Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 40(126)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Машиностроение

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5

Библиографическое описание:
Гридасов В.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДПОЧТЕНИЙ ОЦЕНОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ ВЫСОКОГО ВАКУУМА МЕТОДОМ ДОПУСТИМЫХ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2020. № 40(126). URL: https://sibac.info/journal/student/126/195257 (дата обращения: 08.03.2021).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДПОЧТЕНИЙ ОЦЕНОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ ВЫСОКОГО ВАКУУМА МЕТОДОМ ДОПУСТИМЫХ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

Гридасов Виталий Александрович

студент, кафедра КиИЛА, филиал «Восход» Московского авиационного института,

РФ, г. Байконур

Научный руководитель Шестопалова Ольга Львовна

канд. техн. наук, доц., филиал «Восход» Московского авиационного института,

РФ, г. Байконур

Основная задача космической сферы – выведение летательного аппарата (ЛА) в открытый космос для обмена данных, проведения военно-государственных миссий, получения результатов о научных исследованиях в условиях невесомости и вакуума. Связи с особыми условиями окружающей среды, любой ЛА и сопутствующее техническое и технологическое оборудование требует проведения испытаний, на проверку функционирования в условиях вакуума. Такие испытания называются вакуумными испытаниями.

Вакуум по определению – любое давление ниже атмосферного.

Известен способ достижения требуемого уровня разряжения (вакуума) при проведении вакуумных испытаний, в котором используются вакуумные установки (см. рис. 1), состоящие из вакуумной системы (вакуумные насосы, датчики, клапаны, ловушки, арматура) и устройств, обеспечивающих ее действие для проведения какого-либо технологического процесса.

Данные установки работают в три этапа, которые можно разделить по работе насосов: 1) работа форвакуумного насоса; 2) работа насосов форвакуумного и среднего вакуума; 3) работа высоковакуумных насосов.

 

Рисунок 1. Принципиальная схема вакуумной установки

1 – вакуумная камера; 2 – форвакуумный (механический) насос; 3 – манометр деформационный; 4 – манометр термопарный; 5 – манометр ионизационный; 6 – натекатель; 7 – электропневматический клапан; 8 – насос среднего вакуума (диффузионный); 9 – ловушка; 10 – насос высокого вакуума (криогенный).

 

На основании технического прогресса в вакуумной технике и модернизации известных типов вакуумных насосов (см. таб. 1), предлагается использование двухэтапных вакуумных установок, применяющих форвакуумные и высоковакуумные насосы. Как видно из таблицы 1, пластинчато-роторные, двухроторные и кулачковые форвакуумные насосы способны обеспечить давление запуска для высоковакуумных насосов, таких как турбомолекулярные, диффузионные, геттерные, геттерно-ионные и криогенные.

Исключая насосы среднего вакуума из системы, достигаются следующие преимущества:

– уменьшения массогабаритных характеристик;

– облегчения эксплуатации, ТО, ТД;

– уменьшения затрат на эксплуатацию и обслуживания оборудования.

Таблица 1.

Диапазоны рабочих давлений в миллиметрах рт. ст. для современных вакуумных насосов различных типов

 

Для эффективной реализации двухступенчатой вакуумной установки требуется провести анализ оценочных показателей предлагаемых высоковакуумных насосов (см. таб. 2).

При проведении анализа используется метод допустимых относительных отклонений. Определены следующие группы экспертов: Инженеры-конструкторы (разработчики); Инженеры-испытатели; Специалисты по эксплуатации; Специалисты по охране труда; Специалисты по подтверждению соответствия изделия в области технической диагностики и неразрушающего контроля. Экспертам  сообщают  диапазоны  изменения  показателей ,  на множестве допустимых решений X. Каждый из  экспертов, задает значения показателей ,  которые, по его мнению, могут достигаться в рассматриваемой операции.

Таблица 2.

