dǎo)致了代價(jià)極大的生產(chǎn)停工。9 [5 P. Q& S: L4 g4 m
為了保證軸承能夠更可靠地工作在更高轉(zhuǎn)速的工況下,某公司專門(mén)針對(duì)客戶的泵設(shè)計(jì)了一套高精密軸承解決方案。該方案能提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度,降低噪音和減少發(fā)熱。例如,可用陶瓷材質(zhì)來(lái)代替鋼球,從而避免焊接,降低軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。這些陶瓷球能夠更好地抵御污染物對(duì)球體造成的破壞。此外,還去除了原來(lái)的保持架,以便得到一種更安全的“故障保護(hù)”設(shè)計(jì)方案。6 m# C$ @* }4 g5 a n
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針對(duì)高溫工況, 某公司還對(duì)鋼材進(jìn)行了特殊的熱處理,以免鋼材長(zhǎng)期增長(zhǎng)和軟化。通過(guò)使用陶瓷球和去除保持架,得以保持奧式體含量的平衡,從而在溫度性能和污染情況二者之間達(dá)到了最佳折衷。新軸承方案的效果令人驚嘆:平均故障間隔時(shí)間提高了20倍,從三個(gè)月延長(zhǎng)到五年。此外,改進(jìn)后軸承方案的實(shí)際工作溫度比原來(lái)的設(shè)計(jì)低了30°C。“更持久的”軸承還有助于降低功耗。7 j$ g; _+ }% j5 K) X( o
決定是否采用一項(xiàng)具體的軸承方案,應(yīng)該在分析整體成本/效益問(wèn)題后再作定奪,而不是僅僅根據(jù)購(gòu)買價(jià)格來(lái)判斷。今天的高科技軸承提供了具有許多更佳的特性,能降低全壽命成本,有益于泵制造商和終端用戶——盡管軸承本身的價(jià)格整體較高。& R8 o+ {% C' Q0 J0 G* S
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為一項(xiàng)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)和挑選軸承,其壽命周期成本(LCC)等于下列各項(xiàng)的總和:初始投資成本/購(gòu)買價(jià)格+安裝/調(diào)試費(fèi)+能源成本+運(yùn)營(yíng)成本+維護(hù)成本(常規(guī)和計(jì)劃)+停機(jī)成本+環(huán)境成本+退役/處置成本。
, M' Y4 X6 F; f8 i. ?1 ^( p 對(duì)于干式真空泵來(lái)說(shuō),一套先進(jìn)的軸承方案的初始購(gòu)買價(jià)格可能會(huì)比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸承貴三到五倍,但是它通過(guò)節(jié)能、降低維修成本和縮短停機(jī)時(shí)間等方式所為用戶節(jié)省的潛在成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其初始購(gòu)買價(jià)格。
/ g& A: J3 G: w$ f 降低全壽命成本的工作始于泵的設(shè)計(jì)階段,它充分挖掘了簡(jiǎn)化機(jī)械設(shè)計(jì)的可能性。進(jìn)而又簡(jiǎn)化了泵的組裝及之后的維護(hù)工作,直接和間接地節(jié)約了成本。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中要求軸承設(shè)計(jì)者和泵制造商緊密合作。
* `6 n$ v3 s }& L, x: Z6 B F$ | 雖然對(duì)干式真空泵軸承的轉(zhuǎn)速要求比普通軸承低,但是由于溫度、污染和可靠性等其他因素的影響,所以必須采用特殊的軸承設(shè)計(jì),以滿足應(yīng)用要求。: d8 G4 K! T+ ~0 B/ s8 g. E' h" U
干式真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度介于50赫茲到150赫茲之間。盡管轉(zhuǎn)速較低,但是軸承必須可靠工作,并在高溫下保持尺寸穩(wěn)定,能夠在潤(rùn)滑不佳的條件下繼續(xù)有效地工作。( p* h/ t: Z; ?: M; Y
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如有必要,可以為客戶定制方案,對(duì)軸承進(jìn)行特殊的熱處理或涂覆涂層,這有助于軸承保持溫度穩(wěn)定性,提高抗污能力。也可以設(shè)計(jì)其他的軸承解決方案來(lái)進(jìn)一步提高可靠性,例如通過(guò)用陶瓷球代替標(biāo)準(zhǔn)鋼球來(lái)改善潤(rùn)滑度。其他定制軸承能通過(guò)降低泵的整體組裝成本和減少泵的零件數(shù)量來(lái)提高自身使用價(jià)值。, ~; S$ [) {. _! h# I1 u) X4 h
在選擇適合于干式真空泵(或其他流程泵)的特定軸承方案時(shí),除了根本的技術(shù)優(yōu)勢(shì)外,還需要考慮全壽命成本,而不僅僅是根據(jù)軸承的采購(gòu)價(jià)格來(lái)做決定。
4 z- F" Y8 c( ]1 F+ t. S( ?# x 盡管先進(jìn)的軸承價(jià)格偏高,但是只要正確利用先進(jìn)的軸承技術(shù),就能實(shí)現(xiàn)降低成本,為泵終端用戶和泵制造商帶來(lái)好處。這些全壽命成本原理同樣適用于其它類型的泵,包括普通真空泵和其他流程泵。( M- ]( W, ?) B# x; b
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