微型空氣壓縮機組合式曲軸的扭振分析

李程翊，吳偉烽，李曉然，張 寅

(1.西安交通大學能源與動力工程學院，710049 陜西 西安；2.浙江科力車輛控制系統有限公司，324123 浙江 衢州)

1 引言

曲軸是往復壓縮機中的核心的部件之一，其主要的作用是將曲軸的旋轉運動轉化為活塞的往復運動。在壓縮機的工作過程中，曲軸承載著彎曲、軸向和扭轉3個方向的交變載荷，這些交變載荷的作用會造成曲軸在這3個方向的振動，使曲軸表現出彎曲、扭轉及彎扭耦合等復雜運動形態[1-3]。其中，當曲軸發生扭轉共振時，會通過曲柄銷對連桿及其往復質量造成沖擊，這種沖擊輕則使得曲柄銷軸承的油膜破裂，軸瓦擦傷，重則導致曲軸發生疲勞破壞乃至斷裂[4-7]。此外，曲軸的扭轉振動會通過主軸承傳遞至機體，進而使機體輻射噪聲[8-10]。因此，曲軸扭轉振動直接威脅著往復壓縮機的正常運行，是壓縮機制造商、使用者、國內外學者所高度關注的重要內容[11]。

目前，對曲軸扭振的研究多集中在石油化工行業的大型往復壓縮機中，其原因在于該類壓縮機曲軸較長、往復質量及其轉動慣量較大、扭轉剛度較小，使得曲軸在工作轉速范圍內容易發生扭轉共振。對于微型壓縮機的軸系扭轉振動特性的研究則相對較少。

本研究所使用的某微型空壓機，其噪聲明顯超標。通過近場法對機體噪聲進行1/3倍頻程測試后發現，聲壓級峰值出現在1250 Hz左右，且曲軸箱是整機噪聲較高的部分。而軸系振動是曲軸箱主要的振動來源，因此有必要對空壓機軸系的振動進行進一步的分析。……