【正文】 published 28 April 2003!Gas flow through crimpedcapillary leaks was studied with the use of a mass spectrometric crimpedcapillary leak was used as a singlestage pressurereduction device between a gas inlet manifold and an ultrahighvacuum mass spectrometer. The steady state flows of binary gas mixtures(H2–4He and H2–D2) through the crimpedcapillary leak into the mass spectrometer vacuum chamber (,1029 Torr! were characterized over a pressure range from 5 to 5000 Torr. At pressures 5 and .1500 Torr, the gas flow is close to Knudsen diffusion ~molecular flow! and viscous flow,respectively. The transition from the Knudsen diffusion to viscous flow takes place over 2 decades of pressure and is at a lower pressure range than can be explained by the bined Knudsendiffusion and viscous flow theories. This article considers the contribution of molecular diffusion~ordinary diffusion! to the theory of gas flow through crimpedcapillary leak and presents a mathematical model for a multiponent gas mixture. This model successfully predicts gas flow over a wide range of pressures especially in the transition flow regime for binary gas mixtures.169。在此，對他們表示誠摯的感謝。6. ，真空，1999（2）：1~87. [M]，北京：冶金工業(yè)出版社，2001，59－848. ，沈陽：東北大學(xué)出版社，2000，4849；102135 9. [M]，北京：國防工業(yè)出版社，1991，51510. [J]，機械工程師，2001（1）：53－54，巴德純，楊乃恒，渦輪分子泵組合葉列幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法的研究，《真空》,1999,[M]，北京：高等教育出版社，1992致謝在本次設(shè)計中我得到了巴德純教授的細心指導(dǎo)，在此，謹向巴老師致以衷心的感謝。參考文獻1. 、特征及其應(yīng)用[J]，真空，2000(3)：1－92. [J]，四川真空，1991（1）：24－263. Duval, P. .Using roots pumps in microelectronic production facilities (L. P. CVD, PLASMAETCHING, REACTIVE ION ETCHING)[J], Annual Proceedings Reliability Physics (Symposium),1980,2:34374. Kanke Yukio,Tanaka Tomonari,Aikawa Junichi,Yuyama of the dry roots pump `DRYMAC39。在設(shè)計中對重要的零件進行了強度和疲勞的校核，同時進行了受力分析。3. 本文中提出的防止轉(zhuǎn)子卡死的解決辦法尚不夠完善，增大沖入量的具體細節(jié)還需要進一步分析計算。2. 本文使用ANSYS軟件對該泵工作過程中的轉(zhuǎn)子進行了擬實分析，得出了本泵內(nèi)轉(zhuǎn)子在不同溫度下的變形量，從而確定出防止轉(zhuǎn)子卡死的邊界條件，解決了關(guān)于該泵設(shè)計時的一項難點。本設(shè)計采用了整體加工的轉(zhuǎn)子盤，這相比其它分開加工的真空泵具有很多優(yōu)點：加工精度和裝配精度提高了，轉(zhuǎn)子強度得以提高，可運行于更高的工作轉(zhuǎn)速，抽速和極限真空；整體體積更小巧，更方便于安裝和使用；整體轉(zhuǎn)子克服了分片組裝轉(zhuǎn)子不可避免的級間返流，而在實際產(chǎn)品生產(chǎn)中，整體式轉(zhuǎn)子能降低多個產(chǎn)品性能間的不一致性。