Рис. 2. Конструктивная схема
мембранного вакуумного на-
соса с литой мембраной:
r
— радиус сферической по-
верхности мембраны и крышки
камеры сжатия;
А
,
В
— центры
сферической поверхности мем-
браны и крышки камеры сжа-
тия соответственно
A, B, C, D, E
и
F
— постоянные Mooney,
отражающие механические свойства мате-
риала.
В качестве материала мембраны может
быть использована масло- и бензостойкая
смесь ИРП-1078, рекомендуемая для из-
готовления резинометаллических деталей
подвижных и неподвижных соединений,
работающих при статических и динамиче-
ских деформациях. Зарубежным аналогом
резины такой марки является литьевая ре-
зина NBR.
В результате исследования получена
расчетная форма деформированной мем-
браны, поля распределения напряжения,
перемещения и деформации материала ко-
торой (для ВМТ) приведены на рис. 3, 4
и 5 (см. 3-ю полосу обложки).
Получив форму деформированной
мембраны, профилирование камеры сжатия выполняют так, чтобы
мертвый объем был минимален. Поскольку профиль деформирован-
ной мембраны — это сложная кривая, то она заменяется тремя дугами,
которые в точках соединения имеют равный дифференциал (рис. 6).
Для проверки результата аппроксимации профиля камеры сжатия
тремя дугами пересчитываем заново форму деформированной мембра-
ны. На рис. 7 приведена схема закрепления мембраны, крышки камеры
сжатия и нижней крышки, а на рис. 8 — схема приложения нагрузок.
Для решения контактной задачи при деформировании мембраны
расчетная сетка конечных элементов построена таким образом, что
размер элементов уменьшается в зоне соприкосновения поверхностей
(рис. 9). Результаты расчетных исследований деформированной мем-
браны (поля распределения напряжения, перемещения и деформации
материала для ВМТ) с учетом полученного профиля камеры сжа-
тия приведены на рис. 10–12. Максимальное напряжение составляет
2,45МПа, а максимальная относительная деформация материала мем-
браны — 5,45%. Такие показатели позволят обеспечить достаточно
большой ресурс работы мембраны.
После пересчета параметров насоса по результатам профилиро-
вания камеры сжатия и динамического расчета выполняется про-
ектирование двухступенчатого мембранного насоса на основе 3D-
моделирования. На рис. 13 приведена CAD-модель созданного насоса.
8 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 3
