【摘 要】
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干式涡旋真空泵可以有效地获得清洁的真空环境,被广泛的应用在半导体、医疗设备和生物制药等领域。在工作过程中,工作腔内的气体压力不断变化,同时气体被压缩导致气体温度发生变化,涡旋盘在压力和温度载荷的作用下产生应力和变形,间接地影响了动定涡旋盘的配合间隙。因此研究涡旋真空泵的工作性能及可靠性具有重要意义。本文以双级串联干式涡旋真空泵整机作为研究对象,针对涡旋型线的几何理论进行研究,结合涡旋真空泵的气体流
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干式涡旋真空泵可以有效地获得清洁的真空环境,被广泛的应用在半导体、医疗设备和生物制药等领域。在工作过程中,工作腔内的气体压力不断变化,同时气体被压缩导致气体温度发生变化,涡旋盘在压力和温度载荷的作用下产生应力和变形,间接地影响了动定涡旋盘的配合间隙。因此研究涡旋真空泵的工作性能及可靠性具有重要意义。本文以双级串联干式涡旋真空泵整机作为研究对象,针对涡旋型线的几何理论进行研究,结合涡旋真空泵的气体流动特性,得到涡旋真空泵的性能参数;借助ANSYS软件对定涡旋盘进行有限元分析。在具体的研究过程中,根据圆渐开线涡旋型线的啮合原理计算得到各工作腔的瞬时容积,在压缩过程中的工作腔容积连续性变化。假设该真空泵为绝热模型后,得到各工作腔内的气体压力变化情况。对于不同气体流态时采用不同的泄漏模型,结果表明径向泄漏量大于轴向泄漏量。通过数值模拟的方法得到各工作腔内的温度分布情况,对比分析泄漏对工作腔温度变化的影响,结果表明考虑泄漏时工作腔内的温度高。根据涡旋真空泵的几何特性和气体流动特性,得到抽速和极限压力等主要性能参数,结果表明吸气压力在1000 Pa以上时抽气效率高。选择定涡旋盘作为有限元分析对象,施加气体压力载荷和温度载荷作为边界条件,结果表明气体压力载荷对涡旋齿应力和变形的影响甚微,在压力-温度载荷作用下,涡旋齿上的应力值沿齿高方向分层分布,齿根层应力值大于齿顶层,齿顶处变形量大于齿根。
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