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涡旋压缩机的振动时域和频域

目前在美国、日本等国家涡旋式压缩机的应用已相当广泛,尤其在空调领域,已能实现微振、静音的水平,与之相比,我国在涡旋压缩机的应用方面,其发展前景可观。国内对于往复式、离心式等压缩机的振动研究进行的较多,在涡旋压缩机振动方面的研究尚少。对于涡旋压缩机在我国的应用,提高加工精度可以起到很大的推动作用,同时依据实际中得来的振动信号的分析,建立合理的装配工艺也是一种有效的途径。
  

1涡旋压缩机的振源分析涡旋压缩机(不采用径向随变机构)的动力传输链如图1所示。建立如下假设:
( 1)忽略电机振动的影响
( 2)在润滑条件良好的情况下,十字滑块的影响可以忽略不计
( 3)涡旋压缩机作为一个整体,与支撑底座组成的振动系统的影响忽略不计
( 4)忽略由于进、排气口处气流脉动所造成的影响。  

动涡旋盘作为传输链上的第二个环节,也是涡旋压缩机的关键部件,它的运转情况直接影响机器的性能好坏,是研究的重点。
  

把曲轴的振动看成有限自由度的振动系统。为了使图示的简化分析模型能反映曲轴的实际振动情况,必须遵循等效处理的几个条件:每一段的质量与对应的集中质量相等每一段的惯性矩与对应圆盘的惯性矩相等各段对应的集中质量的质心均分布在同一中心线上相邻段之间的刚度(抗扭刚度和抗弯刚度)与两质点间的刚度相等。
    
抗弯刚度为曲轴扭转振动方程:式中M曲柄销所受的阻力矩分别为各等效圆盘的转动惯量分别为各段的抗扭刚度分别为各段长度各圆盘相对于静平衡位置的转角由方程可知,气体阻力矩M对曲轴的扭转振动影响较大。
  

涡旋压缩机的振动频域分析频域分析所用的数据是由以下实验获得的。实验所用的设备及装置如下:甘肃工业大学涡旋研究所的涡旋压缩机性能实验台, 5h的立式涡旋压缩机,三个压电式加速度传感器,  

  
确定频率分量为121 Hz的动涡旋盘的振动方向。由表1可知,中部传感器所测信号中,该分量的幅值比较大(顶部传感器测的是涡旋压缩机的纵向振动信号中部和底部传感器测的是涡旋压缩机的横向振动信号) ,所以作者认为是由径向柔性机构造成的。

产生该频率分量的原因有二:一是动涡旋盘的轴向振动二是径向柔性机构的原因。

作者认为发现该分量对涡旋压缩机的减振工作有很大益处。
  

另外,分析表明表格中的频率为2. 5 Hz的分量是干扰造成的,是由传感器的信号传输线固定不当造成的。
 

1)涡旋压缩机的振动主要是由气体作用力、气体阻力矩的不稳定性造成的。阻力矩的不稳定必然使得驱动力矩也不稳定,这就使涡旋压缩机的工作性能变差。
  

2)通过频域分析,对涡旋压缩机的实际振动情况有了一定的认识,为进行针对性的减振提供了依据,也为涡旋压缩机的故障诊断提供了一种很好的方法。

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