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畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系 別： 機電信息系
專 業(yè)： 機械設計自造及其自動化
班 級：
姓 名：
學 號：
外文出處： 萬方數(shù)據(jù)庫
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2011年06月
螺桿真空泵的性能預測的研究
摘要
調(diào)查螺桿真空泵的抽泵特性。該研究的目標是開創(chuàng)性能預測的一個方法和一種使設計滿足特定需求的泵的方式。 我們平衡分析了在幾何學的抽泵速度、凈通過量和滲漏量之中的性能。 滲漏流過一個螺桿轉(zhuǎn)子和一個定子、以及在二個嚙合轉(zhuǎn)子之間的間隙。 這些漏洞與流過標準的迷宮以被使線性化的 BGK 模型為基礎的結(jié)果一起估計。我們以 120 毫米直徑
的轉(zhuǎn)子為實驗對象, 測量了抽泵速度和極限壓力。 測量值和預測值之間的比較顯示了當前的方法對在實際應用中螺桿泵的表現(xiàn)的高效準確的預測。
1. 引言
近幾年來，螺桿真空泵已經(jīng)越來越受到重視, 在泵中伴隨著氣體抽吸或者被濃縮或凝固時，因為泵的結(jié)構(gòu)很簡單，液體或氣體難于積累。一個螺桿真空泵的分析模型將會對設計滿
足特定要求的泵提供幫助，而且可以預測在為不同情況而設計的抽泵特性。 因此, 我們?yōu)槁輻U真空泵計劃一個分析的模型。
2. 分析模型的概要
圖 1 表示一對嚙合的螺桿真空泵的轉(zhuǎn)子。容積被螺紋槽封閉, 當轉(zhuǎn)子替換的時候，另一個轉(zhuǎn)子和一個定子的齒頂分離氣體并從入口側(cè)到出口側(cè)轉(zhuǎn)移氣體。 建造模型要在幾何抽泵速度之和凈通過量凈滲透量之間平衡。
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圖 1. 螺桿真空泵的嚙合轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。
2.1. 在螺桿真空泵內(nèi)的滲漏的路徑
在螺桿泵內(nèi)有三種類型的間隙, 也就是轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙δO, 轉(zhuǎn)子之間的徑向間隙δI, 和轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙Δ。 在單線螺紋的情況, 進入或者從第三個轉(zhuǎn)移空間溢出的滲漏路徑(在圖 2 A 出現(xiàn)) ，舉例如下。
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圖 2. 間隙和滲漏的流動路徑: (A) 一對螺紋的轉(zhuǎn)變; (B) 軸向間隙。
滲漏經(jīng)過軸向間隙被認為是主要部分 (由直箭頭，在圖2B)和次要部分 (弧形箭頭)的一個疊加。
2.2. 評估滲漏的方法
我們以一個復合方法評估滲漏。該方法派生于理想迷宮的流程率和 BGK 方程式流程率及漫反射。
經(jīng)過轉(zhuǎn)子和定子之間間隙和經(jīng)過轉(zhuǎn)子之間的軸向間隙的漏洞, 兩者都服從于下表的公式
(1)
而滲漏經(jīng)過轉(zhuǎn)子之間的徑向間隙由下面公式給出
(2)
其中MP是平行板之間的泊素葉流質(zhì)量流率，MS是通過一個狹縫質(zhì)量流率，MC是平行板之間的庫愛特流質(zhì)量流率，由于壓力不同兩個滾筒之間的質(zhì)量流率是MRp，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動兩個轉(zhuǎn)子之間的質(zhì)量流率是MRr，和ML是理想迷宮的質(zhì)流率。
我們分別地根據(jù)長谷川和宋以及宋和板倉[第3和第6]的研究得到對MP及MS確切的信息。MC是由這樣一個事實決定，即由于速度的反對稱性無窮小的流量率等于一半。 MRp和MRr由下面的公式確定
(3)
MRr=ρδIUQRr
(4)
因為 RC=1/(1/R1+1/R2), U=(R1+R2)ω。 QRp 和QRr 藉由拋物線薄膜近似值 [2] 的 MGL 等式[1] 被獲得。 結(jié)果在圖 3 被顯示。
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圖 3.無因次質(zhì)量流量通過一個圓柱和一個平面的縫隙。
軸向間隙有一個非均勻的差距，如圖 4所示 ，然后我們定義平均值或其代表的數(shù)量，適用上述評價方法。舉例來說，
(5)
定義 SM 是在圖 4 出現(xiàn)的像透鏡功能區(qū)域的平均方型間隙。 其他定義在大林隆之介等人 [4 和 5] 的研究出現(xiàn)。
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圖 4. 軸向間隙的寬度輪廓。
2.3. 抽泵特性
假定壓力等溫地改變, 在第i個轉(zhuǎn)移體積的壓力 pi由下面的公式表示
(6)
如果 V 是一轉(zhuǎn)移體積的量, MO 滲漏率經(jīng)過δO，MI滲漏率經(jīng)過δI, MMb 滲漏主要成份經(jīng)過Δ, MMc 滲漏的較小成份經(jīng)過Δ經(jīng)由最小的縫隙并且iO,iI,iMb,iMc 代表上一個和下一個轉(zhuǎn)換容器的數(shù)字之間的差別，而這些數(shù)字對應于通過標記而編入索引的間隙或路徑。
平衡各方面的幾何抽速，凈流量和泄漏導致
(7)
即TC代表一個周期的周期性壓力變化。在發(fā)生這種情況：螺絲是單線的，則TC等于π / ω ，因為經(jīng)過了一半的循環(huán)第i個轉(zhuǎn)換容器到了第i+1個位置上。
（ 6 ）及（ 7 ）可以按照下列周期條件解決：
pit=0=pi?1t=Tc, (i=1,2,3,…,nm)
(8)
3. 實驗
以螺桿式真空泵進行了實驗，其尺寸列在表1 。圖 5A條表明了有關(guān)抽泵速度的對比測量和分析預測。圖５B表明關(guān)于極限壓力作為一個轉(zhuǎn)速的函數(shù)比較。最終的壓力和抽速的測量結(jié)果與預測值，在進口壓力在超過100帕的范圍都是可以調(diào)節(jié)的。
表 1. 實驗螺桿真空泵的尺寸
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圖 5. 實驗的結(jié)果和分析的預測之間的比較: (一) 抽泵速度和插入物壓力比較; (b) 終極的壓力和旋轉(zhuǎn)速度比較。
4. 結(jié)論
結(jié)論歸納如下：
1 。對螺桿式真空泵進行了分析，并提出了抽泵特性的分析模型;
2 。通過實驗證明了分析模型的正確性。這種模式有滿意的精度，可以為實際應用。
參考文獻
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