丁義鋒， 崔元虎， 閆莉瑩

(1.西安中車永電捷通電氣有限公司，陜西 西安 710016； 2.大連機(jī)車車輛有限公司 遼寧 大連 116021)

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)高速列車不斷發(fā)展，運(yùn)行速度不斷提高，客室內(nèi)的振動(dòng)與噪聲已成為影響客室內(nèi)舒適性的重要指標(biāo)[1]。某型號(hào)列車客室空調(diào)機(jī)組采用完全嵌入式結(jié)構(gòu)，振動(dòng)與噪聲對(duì)客室的影響尤為明顯?？褪铱照{(diào)機(jī)組的振動(dòng)主要來(lái)源于壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)3種運(yùn)動(dòng)部件，以及客室空調(diào)與車輛的共振。其中，壓縮機(jī)是最主要的振動(dòng)源[2-4]。在客室空調(diào)機(jī)組中，壓縮機(jī)布置在室外腔，主要通過與空調(diào)箱體的連接向客室內(nèi)傳播振動(dòng)噪聲。

空調(diào)機(jī)組的異常振動(dòng)對(duì)乘客舒適性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，因此，有必要對(duì)空調(diào)機(jī)組的減振問題進(jìn)行研究分析。針對(duì)空調(diào)機(jī)組振動(dòng)較大的問題，筆者采用加速度計(jì)對(duì)空調(diào)機(jī)組在不同負(fù)載條件下的振動(dòng)量進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，振動(dòng)主要來(lái)源于空調(diào)機(jī)組內(nèi)部的壓縮機(jī)。通過調(diào)整壓縮機(jī)減振橡膠硬度，及增加二級(jí)減振結(jié)構(gòu)，有效地解決了壓縮機(jī)振動(dòng)較大的問題，達(dá)到了減振降噪的目的，提高了客室內(nèi)的舒適性，對(duì)空調(diào)機(jī)組的減振降噪有著重要的指導(dǎo)意義。

1 壓縮機(jī)原方案振動(dòng)測(cè)試

1.1 空調(diào)機(jī)組安裝點(diǎn)振動(dòng)量測(cè)試

某型號(hào)客室空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)為臥式全封閉渦旋壓縮機(jī)，采用一級(jí)減振結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)四個(gè)安裝點(diǎn)使用減振橡膠進(jìn)行減振，安裝在托盤上，托盤剛性安裝在空調(diào)室外腔。為研究壓縮機(jī)對(duì)箱體的振動(dòng)影響，主要對(duì)空調(diào)機(jī)組室外腔12個(gè)安裝點(diǎn)附近進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。各測(cè)點(diǎn)加速度RMS值如圖1所示，各測(cè)點(diǎn)頻譜分析結(jié)果如圖2所示。

圖1 不同測(cè)點(diǎn)振動(dòng)量測(cè)試結(jié)果

圖2 頻譜分析結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，在振動(dòng)較大部位，風(fēng)機(jī)振動(dòng)量占比約為20%，壓縮機(jī)占比約為80%，壓縮機(jī)振動(dòng)量較大，風(fēng)機(jī)振動(dòng)峰值主要出現(xiàn)在150 Hz，而壓縮機(jī)振動(dòng)峰值主要出現(xiàn)在50 Hz和150 Hz。

1.2 掃頻測(cè)試

為測(cè)得壓縮機(jī)所用減振系統(tǒng)的固有特性，使用振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)壓縮機(jī)減振系統(tǒng)進(jìn)行掃頻試驗(yàn)。三個(gè)方向的掃頻測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 原方案壓縮機(jī)掃頻測(cè)試結(jié)果

壓縮機(jī)一級(jí)減振結(jié)構(gòu)振動(dòng)量和掃頻測(cè)試結(jié)果表明，壓縮機(jī)振動(dòng)量遠(yuǎn)大于風(fēng)機(jī)，需改進(jìn)壓縮機(jī)減振系統(tǒng)。壓縮機(jī)在50 Hz處的振動(dòng)量較大，需降低50 Hz振動(dòng)峰值。壓縮機(jī)減振系統(tǒng)在垂向雖處于隔振區(qū)，但頻率比較小，隔振效果不理想。壓縮機(jī)減振系統(tǒng)橫向二階固有頻率約為52 Hz，處于共振區(qū)，需改進(jìn)壓縮機(jī)減振系統(tǒng)。

2 壓縮機(jī)減振優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 壓縮機(jī)減振方案設(shè)計(jì)