即E=F/C or E=F－C式中：E－經(jīng)濟效果；F－有效成果；C－勞動消耗。根據(jù)國內(nèi)外干泵的發(fā)展及應(yīng)用的情況及時了解經(jīng)營環(huán)境（并根據(jù)自身的經(jīng)營）進行市場調(diào)查和預(yù)測，根據(jù)自身經(jīng)營能力制定長遠規(guī)劃和年度經(jīng)營計劃。因此，本泵符合環(huán)保標準，是環(huán)保的產(chǎn)品。本泵是以水為介質(zhì)起冷卻作用。廢氣：社會生產(chǎn)排放到大氣的各種廢氣，其數(shù)量超過大氣自然凈化能力， 就構(gòu)成對生物，非生物的危害，成為大氣污染。環(huán)境問題在當今世界已經(jīng)成為一個引起各國廣泛關(guān)注的問題。因此，除了考慮到的葉列能增加再入口段的吸氣截面而在入口端二級可被采用外，在以后的葉列級中都不宜采用。所以當利用單級葉片結(jié)果去計算組合葉列傳輸幾率時，需考慮上述因素對每級單級葉列傳輸幾率加以修正。利用這一點，通過合理組合，可以設(shè)計出滿足不同性能要求的多級渦輪葉列抽氣組。2) 從圖8－5到8－7可見，當葉片角大于以后，何氏系數(shù)也將緩慢趨于下降，隨葉片速度比的增加，其最大何氏系數(shù)值往下角度方向偏移。各圖中：實線為；虛線為。對單葉列，其抽氣特性可以由下式?jīng)Q定： （81）式中：K——單葉列壓縮比； ——單葉列排氣側(cè)和通氣側(cè)的壓力； ,， ——單葉列的正向和反向傳輸幾率； W何氏系數(shù)，表示單葉列的抽氣效率；令式中 或W=0則分別得到最大何氏系數(shù)和最大壓縮比公式： （82） （83）從式中可知單葉列的抽氣特性曲線如圖所示從2和3 可知要確定參數(shù)及 就需要先確定及 而 又可表示成 （84）或?qū)懗? 葉片角 節(jié)弦比 因此，最大壓縮比和最大何氏系數(shù)實際上都是葉輪的幾何參數(shù)，和葉片速度c的函數(shù)。%。這兩種的特點是：物理概念清晰。其特點是：物理和數(shù)學(xué)模型簡單，其計算誤差與模擬分子數(shù)的平方根反比，如果提高精度，可以增加模擬次數(shù)。 p2/r=；所以N=于是，上、下軸承采用油量Qb1，Qb2吸油嘴Q，吸油嘴內(nèi)徑D0，滿足潤滑所需最小Nmin即為：Qb2(ml/s)Qb2(ml/s)Q(ml/s)D0(mm)Nmin(rpm)本設(shè)計中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為18000rpm，遠大于潤滑系統(tǒng)所要求的最小轉(zhuǎn)速，所以潤滑系統(tǒng)的設(shè)計是可行的。滿足潤滑所需的最低轉(zhuǎn)速按下式計算： （rpm）式中：H1，H2－吸油嘴到上下出油孔的距離（cm）；r1，r2 －軸心線到上下出油孔的半徑（cm）；r －潤滑油比重（kg/cm3）；p1，p2－上，下出油孔所需壓頭（kg/cm2）。下面介紹一個較為實用的公式來確定軸承的供油量。在系統(tǒng)分析過程中參考了相關(guān)資料，這里不再贅述。油池的大小，根據(jù)油的循環(huán)量而定，在有水冷的情況下可以取得小一些。油在回路中得到水冷式電機殼的冷卻，在油池中過濾。由于油的粘性，吸油嘴內(nèi)的潤滑油也隨著產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。據(jù)此，我們在本泵適用4501號泵油。由e= X=Y= 則P=XR+YA==(N)則軸承壽命：==型號（上，下軸承）T(kg)L（h）B7012C15第七章 潤滑系統(tǒng)設(shè)計要使技術(shù)進步，除與泵體設(shè)計加工技術(shù)、軸承精度等有關(guān)外，潤滑油的質(zhì)量也是不可忽略的。L= 。（6） 軸向游動。軸承的支承形式采用上軸承固定的形式以減小軸端的動撓度。 轉(zhuǎn)軸為40Cr， 查得將數(shù)據(jù)代入 2－2截面的驗算軸上開2個直徑為2的孔，削弱強度系數(shù)。1，主軸和吸油嘴：主軸材料40Gr，E=；吸油嘴的材料為黃銅：=圖6－1 主軸和吸油嘴如上圖 將尺寸進行簡化，則主軸重量為： W==== 圖6－2 升油軸W===所以，有=W+W=+=2，渦輪轉(zhuǎn)子渦輪轉(zhuǎn)子由上轉(zhuǎn)子，下轉(zhuǎn)子，中間法蘭。分子泵的臭氣范圍較寬，一般－Pa均能達到滿抽速，3500L/s的分子泵在102Pa下工作時流量為3500*107PaL/s，當前級真空泵為1Pa時要求前級泵的抽速為： S= l s考慮管道影響及參閱機械泵標準選擇2X35，前級泵入口直徑為100mm。故取= == =4，查表求單葉列葉片的傳輸幾率 由多級葉列串聯(lián)組成渦輪泵，且在泵的入口側(cè)若采用定子葉列，會使泵的抽速明顯下降，對泵的壓縮比貢獻也不大，因而渦輪分子泵的第一級葉輪為轉(zhuǎn)子葉列，而最末一級葉輪也是轉(zhuǎn)子葉列，每一級葉列都發(fā)揮應(yīng)有的抽氣作用。