高速小型復(fù)合分子泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、復(fù)合分子泵是一種應(yīng)用于高真空和超高真空領(lǐng)域的動(dòng)量傳輸式真空泵，具有大抽速、高壓縮比、可以獲得清潔真空等優(yōu)點(diǎn)。作為一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，分子泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可達(dá)20000-90000轉(zhuǎn)/分，如此高的轉(zhuǎn)速是分子泵獲得良好抽氣性能的基本條件，同時(shí)也不可避免地帶來分子泵的振動(dòng)及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性等動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)于高速小型復(fù)合分子泵，渦輪動(dòng)片與靜片、牽引轉(zhuǎn)子與定子間的小間隙更加劇了上述問題的破壞強(qiáng)度以及解決的難度，成為制約復(fù)合分子泵國(guó)產(chǎn)化的主要因素，目前，應(yīng)用

2、于高端檢漏儀、質(zhì)譜儀上的高速小型復(fù)合分子泵仍以進(jìn)口為主。因此，討論復(fù)合分子泵，特別是國(guó)內(nèi)急需的高速小型泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　為此，本文以“分子泵專項(xiàng)”提供的FF-63/80型復(fù)合分子泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用模擬仿真的方法對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行考察。首先使用Solidworks軟件建立了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的三維幾何模型，動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算則由ANSYS Workbench有限元分析軟件完成，主要包括:
　

3、　(1)使用模態(tài)分析模塊，得到了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率，進(jìn)而計(jì)算出其臨界轉(zhuǎn)速，結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作在2階臨界轉(zhuǎn)速之上，存在共振風(fēng)險(xiǎn);得到了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的主振型云圖，分析出其形變的形態(tài)和相對(duì)大小，判斷出現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可能存在安全隱患的位置;討論并得到了軸承支承剛度對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性的影響規(guī)律，進(jìn)而提出了通過調(diào)節(jié)軸承支承剛度改善其固有特性的建議和方法。
　　(2)使用諧響應(yīng)分析模塊，討論并得到了常見的軸向力、轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性以及較高壓力對(duì)動(dòng)葉片

4、可靠性的影響規(guī)律，計(jì)算結(jié)果表明，三種載荷與觀測(cè)位置的形變均呈指數(shù)變化，進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)，軸向力對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響較小，轉(zhuǎn)矩則比較明顯，較高的壓力對(duì)動(dòng)葉片可靠性的影響則是顯著的。
　　(3)使用瞬態(tài)分析模塊，討論并得到了加速度對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的啟動(dòng)是一個(gè)先振蕩然后逐漸趨于平穩(wěn)的過程，振蕩幅值與平穩(wěn)所需時(shí)間呈相反的走勢(shì)，且二者均受加速度的影響，因此合理選擇加速度，可以使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的加速過程更加平穩(wěn)