高偉 呂錦鑾

摘? ?要：目前空調(diào)電機(jī)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然依靠經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)，在業(yè)界并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為了有效降低室外機(jī)風(fēng)機(jī)腔的噪聲，本文從空調(diào)外機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度作分析，從空調(diào)外機(jī)噪聲來(lái)源入手，給出減震空調(diào)外機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)方案和材料選擇，給出直型電機(jī)支架設(shè)計(jì)方案，并對(duì)風(fēng)葉翻面設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)翻面設(shè)計(jì)為與風(fēng)葉方向相同時(shí)，能降低噪聲，增加風(fēng)量，提高空調(diào)外機(jī)風(fēng)機(jī)效率。本文對(duì)空調(diào)室外機(jī)電機(jī)支架噪聲來(lái)源入手作分析，給出減震空調(diào)外機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)方案，以便對(duì)實(shí)際的制造使用提供參考。

關(guān)鍵詞：空調(diào)外機(jī)機(jī)架? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 外機(jī)材料? 外機(jī)噪聲

中圖分類(lèi)號(hào)：TM341? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0077-02

空調(diào)室外機(jī)主要用于商業(yè)場(chǎng)所或家庭住宅，而室外機(jī)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)通過(guò)螺絲釘固定在電機(jī)支架上，形成一個(gè)組件后，再固定在底盤(pán)上。目前空調(diào)電機(jī)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然依靠經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)，在業(yè)界并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。為了有效降低室外機(jī)風(fēng)機(jī)腔的噪聲，電機(jī)支架的設(shè)計(jì)需要從結(jié)構(gòu)形式、加工方式等方面進(jìn)行考慮[1]。良好的機(jī)架設(shè)計(jì)對(duì)空調(diào)外機(jī)的使用壽命、能耗、效率和使用舒適度有顯著作用[2][3]

1? 空調(diào)外機(jī)噪聲分析

1.1 空調(diào)外機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

空調(diào)外機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括殼體、冷凝器、風(fēng)機(jī)組件和壓縮機(jī)組件。殼體由面板、側(cè)板、頂蓋和底殼等部件組成，相互之間通過(guò)螺釘硬連接;冷凝器由翅片和管路組成，管路的走向曲折復(fù)雜，管路內(nèi)部還存在螺紋結(jié)構(gòu)，制冷劑在管路中以氣態(tài)和液態(tài)交替的方式流動(dòng);風(fēng)機(jī)組件由電機(jī)、風(fēng)葉、電機(jī)支架組成，固定于底殼和面板之間;壓縮機(jī)組件內(nèi)有氣缸、電磁系統(tǒng)、油路系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

1.2 空調(diào)外機(jī)噪聲源廣

據(jù)噪聲源的不同，包括空調(diào)內(nèi)固體間、固體和液體間、液體間、固體和氣體間產(chǎn)生的噪聲。固體間的噪聲源包括電機(jī)線圈和電機(jī)定子鐵芯之間產(chǎn)生的摩擦噪聲，風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)和外機(jī)殼體間的傳遞噪聲，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)因抖動(dòng)傳遞到管路的噪聲等。固體和液體間產(chǎn)生的噪聲主要包括壓縮機(jī)和管路系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑與管路內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的噪聲，制冷劑自身也會(huì)因流向復(fù)雜而形成液體間沖擊的噪聲，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與空氣相互摩擦?xí)a(chǎn)生固體和氣體之間的噪聲。各種噪聲源產(chǎn)生的噪聲疊加會(huì)導(dǎo)致空調(diào)外機(jī)噪聲放大。

1.3 空調(diào)外機(jī)降噪功能設(shè)計(jì)不足

空調(diào)外機(jī)系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)產(chǎn)生噪聲，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中也需要考慮減震設(shè)計(jì)。但是因?yàn)榭照{(diào)外機(jī)設(shè)計(jì)并沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，甚至有些廠商可能并未考慮減震設(shè)計(jì)，導(dǎo)致空調(diào)外機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中噪聲大影響用戶感受，不良的震動(dòng)也會(huì)影響到空調(diào)的使用壽命。在空調(diào)的制造材料方面，整體殼體板材的厚度、支架的剛度和強(qiáng)度、壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作方式，都會(huì)對(duì)噪聲的生成產(chǎn)生影響。在外機(jī)的架設(shè)方面，架設(shè)距離地面的高度，打入墻體內(nèi)的鋼筋深度，與空調(diào)內(nèi)機(jī)連接的孔洞大小，也會(huì)對(duì)空調(diào)外機(jī)的噪聲產(chǎn)生影響。

2? 空調(diào)外機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 減噪外機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

目前電機(jī)支架主要采用三種方式，分為直型電機(jī)支架、弓形電機(jī)支架和半截電機(jī)支架等。

2.1.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)

電機(jī)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性主要與風(fēng)葉、電機(jī)安裝方式及安裝后的重心是否合適有關(guān)。理論上，由于風(fēng)葉伸進(jìn)距離與風(fēng)量呈對(duì)數(shù)關(guān)系，風(fēng)葉的伸進(jìn)距離并不能過(guò)多，當(dāng)伸進(jìn)距離達(dá)到一定閾值后，繼續(xù)伸進(jìn)風(fēng)量增加不明顯。此外，由于前側(cè)擋板的限制，風(fēng)葉不能無(wú)限制的伸進(jìn)。因此風(fēng)葉的伸進(jìn)距離為2/3時(shí)最為合適。弓形的支架會(huì)使電機(jī)重心前移，增加集震源的力矩，使震動(dòng)容易放大，直型支架可以有效規(guī)避此問(wèn)題，同時(shí)在電機(jī)安裝位置增加凸包可以增加支架強(qiáng)度，減少震動(dòng)的傳遞。三款不同的電機(jī)支架的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。

