不同压缩机脚垫对空调器系统噪音、振动的影响

摘要：压缩机脚垫是空调系统必不可少的关键物料，在压缩机运转过程中，电机旋转引起系统的振动、噪音问题对其可靠性、稳定性影响很大，用于支撑压缩机的脚垫可有效降低压缩机的振动，减弱噪音。通过对比选择合适形状、材料的压缩机脚垫，对空调系统噪音、振动有着非常重要的影响。本文通过测试对比不同材料的压缩机脚垫在同一空调系统中的系统运行噪音、振动情况，来说明压缩机脚垫关键参数：硬度和弹簧系数与空调器系统噪音和振动之间的关系。

关键词：压缩机脚垫；噪音；振动

Influence of different compressor foot pad on noise and vibration of air conditioning system

Shen Mengliang（MIDEA RAC DIVISSION， Foshan 528311， China）

Abstract：Abstract： Compressor mat is the key material for the air conditioning system. During the compressor running， the vibration and noise caused by rotation of compressor motor will greatly affect the reliability and stability. The supporting mat of compressor can effectively reduce the shake and noise. Compressor mats of different materials and shape will have important impact on the vibration and noise of air conditioning system.In this paper， by testing different materials which affected on the vibration and noise， we concluded the key parameters of compressor mat： hardness， spring constant and their relationship.

Keywords：The mat of compressor；noise；vibration

1、前言

通常情況下空调器的压缩机与底盘之间通过压缩机脚垫连接，压缩机的转子在旋转过程中会产生水平方向的位移，冷媒的脉冲式排出和吸入过程中会产生垂直方向的窜动，压缩机和管路的位移运动就会产生空调器管路振动，而空调器管路振动使得管道产生大的交变应力，到达一定程度之后，就会造成空调管路变形甚至裂管，导致冷媒泄漏等严重问题，对空调器的正常使用产生很大影响。引起空调器振动的因素有很多，庄表中[1]、陈陪烈[2]、赵文龙等[3]主要针对空调系统的管路方面原因来分析空调系统管路振动，而压缩机脚垫引起的压缩机振动连带管路振动是一个重要的因素，通过压缩机脚垫支撑，起到一定的减振、降噪的作用。王继承[4]利用仿真的手段，采用固有频率和模态判定准则评估模型分析了压缩机脚垫可靠性，但是没有对压缩机脚垫材料对系统振动和噪音的影响进行分析，本文针对三种不同材质的压缩机脚垫样本A、B、C，在同一系统中测试系统的噪音和振动情况，分析压缩机脚垫材料特性与空调器系统振动与噪音的具体关系。

2、压缩机脚垫特性分析

压缩机脚垫的作用一方面主要是通过空调器底盘螺母固定支撑压缩机，减弱压缩机在运转过程中的水平方向以及垂直方向的振动，有效保护压缩机及其连接配管，同时也降低了压缩机的噪音，另一方面在成品运输过程中有效的保护压缩机，避免压缩机直接碰撞底盘。压缩机脚垫在压缩机振动、运输乃至跌落过程要承受不同程度的变形，当负荷超过一定量时，就会对脚垫产生破坏作用，因此压缩机脚垫的材料特性是影响其减振降噪性能的一个重要参数。本文使用形状相同压缩机脚垫测试，通过调整材料中橡胶、粘合剂、其他配方得出不同硬度和弹簧系数的压缩机脚垫。共计三种样本分别为样本A、样本B、样本C。如表1所示：

通过对样本施加外力，测试在不同负荷下的变形情况，如图1所示。

从图1可以看出，测试从10N到40N时，样本A、B、C的变形情况。随着负荷加大，其形变量都增大；在相同负荷作用下，C样本的形变量>B样本的形变量>A样本的形变量，说明C样本在相同的压缩机压力下，弹性变形量最大，使配管产生的形变量最大，在排回气管弯位处有最强的拉伸作用，不利于配管的可靠性运行。选用样本B可适当减弱排回气弯位的拉伸应力。从样本材料的角度来看，当样本材料的硬度和弹簧常数较小时，在外界负荷作用下的型变量就会较大（如样本C）；在样本材料的硬度和弹簧常数都较大时，在外界负荷作用下的型变量就较小（如样本B），因此样本的弹性形变量与其材料的硬度和弹簧常数存在一定的反比关系。

