基于Box-Behnken试验设计的大型压缩机曲轴优化

以大型往复式压缩机曲轴为研究对象,采用Box-Behnken试验设计对曲轴结构进行优化设计,达到降低曲轴系的扭振幅值和自由端扭转角的目标。首先采用田口设计试验法从多个曲轴结构的设计参数中筛选出对曲轴系强度及扭转性能影响较大的显著因子,然后采用Box-Behnken试验设计法对显著因子进行优化,得出曲轴结构设计参数的最终优化值。通过对8列全平衡曲轴的曲柄厚度、中心圆盘厚度和与大端曲柄销长度进行优化结果显示,压缩机曲轴系在一个周期内的峰值应力和自由端扭转角与优化前相比分别下降了22.4%和4.5%,这表明,优化后曲轴系的强度提高,扭振幅值降低。研究结果为大型多列曲轴的研究设计提供了有效理论和有效证据。