為研究不同一級(jí)減振橡膠硬度及增加二級(jí)減振橡膠后減振系統(tǒng)的特性，設(shè)計(jì)八種方案對(duì)壓縮機(jī)二級(jí)減振系統(tǒng)進(jìn)行研究。壓縮機(jī)二級(jí)減振安裝示意圖如圖4所示，一級(jí)減振橡膠與二級(jí)減振橡膠的組合情況如表1所示。

圖4 壓縮機(jī)二級(jí)減振安裝示意圖

表1 壓縮機(jī)減振系統(tǒng)二級(jí)減振系統(tǒng)方案

2.2 掃頻測(cè)試

壓縮機(jī)減振系統(tǒng)垂向、縱向和橫向的掃頻測(cè)試結(jié)果分別如圖5～7所示。

圖5 垂向掃頻測(cè)試結(jié)果

圖6 縱向掃頻測(cè)試結(jié)果

圖7 橫向掃頻測(cè)試結(jié)果

對(duì)掃頻結(jié)果中一階固有頻率和幅值比進(jìn)行匯總，如表2所列。

表2 不同方案一階固有頻率和幅值比

掃頻測(cè)試結(jié)果表明，一級(jí)減振橡膠硬度越小，減振系統(tǒng)固有頻率越低，而且增加二級(jí)減振同樣可降低減振系統(tǒng)固有頻率。

2.3 安裝點(diǎn)振動(dòng)量測(cè)試

不同方案加速度RMS值測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同方案振動(dòng)量測(cè)試結(jié)果

上述測(cè)試結(jié)果表明：一級(jí)減振橡膠硬度越小，減振系統(tǒng)固有頻率越低，壓縮機(jī)減振效果越好。硬度30～35的減振效果最好；硬度35～45和硬度30～40的次之；硬度60～70(原方案)的減振效果最差。增加二級(jí)減振可進(jìn)一步降低壓縮機(jī)振動(dòng)量及50 Hz處的振動(dòng)峰值。

3 試驗(yàn)結(jié)果

壓縮機(jī)二級(jí)減振方案方案6的減震效果最好，但與車體的固有頻率接近，存在共振的風(fēng)險(xiǎn)。綜合減振效果及減振系統(tǒng)固有頻率后，選擇方案8作為最終方案，即一級(jí)減振橡膠硬度由60～70降低為30～40，并增加二級(jí)減振橡膠。最終方案與原方案的對(duì)比如圖9和圖10所示。

圖9 最終方案與原方案振動(dòng)量對(duì)比

圖10 頻譜分析結(jié)果對(duì)比

壓縮機(jī)最終方案掃頻測(cè)試結(jié)果如圖11所示，從圖中看出，壓縮機(jī)減振系統(tǒng)在50 Hz處無(wú)共振峰。

圖11 最終方案壓縮機(jī)掃頻測(cè)試結(jié)果

與原方案相比，最終方案減振效果更好，能夠滿足整改目標(biāo)要求。在原方案振動(dòng)較大的部位，最終方案振動(dòng)量降幅達(dá)60%以上。最終方案8#和9#測(cè)點(diǎn)振動(dòng)量與風(fēng)機(jī)振動(dòng)量相差不大，除8#和9#測(cè)點(diǎn)外，其他測(cè)點(diǎn)振動(dòng)量與風(fēng)機(jī)振動(dòng)量相比，可忽略不計(jì)。壓縮機(jī)在50 Hz的振動(dòng)峰值降幅達(dá)50%以上。減振系統(tǒng)垂向頻率比約為2.7，縱向頻率比約為4，橫向頻率比約為4.8，均處于隔振區(qū)，可有效降低壓縮機(jī)傳遞的振動(dòng)量，提高客室內(nèi)的舒適性。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過試驗(yàn)測(cè)量，確定了空調(diào)機(jī)組的振動(dòng)主要來(lái)源于其內(nèi)部的壓縮機(jī)。為了降低壓縮機(jī)振動(dòng)量，文中共設(shè)計(jì)了八種不同的壓縮機(jī)減振方案。試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，減振橡膠硬度越小，減振系統(tǒng)固有頻率越低，減振效果越好。增加二級(jí)減振可以進(jìn)一步降低系統(tǒng)的固有頻率，但需避開車輛固有頻率，以避免與車體發(fā)生共振。與原方案相比，最終方案極大地降低了壓縮機(jī)的振動(dòng)量，有效地解決了壓縮機(jī)振動(dòng)過大的問題，對(duì)空調(diào)機(jī)組的減振降噪有著重要的指導(dǎo)意義。