【乐虎集团的官方网站 】一、前言
　　nianxiangyuan 噪声按其性质可分为机械性质噪声源和空气动力性噪声源两大类。机械性噪声的控制应从控制振动、撞击及传递入手，这就需要降低激振力、降低受激系统的响应和减少受激辐射面积。
　　降低激振力的主要措施就是：1）减少运动部件的冲击；2）提高平衡精度（其中减少不平衡的惯性力和惯性力矩是减少往复nianxiangyuan 整体振动特别重要的措施）；3）降低往复质量，可大大降低不平衡的往复惯性力，从而降低激振力和振动。

　　二、不平衡惯性力和惯性力矩
　　往复式空压机由于受力情况复杂，较一般回转式空压机的振动更大。如何平衡机组内部的各种力，消除振源对空压机减振降噪具有关键的意义。

　　1、初始数据

　　2、惯性力的计算（假设两列往复运动质量相等）

　　1）旋转惯性力： JR= MR1Rω2+MRLRLω2

　2）往复惯性力
　　A、Ⅰ阶往复惯性力:

 

　　B、Ⅱ阶往复惯性力：

　　3）惯性力计算结果（表2）

　　3、惯性力的平衡
　　Ⅰ阶往复惯性力为椭圆路径。Ⅱ阶往复惯性力为圆路径，其角速度为曲轴的一倍（详见图2）。所以，在曲轴反向加平衡铁的方法不能完全将Ⅰ阶、Ⅱ阶往复惯性力平衡。

 

 

　　旋转惯性力主要由连杆、曲柄销、曲柄产生，连杆、曲柄销的旋转质量产生的旋转惯性力：
　　Jr＝MR1Rω2＋MRLRLω2
　　依据“兰切斯特法”平衡原理，平衡铁MP除了平衡旋转惯性力外，还须转换Ⅰ阶往复惯性力。平衡铁产生的旋转惯性力：
　　Jpr＝MPRPω2
　　平衡铁的重径积为［2］：
　　MpRp＝MsR＋Jr/ω2
　　两个Ⅰ阶平衡量MPⅠ用以平衡转换后的Ⅰ阶惯性力，每个Ⅰ阶平衡铁的重径积为:
　　MpⅠRⅠ＝0.25MsR
　　两个Ⅱ阶平衡量MpⅡ用以平衡转换后的Ⅰ阶惯性力，每个Ⅱ阶平衡铁的重径积为：
　　MpⅡRⅡ＝0.433MsRλ
　　通过优化各运动件的质量，可基本平衡惯性力，使得空压机振动降低约10％，噪声约可降低3～4dB(A)。

　　三、轻量化的设计
　　1、活塞-连杆的轻量化
　　经对往复式空压机的振源和声源的分析，及对测试数据的分析，发现机组二列活塞部位的数值较大。为此，从下列方面实行减振降噪的措施。
　　对二列活塞的运动部件进行轻量化改进，达到降低惯性力，减少机组的振动和冲击力。将活塞-连杆等运动零件的材料改为钛合金材料，在保持材料原有强度的前题下，零件的重量减轻了42.7％，降低了惯性力矩。

　　2、连杆计算
　　已知：B=2.8 cm； b=2.2 cm；
　　H=4.25 cm；h=3.25 cm；
　　1）连杆杆身截面几何力学(图8)

　　A、面积
　　A=B H-bh=2.8×4.25-2.2×3.25=4.75 cm2

　　B、截面二次矩

　　C、重心到相应边的距离

　　D、截面模型

　　E、回转半径

　　2）连杆强度校核
　　A、活塞力F活i
　　∵  P3=8.5 MPa；A3=0.00197 m2；
　　P4=40  MPa；A4=0.000445 m2；
　　∴  三级活塞力：F活3=P3A3=8.5×0.00197
　　=16.75kN
　　四级活塞力：F活4=P4A4=40×0.000445
　　=17.8kN
　　B、应力校核σ

　　3）总应力
　　已知：F=FS+Fr =8.73+5.629=14.359
　　A=4.75 cm2；L=26.4 cm；C=0.00015～0.0005（取C=0.000325）
　　Ix=11.62 cm4；IY=7.83 cm4；
　　A、连杆运动平面X－X的总应力

　　B、连杆运动平面Y－Y的总应力

　　4）惯性矩核算
　　为了提高强度和刚性，在连杆体的z*薄弱环节作了增厚处理，连接圆弧由R30改成R100，厚度由35 mm增加至37 mm。惯性矩提高了14.9％。
　　改进前：B1=2.8 cm； b1=2.2 cm；H1=3.5 cm；h1=2.5 cm；
　　改进后：B2=2.8 cm； b2=2.2 cm；H2=3.7 cm；h2=2.7 cm；
　　A、改进前的惯性矩：

　　B、改进前的惯性矩：

　　C、惯性矩的增加度：

　　四、其它措施
　　1、气缸盖、罩的改进

　　由于气缸内气体压力脉动和活塞的摆动和横向运动产生的敲击声。造成缸盖、缸罩的结构共振声。为此，采取了以下措施：
　　1）增加了缸盖内容积，以改变膨胀共振频率。
　　2）在Ⅲ、Ⅳ级排气阀出口处增设了混合阻抗性消声装置。
　　3）在缸盖中用NOPD（非阻塞性颗粒）阻尼机理，增加了抗振性能，大大减少了振动力。
　　4）将缸罩的金属材料改为高分子材料，增加了吸音性能，形成了吸音降噪部件。
　　2、气阀阀片改进
　　气阀阀片采用高分子PEEK材料，它具有运动惯量小，抗冲击能强，冲击速度降低，冲击力减小，阀片的激振量降低，减小阀片对阀座的敲击声，同时，PEEK材料与阀座的密封性好，且密封面不易破坏。
　　3、振动传递的阻隔
　　在曲轴两端的轴承座处，添加阻尼材料，增加了振动质量，提高了机械阻抗，达到了阻隔振源的传递途径。
　　4、基座的改进
　　机组基座采用组合式方式，在nianxiangyuan 和电机下端壁墙中增加了非阻塞性颗粒，来提高底座的强度刚性和阻尼特性，有效地防隔振动途径，减少振动能量，改善机组整体的减振能力。

　　五、效果
　　经过轻量化优化设计及降振减噪的措施，每列活塞－连杆的重量减轻了26.67％，惯性力和惯性力矩减少了约20％。由于往复运动件重量的减轻，减少了空压机的机架和基础的冲击力。由于在减少振源的同时，对振动的途径采取阻隔措施，预见机组的振动烈度可降低，噪声降低3～4dB(A)。

　　参考文献
　　［1］ 郁永章主编.容积式nianxiangyuan 技术手册.北京：机械工业出版社 2005
　　［2］ 田涛 王仁德. V型nianxiangyuan 力学性能研究  《机电设备》 2001［6］
　　［3］ 船用nianxiangyuan 手册.《机电设备》编辑部
　　［4］ 活塞式nianxiangyuan 设计. 北京：机械工业出版社1974

　　作者简介：
　　李伟杰（1960—），男，工程师，擅长nianxiangyuan 设计及维修，是该领域专家级人才，具有丰富的理论及实践经验。

来源：■文/李伟杰 刘国栋