2.1.2 翻邊方向設(shè)計(jì)

為了架線方便省事，電機(jī)的翻邊均是與扇葉方向相反朝后，這樣設(shè)計(jì)帶來(lái)的影響會(huì)導(dǎo)致室外進(jìn)風(fēng)量降低、噪聲增大、效率降低。因此，在電機(jī)支架設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到提高進(jìn)風(fēng)量，降低噪聲，提高效率，翻邊的設(shè)計(jì)應(yīng)與風(fēng)葉方向相同朝前。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，在同轉(zhuǎn)速下、電機(jī)支架翻邊朝后時(shí)，所產(chǎn)生的噪音高于翻邊朝前噪音1dB左右，效率降低4%左右;在同轉(zhuǎn)速下，電機(jī)支架翻邊朝后風(fēng)量低于翻邊朝前，減少量約為100m3/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，翻面設(shè)計(jì)為與風(fēng)葉方向相同時(shí)，能降低噪聲，增加風(fēng)量，提高空調(diào)外機(jī)風(fēng)機(jī)的效率。

2.2 加工方式的選擇

對(duì)于相應(yīng)的減震機(jī)架設(shè)計(jì)需采用對(duì)應(yīng)的加工方式，目前常見(jiàn)的加工方式包括單沖模，連續(xù)模和三次元。

2.2.1 單沖模

單沖模是無(wú)導(dǎo)向裝置的沖裁模和成形模[4]。在零件的制作過(guò)程中，每個(gè)機(jī)床只執(zhí)行一個(gè)工序，這會(huì)導(dǎo)致加工效率低、精度低、功耗大，無(wú)法大規(guī)模批量生產(chǎn)，且生產(chǎn)的大批零件無(wú)法保證一致性和精確性，目前這種加工方式只適合生產(chǎn)小批零件。

2.2.2 連續(xù)模

連續(xù)模工序直接從板、條、帶、卷材等不同原材料上，用不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的多工位模具一模成形，制作出各種復(fù)雜形狀的沖裁件和立體成形件的模具結(jié)構(gòu)形式[5]。當(dāng)連續(xù)模工作時(shí)，壓力機(jī)完成一個(gè)行程，連續(xù)模上的不同工位分別完成所需要的全部沖壓作業(yè)。當(dāng)原材料在進(jìn)給方向上連續(xù)通過(guò)模具中的所有工位時(shí)，完成一個(gè)行程或一組沖壓部件。因此，當(dāng)連續(xù)模生產(chǎn)時(shí)，不僅效率高，而且制造的部件具有良好的一致性和高互換性，更便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)人化、機(jī)械化、自動(dòng)化和操作安全性。與其他類(lèi)型的模具相比，多工位連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造和維護(hù)，并且成本高，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留連料點(diǎn)，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而且連續(xù)模頭尾兩件是廢件。

2.2.3 三次元

三次元的主要特點(diǎn)是采用機(jī)械手進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。每個(gè)操作工位獨(dú)立完成一個(gè)工序，工位間通過(guò)機(jī)械手臂進(jìn)行抓取和移動(dòng)，這樣做的一個(gè)顯著的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高[6]。其優(yōu)點(diǎn)是加工后的零件一致性和互換性得到提高，同時(shí)大批量零件的精確度、精密性也明顯加強(qiáng)。但是，采用機(jī)械臂的方式也會(huì)帶來(lái)設(shè)備成本提高、維護(hù)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)過(guò)程中要求也相應(yīng)提高。

2.2.4 實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，選用哪種結(jié)構(gòu)，通常要根據(jù)交貨期T、質(zhì)量Q、成本C三要素權(quán)衡確定[7]，同時(shí)也需要考慮到公司內(nèi)部現(xiàn)有的生產(chǎn)線，不能因?yàn)椴捎眠B續(xù)模導(dǎo)致現(xiàn)有生產(chǎn)線必須改造。在現(xiàn)有的成形技術(shù)水平與條件下，在保證沖壓件質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最短的生產(chǎn)周期和最低的制造成本是模具選擇的基本原則。正常情況下，零件尺寸處于中小級(jí)別的薄板沖壓件，在條件允許的條件下最好選用合適的連續(xù)模沖制。使用連續(xù)模在大多數(shù)情況下都能達(dá)到?jīng)_件的質(zhì)量要求，但需求量小時(shí)則未必經(jīng)濟(jì)合算。多工位連續(xù)模只有在大批量生產(chǎn)時(shí)才能顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。在選擇零件加工方式時(shí)，有必要估算該零件的總產(chǎn)量，這樣更容易取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 制作材料

考慮到減震設(shè)計(jì)的需求，空調(diào)外機(jī)的電機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以考慮采用新型材料，如橡膠材料、輕質(zhì)鋼材。外殼的設(shè)計(jì)可以采用高阻尼材料，吸收噪聲，降低噪聲的傳播。在機(jī)架的連接處，要接合牢固，對(duì)于滑輪或者軸承處，必要時(shí)可涂抹潤(rùn)滑油，減低震動(dòng)效果。

3? 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)空調(diào)室外機(jī)電機(jī)支架設(shè)計(jì)，本文從空調(diào)外機(jī)噪聲來(lái)源出發(fā)，對(duì)噪聲來(lái)源進(jìn)行分析。并針對(duì)噪聲特點(diǎn)，給出減震減噪空調(diào)外機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)方案，采用直型電機(jī)支架（中間凸包）可以有效提高減震、降噪的可能性，并對(duì)支架翻面設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)翻面設(shè)計(jì)為與風(fēng)葉方向相同時(shí)，能降低噪聲，增加風(fēng)量，提高空調(diào)外機(jī)風(fēng)機(jī)效率。

參考文獻(xiàn)

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