基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

王晓冬¹ 孙 妍¹ 方立武² 李晓勇²

(1.东北大学真空与流体工程研究所 沈阳 110004;2.北京利方达真空技术有限责任公司 北京 100029)

　　摘要：涡轮分子泵是一种依靠高速运动的刚体表面“拖动”气体分子作定向运动、实现气体抽出、获得高真空和超高真空的精密动量传递式机械真空泵，其特点是转速高(18000-74000 转/分)、动静涡轮叶片间隙小(径向间隙0.5毫米左右、轴向间隙1毫米左右)，需要精密加工、精密装配和精密动平衡。

　　为保证分子泵安全启动、停车和可靠运行，除需要对转子系统进行精确的动平衡以减少震动之外，还需对转子系统的临界转速和模态进行细致分析和精确计算，以确保转子系统工作转速处于相邻两阶临界转速之间。

　　此外，准确计算转子临界转速对于泵启动加速过程和停车减速过程的合理控制，减弱或回避共振带来的安全隐患和使用寿命降低同样具有十分重要意义。

　　本文考虑了分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及重量分布、工作条件等因素，建立了分子泵转子系统简化计算模型，采用有限元方法对分子泵转子系统进行模态分析，确定各阶临界转速和振型，作为分子泵设计和安全运行控制的重要依据。

　　关键词：涡轮分子泵 转子系统 临界转速 模态分析 有限单元法

　　基金项目：中澳国际合作项目(No.74404015);辽宁省自然基金项目(No.20102073);回国博士启动基金项目(No. 18504032)