三螺杆泵减振降噪的分析及改进方案

固件刚度不足以及泵组本身的工作频率和其固有
频率相近而产生的共振等等。
图１ 三螺杆泵的工作原理示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｒｉｐｌｅ
ｓｃｒｅｗｐｕｍｐ
水力脉动，引起水力脉动的原因有，进出口压 力分布的不均匀，液体在衬套和泵体之间产生的脱 流，偏流和扰流，以及由于种种原因引起的泵的气 蚀等，有时水力脉动能引起泵组或者部件的共振。
２ 泵组的激励响应及模态分析
２．１ 犆犃犈先验分析
图２ 泵组三维模型
泵的重量、安装条件、接口尺寸及外形尺寸、进 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｕｍｐｇｒｏｕｐ
出口管路安装等满足实际工况的条件下对泵进行 建模，泵组的三维模型见图２。
利用ａｎｓｙｓ软件对泵组系统进行模态分析，前 １２阶振型如图３所示。
配合产生相互密闭的腔室，使得液体产生压差，从 而均匀、连续的从低压区流向高压，完成液体的输
１ 振源
送［１］，三螺杆泵工作原理示意图如下。
引起振动的原因错综复杂，简单分类包括１机
械振动，２水力脉动，３电磁振动三个主要方面［２］。
机械振动，引起机械振动的原因有，转子动不
平衡，机组的轴线对中差，安装错位，连接件以及紧
０ 引言
螺杆泵属于容积式转子泵，三螺杆泵的主要元 件包括一个经过精密加工的壳体———衬套、衬套内 部的一个主动螺杆和呈对称分布的两个从动螺杆， 在主轴轴向方向上三螺杆泵通过三个构件精密的
动 噪三音螺低，杆吸以上其性相能对好与，具其有他自类吸型能的力泵，的稳优定点强被，振广 泛应用于现代机械工业以及船舶上，但是在一些振 动噪音要求较高的场合比如军工，气动流体力学精 密制造业等也常常出现振动噪音不能达标的情况， 针对这个问题，本文对此进行了详细的探讨。
（天恒长鹰股份有限公司，北京１０００８３） （犈狏犲狉犾犪狊狋犻狀犵犈犪犵犾犲犔犻犿犻狋犆犲犺犱犲犫狀狔犆犛犺犺狌犪狀狉狓犲狌犪犔狀狋犱犅犲犻犼犻狀犵１０００８３犆犺犻狀犪）
［摘要］针对市场上的部分三螺杆泵组在实际应用中存在振动噪声超标的问题，分析了三螺杆泵的噪音源， 完成了泵组及部件的模态，分析，电磁场的分析及实验验证等研究工作，并提出了若干的改进方案，有效降 低了泵组的振动噪音。 ［犃犫狊狋狉犪犮狋］Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍａｒｋｅｔｏｎｔｈｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｅｘ ｃｅｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｔｈｒｅｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅ，ｃｏｍｐｌｅｔｅｄｔｈｅａｎａｌｙ ｓｉｓｏｆｍｏｄａｌｐｕｍｐｓａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗａｙｓ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｏｆｐｕｍｐｇｒｏｕｐｔｈｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｎｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅ ｓｃｒｅｗｐｕｍｐ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｎｏｉｓｅ． 关键词：线性振动学 三螺杆泵 振动 噪音 犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｌｉｎｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｅｓｃｒｅｗｐｕｍｐ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｎｏｉｓｅ 中图分类号：ＴＢ２４ 文献标识码：Ｂ
第１阶（ｆ１＝１６．８Ｈｚ）
第２阶（ｆ１＝３２．１Ｈｚ）
第３阶（ｆ１＝３９．６Ｈｚ）
第４阶（ｆ１＝４１．５Ｈｚ）
第５阶（ｆ１＝５２．８Ｈｚ）
第６阶（ｆ１＝８５．４Ｈｚ）
第７阶（ｆ１＝１１１．２Ｈｚ）
第８阶（ｆ１＝２４１．９Ｈｚ）
第９阶（ｆ１＝２６１．３Ｈｚ）
第１０阶（ｆ１＝３１２．５Ｈｚ）
—３２—
第１１阶（ｆ１＝３３８Ｈｚ）
作者简介：陈春轩（１９９０－），男，河北唐山人，研究生学历，工程师，研究方向：机械动力学。
—３１—
陈春轩：三螺杆泵减振降噪的分析及改进方案
电磁振动，引起电磁振动的原因有，电机本身 三相电压的不平衡和以及其他电气系统的失常等。 例如三相异步电动机由于转子，定子之间谐波磁通 相互作用而产生的转子，定子之间的交变径向磁 拉力。
第２０３１２８卷年第９３月期
ＤＲＩＶ传Ｅ ＳＹ Ｓ动ＴＥ Ｍ Ｔ技Ｅ ＣＨ Ｎ术ＩＱＵＥ
文章编号：１００６８２４４（２０１８）０３０３１０５
ＳＶｅｏｐｌｔｅ．３ｍ２ｂ ｅｒＮ２ｏ０１．３８
三螺杆泵减振降噪的分析及改进方案
犜犺犲犃狀犪犾狔狊犻狊犪犚狀犲犱犱犐狌犮犿狋犻狆狅狉狀狅狏狅犲犳犿犜犲犺狀狋狉犲狅犲犳犛犖犮狉狅犲犻狊狑犲犘犚狌犲犱犿狌狆犮狊狋犻狅狀犪狀犱犖狅犻狊犲 陈春轩
阶数 ８ ９ １０ １１ １２ － － 对主从杆是否会出现共振，可以通过实验测量
固有频率（Ｈｚ）２４０２６２３１１３３８３９５ － － 其固有频率的分布，然后通过和振动加速度的频谱
通过对比可以发现，ＣＡＥ分析和实验结果相差 小于８％，但是ＣＡＥ分析的方法更便于进行优化和 设计，缩短研发周期。从频率分布和振型图可以发 现在５２Ｈｚ处泵体入口存在局部模态，这与２９４０ｒ／
进行对比，观察频谱中是否存在固有频率，如果有 则产生了共振，反正则没有。
犉＝犿ω２狉ｃｏｓω狋［３］ （１１）
表１ 模态实验结果
本泵组所使用的电机实际转速为２８５０ｒ／ｍｉｎ，
犜犪犫犾犲１ 犕狅犱犪犾犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋狉犲狊狌犾狋狊
轴频约为５０Ｈｚ，进实验检测在５０Ｈｚ和１００Ｈｚ处
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ 存在加速度分量，因此可以认定不平衡和不对中是
固有频率（Ｈｚ）１６．３３１．５３９．５４１．２５１ｉｇ．３ Ｆｉｒｓｔ１２ｏｒｄｅｒｍｏｄｅｓ
第１２阶（ｆ１＝３９５．５Ｈｚ）
陈春轩：三螺杆泵减振降噪的分析及改进方案
２．２ 实验验证
激发轴频以及轴的２倍频。不平衡力的值可通过式
在安装状态下，分别对底座和泵体应用锤击 （１１）得到。
法，单次锤击方式进行模态实验，所得结果见表１。