Download - Научный руководитель: к.т.н., доцент Невшупа Р.А. Научный консультант: аспирант Савранский В.В
Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. БауманаМосковский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана
Разработка быстродействующего высоковакуумного натекателя с блоком
управления и исследование динамических характеристик вакуумной
системы
Научный руководитель: к.т.н., доцент Невшупа Р.А.
Научный консультант: аспирант Савранский В.В.
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Актуальность работы
- Проведение анализа быстропротекающих процессов газовыделения в вакууме (газовыделение при трении, система диагностики, технологические процессы, и др.)
- Учет влияния динамики вакуумной системы
- Проверка математических моделей
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Цель работы
Разработка быстродействующего высоковакуумного натекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Задачи:
1. Разработать натекатель, способный напускать газ в вакуумную камеру в виде коротких импульсов прямоугольной формы.
2. Провести серию экспериментов с напуском газа в вакуумную камеру для проверки модели.
3. Провести анализ полученных экспериментальных данных и сравненить их с созданной ранее математической моделью.
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Виды натекателей
На данных чертежах представлены схемы наиболее распространённых натекателей: слева – тарельчатый натекатель, в середине – игольчатый натекатель, справа - пьезонатекатель.
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИсследование динамики вакуумной системы. Оборудование
(Пьезонатекатель).
1-корпус;2-пьезостолбец; 3-шток;
4-крышка; 5-клеммы;
6-уплотнительное кольцо; 7-стопорный винт; 8-тарельчатая пружина;
Использована конструкция натекателя, разработанного д.т.н. Авдиенко А.А. компания ОАО «МЭТИС».
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИсследование динамики вакуумной системы. Оборудование
(Блок управления).
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Расчёт времени импульса и времени паузы.
Тимп
0
2
4
68
10
12
14
16
0,41
9,64
8,87
48,1
97,3
46,6
95,8 45
94,3
43,5
Rимп
Тпауза
02468
1012141618
509
476
443
10,3
77,4
44,6
11,8 79
46,2
13,3
80,5
47,7
14,9
2,05
9,23
Rпаузы
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИзмерение быстроты откачки
методом постоянного давления
Схема установки для измерения быстроты откачки методом постоянного давления: 1-откачиваемая камера; 2-бюретка; 3-вентиль(натекатель); 4-вакууметр; 5-магниторазрядный насос;
V1
V2
V3
V4
PC
12 5
6
9
8
1 0
7
4
3
1 3
1 2
11
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИсследование динамики вакуумной системы.
Измерение быстроты откачки.
S=Kб.nt/(p.t)
Где S-быстрота откачки; nt-количество делений, на который поднялся уровень масла за время t; p-давление в вакуумной камере; Кб-коэффициент бюретки, который измеряется по следующей формуле:
Kб=pатм.V1
где pатм-атмосферное давление; V1-объём одного давления.
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИсследование динамики вакуумной системы.
Измерение быстроты откачки.Давление в вакуумной системе, 10-3Па
1,33 1,596 1,729 1,995 2,128 2,394 2,66 3,99
Быстрота откачки, л/с 76,1 67 56,2 66 61,8 73,8 69,9 79,1
Постоянная времени, с 0,53 0,60 0,72 0,61 0,65 0,55 0,58 0,51
1,0 1,5 2,0 2,5 3,00
20
40
60
80
100
S, l/s
p, 10-3 Па
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследованияИсследование динамики вакуумной системы. Схема вакуумной
системы.
V1
V2
V3
V4
PC
12 5
6
9
8
1 0
7
4
3
1 3
1 2
11
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Экспериментальные исследования Напуск сухого воздуха.
1 ,5
2
2 ,5
3
0 5 0 1 0 0 1 5 0
р u
А
р (
10П
а)-3
Up
z
t (с )
р m a x
р m in
Изменение давления при регулируемом напуске сухого воздуха как функции длительности импульса b для значений b=0,5; 4; 8; 15 с, при постоянном периоде Т=16 с.
а)
б)
Изменение давления в вакуумной системе при напуске импульсов газа
Управляющие импульсы пьезонатекателя, соответствующие импульсам газовыделения
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Математическая модель
VSb /
VSTT t /
1)/exp(
)/exp(
1)/exp(
1)/exp(
VbS
VST
VST
VbSA t
t
А-амплитуда; - безразмерный аналог b (длительность импульса); Т- безразмерный аналог Тt(период между пиками).
0 5 1 0 1 5
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1 , 0
A
b (c )
Т
b
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
Выводы
• Разработан пьезонатекатель с системой управления для импульсной подачи газа в вакуумную камеру, который показал хорошую работоспособность.
• Экспериментально методом постоянного давления была определена быстрота откачки в диапазоне давлений от 1 до 3*10-5 Па, которая составила 71 л/с.
• Проведены экспериментальные исследования, которые в целом подтверждают выдвинутые ранее теоретические предположения о поведении давления при импульсном газовыделении в
зависимости от изменения длительности импульса.
Разработка быстродействующего высоковакуумного пьезонатекателя и исследование динамических характеристик вакуумной системы
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!