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船用螺杆式冷水机组低振动设计研究
| 论文题名： | 船用螺杆式冷水机组低振动设计研究 |
| 关键词： | 船舶工程;螺杆式制冷压缩机;结构设计;减振降噪 |
| 摘要： | 螺杆式制冷压缩机的制冷量范围介于离心式和涡旋式压缩机之间，更适应于船用制冷领域。随着船舶对振动噪声的要求越来越严苛，对制冷机组提出了更严的振动噪声要求。出于商业利益和专有目的，各大公司把高效能、低振噪螺杆式制冷压缩机视为核心机密进行封锁。本文以160kW级螺杆式冷水机组为研究对象，试图从设计伊始，把振动作为核心指标，与效能、可靠性等指标进行融合定量设计，为此类设备探求“振动定量设计”的减振新模式。论文主要工作有: 针对机组主要振源进行了激振力特性预测，对螺杆压缩机气体激励力、螺杆转子啮合力、冷媒水泵流场脉动进行了建模及仿真计算，发现气体激励在排气脉动频率处的激励力最大，转子啮合力呈现在三倍啮合频率处突出的特点，水泵激励主要集中在泵转频及叶频处。 根据压缩机主要振源特性，确保压缩机热力学性能不降低前提下，设计了螺杆压缩机转子型线，分析了转子的动力学特性，并进行了压缩机转子优化改进;在保证传统压缩机结构安全的基础上，分析了结构的振动模态，改进了新压缩机结构并优化了动力学特性。针对压缩机气流脉动，设计孔板式脉动衰减结构，开发了样机并进行了试验验证。 分析了弯曲波在平板中的传播特性，将其频散特性融入到机组减振结构设计;在机组振动传递路径上引入变刚度/质量分布特征的结构设计思想，提出了增大结构机械阻抗，减小振动传递系数的减振方法。 开发了机组初样机，对初样机进行了振源—传递途径的匹配优化设计。基于模态测试对整机基座结构再次进行动力学修改，避免了基座结构共振，实现了优化匹配，取得三倍啮合频率处减振12dB的效果。对水泵转子系统进行了在线动平衡优化，取得转频单频线谱降低16dB的效果。通过优化匹配正样机，与初样机相比，取得了振动总值9dB的减振效果。 |
| 作者： | 周江峰 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李玩幽;张龙爱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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