U型連桿在艦船用空壓機上的應用研究

高順凱，張寶成，高元明，夏世銅

（1.華中科技大學船舶與海洋工程學院，湖北 武漢；430060；2.沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧 沈陽 110869）

1 引言

高壓空壓機是海軍艦船最重要的配套設備之一，但因其采用V型往復運動機構，運行時振動、噪聲較大，不僅影響其它艦船設備的正常工作，嚴重時還會影響到艦船的戰術安全，因此各海軍強國均投入較多人力物力研制低振動、低噪聲空壓機。國內的艦船用空壓機經過多年的不斷改進，其振動、噪聲水平已大幅降低，但仍無法滿足總體要求，急需進一步研究減振降噪辦法。在V型空壓機的各種不平衡慣性力矩中，因由連桿不在同一平面內所產生的不平衡慣性力矩所占比重較小，所以常規計算時忽略不計，但此慣性力矩對艦船用空壓機的振動、噪聲仍有很大影響。本文對V型空壓機連桿慣性力矩進行深入的理論分析，并通過使用有限元分析研究應用U型連桿結構，降低不平衡慣性力矩的可行性，探索艦船用空壓機減振降噪的新方法。

2 模型的建立與分析

2.1 慣性力的分析與計算

一般V型空壓機的運動機構簡化后的軸向示意圖如圖1所示。

圖1

計算I階往復慣性力：

（1） 左側列

式中F′I——左側列的I階往復慣性力

m′s——左側列往復運動質量

r——曲柄半徑

ω——曲軸旋轉的角速度

θ——曲柄轉角

（2） 右側列

式中F"I——右側列的I階往復慣性力

m"s——右側列往復運動質量

計算II階往復慣性力：

（1） 左側列

式中F′II——左側列的I階往復慣性力

λ——曲柄半徑連桿比

（2） 右側列

式中F"II——右側列的I階往復慣性力