申孟亮

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311)

不同壓縮機(jī)腳墊對(duì)空調(diào)器系統(tǒng)噪音、振動(dòng)的影響

申孟亮

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311)

壓縮機(jī)腳墊是空調(diào)系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵物料，在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)旋轉(zhuǎn)引起系統(tǒng)的振動(dòng)、噪音問(wèn)題對(duì)其可靠性、穩(wěn)定性影響很大，用于支撐壓縮機(jī)的腳墊可有效降低壓縮機(jī)的振動(dòng)，減弱噪音。通過(guò)對(duì)比選擇合適形狀、材料的壓縮機(jī)腳墊，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)噪音、振動(dòng)有著非常重要的影響。本文通過(guò)測(cè)試對(duì)比不同材料的壓縮機(jī)腳墊在同一空調(diào)系統(tǒng)中的系統(tǒng)運(yùn)行噪音、振動(dòng)情況，來(lái)說(shuō)明壓縮機(jī)腳墊關(guān)鍵參數(shù)：硬度和彈簧系數(shù)與空調(diào)器系統(tǒng)噪音和振動(dòng)之間的關(guān)系。

壓縮機(jī)腳墊；噪音；振動(dòng)

1、前言

通常情況下空調(diào)器的壓縮機(jī)與底盤之間通過(guò)壓縮機(jī)腳墊連接，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水平方向的位移，冷媒的脈沖式排出和吸入過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生垂直方向的竄動(dòng)，壓縮機(jī)和管路的位移運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生空調(diào)器管路振動(dòng)，而空調(diào)器管路振動(dòng)使得管道產(chǎn)生大的交變應(yīng)力，到達(dá)一定程度之后，就會(huì)造成空調(diào)管路變形甚至裂管，導(dǎo)致冷媒泄漏等嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)空調(diào)器的正常使用產(chǎn)生很大影響。引起空調(diào)器振動(dòng)的因素有很多，莊表中［1］、陳陪烈［2］、趙文龍等［3］主要針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的管路方面原因來(lái)分析空調(diào)系統(tǒng)管路振動(dòng)，而壓縮機(jī)腳墊引起的壓縮機(jī)振動(dòng)連帶管路振動(dòng)是一個(gè)重要的因素，通過(guò)壓縮機(jī)腳墊支撐，起到一定的減振、降噪的作用。王繼承［4］利用仿真的手段，采用固有頻率和模態(tài)判定準(zhǔn)則評(píng)估模型分析了壓縮機(jī)腳墊可靠性，但是沒(méi)有對(duì)壓縮機(jī)腳墊材料對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)和噪音的影響進(jìn)行分析，本文針對(duì)三種不同材質(zhì)的壓縮機(jī)腳墊樣本A、B、C，在同一系統(tǒng)中測(cè)試系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)情況，分析壓縮機(jī)腳墊材料特性與空調(diào)器系統(tǒng)振動(dòng)與噪音的具體關(guān)系。

2、壓縮機(jī)腳墊特性分析

壓縮機(jī)腳墊的作用一方面主要是通過(guò)空調(diào)器底盤螺母固定支撐壓縮機(jī)，減弱壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的水平方向以及垂直方向的振動(dòng)，有效保護(hù)壓縮機(jī)及其連接配管，同時(shí)也降低了壓縮機(jī)的噪音，另一方面在成品運(yùn)輸過(guò)程中有效的保護(hù)壓縮機(jī)，避免壓縮機(jī)直接碰撞底盤。壓縮機(jī)腳墊在壓縮機(jī)振動(dòng)、運(yùn)輸乃至跌落過(guò)程要承受不同程度的變形，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)一定量時(shí)，就會(huì)對(duì)腳墊產(chǎn)生破壞作用，因此壓縮機(jī)腳墊的材料特性是影響其減振降噪性能的一個(gè)重要參數(shù)。本文使用形狀相同壓縮機(jī)腳墊測(cè)試，通過(guò)調(diào)整材料中橡膠、粘合劑、其他配方得出不同硬度和彈簧系數(shù)的壓縮機(jī)腳墊。共計(jì)三種樣本分別為樣本A、樣本B、樣本C。如表1所示：

