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降低干式真空泵振动噪声的方法研究

降低干式真空泵振动噪声的方法研究

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作者：牛沛泽沈阳工业大学

学位级别：硕士

干式真空泵作为常用的真空泵的一种,当前已经被广泛应用于半导体行业、芯片行业、光学通讯元器件产业等IC装备行业以及化学气相沉积、炉管、生物制药、物理气相沉积等领域,这些行业和领域对工作环境的要求很高,尤其是对于洁净度的要求,... 详细信息

干式真空泵作为常用的真空泵的一种,当前已经被广泛应用于半导体行业、芯片行业、光学通讯元器件产业等IC装备行业以及化学气相沉积、炉管、生物制药、物理气相沉积等领域,这些行业和领域对工作环境的要求很高,尤其是对于洁净度的要求,同时随着半导体等产业的飞速发展,对于产能的需求也越来越高,干式真空泵的使用稳定性显得尤为重要。当前,我国生产的罗茨以及爪式的真空泵和国外生产的干式真空泵的主要差距还是体现在干式真空泵的使用寿命上,现在国内半导体行业所使用的干式真空泵存在许多问题,比如常出现振动与噪声幅值过大等现象并且使用寿命受限。而国外干式真空泵的振动、噪声问题明显好于国内的真空泵设备。本文针对干式真空泵罗茨加爪式转子系统的机械结构特点,简化了该型罗茨加爪式转子的三维模型,然后根据模态分析及谐响应分析的基础理论知识,对简化后的转子轴系结构进行模态分析,可得到其固有频率以及对应的振型,在此基础上,对转子的轴系结构进行不平衡响应分析,研究表明:转子系统的振动幅值随不平衡加速度的增加而增大。借助于不平衡谐响应曲线,找出轴系不平衡振动特征出现的频率,并提出了通过在不对称的转子上增加减重孔的方式来降低不平衡振动特征的方法,然后用轴系的极惯性矩验算轴系的不平衡质量。针对干式真空泵会出现的齿轮振动特征以及排气处声音能量较高,极易产生噪声等问题,本文提出了增加齿轮与轴系之间阻尼的方法,来降低齿轮振动特征。同时本文提出了一种新型的消音器,通过改变干式真空泵排出气体的流通路径以及气体的碰撞次数来逐级改变原气流的声频,声音的能量也在此过程中得到了有效的降低,从而降低干式真空泵的噪声。探究干式真空泵不平衡振动特征、齿轮振动特征出现的频谱及极值出现的频率,利用国产的Dewesoft振动噪声测试设备,通过加速度传感器对信号进行采集,经过傅里叶变化,转换为所需要的频域信号,而后进行相应的分析,找到特征频谱及对应的特征频率,同时验证干式真空泵在改进前后,典型的振动特征是否降低。利用该软件噪声测试模块,并结合真空泵噪声测试标准,对干式真空泵用平行六面体测量方法进行声压级测试,验证新型消音器的有效性,为未来的结构优化提供参考。

关键词：干式真空泵不平衡响应分析不平衡振动特征齿轮振动特征声压级测试

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