Аналитический метод расчета сил и моментов в безмасляных спиральных вакуумных насосах и компрессорах

Одним из средств получения безмасляного вакуума, находящего все более широкое применение в высокотехнологичных отраслях промышленности, являются «сухие» спиральные вакуумные насосы. В России спиральные насосы серийно никогда не выпускались и в данный момент находятся на стадии разработки. Выбор геометрических параметров спиралей, подшипниковых узлов и мощности привода базируется на величине газовых сил, действующих на спиральные элементы. Для расчета этих сил определяют давление в отсеченных полостях спирального механизма, а затем численным методом рассчитывают осевые и радиальные газовые силы. В статье для наиболее распространенного в спиральных машинах эвольвентного профиля получены простые аналитические выражения для расчета газовых сил, действующих на спиральные элементы, и момента, возникающего под действием этих сил, а также формулы для частных случаев — адиабатического и изотермического сжатия. На примере спирального насоса с геометрической быстротой действия 5 м³/ч рассмотрено влияние типа процесса сжатия и величины зазора между спиралями на газовые силы и момент на валу. Представленные выражения могут быть рекомендованы для расчетов спиральных насосов и компрессоров.

Литература

[1] Ануфриева И.В., Васильев Ю.К., Кеменов В.Н., Нестеров С.Б., Строгова Т.С. Современное состояние рынка безмасляных форвакуумных средств откачки. Вакуумная техника и технология, 2003, т. 13, № 2, с. 93–99.

[2] Li Z, Li L., Zhao Y., Bu G., Shu P. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2010, vol. 84, no. 3, pp. 415–421.

[3] Moore E.J., Muntz E.P., Erye F., Myung N., Orient O., Shcheglov K., Wiberg D. Analysis of a Two Wrap Meso Scale Scroll Pump. AIP Conference Proceedings, 2003, pp. 1033–1040.

[4] Li Z., Li L., Zhao Y., Bu G., Shu P., Liu J. Test and analysis on the working process of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2010, vol. 85, no. 1, pp. 95–100.

[5] Sawada T., Kamada S., Sugiyama W., Takemoto J.-I., Haga S., Tsuchiya M. Experimental verification of theory for the pumping mechanism of a dry-scroll vacuum pump. Vacuum, 1999, vol. 53, no. 1–2, pp. 233–237.

[6] Тер-Крикоров А.М., Шабунин М.И. Курс математического анализа. Москва, Издательство МФТИ, 1997. 541 с.

[7] Косачевский В.А. Разработка метода расчета и анализ рабочего процесса спиральных компрессоров. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт Петербург, 1998. 188 с.

[8] Саликеев С.И., Бурмистров А.В., Райков А.А. Концепция расчета откачных характеристик бесконтактных безмасляных вакуумных насосов. Матер. VIII Междунар. науч.-техн. конф. Вакуумная техника, материалы и технология. Москва, НОВЕЛЛА, 2013, с. 93–98.

[9] Паранин Ю.А., Якупов Р.Р., Бурмистров А.В. Математическая модель рабочего процесса спиральных машин сухого сжатия в условиях сплошной среды. Ч. 1. Вестник Казанского технологического университета, 2013, т. 16, № 19, с. 267–271.