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第二章 分子泵的 运行特点与驱动装里的 设计要求

第二章 分子泵的运行特点与驱动装置 的设计要求 研究和设计分子泵的变频驱动装置首先要研究分子泵的运行特点和规律.

分子泵是依靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的, 它摆 脱了依靠容积变化来抽气的容积泵原理, 所以, 在转子转动一周

3 6 护的范围内, 负载转矩基本没有脉动.

2 .

1 分子泵的负载特性〔 , , 〔 , " , 分子泵在转速恒定的稳定运行条件下, 其功率主要消耗在克服机械损失和 压缩气体上. 由于机械摩擦形成对转子系统的阻力转矩而消耗的功率转化为轴 承的发热,该阻力转矩可 以用公式 (

2 .

1 )计算. _ d _ ! A ,二户-户Z(2.

1 ) 式中: T M :机械摩擦阻力转矩 ( N " m ) , U:摩擦系数 F:轴承载荷 ( N ) d :轴承载荷的作用半径 ( m ) 分子泵一般采用高精度的滚动轴承支撑,机械效率很高 ( q =

0 .

9 5 -

0 .

9 7 ) , 所以,机械损失很小. 分子泵压缩气体的过程近似于等温压缩, 气体压缩是靠工作轮传输气体分 子向高压方向以克服各种气流阻力,压缩功率的表达式为 (

2 .

2 )式. 界= M L . (

2 .

2 ) 式中: P r :气体压缩功率 ( W ) m:气体质量流量 ( k g / s ) L } :等温压缩功 ( W / k g ) 其中:'.二,.3RT1Pg( f ) (

2 . 3) 式中: R:气体常数 ( J / ( k g T:压缩气体的温度 ・ K ) ) ( T) 巧: 泵的前级压力 ( P a ) 东 北大学 硕士学位论文

第二章 分子泵的 运行特点与驱动装I的设计要求 又由P:吸入的气体压力 ( P a ) m = P = S P 尸l(RT)(2.4) (

2 . 5) 整理 可得 : P , . 一:.3SPlg(pf)r(2.6) 由于分子泵的理想工作状态为分子流状态,尽管压缩比很大 (

1 0

8 -

1 口"),但吸入气体的压力非常低 (

1 0 - " -

1 0 - ' P a ) ,所以,根据公式 (

2 .

6 )计算的压缩 功率非常小 . 机械损耗与气体压缩功率在分子泵运行时始终存在,但数值很小, 在分析 分子泵运行特 点时可 以不予考虑 . 分子泵的转子系统有一定的转动惯量, 当进行加速和减速运行时就产生惯 性转矩. 分子泵是由高速交流感应电动机直接驱动的, 根据运动学列运动平衡 方程 式(2.7)0T=J业dt(2. 7) 式中:T:电动机输出转矩或制动转矩 ( N" m ) J :分子泵转子系统的总的转动惯量 ( k g " m

2 ) w:分子泵转子系统的旋转角速度 ( r a d / s ) J d w 是转子系统的加速转矩dt 当T>.时,业>

0 , 系统加速;

当T