|
CAE/模拟仿真 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
|
查看本类全部文章 |
| |
|
|
|
|
模态测试在空调压缩机配管系统减振中的应用 |
|
|
作者：王继承 董术海 |
|
摘要：文中采用模态测试技术对压缩机脚垫系统的模态进行识别以及修正。通过对实验数据的分析，得到配管振动大的原因。文中还分析了阻尼在压缩机配管系统减振中的作用，最后给出了一种阻尼减振的方法。
关键词：模态测试压缩机配管 减振
1、前言
空调系统中室外机的振动不但影响到空调的噪声品质，而且直接关系到空调产品的可靠性。压缩机配管系统是室外机振动的主要来源，其振动能直接导致辐射噪声，过大的振动也能导致空调配管的可靠性降低，致使空调使用寿命降低。现在，室外机的振动和可靠性越来越成为空调厂家关注的焦点。
本文对空调器室外机的压缩机脚垫系统进行模态测试，分析压缩机脚垫系统的减振效果，以及更改方案，然后对压缩机配管系统进行测试，并对比了在配管上增加阻尼和不增加阻尼两种情况下的模态，对阻尼减振进行了分析。
2、空调配管系统的结构和工作原理
图1为常见空调器室外机的结构示意图，压缩机管路系统的主要结构有压缩机、吸气管、排气管、阀门管和冷凝管等结构。制冷过程，低压气体通过阀门管和吸气管进入压缩机，压缩机通过电机带动，压缩机气体，然后把高压气体通过排气管和冷凝器管排出到冷凝器，从而形成一个工作循环。压缩机为空调室外机的主要振源，工作时主要表现为压缩机绕其轴线的扭转运动，其中激励频率主要由压缩机的工作频率决定。室外机工作时，压缩机把振动传递给配管，同时通过脚垫，也把振动传递给底盘和安装架。脚垫和管路的设计不合理，将导致管路振动大，影响到管路的可靠性和空调的使用寿命，同时也会使室外机振动过大，导致较大的结构辐射噪声，使得安装的室外机影响多个住户，给空调品牌带来不利的影响。
3、压缩机配管系统试验分析
采用某公司某款压缩机设计的一款室外机，在试验测试中发现，室外机整体振动大，且吸、排气管振动大，分别从压缩机的脚垫和配管两个方面进行着手寻找原因。
3.1 压缩机脚垫系统的模态测试和脚垫参数修改
压缩机脚垫系统的结构为压缩机机体支撑在三个橡胶脚垫上，橡胶脚垫对压缩机的振动起衰减作用。系统的固频随脚垫的硬度增加而最大。建立如图2所示的压缩机测试坐标系统。在压缩机三个机脚处，作为拾振点，粘贴加速度传感器，并在3个方向进行激励，测试系统的模态。
图 2 压缩机测试坐标系统
稳态图如图 3 所示。
图3 压缩机模态测试稳态图
压缩机脚垫系统具有明显的刚体运动特点，且第一阶、第二阶和第五阶、第六阶频率较为密集。其中第三阶的振型为扭转振动，如图4所示，第四阶的振型为上下运动。 
图 4 压缩机脚垫系统第三阶振型
压缩机脚垫主要起隔振作用，根据隔振理论，则系统的隔振系数为：
绘制隔振系数同频率比λ和阻尼比ξ的曲线如图5所示。
图 5 隔振系统幅频特性
对比频率比只有λ >  隔振系统采用隔振作用，实际工程中，一般频率比λ取为2.5～4.5之间。
压缩机为采用的某厂家某款压缩机，工作转速为2840r/min，则激励频率为2840/60=47.3Hz。
由于压缩机主要表现为扭转振动，在计算频率比时采用压缩机脚垫系统的第三阶固频。则该压缩机的频率比：
λ=3.08
原机采用的脚垫的硬度Hs为50，有近一步优化压缩机振动衰减性能的空间。把脚垫的硬度调整为42，第三阶的固有频率降为12.40Hz，则该压缩机的频率比为：
λ=3.78
由式1可知，对脚垫的硬度调整后，隔振系数降低了1.5倍。
3.2压缩机配管模态分析
分别对带阻尼和不带阻尼的两种配管结构进行模态测试，分析阻尼对配管的模态影响。图6为压缩机配管的结构示意图。分别在吸气管、排气管和压缩机上布置41个测点作为拾振点，分别在吸气管口处和压缩机上个采用一个点，用力锤进行激励。其中测点如图7所示。
图6 压缩机配管结构示意图
图7 配管模态测试布点图
无阻尼压缩机配管系统的稳态图如图8所示。 
图 8 配管模态测试的稳态图
分别提取具有阻尼和不带阻尼对应的两阶模态，不带阻尼的配管系统和带阻尼的配管系统对应阶的固频、阻尼比见表1所示。从测试数据来看，不带阻尼的配管在压缩机激励频率附近具有一阶模态，这是造成吸气管振动大的原因，在吸气管上合理布置阻尼块后，固频调整为38.477Hz，同时，阻尼比也有所提升，能对有效改善吸气管的振动，在随后进行的振动和应变测试中，也验证了改方案的效果。 
 
(1) 不带阻尼配管系统的振型图 (2) 带阻尼配管系统的振型图
图 9 配管系统振型图
4、结论
(1) 通过对压缩机脚垫系统模态的测试，能较为准确的识别6阶模态，并且能对压缩机脚垫系统的振动衰减性能进行评估，并以此优化脚垫的参数，减少压缩机传递到室外机底盘上的振动；
(2) 通过对压缩机脚垫系统的测试，结合对压缩机脚垫系统建立的质量矩阵和刚度矩阵，能对压缩机的质量和振动惯量参数进行确认，达到修正CAE模型的目的；
(3) 通过对配管系统的模态测试，能帮助分析配管系统振动的原因，并且通过优化阻尼块的位置和大小，能有效的改善管路的振动。(end)
|
|
| 文章内容仅供参考
(投稿)
(如果您是本文作者，请点击此处)
(12/11/2011) |
|
| LMS仿真与试验解决方案联系方式：
|
| 网址： |
http://www.siemens.com.cn/plm/lms
|
电话：86--4000920665 |
| 地址： |
中国·北京·北京市朝阳区望京中环南路7号西门子大厦9层 邮编100101 |
|
|
|
对 CAE/模拟仿真 有何见解？请到 CAE/模拟仿真论坛 畅所欲言吧！
|
