氢燃料电池空压机转速轴模态分析*
2021-09-15刘清国张元元张小青
机械研究与应用 2021年4期
刘清国,于 蓬,张元元,张小青,杨 君
(1.山东众氢能源科技有限公司,山东 济南 271100; 2.淄博职业学院,山东 淄博 255314;3.山东工业职业学院,山东 淄博 256414; 4.山东交通学院,山东 济南 250357)
0 引 言
氢燃料电池汽车专用空压机是燃料电池供气系统的核心部件。转速轴是空压机的做功部件,通过旋转对气体作功,使气体获得压力能和速度能。转速轴要有足够的强度和刚度,防止运行时产生位移,造成摩擦、撞击等故障,同时应避免临界转速所产生的的共振对空压机造成损坏。Lucian Witek 等通过实验的方法深入研究了一种利用空气压缩机的叶片在激振力的作用下,使其在共振状态下受到破坏点的扩展,并通过有限元法深入研究了这种叶片在该区域的共振状态下的应力状态[1]。Zhao Yuanyang等通过研究30 kW燃料电池系统中空压机临界转速对性能的影响,从而验证空压机应当避免在临界转速下工作,从而进一通过物理材料提升空压机工作效率[2]。韩永杰等人对一种新型采用离心式空压机的燃料电池系统的性能情况进行了仿真和研究,与国内目前采用旋涡式空压机的燃料电池系统的性能情况进行了对比和分析。结果显示:采用离心式空压机的燃油动力电池系统在其运行时间和范围内都能够满足常用系统的运行时间范围,且该系统的工作效率也更高,空气加湿性能更好[3]。任天明等人通过利用动力学设计,对空压机转子进一步优化设计,从而大幅提高了空压机转子的临界转速,并通过降损设计有效减小了转子搅水损耗。……
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