表一 三種樣本的基本特性

通過(guò)對(duì)樣本施加外力，測(cè)試在不同負(fù)荷下的變形情況，如圖1所示。

從圖1可以看出，測(cè)試從10N到40N時(shí)，樣本A、B、C的變形情況。隨著負(fù)荷加大，其形變量都增大；在相同負(fù)荷作用下，C樣本的形變量＞B樣本的形變量＞A樣本的形變量，說(shuō)明C樣本在相同的壓縮機(jī)壓力下，彈性變形量最大，使配管產(chǎn)生的形變量最大，在排回氣管彎位處有最強(qiáng)的拉伸作用，不利于配管的可靠性運(yùn)行。選用樣本B可適當(dāng)減弱排回氣彎位的拉伸應(yīng)力。從樣本材料的角度來(lái)看，當(dāng)樣本材料的硬度和彈簧常數(shù)較小時(shí)，在外界負(fù)荷作用下的型變量就會(huì)較大（如樣本C）；在樣本材料的硬度和彈簧常數(shù)都較大本B），因此樣本的彈性形變量與其材料的硬度和彈簧常數(shù)存在一定的反比關(guān)系。

3、實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件及結(jié)果分析

3.1 測(cè)試方法

在噪音室內(nèi)測(cè)試噪音，保證了被測(cè)空調(diào)的噪音與背景噪聲之差應(yīng)大于10dB(A)。測(cè)試儀器使用LMS頻譜分析儀，重點(diǎn)測(cè)量室外機(jī)噪音，測(cè)點(diǎn)布置在離風(fēng)輪1m處1個(gè)。

振動(dòng)的測(cè)試設(shè)備使用B&K頻譜分析儀，測(cè)試的原理是動(dòng)態(tài)模擬法，在被測(cè)物上貼上應(yīng)變片，在與被測(cè)物材質(zhì)相同的材料上貼上應(yīng)變片，并將其置于與被測(cè)物相同的溫度環(huán)境里進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)GB/T7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》規(guī)定的額定制熱工況，被測(cè)機(jī)在制熱狀態(tài)下運(yùn)行10min以上。關(guān)閉試驗(yàn)室空氣處理機(jī)組，被測(cè)機(jī)繼續(xù)制熱狀態(tài)運(yùn)行，分別對(duì)被測(cè)機(jī)的壓縮機(jī)排氣管、回氣管和與之相連的管路都進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。本次測(cè)試是針對(duì)變頻機(jī)而言的，因此在測(cè)試時(shí)，需通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)頻率點(diǎn)檢測(cè)其排回氣管的振動(dòng)情況。

3.2 測(cè)試結(jié)果分析

3.2.1 噪音測(cè)試

在制熱工況下，按照制熱工況的測(cè)試方法，測(cè)試壓縮機(jī)頻率從20Hz到75Hz，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。在同一套系統(tǒng)，測(cè)試樣機(jī)狀態(tài)一致，同樣的測(cè)試條件下，大致的規(guī)律是都增大；而C樣本的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)的噪音值高于B樣本的，B樣本的高于A樣本的。說(shuō)明C樣本的降噪性能最差，其次是B樣本，最好的是A樣本。

從材料的角度來(lái)看，A樣本有著最好的降低噪音的效果。壓縮機(jī)腳墊樣本材料的硬度和彈簧常數(shù)越小時(shí)，系統(tǒng)的噪音越大（如C樣本）；相同硬度的壓縮機(jī)腳墊，彈簧常數(shù)越大，噪音值越大（如A樣本和B樣本）。因此，使用三種壓縮機(jī)腳墊樣本的空調(diào)器系統(tǒng)的噪音與腳墊材料的硬度存在正比函數(shù)關(guān)系，與其材料的彈簧常數(shù)存在二次函數(shù)關(guān)系。

3.2.2 振動(dòng)測(cè)試

空調(diào)器系統(tǒng)配管的振動(dòng)對(duì)其可靠性、穩(wěn)定性、舒適性影響很大，主要表現(xiàn)在高振幅的振動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)的管路產(chǎn)生疲勞斷裂，導(dǎo)致冷媒泄露。壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)引起系統(tǒng)的振動(dòng)是主要的空調(diào)器系統(tǒng)振動(dòng)源。通過(guò)選擇合適的壓縮機(jī)腳墊可有效減弱壓縮機(jī)水平方向和垂直方向的振動(dòng)，從而降低與其連接壓縮機(jī)配管的振幅。在測(cè)試中按照測(cè)試要求在規(guī)范要求的工況和實(shí)驗(yàn)條件下布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果如圖3和4所示。

