分析表1和图4可以得到如下结论:
(1) 在50 Hz频带处,加速度有一峰值,实际是工频(2900r/min,约48. 33 Hz引起的振动,说明转子动平衡精度不高。
(2) 100Hz约为2倍工频,此处振动加速度较大,说明电机轴与泵轴对中精度不高。
(3) 160、200 Hz频带处,分析认为实际是146、194 Hz处,是由于基础(底座)松动或底座刚度不足造成的;振动常发生在3,4,5倍工频处。
(4) 250 Hz频带处,分析认为实际是243 Hz,约为5倍工频,此处振动加速度较大,是由于叶轮叶片(5片)通过泵体入口、出口时发生流体脉动造成的,说明泵壳及叶轮、叶片的水力设计存在一定的问题。
(5) 其他高频段振动加速度较大,是由轴承精度、配合而轴精度不高,轴承间隙变化等引起的。
(6) 小于48 Hz的20、25 Hz频带处有一幅值较大振动加速度,此处是由于轴承油膜(或其他润滑液体膜)涡动造成的,频率约为0.5倍的工频。
2.2.2 振动速度(烈度)分析
表3为图中烈度1~烈度4测点处x、y、z方向的振动速度检测数据汇总表。图5~图7分别为烈度1测点的x、y、z方向振动速度实测线图。
由表3可以看出:
(1)1,2点处z方向振动速度较大。其原因是:底座结构不合理,在z方向刚度不足,电机及泵横向(z向)摆动造成。
(2)3,4点处y方向振动速度较大。其原因是:泵在工作时,液体水力会产生轴向力(y向)作用在泵体上,由于水力(速度、加速度、压力)脉动,使轴向力发生变化。由于底座结构不合理,在y方向刚度也不足,变化的轴向力,使电机及泵轴向(y向)摆动,造成3,4点处y方向振动速度较大。
由图5一图7可以看出:
振动速度较大值发生在48,100,146,194,243 Hz及部分高频段。其原因是:
(1) 48Hz为工频(2 900 r/min,约48.33 Hz),此处振动速度较大,说明转子动平衡不好。
(2)100 Hz约为2倍工频,此处振动速度较大,说明电机轴与泵轴对中精度不高。
(3)146、194 Hz处振动速度较大,分析认为是由于基础(底座)松动或底座刚度不足造成的。
(4)243 Hz为5倍工频,此处振动速度较大,是由于叶轮叶片(5片)通过泵体入口、出口时发生流体脉动造成的,说明泵壳及叶轮、叶片的水力设计存在一定的问题,需要优化设计。
(5) 其他高频段振动速度较大,是由于轴承精度、配合而轴精度不能满足要求。
(6)小于48 Hz有一处振动速度较大,是由于轴承油膜(或其他润滑液体膜)涡动造成的。
烈度2~烈度4测点的x、y、z方向振动速度实测线图与图6~图8线图十分相似,各处振动速度较大的原因也基本相同,此处不再赘述。
2.2.3 噪声声压级分析
各噪声测点的声压级分布规律十分相似,在此只对噪声声压级平均值曲线(图8)进行分析。
分析图8可知噪声发生在约250 Hz频段处,实际频率应为242 Hz,即5倍工频,此处噪声较大,是由于叶轮叶片(5片)通过泵体入口、出口时发生流体脉动造成的,属于水力噪声。说明泵壳及叶轮、叶片的水力设计存在问题,需要优化设计。其他频段噪声为机械噪声、电机磁噪声等。
2. 3 减振降噪措施
(1) 提高零件之间的配合精度,提高水泵叶轮、转子部件及电机转子平衡精度等级,进行转子动力学分析。
(2) 提高泵与电机轴安装的对中精度。
(3) 优化叶轮及叶片曲而形状,提高表而精度,减小水力脉动困。
(4) 提高泵体刚度,优化蜗壳形状,减小水力脉动,提高泵体低阶固有频率川。
(5) 改进底座结构,提高底座刚度和固有频率。
(6) 改善泵轴向不平衡力状态,缩小轴向力对泵组的影响。
3 结论
本文对屏蔽泵进行了振动噪声特性测试,对屏蔽泵在额定工况下的振动与噪声进行了分析研究,得出影响振动的原因有转子动平衡差;电机轴与泵轴对中精度不高;基础(底座)松动或底座刚度不足;发生流体脉动;轴承精度、配合而轴精度不能满足要求;润滑液体膜涡动等。噪声主要是由于流体脉动产生的水力噪声。根据以上分析结论,提出了屏蔽泵的优化设计方案,事实证明改进后的泵的振动噪声性能得到了明显的改善。本文的分析结果对改善屏蔽泵振动与噪声现状,提高其整体动力学特性具有重要意义。
(来源:中国泵阀第一网)