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什么造成了螺杆压缩机振动噪声

双螺杆压缩机是一种典型的结构,它主要由机体和一对平行的螺旋转子以及机体内的进排气孔组成。压缩机和电机封装在同一外壳内,电机和正转子同轴。阴阳转子在电机的驱动下,像齿轮一样啮合和转动,由转子齿顶和机体内壁封闭的工作容积周期性地增大和减小,从而实现了吸气、压缩和排气的过程。

根据螺杆压缩机的工作原理,螺杆压缩机的振动噪声机理可分为机械接触引起的机械振动噪声和气流脉动引起的流体振动噪声。

2.1机械振动噪声

机械噪声是由固体振动产生的。当机械部件在冲击、摩擦、交变应力或磁应力作用下运行时,它们相互碰撞、摩擦和振动,发出声音。螺杆压缩机的机械振动噪声源主要来自旋转部件,主要是啮合转子和支承轴承,特别是阴阳转子啮合过程中产生的振动噪声,是螺杆压缩机机械振动噪声的主要来源。

(1)啮合转子的振动和噪声

阴阳转子是螺杆压缩机的核心部件。它们不仅承受径向和轴向气体力,还承受传动机构力和轴承支承力。螺杆压缩机在工作过程中,这些力周期性变化,是压缩机机械振动和噪声的激励源。螺杆压缩机中,正转子通过齿面接触直接带动负转子同步转动。在啮合过程中,机械振动是不可避免的。机械噪声辐射是机械振动和噪声激励的主要来源。在实际运行过程中,由于转子是金属构件,故具有一定的柔性。由于机械加工或装配误差引起的错位和不平衡,在旋转过程中往往会引起径向振动和异常噪声,这也可能成为阴阳转子运动过程中振动和噪声的激励源。

(2)支承轴承振动和噪声

螺杆压缩机用轴承主要分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的振动主要是由润滑不足或异常摩擦引起的金属间“粘滑”激励引起的。滚动轴承的振动主要是由离散滚动体对滚道的周期性冲击引起的。相对而言,滚动轴承的振动噪声大于滑动轴承的振动噪声,但滚动轴承能提供准确的运行精度和较高的转速。因此,滚动轴承主要用于螺杆压缩机承受轴向和径向力,而滑动轴承一般只用于某些大型螺杆压缩机。

在有效控制机械零件加工精度和装配误差的前提下,有效控制螺杆压缩机的机械振动噪声。反之,流体振动噪声逐渐暴露出来,成为振动和噪声的主要来源。

2.2流体振动噪声

流体动力噪声是指流体流动或固体在流体中运动产生的噪声,引起流体振动。随着对机械振动噪声的深入研究和装配精度的提高,机械振动噪声得到了有效控制,气流脉动引起的流体噪声已成为螺杆压缩机的主要噪声源。根据其位置和特点,可分为齿间容积噪声、排气噪声和吸入噪声。

(1)齿间体积噪声

螺杆压缩机在吸气结束后排气开始前的状态下,齿间容积与吸气口和排气口不相连。在这一过程中,齿间体积只与泄漏三角形、齿顶间隙、啮合间隙和端部间隙的外槽连接。随着齿间体积的减小,齿间体积中的气体介质不断被压缩。同时,介质的一小部分通过上述泄漏通道进入相邻的齿间容积或吸入侧的齿间容积。在这一过程中,不仅会产生流体流动噪声,而且在压差作用下,气体介质通过各间隙的流动也会产生一定的噪声。当齿间容积与喷油、注液或补气孔连接时,附加的气液流动甚至可能导致更强烈的流动噪声。泄漏三角形的面积大于其他泄漏通道的面积。同时,漏泄三角形与两个不同压力的齿体积相连。这两个相对独立的声学元件也会受到外界的刺激而产生共振,从而产生较大的水动力噪声。



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(2)排气噪声

在转子啮合室与排气孔连接的初始阶段,排气室内的高压气体在压差作用下迅速流回啮合室,导致转子啮合室压力迅速升高。在惯性力的作用下,会形成超调量,使啮合室的压力大于排气压力,而排气室的压力则处于低EBB。随着排气孔开口的迅速增大和排气量的减小,气体开始流向排气室。此时,排气室内的气体速度和压力变化相对稳定,主要受排气量变化率和孔板流量面积的影响。

在排气过程中,转子的啮合室一个接一个地排气,造成容积的周期性变化,在每一个循环中,速度和压力也在各种力的作用下周期性变化,形成排气脉动,产生空气动力噪声。

(3)吸入噪声

吸入噪声和排气噪声有一些相似之处。在工作容积与吸气、排气孔连接的过程中,工作容积周期性地增大或减小。同时,随着工作容积和吸、排气口连接面积的周期性变化,流体流动特性也发生了显著变化,导致了较大的气流脉动,产生了空气动力噪声。


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