“几”字型双支撑高速逆流色谱转子系统的结构优化与性能分析

摘要

转子系统是逆流色谱仪的核心部件之一，对高速逆流色谱仪高效分离功能的实现起着关键作用.针对现有技术下逆流色谱仪悬臂式安装存在重量大、解绕管易断裂及拆卸困难等问题，本文提出了一种“几”字型双支撑逆流色谱仪转子系统机械结构.以此为研究对象，本文通过Ansys Workbench仿真平台进行了静力学分析和模态分析.然后，基于SIMP变密度法，本文以提高结构刚度为优化目标、减小质量为约束，对“几”字型双支撑的行星架进行了拓扑优化.最后，本文对二次建模后的转子系统进行动静力学性能分析与疲劳分析，并试制了样机.仿真结果表明，经行星架优化后，转子系统各项性能均满足高速逆流色谱仪的设计要求，但质量与未优化前相比降低了11.9%.本研究可望为高速逆流色谱仪的高效分离性能提供保障.

关键词

高速逆流色谱仪 / 转子系统 / 动静力学性能 / 行星架 / 拓扑优化

基金资助

国家自然科学基金（52305272）; 中央高校基本业务费资助项目（2023SCU12085）; 川大-宜宾校市战略合作项目（2020CDYB-3）