大抽速雙級滑閥真空泵振動平衡研究與噪聲預測.pdf

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

2、-150型大抽速雙級滑閥真空泵進行振動和噪聲研究，分析中大抽速雙級滑閥泵在工作過程中產生振動和噪聲的原因，建立雙級滑閥式真空泵機械運動系統(tǒng)的力學模型，精確計算滑閥泵機械運動系統(tǒng)的不平衡慣性力;并進行雙級滑閥泵的運動系統(tǒng)的多剛體動力學動態(tài)激勵仿真和振動響應分析;對雙級滑閥泵的排氣系統(tǒng)進行了氣動聲學噪聲預測、噪聲輻射分析等方面的研究。本文主要研究內容和完成成果如下:
　　(1)分析引起大抽速雙級滑閥泵振動和噪聲的來源和產生機理:通過振

3、動測量實驗分析結果表明滑閥泵的轉子運動系統(tǒng)是振動的主要來源，通過諧波分析指出滑閥泵運動系統(tǒng)是非線性振動系統(tǒng)，產生諧波振動。
　　(2)基于機械系統(tǒng)運動學和動力學理論，建立滑閥泵機械系統(tǒng)運動學模型，分析了滑閥桿的運動規(guī)律，推導了滑閥桿的速度與加速度的方程，計算出滑閥桿不平衡慣性力，為后續(xù)計算雙級滑閥泵動平衡提供準確數據。
　　(3)基于最小二乘曲線擬合的方法，在分析雙缸結構的空間力系雙級滑閥泵的受力和力矩的基礎上，提出多級平衡

4、的概念，計算出各級平衡配重的關鍵參數，對雙級滑閥真空泵的動平衡進行精確計算。
　　(4)基于多體動力學理論建立雙級滑閥泵轉子運動系統(tǒng)的多剛體動力學理論模型，進行雙級滑閥泵的動態(tài)激勵仿真和振動響應分析。通過仿真分析各作用力對雙級滑閥泵系統(tǒng)激勵影響，得到雙級滑閥泵系統(tǒng)的振動力和位移幅值，獲得雙級滑閥真空泵系統(tǒng)準確可靠振動響應。
　　(5)基于聲學理論和抗性消聲器原理，針對滑閥真空泵排氣腔結構特征建立排氣腔系統(tǒng)的聲學模型，推導出滑

5、閥泵排氣腔聲學模型傳遞功率系數和傳遞損失的表達式，為滑閥泵排氣系統(tǒng)的降噪設計提供理論依據。
　　(6)利用計算流體力學大渦模擬和聲學比擬理論方法對滑閥式真空泵變截面管道排氣腔氣動噪聲進行數值分析及預測。對變截面管道排氣空腔建立流場及聲場模型，通過近場和遠場數值模擬，得到雙級滑閥泵的聲場場點處聲壓值，并確定了排氣腔氣動噪聲輻射指向性，為工程實驗提供數據參考。
　　(7)利用聲壓測量對雙級滑閥泵的排氣腔基準體進行聲壓和聲功率級測