МГТУ им. Н.Э. Баумана кафедра «Электронные технологии в машиностроении» Курс Основы Вакуумной Техники Раздел: Разработка компьютерной системы диагностики турбомолекулярных вакуумных насосов (ТМН) Научный руководитель: проф., д.т.н. Деулин Е.А. Научный консультант: Басманов М.С.

Направления работы научной группы «Вакуумный привод» Теория сухого трения Теория газообмена Физика трения в вакууме Исследование и разработка Поляризационное уплотнение Сектор уплотнения Модель nini mimi Суммарная проводимость уплотнения, где - число параллельных трубопроводов - число последовательных трубопроводов МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Ведущие специалисты: к.т.н. Гаценко А.А., к.т.н. Коновалов В.В. Ведущий специалист: Косинский М.В.

Направления работы научной группы «Вакуумный привод» Разработка позиционирующих механизмов нанометровой точности Компьютерная диагностика Астрономическиетелескопы Зондовыемикроскопы Координатные cтолы ВТО Диагностика механизмов для СВВ для СВВ Диагностика роторных механизмов (ТМН и др.) МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Ведущий специалист: к.т.н. Пересадько А.Г. Ведущий специалист: Басманов М.С.,.

История создания турбомолекулярных насосов МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА В молекулярных насосах при вращении ротора в газе молекулы получают дополнительную скорость в направлении их движения. Впервые такой насос был предложен в 1912 немецким учёным В. Геде, но долго не получал распространения из-за сложности конструкции. В 1957 немецкий учёный В. Беккер применил турбомолекулярный насос, ротор которого состоит из системы дисков. В 1958 г., когда Беккер опубликовал работы по многоступенчатым молекулярным насосам с аксиально-поточной схемой был построен первый турбомолекулярный насос. В том же году Хабланян опубликовал результаты опытов по компрессору аксиального потока на тонких вращающихся дисках, работающему в высоком вакууме. После 1958 г. оригинальная идея Беккера претерпела ряд улучшений, что и воплотилось в разработку современных турбомолекулярных насосов. Наиболее важные теоретические работы были проделаны с 1960 по 1963гг. Крюгером и Шапиро. Эти исследователи разработали основные методы для расчета производительности насосов и оптимизации геометрии турбин.

В 1961 г. французская компания SNECMA (Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs d'Aviation), при участии Зелбштейна (Zelbstein) и Руссо (Rousseau) приступила к исследованиям по улучшению вертикального одностадийного насоса с открытой структурой из тонких лезвий. В 1965 г. насос был запущен в серийное производство и поступил в продажу. История создания турбомолекулярных насосов МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Далее конструкция насосов опять была улучшена в связи с применением подшипников с шариками из керамики (вместо стали). Главное преимущество керамических шариков – их небольшая масса. Когда ротор тщательно сбалансирован, основные радиальные силы в подшипнике обусловлены массой вращающихся шариков. Уменьшение этих сил приводит к уменьшению рабочей температуры подшипника, что увеличивает его ресурс. История создания турбомолекулярных насосов МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА В 70-х годах в основном определился дизайн насосов. В 80-х годах необходимость в чистых высоко- и сверхвысоковакуумных системах привела к необходимости применения высококипящих густых смазок для понижения уровня маслянного загрязнения объема и возможности работы насоса в любой ориентации.

Простое обслуживание; Стойкость к агрессивным средам; Высокое быстродействие; Чистота получаемого вакуума; Большой диапазон рабочих давлений; Возможность работы с большими потоками газов (до м 3 Пас -1 ). Основные преимущества и область применения ТМН МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Области применения ТМН: Медицина; нано-электроника; ядерная физика; электронная техника; другие области

Высокая стоимость насоса (цена на ТМН достигает от 5000 $ до $); Непредсказуемость отказов подшипникового узла быстровращающейся подвески ротора Основные недостатки ТМН МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Минимальный объемный износ: V 30 min = 3,53 мм 3 Максимальный объемный износ: V 30 max =4,02 мм 3 Стандартное отклонение: =0,12 Анализ сепараторов, отказавших при работе в ш/п ТМН 01 АБ

Диагностика по спектру вибросигнала ( Спектр (лат. spectrum от лат. spectare смотреть) совокупность значений и/или их распределение по какому-либо параметру, которую может принимать наблюдаемая величина)лат. параметру Частота вращения сепаратора: n s =n 0[1/2- D b cos()/2D 0 ]; Частота контактирования шарика с элементами ш/п: n b =n b-or =n b-s = n b-in =n 0 D b cos( )/D in ; Частота контактирования наружного кольца с шариками: n or-b = n Sz; Частота контактирования внутреннего кольца с шариками: n in-b =(n 0 - n S )z; Где n 0 -частота вращения ротора ТМН, D b - диаметр шарика, -угол контакта шариков с дорожкой качения, D 0 -средний диаметр, D in - диаметр внутренней дорожки качения. Вибрационная диагностика ТМН МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Вибрационная диагностика ТМН Схема работы датчика оборотов Сигнал с датчика оборотов МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Вибрационная диагностика ТМН Пример анализа вибрационного спектра Завышенная амплитуда на частоте взаимодействия шарика с элементами ш/п говорит о многочисленных дефектах на телах качения ш/п, что привело к износу и потери геометрических размеров внешней дорожки качения: в спектре наблюдается размытие пика и появление большой широкополосной области высокого уровня на соответствующей частоте. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Спектры виброколебаний корпуса ТМН при наработке 500,1000, 1500, 2000 часов соответственно МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Модель зажатия сепаратора ведущим и ведомым шариками* *- Деулин Е.А., Папко В.М., Юрков Ю.В. Влияние надежности вакуумных подшипников качения на производительность автоматизированного технологического оборудования. Тезисы докл. V Всесоюзная конф. МВТУ.М.1979, с.с МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Результаты экспериментов по исследованию износа сепаратора шарикоподшипника ТМН 01 АБ Коэффициент корреляции: R=0,96±0,01 МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Изменение Мтр шарикоподшипника является случайной величиной

Задача стенда: Выделить затраты мощности, расходующейся на преодоления Мсопр подшипника при изменяющимся впускном давлении Рабочий стенд системы диагностикиКалибровочный стенд системы диагностики МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Экспериментальные стенды системы диагностики

Рабочий стенд системы диагностики Калибровочный стенд системы диагностики МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Экспериментальные стенды системы диагностики

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Датчики системы диагностики

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Программное обеспечение системы диагностики

1.Разработать новый блок для предсказания отказов ТМН, включающий стандартный блок питания и модуль (микроконтроллер) для расчета работы по износу сепаратора шарикоподшипника ТМН. 2.На основе разработанных алгоритмов создать программное обеспечению к микроконтроллеру для оценки работы по износу ш/п ТМН 3.Разработать методику работы и проект включения системы предсказания отказом ТМН в состав оборудования РНЦ «Курчатовский институт». 4.Разработать готовый к продаже продукт, включающий усовершенствованной блок питания ТМН и программный продукт для анализа оставшегося ресурса ТМН. Анализ рисков для вакуумной системы, принятие решений САУ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА Текущие задачи для промышленного внедрения системы диагностики