|

Моделирование тепловых деформаций спиральных элементов безмасляного вакуумного насоса

Авторы: Райков А.А., Якупов Р.Р., Саликеев С.И., Бурмистров А.В. Опубликовано: 19.06.2015
Опубликовано в выпуске: #3(102)/2015  

DOI: 10.18698/0236-3941-2015-3-92-102

 
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы  
Ключевые слова: спиральный вакуумный насос, спиральный компрессор, тепловые деформации, теплообмен, упругая деформация, метод конечных элементов, распределение температуры, торцевой зазор, радиальный зазор

Безмасляные спиральные вакуумные насосы все более широко используются в нанотехнологиях, микроэлектронике, медицине, фармацевтике и термоядерной энергетике. Откачные характеристики спирального насоса, как и любой другой бесконтактной машины, во многом зависят от обратных перетеканий газа между рабочими полостями. На величину перетеканий определяющее влияние оказывают радиальные и торцевые зазоры между подвижным и неподвижным элементами. На примере безмасляного спирального вакуумного насоса с быстротой действия 15 м3/ч рассмотрены тепловые деформации подвижного и неподвижного спиральных элементов, изготовленных из алюминиевого сплава. Исходными данными для расчета тепловых деформаций являются значения давлений и температур в каждой полости спирального вакуумного насоса, определяемые с помощью математической модели рабочего процесса, и температурные поля всех поверхностей рабочих элементов. Расчет проведен с помощью пакета ANSYS. Показано, что тепловые деформации спиральных элементов в 5-7 раз превышают силовые и являются ключевым фактором, влияющим на зазоры в спиральных вакуумных насосах. При радиальном зазоре 0,1 мм его изменение за счет тепловых деформаций может составлять до 25%.

Литература

[1] Паранин Ю.А. Совершенствование расчета рабочего процесса спирального компрессора сухого сжатия с использованием результатов экспериментальных исследований: автореф. дисс. ... канд. техн. наук, Казань, КНИТУ, 2011. 18 с.

[2] Паранин Ю.А., Якупов Р.Р., Бурмистров А.В. Тепловые деформации рабочих элементов спиральной машины // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 4. C. 109-112.

[3] Паранин Ю.А., Якупов Р.Р., Бурмистров А.В. Математическая модель рабочего процесса спиральных машин сухого сжатия в условиях сплошной среды. Часть 2. Изменение зазоров от тепловых и силовых деформаций // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 1. C. 248-252.

[4] Райков А.А., Якупов Р.Р., Бурмистров А.В., Саликеев С.И. Силовые деформации рабочих элементов безмасляного спирального вакуумного насоса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 1. С. 57-63.

[5] Райков А.А., Якупов Р.Р., Саликеев С.И., Бурмистров А.В., Бронштейн М.Д. Всережимная математическая модель рабочего процесса спирального вакуумного насоса // Компрессорная техника и пневматика. 2014. № 1. С. 18-25.

[6] Structural Analysis Solutions - ANSYS [Электронный ресурс] // ANSYS Inc. 2014. URL:http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Structural+Analysis

[7] Инженерный анализ в ANSYS Workbench / В.А. Бруяка, В.Г. Фокин, Е.А. Солдусова, Н.А. Глазунова, И.Е. Адеянов. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2010. 271 с.