Характеристики выбранных насосов

Параметр/насос

Диффузионный

Геттерно-ионный

Магниторазрядный

Криогенный

Быстрота откачки, л/с

3500,00

4500,00

3600,00

4800,00

Давление запуска, Па

0,010000

0,001000

0,000010

0,010000

Потребляемая мощность, кВт

4,50

3,60

7,50

1,50

Время подготовки, мин

35,00

25,00

10,00

80,00

Расход охлаждающей жидкости, л/мин

5,80

12,00

1,50

0,00

Патрубки на нагнетатели, мм

65,00

48,00

50,00

100,00

Уровень шума, дБ

90,00

70,00

30,00

40,00

Масса, кг

465,00

216,00

67,00

300,00

 

Каждой группе с помощью методов экспертного оценивания предложено определить важность следующих характеристик насосов: быстрота откачки ; Давление запуска  потребляемая мощность  Время подготовки  Расход охлаждающей жидкости ; Патрубки на нагнетатели  уровень шума  масса Оценки экспертов приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Оценки экспертов

Эксперты

/Критерии

Быстрота откачки

Давление запуска

Потребляемая мощность

Время подготовки

Расход охлаждающей жидкости

Патрубки на нагнетатели

Уровень шума

Масса

Инженер-конструктор

4900

450

3,1

90

4

105

93

120

Инженер-испытатель

4600

4000

1,7

60

9

95

80

270

Специалист по эксплуатации

4300

6500

3,8

9

3

50

40

410

Специалист по охране труда

3200

8800

1,2

78

2

65

25

200

Специалист по ТД

3700

4500

4,6

30

13

43

65

60

 

Для критериев, которые максимизируют (быстрота откачки, давление запуска) вычисления проводятся по формуле:

Для критерия, который минимизируют (потребляемая мощность, время подготовки, расход охлаждающей жидкости, патрубки на нагнетатели, уровень шума, масса), используется формула:

Результаты расчетов заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

Результаты вычислений

Эксперты

/Критерии

Быстрота откачки

Давление запуска

Потребляемая мощность

Время подготовки

Расход охлаждающей жидкости

Патрубки на нагнетатели

Уровень

шума

Масса

Инженер-конструктор

0,950

0,089

0,400

0,109

0,733

0,071

0,125

0,844

Инженер-испытатель

0,800

0,399

0,825

0,598

0,467

0,357

0,438

0,422

Специалист по эксплуатации

0,650

0,650

0,250

0,989

0,867

0,857

0,875

0,133

Специалист по охране труда

0,200

0,880

0,950

0,304

0,947

0,643

0,913

0,589

Специалист по ТД

0,350

0,450

0,100

0,935

0,067

0,957

0,750

0,978

 

Рассчитываются значения весов по следующей формуле:

где  общий знаменатель j-й строки.

Далее подсчитывается сумма j-ых весовых значений:

Следующим шагом рассчитываются коэффициенты весовых значений:

Таким образом, характеристики высоковакуумных насосов группой экспертов распределены по степени убывания важности:

– Быстрота откачки ;

– Давление запуска ;

– Потребляемая мощность ;

– Патрубки на нагнетатели ;

– Уровень шума ;

– Время подготовки ;

– Расход охлаждающей жидкости ;

– Масса .

Исходя из полученных результатов, криогенные высоковакуумные насосы занимают лидирующую позицию среди предложенных, т.к. имеют наилучшие показатели быстроты откачки и давления запуска. Тем не менее, необходимо учесть, что данные насосы используют криогенные рабочие тела, которые создавают особые условия эксплуатации при низких температурах (температура криоагента < -120 оС).

 

Список литературы:

  1. Вакуумная техника: Учебник для вузов / Л.Н. Розанов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2007. – 391 с.: ил.
  2. Механические вакуумные насосы/Е. С. Фролов, И. В. Автономова, В. И. Васильев и др. — М.: Машиностроение, 1989. — 288 с: ил.
  3. Борозденков В. И. Вакуум-насосы в химической промышленности. М.: Машиностроение., 1964.- 50 с.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом