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螺杆空压机开始广泛使用的时间并不长,因此对于其噪声的研究时间相对活塞机来说不长。总体看,国内外专门从事这方面深入研究的人还比较少。本文系陕西维尔泰克空压机整理,想了解更多空压机资料请搜索陕西维尔泰克空压机,转载时请保留此信息!
国外对于螺杆空压机噪声的研究起步较早,伴随着螺杆空压机设计理论的发展就已经逐步开始对其振动和噪声进行研究,研究的主体是制造厂家和研究机构。主要的研究方法是凭借自身的检测手段优势进行了广泛、大量的实验,在此基础上编制噪声模拟和预测软件,并以模拟计算辅以实验验证展开深入的研究,同时针对螺杆空压机噪声的特点进行了降低噪声的工作,取得了良好的效果。文献[1]对螺杆制冷空压机进行了广泛的振动与噪声测试,文献[2, 3]对螺杆空压机排气脉动噪声进行了模拟,并用实验的方法来验证。
国内对螺杆空压机噪声的研究工作以企业为主,他们迫于市场竞争的需要纷纷开始重视空压机系统的噪声控 制。总体来说,国内的螺杆空压机噪声研究和控制还处在初级阶段,对噪声形成机理、特性的认识还很少,采用的降噪方法还比较单一。以下分几个方面对这些工作进行总结概括。
测量分析方法
对噪声研究的基础是必须有足够的方法和手段来获得尽可能多的原始数据,并对这些数据进行有效的加工处理。螺杆空压机存在于压缩系统中,如图3所示典型的螺杆空气压缩系统包括,电动机、传动机构、空压机、吸气过滤器、排气管道路、油分离器、冷却器等。要对空压机本身进行噪声分析,首先就要能够将空压机产生的噪声从整个系统噪声中分离出来。
噪声信号的测量与分析的方法有很多,但是对于螺杆空压机来说,大多数的测量场所没有办法严格的满足理想的声学测量要求。目前主要采取的测量和信号分析方法有近场测量法、频谱分析法、相关性分析法。
近场测量法是用声级计贴近空压机表面扫描,根据声级计的指示值大小来确定噪声源的部位。这种方法简单易行,使用广泛,但是它的正确性是有条件的。传声器测得的声级主要是最靠近的某个噪声源的贡献,其它噪声源对测量值的影响很小。由于靠近总是相对的,一个声场总是要受到附近生源的影响(尤其是在较强的混响场内),因此这种方法不能够提供xx的测量值,通常用作噪声源和主要发生部位的一般识别或xx测量前的粗定位。
螺杆空压机噪声包含着许多不同频率的分量,这些分量按频率连续分布。为了更细致的分析噪声源,需要掌握噪声随频率的分布情况,即频谱,这就是频谱分析法。常用的是倍频分析和基于傅立叶变换的频域分析。倍频分析仪一般与声级计结合,能够实时进行噪声的频谱分析,通常使用的是倍频程和1/3倍频程分析仪。但是倍频分析较为粗糙,对于高频范围的噪声仍然不能够确切的分析。对噪声信号xxx的频率分析方法是基于快速傅立叶变换(FFT)的频谱分析。螺杆空压机的噪声频谱中可以找到与转速和转子齿数相关的纯音峰值,并且这个峰值存在一系列的谐波,因此对测得的噪声信号进行纯音峰值的分析,可以识别其主要的噪声源并对其进行跟踪研究。这种方法可以对连续的噪声信号在整个频率范围内进行分析。
总之,螺杆空压机内诱发噪声的因素很多,它们交织在一起,相互影响,不过所有的因素最终向外界辐射能量的途径主要是机体表面振动和吸、排气脉动。
噪声特性
总的来说,压力脉动和转子振动是螺杆空压机主要的噪声来源,脉动和振动越强烈产生的噪声越大,并且都与转子转动的基频(主动转子转速与齿数的乘积)和其谐波相关,其中前两次谐波影响{zd0}[1, 2, 3, 6]。因为研究者们一致认为螺杆空压机最主要的噪声源是气流脉动,尤其是排气孔口的脉动,因此许多研究工作都侧重于排气孔口压力脉动以及各种参数对它的影响。关于螺杆空压机噪声特性研究主要的结论如下:
转子的齿数越多噪声就越小;扭转角改变50度排气噪声就减小越1dB;长/径比的变化不会对噪声的大小产生影响[3]。
当压缩过程开始,齿间容积内压力上升的时候,会在局部区域引起转子碰撞振动的加剧,从而增大噪声[7]。
转子之间及转子与壳体之间间隙的变化会影响泄漏,从而对噪声产生影响。间隙的减小会造成排气口噪声的增加,但是这种影响并不是很大[3]。
压缩工质的类型的改变会对空压机噪声产生显著的影响[1]。
转子腔内的油对噪声油衰减作用,但主要是对三次以上的高次谐波[1, 3]。喷油量对大型螺杆制冷空压机整体噪声的影响有时会达到几个分贝[1]。
排气孔口处少许的欠压缩会减小气流脉动,而过压缩越大则脉动越强烈,但是当欠压缩达到一定程度时,其产生的影响将会和过压缩一样[5]。总的来说,随着排气压力的升高,齿间容积内压力与排气孔口压力差增大,噪声会加强[3]。
在不同的负荷下,螺杆空压机主要的噪声源有所变化。在较高的负荷下,转子的振动有所降低,排气脉动是主要的噪声源;在较低的负荷下,转子振动加强,成为主要的噪声源[6]。
噪声的控制
螺杆空压机噪声控制的工作主要
以生产厂家为主,针对自己的产品进行实验改进,见于文献介绍的较少。主要的方法:
(1)减小或阻断噪声通过机壳向外界的传播,这是目前较为普遍采用的方法。一般是在机体外部加隔声罩,国外一些公司在壳体噪声模拟的基础上采用双层壳体结构来阻断噪声的辐射。文献[8]通过增加壳体刚度和加装减震器降低壳体的振动,从而降低了噪声。
(2)优化排气结构、在排气管路上安装消声装置,以减小排气压力脉动产生的噪声。如文献[9]利用小孔消声的原理将半封螺杆空压机排气管的消声结构改为多孔结构,从而降低了空压机整体噪声,并使得该空压机在部分负荷和满负荷时噪声基本一致。
(3)通过改变转子几何参数、提高转子制造和装配精度等措施减小转子运转过程中的振动,达到减小噪声的目的。文献[10]在实验研究的基础上改变转子的齿型,减小转子转动过程中的齿面接触力,使得各负荷下转子的振动平稳,噪声稳定。文献[9, 11]提高转子的加工精度,由铣削改为磨削,降低了表面粗糙度,使空压机的中、高频噪声得到一定程度的降低。
参考资料:
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