蘇炳超 劉剛
(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 佛山 528311)
空調(diào)室外機軸流風葉輕量化研究
蘇炳超 劉剛
(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 佛山 528311)
空調(diào)器的輕量化是一個重要的研究課題,可以節(jié)省成本,方便運輸。本文研究了Midea B150室外機軸流風葉的輕量化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例,從材料力學性能、軸流風葉單體性能、整機風量、整機噪音等方面驗證了PP-GF28替代原來ASGF20在室外機軸流風葉應(yīng)用的可行性。驗證結(jié)果表明,PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用。
空調(diào)輕量化;軸流風葉
隨著空調(diào)保有量的與日俱增以及人們對空調(diào)舒適性和環(huán)保性能的提高,節(jié)能,安全、方便成為空調(diào)制造商關(guān)注的話題,而輕量化是實現(xiàn)這一主題的重要措施??照{(diào)的輕量化就是在保證空調(diào)的強度和性能的前提下,盡可能地降低空調(diào)的整機質(zhì)量。
空調(diào)輕量化技術(shù)是輕量化設(shè)計、輕量化材料、輕量化制造技術(shù)的集成應(yīng)用[1]。具體而言,實現(xiàn)輕量化的途徑有兩條:一是通過整機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,如采用優(yōu)化設(shè)計去除零件的冗余部分(使零部件薄壁化、中空化),部件零件化、復(fù)合化以減少零件數(shù)量,設(shè)計全新的結(jié)構(gòu)等;二是材料優(yōu)化設(shè)計,即低密度材料代替低密度材料的應(yīng)用,主要是采用輕量化材料以減輕零部件質(zhì)量。
本文從材料優(yōu)化的方向出發(fā),以軸流風葉為研究對象,在保證其滿足空調(diào)的使用性能條件下,采用新的材料替換原有的ASGF20材料,并對其進行對比測試及分析,驗證空調(diào)外機軸流風葉上使用的PP-GF28可行性。
空調(diào)室外機軸流風葉作為室外機的關(guān)鍵部件,其主要作用是為室外機熱交換提供穩(wěn)定的風量,要求其有足夠的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性。目前空調(diào)室外機軸流風葉上主要使用的材料為ASGF20、ABS-GF20,從表1可知:PP-GF28在拉伸強度、彎曲強度不及AS+GF20,但其沖擊強度最高;同時從材料密度上看,PPGF28密度最小,具有輕量化的優(yōu)勢。同時,材料原料上看,PP比AS、ABS成本更低;且玻璃纖維增強PP除具有PP原有的耐化學腐蝕、電絕緣等優(yōu)良性能外,其強度、硬度、剛度、耐熱性等都大大提高[2],因此選取PPGF28材料在Midea B150室外機軸流風葉與原來AS-GF20材料進行對比驗證。
表1 不同材料性能對比
表2 不同材料單體性能對比
由表2可知,PP-GF28材料的軸流風葉的雙向跳動、動平衡相比原AS-GF20風葉差,但其均在合格標準內(nèi);同時單體跌落測試均合格;從同一模具注塑軸流風葉,其重量從均值332克降為290克,降幅達12.45%,其輕量化效果明顯。
為了驗證PP-GF28材料與AS-GF20材料軸流風葉在整機上的性能,將兩種材料的風葉安裝在同一臺室外機上、同工況條件下進行測試,測試結(jié)果如圖1、圖2、圖3。
從圖1可知:在相同風量下,PP-28GF風葉比AS-GF20風葉噪音有優(yōu)勢。從圖2可知:在相同轉(zhuǎn)速下,PP-28GF風葉比AS-GF20風葉噪音無優(yōu)勢。
從圖3可知:在相同風量下,在風量小于1450m3/h,PP-28GF風葉比AS-GF20風葉功率有優(yōu)勢;在風量大于1450m3/h,PP-28GF風葉比AS-GF20風葉功率無優(yōu)勢。
圖1 風量-噪音
圖2 風量-轉(zhuǎn)速
圖3 風量-功能
由表3可知:
a、PP-GF28風葉長運1月后和未長運前對比,葉尖降低變化在4mm-7mm之間,變化率在3%-7%之間。
b、PP-GF28風葉長運2月后和未長運前對比,葉尖降低變化在4mm-7mm之間,變化率在3%-6%之間。
c、未長運前PP-GF28風葉葉尖高度在121mm-125mm之間,長運1個月后,風葉葉尖高度在116mm-120mm之間,葉尖高度衰減加大,長運2個月后的葉尖衰減變化不大,葉尖高度基本穩(wěn)定。
由表4可知:
a、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比,風量損失在0.9%-2.1%之間。
b、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比,風量損失在0.06%-0.45%之間。
c、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比,兩者噪音相當,差異不大。
表3 PP-GF28材料風葉整機長期運行對比
表4 不同材料風葉整機長期運行2個月后風量噪音對比
本文研究了Midea B150室外機軸流風葉的輕量化方案,給出相關(guān)優(yōu)化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例,從材料力學性能、軸流風葉單體性能、整機風量、整機噪音等方面驗證了PP-GF28替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉應(yīng)用的可行性。驗證結(jié)果表明,PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用。
利用本文的研究結(jié)果,結(jié)合實驗驗證,PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用,最終達到空調(diào)室外機輕量化的目的。
[1] 曾正明. 機械工程材料手冊:金屬材料(6版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[2] 王洪增,李榮勛,劉保成,申欣,劉莉,劉光燁. 增強聚丙烯汽車發(fā)動機風扇改性料的研制[J]. 塑料科技,2005,1005-3360(2005)03-0032-04.
The Studying on the lightweight of Axial-flow fan of Outdoor Air-conditioner
SU BingChao LIU Gang
(GD Midea Air- Conditioning Equipment Co., Ltd. Foshan 528311)
The research topics relate to lightweight of Air-conditioner are very important by which we can reduce the cost and make the transportation of the products to be convenient. We systematically studied a lightweight scheme for Axial-flow fan of an outdoor air-conditioner named Midea B150. In the aspect of material strength, total air volume, unit noise, we have convinced the possibility of using PP-GF28 to instead the AS-GF20. The experiments and comparisons have shown us the PP-GF28 can substitute AS-GF20 to apply on the Axial-flow fan of outdoor air-conditioner.
Lightweight of air-conditioner; axial-flow fan