大抽速雙級(jí)滑閥真空泵振動(dòng)平衡研究與噪聲預(yù)測(cè).pdf

1、目前航天技術(shù)和新能源、新材料等高新領(lǐng)域需要大抽速的高真空的機(jī)械真空泵，這意味著對(duì)大抽速雙級(jí)滑閥真空泵的研制迫在眉睫。然而同單級(jí)滑閥泵一樣，大抽速雙級(jí)滑閥泵同樣面臨振動(dòng)大、噪聲高等問(wèn)題，而且泵抽速越大其振動(dòng)和噪聲越高，很大程度影響了泵的各項(xiàng)性能的穩(wěn)定性以及對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，研究大抽速雙級(jí)滑閥真空泵的振動(dòng)和噪聲對(duì)于提高雙級(jí)滑閥泵各種性能指標(biāo)、獲得高真空、減小振動(dòng)和噪聲都具有十分重要的工程應(yīng)用意義和理論研究?jī)r(jià)值。
　　本文對(duì)2H

2、-150型大抽速雙級(jí)滑閥真空泵進(jìn)行振動(dòng)和噪聲研究，分析中大抽速雙級(jí)滑閥泵在工作過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的原因，建立雙級(jí)滑閥式真空泵機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型，精確計(jì)算滑閥泵機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的不平衡慣性力;并進(jìn)行雙級(jí)滑閥泵的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的多剛體動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)激勵(lì)仿真和振動(dòng)響應(yīng)分析;對(duì)雙級(jí)滑閥泵的排氣系統(tǒng)進(jìn)行了氣動(dòng)聲學(xué)噪聲預(yù)測(cè)、噪聲輻射分析等方面的研究。本文主要研究?jī)?nèi)容和完成成果如下:
　　(1)分析引起大抽速雙級(jí)滑閥泵振動(dòng)和噪聲的來(lái)源和產(chǎn)生機(jī)理:通過(guò)振

3、動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明滑閥泵的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是振動(dòng)的主要來(lái)源，通過(guò)諧波分析指出滑閥泵運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是非線性振動(dòng)系統(tǒng)，產(chǎn)生諧波振動(dòng)。
　　(2)基于機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論，建立滑閥泵機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了滑閥桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，推導(dǎo)了滑閥桿的速度與加速度的方程，計(jì)算出滑閥桿不平衡慣性力，為后續(xù)計(jì)算雙級(jí)滑閥泵動(dòng)平衡提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
　　(3)基于最小二乘曲線擬合的方法，在分析雙缸結(jié)構(gòu)的空間力系雙級(jí)滑閥泵的受力和力矩的基礎(chǔ)上，提出多級(jí)平衡

4、的概念，計(jì)算出各級(jí)平衡配重的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)雙級(jí)滑閥真空泵的動(dòng)平衡進(jìn)行精確計(jì)算。
　　(4)基于多體動(dòng)力學(xué)理論建立雙級(jí)滑閥泵轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的多剛體動(dòng)力學(xué)理論模型，進(jìn)行雙級(jí)滑閥泵的動(dòng)態(tài)激勵(lì)仿真和振動(dòng)響應(yīng)分析。通過(guò)仿真分析各作用力對(duì)雙級(jí)滑閥泵系統(tǒng)激勵(lì)影響，得到雙級(jí)滑閥泵系統(tǒng)的振動(dòng)力和位移幅值，獲得雙級(jí)滑閥真空泵系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠振動(dòng)響應(yīng)。
　　(5)基于聲學(xué)理論和抗性消聲器原理，針對(duì)滑閥真空泵排氣腔結(jié)構(gòu)特征建立排氣腔系統(tǒng)的聲學(xué)模型，推導(dǎo)出滑

5、閥泵排氣腔聲學(xué)模型傳遞功率系數(shù)和傳遞損失的表達(dá)式，為滑閥泵排氣系統(tǒng)的降噪設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　(6)利用計(jì)算流體力學(xué)大渦模擬和聲學(xué)比擬理論方法對(duì)滑閥式真空泵變截面管道排氣腔氣動(dòng)噪聲進(jìn)行數(shù)值分析及預(yù)測(cè)。對(duì)變截面管道排氣空腔建立流場(chǎng)及聲場(chǎng)模型，通過(guò)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)值模擬，得到雙級(jí)滑閥泵的聲場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)處聲壓值，并確定了排氣腔氣動(dòng)噪聲輻射指向性，為工程實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)參考。
　　(7)利用聲壓測(cè)量對(duì)雙級(jí)滑閥泵的排氣腔基準(zhǔn)體進(jìn)行聲壓和聲功率級(jí)測(cè)