3、实验测试条件及结果分析

3.1 测试方法

在噪音室内测试噪音，保证了被测空调的噪音与背景噪声之差应大于10dB（A）。测试仪器使用LMS频谱分析仪，重点测量室外机噪音，测点布置在离风轮1m处1个。

振动的测试设备使用B&K频谱分析仪，测试的原理是动态模拟法，在被测物上贴上应变片，在与被测物材质相同的材料上贴上应变片，并将其置于与被测物相同的温度环境里进行测试。根据GB/T7725-2004《房间空气调节器》规定的额定制热工况，被测机在制热状态下运行10min以上。关闭试验室空气处理机组，被测机继续制热状态运行，分别对被测机的压缩机排气管、回气管和与之相连的管路都进行振动测试。本次测试是针对变频机而言的，因此在测试时，需通过调整压缩机频率点检测其排回气管的振动情况。

3.2测试结果分析

3.2.1 噪音测试

在制热工况下，按照制热工况的测试方法，测试压缩机频率从20Hz到75Hz，测试结果如图2所示。在同一套系统，测试样机状态一致，同样的测试条件下，大致的规律是当压缩机频率增大时，三个样本的系统噪音都增大；而C样本的系统对应频率点的噪音值高于B样本的，B样本的高于A样本的。说明C样本的降噪性能最差，其次是B样本，最好的是A样本。

从材料的角度来看，A样本有着最好的降低噪音的效果。压缩机脚垫样本材料的硬度和弹簧常数越小时，系统的噪音越大（如C样本）；相同硬度的压缩机脚垫，弹簧常数越大，噪音值越大（如A样本和B样本）。因此，使用三种压缩机脚垫样本的空调器系统的噪音与脚垫材料的硬度存在正比函数关系，与其材料的弹簧常数存在二次函数关系。

3.2.2振动测试

空调器系统配管的振动对其可靠性、稳定性、舒适性影响很大，主要表现在高振幅的振动会使系统的管路产生疲劳断裂，导致冷媒泄露。压缩机旋转引起系统的振动是主要的空调器系统振动源。通过选择合适的压缩机脚垫可有效减弱压缩机水平方向和垂直方向的振动，从而降低与其连接压缩机配管的振幅。在测试中按照测试要求在规范要求的工况和实验条件下布置测点，测试结果如图3和4所示。

排气管输出高温高压蒸汽，冷媒的脉冲式输出对排气管的震动影响很大，是管裂、断管等状况发生的高危地带，需重点监测。测试其振动情况如图3所示。在压缩机低频运转时，排气管振幅普遍较大，A样本、C样本的振幅较大多个频率点振幅高于600以上，高频阶段，排气管振幅急剧降低，基本在200以下，三种样本脚垫振幅基大致相同，可見选用B样本能适当降低排气管在各频率段的振幅。

同排气管一样，在压缩机低频运转时，回气管振幅普遍较大，A样本和C样本振幅较大，高频阶段，回气管振幅有所降低，基本在300以下，三种样本脚垫振幅基大致相同，B样本在高频至低频一些列测试中表现出较强的稳定性。选用B样本能适当降低回气管在各频率段的振幅。

综合比较两组振动测试结果，使用B样本的系统的振动能够达到生产要求，其材料的硬度和弹簧常数都较大，说明压缩机脚垫的减振情况与脚垫材料的硬度和弹簧常数存在一定的正比函数关系。同时也验证了，适合减振的压缩机脚垫材料的硬度和弹簧常数都要较大，而在负荷作用下的型变量要较小。

4、结论

（1）压缩机脚垫的样本材料与其自身材料的硬度和弹簧常数的大小存在反比函数关系，硬度和弹簧常数越大，在负荷的作用下其型变量越小；从压缩机对配管拉伸引起配管应力集中的角度考虑，可选择硬度和弹簧常数较大材料的脚垫。

（2）系统噪音与脚垫材料的硬度存在正比函数关系，与其材料的弹簧常数存在二次函数关系；

（3）系统振动与脚垫材料的硬度和弹簧常数的大小存在正比函数关系。

参考文献

[1].庄表中，张均锋，王天华，干孝佩.窗式空调器管道振动的控制与疲劳寿命估算[J].机械强度，1993.

[2]. 陈培烈.应用CAE 技术进行空调管路的振动分析[J].技术应用，2002.

[3].赵文龙， 张增学， 李立斌.有限元技术在空调器管路振动分析及设计优化中的应用[J].华南农业大学学报，2004.

[4].王继承.压缩机脚垫系统有限元模型可靠性研究[J].技术创新，2012.

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