淺析往復式壓縮機噪聲的八大來源
2024-11-09噪聲是一類引起人煩躁或危害人體健康的聲音，主要是由物體的振動、沖擊、摩擦以及氣體、液體的流動產(chǎn)生的。噪聲過大時，將會使人的聽力受損，引起心臟血管傷害，影響人的睡眠質(zhì)量，導致人心緒不寧、焦躁不安，在生產(chǎn)過程中更容易引發(fā)意外事故。往復式壓縮機自身是一種高噪設備，尋找往復式壓縮機噪聲根源是解決往復式壓縮機噪聲的最根本且最有效的措施。因此必須對往復式壓縮機的噪聲源及其特性進行分析。
1. 氣缸噪聲
往復式壓縮機工作時，氣缸內(nèi)氣體壓力發(fā)生周期性變化引起缸內(nèi)的氣體聲，同時激起活塞、氣缸、缸蓋、連桿、機體等零部件的振動、沖擊而發(fā)出固體聲。這是產(chǎn)生往復式壓縮機噪聲的重要來源。氣缸內(nèi)氣體力主要沿著活塞、連桿、曲軸、軸承、機體傳遞到往復式壓縮機表面，從而誘發(fā)往復式壓縮機表面產(chǎn)生高頻振動和結(jié)構噪聲。這一條途徑產(chǎn)生的噪聲最為嚴重，由氣體力引起氣缸壁表面的振動，以及氣體力引起缸蓋表面的振動所引起的結(jié)構噪聲次之。
2. 曲柄搖桿機構噪聲
往復式壓縮機中，活塞、活塞桿、十字頭等做往復運動，導致往復運動體的慣性力每時都在變化，如果這種慣性力不能被有效平衡，就會引起有關零部件內(nèi)部產(chǎn)生振動和噪聲。此外，往復慣性力作為活塞力的一部分，會在機體上引起相應的傾覆力矩，由于傾覆力矩是周期性變化的，故而引起整個壓縮機產(chǎn)生重心，產(chǎn)生搖擺，引起相關零部件產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生噪聲。
3. 十字頭的噪聲
作用在十字頭的壓力是連桿力和活塞力所引起的。連桿帶動十字頭做往復運動，使十字頭受到周期性正負變化的往復力，從而對十字頭產(chǎn)生周期性沖擊?；钊鶑瓦\動時，通過十字頭銷，將活塞往復慣性力傳遞給十字頭，從而對十字頭產(chǎn)生沖擊。由于十字頭銷上作用著粘性阻力，故沖擊十字頭的力在止點位置時最為嚴重。十字頭所受的力，最終由十字頭滑屢平衡，變成十字頭對滑滑屢的敲擊，從而產(chǎn)生噪聲。這種敲擊在一個工作循環(huán)中會發(fā)生很多次，同時十字頭本身重量作用，對滑道的敲擊也比較嚴重。
4. 氣閥噪聲
隨著氣閥的啟閉，以及氣閥通道處氣體流動的變化，引起氣閥處的氣體聲和固體聲。閥片在開啟時沖擊升程墊，關閉時會沖擊閥座，在一個工作循中會產(chǎn)生兩次噪聲。開啟時產(chǎn)生的沖擊噪聲主要與升程墊的固有頻率和結(jié)構有關，關閉時產(chǎn)生的沖擊與閥座、閥片、缸蓋等系統(tǒng)的固有頻率有關。噪聲的強度與閥片的質(zhì)量及撞擊速度有關。高速氣流流經(jīng)氣閥通道，產(chǎn)生大量渦流，從而形成高頻氣流噪聲。對于彈簧力過大的氣閥，閥片會出現(xiàn)顫振，顫振也會增加撞擊閥座或升程墊的次數(shù)，從而增加噪聲；當彈簧力過小時，閥片會延時關閉或關閉不嚴，此時會引起氣流倒灌，從而引起彈性閥片的自激振動產(chǎn)生噪聲。
5. 管道進氣噪聲
進氣管道中的氣體的速度脈動或壓力脈動將導致往復式壓縮機進氣口處的氣體聲輻射，即為進氣噪聲。由于一般的空氣往復式壓縮機進氣口是與大氣端相通的，故進氣噪聲往往要比其他部位的主要噪聲要大很多，所以空氣往復式壓縮機的進氣噪聲是往復式壓縮機總噪聲中的最主要部分。一方面是因為壓縮機進氣系統(tǒng)的聲學入口處，存在著速度或壓力的激發(fā)，引起氣柱的迫振；另一方面進氣管道系統(tǒng)中，氣柱的的固有頻率特性，是引起進氣噪聲峰值的主要原因。
6. 往復式壓縮機表面噪聲
往復式壓縮機內(nèi)部產(chǎn)生的各種脈動壓力通過各自的傳播途徑，傳遞至往復式壓縮機機構的外表面，引起壁面振動，從而向機器周圍輻射出空氣噪聲。壓縮機的零件如曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、活塞等，都屬于彈性零件，并且多屬于螺栓螺母的連接方式形成內(nèi)部的傳力機構，在慣性力、摩擦力、氣體力等動載荷的作用下形成局部彈性振動，引起外部表面振動，從而產(chǎn)生噪聲。
當壓縮機外表面某些附件的固有頻率與往復式壓縮機本體結(jié)構振動的激發(fā)頻率吻合時，也會產(chǎn)生強烈振動，由于這些附件往往是板殼結(jié)構，所以引起的噪聲也很大。
7. 電動機噪聲
電動機的噪聲是由機械噪聲、電磁噪聲、通風噪聲等組成的。通風噪聲較大，機械噪聲次之，電磁噪聲最小。當電機采用風冷結(jié)構時，風扇的噪聲是電動機噪聲中最重要的聲源，主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成，當風扇在設計工況運轉(zhuǎn)時，效率最高，噪聲最低，偏離工況時噪聲增加，尤其是風量向小偏離時，噪聲增加較大。
8. 其他噪聲
往復壓縮機的噪聲除上述噪聲外，還包括切向力噪聲、傳動帶噪聲、齒輪噪聲、安裝基礎不牢固等引起的噪聲。
結(jié)語
往復式壓縮機的噪聲是一種綜合性的噪聲，包括機械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲等。機械噪聲是壓縮機噪聲中的重要組成部分，來源主要包括氣缸噪聲、曲柄連桿機構噪聲、十字頭的噪聲、氣閥噪聲、管道進氣噪聲及往復式壓縮機表