渦輪葉片根部的最大拉應(yīng)力:其中 r轉(zhuǎn)子材料比重；R葉片根部，頂部半徑。a) 轉(zhuǎn)子各部分轉(zhuǎn)動慣量計算經(jīng)嚴格計算各部分轉(zhuǎn)動慣量為： J= J= kgm J= J= J= J= J=b) 角加速度為：啟動力矩為：M==（++++++）=啟動功率：=1408W鑒于電機功率還要消耗在軸承的摩擦，所以泵的啟動以及其他損耗等。泵啟動時提供給轉(zhuǎn)子的加速力矩，其中以轉(zhuǎn)。葉片徑向間隙是指轉(zhuǎn)子葉片與墊環(huán)間及釘子葉片與轉(zhuǎn)子體之間的間隙。在保證安裝及加工條件下，動片和定片的間隙盡量減少，以減少氣體的返流，提高泵的臭氣性能，但也不能將間隙留得過小，必須保證不碰片?？紤]實際情況，=90靜片考慮實際情況，=100。人類對磁力軸承研制的成功，標志著對傳統(tǒng)支承技術(shù)的革命。（4）磁力軸承由電子系統(tǒng)控制，具有自動平衡功能，從而可以精確控制轉(zhuǎn)子的位置，即轉(zhuǎn)子的定位精度高。3軸、。僅在軸向上用1組電磁鐵控制的稱為1軸控制型的渦輪分子泵。對渦輪分子泵而言，除繞旋轉(zhuǎn)軸的一個旋轉(zhuǎn)自由度之外，其余的五個自由度必須進行控制。全使用磁力軸承的泵也不是無故障的。 徑向AMB結(jié)構(gòu) 軸向AMB結(jié)構(gòu)主動磁力軸承是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來，它主要由轉(zhuǎn)子、電磁鐵、傳感器、控制器和功率放大器組成。由于磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一個帶有控制器的多自由度系統(tǒng)，采用了位移傳感器和控制器等環(huán)節(jié)，因此，整個系統(tǒng)的研制和設(shè)計過程涉及諸多理論和領(lǐng)域，如動力學(xué)和振動理論、電磁場理論、電子電路、信號檢測與分析和計算機控制等。若用磁懸浮軸承，在有強磁場存在的環(huán)境里，維持渦輪分子泵穩(wěn)定運行是困難的。另外油還可作為冷卻劑起到散熱作用。陶瓷軸承也不能從根本上解決潤滑不足造成不必要的磨損。機械軸承型渦輪分子泵多采用油潤滑的球軸承和橡膠圈減震的支承結(jié)構(gòu)，根據(jù)軸承的使用壽命和潤滑油的變質(zhì)情況進行定期的維護和保養(yǎng)，此結(jié)構(gòu)有油向高真空擴散的問題。為了避免污染造成的故障，要有良好的，符合真空衛(wèi)生要求的加工、裝配環(huán)境[12]。因此渦輪分子泵轉(zhuǎn)子裝配后要進行精密的動平衡試驗?；剞D(zhuǎn)系的渦輪轉(zhuǎn)子又是回轉(zhuǎn)系的主要組成部分，渦輪轉(zhuǎn)子對高速旋轉(zhuǎn)和改變分子運動方向的影響主要體現(xiàn)在剛性、慣性、強度、表面粗糙度、材質(zhì)和抽速、壓縮比等方面。因此，在多級葉列組合時，在泵的吸入側(cè)應(yīng)選擇抽速大的葉片形狀，其壓縮比可相對小一些，即可以選擇節(jié)弦比和傾角均大的葉片形狀，抽氣級的葉片特點是齒長、厚，齒數(shù)少，在經(jīng)幾級葉列壓縮之后，壓力增大，抽速下降，這時應(yīng)該選擇那種壓縮比高抽速低的葉片形狀，即節(jié)弦比和傾角相對較小的，其特點是齒短、薄，齒數(shù)多，這樣安排葉列，整個渦輪分子泵的抽氣性能就會得到抽速高，壓縮比大，級數(shù)少的結(jié)果。多極葉列的抽氣性能的計算問題可以得到簡化，在葉列之間向左向右流動的氣體分子是不符合麥克斯韋速度分布的，然而按麥氏速度分布計算其誤差不大，因此便將葉列按麥氏分布得到的傳輸幾率的結(jié)果，用來表示渦輪分子泵串聯(lián)葉列的傳輸幾率。這些分子如果直接進入第二個動輪葉，由于它們與動輪葉之間幾乎沒有相對速率，因此動輪葉對它們就不起作用。泵的級數(shù)是由泵要求的壓縮比來確定的，一般渦輪分子泵都有15～31級葉列[11]。隨著葉面角的增加，在同一速率比值下壓縮比有所減少，而對何氏系數(shù)則以α為30176。因為解吸的粒子還可能入射到相對的葉片壁上再被吸附和解吸，最后傳輸?shù)舰賯?cè)或②側(cè)的粒子不是顯而易見的,只能從大量的計算中才能得到【11】。從葉片的幾何關(guān)系看，對dA3右邊的所有表面元對②側(cè)的張角總是大于對①側(cè)的（γ2γ1）。因此從葉片運動的觀點看，由①向②自由飛過K區(qū)的通過幾率大于①向②自由飛過K區(qū)的通過幾率，即M12freeM12free[11]。從左側(cè)①入射到表面元dA1上的氣體分子其速度分布如圖的d所示。在空間①和空間②內(nèi)的氣體分布速度如圖(b)和(c)所示。經(jīng)過葉列的氣體分子的平均自由程遠遠大于葉列通道的幾何尺寸，氣體分子以麥克斯韋速度分布，以平均熱運動速度運動，在葉列上吸附及解吸遵守余弦定律，在半徑方向上葉