分体落地式空调器室内机的振动声控制理论分析与实验研究

作者:朱斌生 刊名:制冷 上传者:盛奎川

【摘要】分体落地式空调器室内机的振动声一直是困扰各大空调器生产厂家的一个重要问题 ,本文通过全面分析电机振动及其传递机理 ,提出了相应的办法 ,并通过实验验证有效地解决了这一问题。

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1前言如何解决分体落地式空调器室内机(以下简称室内机)的外箱底板和左右侧板的振动以及由于振动而辐射出的“嗡嗡”振动声一直是国内各大空调器生产厂家致力研究的重要课题之一,室内机的振源主要是安装于外箱底板上的离心风叶用电机,电机的振动通过安装螺钉传递到外箱底板及左右侧板,而外箱底板及左右侧板均属大面积薄板结构,其刚度较小,声辐射效率较高,其振动就很容易辐射出令人心烦的“嗡嗡”振动声。因此在电机的振动是衡定的情况下,电机的安装减振设计就显得至关重要,本文针对常见的电机安装型式进行了理论分析及实验研究,并提出了一种新的电机安装减振设计结构。2电机安装的常见型式目前室内机电机的安装主要有刚性安装和弹性安装两种型式,刚性安装是将电机直接安装在安装螺钉上,电机底座与安装螺钉直接接触,如图1所示。图1电机刚性安装示意图弹性安装则是在电机底座与外箱底板、电机底座与安装螺钉、电机底座与安装垫片之间均用橡胶隔开,如图2所示。图2电机弹性安装示意图3理论分析3.1电机的振动分析电机的振动主要包括径向振动和轴向振动,其中径向振动主要由转子的不平衡旋转力引起,而轴向振动则与转子的轴向窜动有关,为消除轴向振动电机内部一般设计有“波纹形弹性垫片”,只要“波纹形弹性垫片”设计妥当,电机的轴向振动可以大大降低,这样电机的振动实际上主要表现为电机的不平衡旋转力引起的径向振动,因此径向振动的减振设计就显得十分重要。3.2电机刚性安装的振动传递分析电机的刚性安装使得电机的径向振动通过安装螺钉直接传递出来,然后再传递到外箱底板及左右侧板,激起其相应振动模态,辐射出振动声,而且由于电机底座与安装螺钉直接接触,它们之间的微小相对运动会引起相应的较大的碰撞声。3.3电机弹性安装的振动传递分析电机的弹性安装使得电机的径向振动通过减振橡胶能够得到一定的衰减,但要想取得好的减振效果,激振频率与减振系统固有频率之间必须满足以下关系式:f>(2.54.5)fn(1)式中f激振频率;fn固有频率也就是说,fn要足够的小,减振效果才好。利用静态位移fn可以用下式表示:fn=12KM=4.981(2)式中K减振系统的刚度;M减振系统的质量;静态位移(单位:cm)将式(2)代入式(1)可得:>[4.98(2.54.5)f]2(3)这就要求在一定的激振频率f下,静态位移要足够的大,实际上由于电机安装的实际结构,静态位移受到了很大的限制,最大可为0.03cm,代入式(2)可得fn=28.75(4)经过实测频谱我们可令f为48HZ,因此f=1.67fn(5)可见,事实上f/fn不能满足式(1)的关系式,虽然可以取到一定的减振效果,但不会很理想。3.4电机新型安装的振动传递分析为解决前面两种电机的安装方式振动方面存在的问题,并注意到主要要解决电机径向振动而不是轴向振动的减振设计,经过仔细的理论分析和实验研究,我们提出了一种新型的电机安装方式,新型安装则是在电机底座与安装螺钉之间用橡胶隔开,电机底座与外箱底板、电机底座与安装垫片之间均直接接触并用力锁紧,如图3所示。电机的新型安装使得电机的径向振动激振力始终与电机底座与外箱底板和电机底座与安装垫片之间的静摩擦力相平衡,静摩擦力实际上是一种趋近于无穷大的结合面阻尼,结合面阻尼消耗了电机的径向振动能量,而与外箱底板相平行的静摩擦力不易激发外箱底板的振动模态,电机的轴向振动虽然可以直接传递到外箱底板,但相比之下其能量是微不足道的图3电机新型安装方式示意图4实验验证为验证前面的理论分析,我们针对美的三匹分体落地式空调器室内机的不同电机安装方式进行了振动实验研究,由于振动声辐射能量W

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