圖1 三種壓縮機(jī)腳墊樣本在不同負(fù)荷下的型變量

圖2 制熱工況下三種樣本的系統(tǒng)噪音情況

圖3 三種樣本的系統(tǒng)排氣管振動(dòng)情況

圖4 三種樣本的系統(tǒng)回氣管振動(dòng)情況

排氣管輸出高溫高壓蒸汽，冷媒的脈沖式輸出對(duì)排氣管的震動(dòng)影響很大，是管裂、斷管等狀況發(fā)生的高危地帶，需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。測(cè)試其振動(dòng)情況如圖3所示。在壓縮機(jī)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣管振幅普遍較大，A樣本、C樣上，高頻階段，排氣管振幅急劇降低，基本在200以下，三種樣本腳墊振幅基大致相同，可見選用B樣本能適當(dāng)降低排氣管在各頻率段的振幅。

同排氣管一樣，在壓縮機(jī)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，回氣管振幅普遍較大，A樣本和C樣本振幅較大，高頻階段，回氣管振幅有所降低，基本在300以下，三種樣本腳墊振幅基大致相同，B樣本在高頻至低頻一些列測(cè)試中表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。選用B樣本能適當(dāng)降低回氣管在各頻率段的振幅。

綜合比較兩組振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，使用B樣本的系統(tǒng)的振動(dòng)能夠達(dá)到生產(chǎn)要求，其材料的硬度和彈簧常數(shù)都較大，說(shuō)明壓縮機(jī)腳墊的減振情況與腳墊材料的硬度和彈簧常數(shù)存在一定的正比函數(shù)關(guān)系。同時(shí)也驗(yàn)證了，適合減振的壓縮機(jī)腳墊材料的硬度和彈簧常數(shù)都要較大，而在負(fù)荷作用下的型變量要較小。

4、結(jié)論

（1）壓縮機(jī)腳墊的樣本材料與其自身材料的硬度和彈簧常數(shù)的大小存在反比函數(shù)關(guān)系，硬度和彈簧常數(shù)越大，在負(fù)荷的作用下其型變量越小；從壓縮機(jī)對(duì)配管拉伸引起配管應(yīng)力集中的角度考慮，可選擇硬度和彈簧常數(shù)較大材料的腳墊。

（2）系統(tǒng)噪音與腳墊材料的硬度存在正比函數(shù)關(guān)系，與其材料的彈簧常數(shù)存在二次函數(shù)關(guān)系；

（3）系統(tǒng)振動(dòng)與腳墊材料的硬度和彈簧常數(shù)的大小存在正比函數(shù)關(guān)系。

[1].莊表中,張均鋒,王天華,干孝佩.窗式空調(diào)器管道振動(dòng)的控制與疲勞壽命估算[J].機(jī)械強(qiáng)度，1993.

[2]. 陳培烈.應(yīng)用CAE 技術(shù)進(jìn)行空調(diào)管路的振動(dòng)分析[J].技術(shù)應(yīng)用，2002.

[3].趙文龍, 張?jiān)鰧W(xué), 李立斌.有限元技術(shù)在空調(diào)器管路振動(dòng)分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004.

[4].王繼承.壓縮機(jī)腳墊系統(tǒng)有限元模型可靠性研究[J].技術(shù)創(chuàng)新，2012.

Influence of different compressor foot pad on noise and vibration of air conditioning system

Shen Mengliang
(MIDEA RAC DIVISSION, Foshan 528311, China)

Compressor mat is the key material for the air conditioning system. During the compressor running, the vibration and noise caused by rotation of compressor motor will greatly affect the reliability and stability. The supporting mat of compressor can effectively reduce the shake and noise. Compressor mats of different materials and shape will have important impact on the vibration and noise of air conditioning system.In this paper, by testing different materials which affected on the vibration and noise, we concluded the key parameters of compressor mat: hardness, spring constant and their relationship.

The mat of compressor；noise；vibration