套管高度对空调压缩机用减振系统使用效果分析

摘要：空调压缩机的振动和噪音不仅会影响其使用性能，还会危害到人身健康。文章以减振设计理论为基础，通过不同高度套管对空调压缩机用减振系统使用效果的影响进行理论分析和试验验证，结果表明，使用比减振垫高度低的套管，减振系统的减振效果更好。

关键词：套管高度；减振系统；空调压缩机；减振设计理论；减振原理 文献标识码：A

中图分类号：TQ364 文章编号：1009-2374（2015）04-0078-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0321

随着人们生活质量的提高，空调已经被广泛地应用。人们在要求温度快速调节的同时，更加追求完美的舒适度，噪音和振动成为评价空调优劣的一个重要指标。本文主要从减振设计理论着手，对减振系统减振效果进行分析，并通过实验验证，得出套管高度对空调压缩机用减振系统减振效果会产生影响。

1 空调压缩机用减振系统减振原理分析

图1是由减振垫等部件组成的减振系统图。减振系统主要减振部件减振垫一般是橡胶制品，它是利用橡胶卷曲分子构象呈现出的独特的黏弹性能，有效地起到了减振、隔音和缓冲作用，从而降低了空调系统的噪音和振动。减振垫由主体和颈部组成，主体部分达到减振和隔振功能，颈部部分是满足对压缩机的安装使用要求；套管主要作用是对螺栓进行限位；垫片和弹簧垫圈起到防止螺栓松动的作用；螺栓的功能是提供把紧力。

图1 减振系统图

在空调压缩机使用中，减振垫起到了主要减振效果，各国专家学者也是针对这一方面进行了大量研究。压缩机振动通过支腿传递到减振垫上，减振垫由于具有弹性而将消耗一部分振动的能量，使得传递到空调器底板上的振动减小。下面将结合套管高度尺寸变化对减振效果的影响，具体分析减振系统隔振、减振原理。

1.1 减振系统隔振效果的影响因素分析

空调压缩机运转过程中，压缩机由于电机的转动产生了振动，同时空调器机组也会因为风扇电机的转动产生振动。这种振动对于空调器机组和压缩机来说都是有害的，为了避免相互之间传递振动，需要采用振动隔离技术、控制振动的传递。

在减振系统里，通常采用传到基础上的力与激振力之比，即隔振系数，作为隔振效果的评价。

（1）

当时才有隔振效果，而且越小，隔振效果越好。

式中：为减振系统的阻尼比。

（2）

式中：C、h、AL、M、Ea分别表示粘性阻尼系数、减振系统高度、减振系统最小承压面积、压缩机的重量、减振系统表观弹性模量（与减振系统自由面积、承压面积和切变模量相关）；表示激励振动频率f与减振系统固有频率之比，即：

（3）

式中：为动载荷系数。

由上述公式可以看出，有七个因素影响减振系统的隔振效果：橡胶制品粘性阻尼系数、压缩机质量、减振系统最小承压面积、减振系统高度、减振系统自由面积、隔振材料邵氏硬度、压缩机振动频率。

各影响因素中涉及到减振系统的材料、结构参数及压缩机的固有特性，其中减振系统高度与套管高度产生关系。当套管高度降低，将会使减振系统高度降低，减振系统隔振效果变好。

1.2 减振系统减振效果的影响因素分析

减振系统中主要部件减振垫是橡胶制品，橡胶的滞后和内摩擦特性使其具有独特的减振功能。压缩机运转过程中产生的振动，通过橡胶垫将机械能转变为分子运动的动能，随着橡胶分子的变形与恢复，使机械能耗散而将振动减少，从而起到减振的作用。通常在受迫振动中，可采用位移激振的幅值A同激振力的振幅U之比作为其减振效果的评价，称为减振系数，其计算公式如下：

（4）

当时，系统可称之为减振系统，越大，减振效果越好。影响减振系统减振效果的因素同1.1。

2 套管高度对隔振及减振效果影响分析

通过对减振系统减振和隔振效果影响因素的分析可以看出，套管高度对减振系统的隔振性和减振性会产生影响，具体分析如下：

由1.1中隔振系数公式（1）可得到在不同阻尼比下，和的关系曲线，如图2所示：

图2 不同值下与的关系曲线

由图2可知，与呈非线性关系。

压缩机安装在减振垫上，螺栓未上紧前套管高度低于减振垫高度，上紧螺栓，直至垫片压紧套管。减振垫颈部被压在压缩机支腿上，减振垫受到的压力增大，效果等同于压缩机重量（M）增加，同时减振垫的高度降低，即隔振（减振）系统高度（h）变小。由公式（2）可以得出，变小，由公式（3）得出变大。图3显示，变小、变大，减小的幅度增加。又因为减振垫设计中，已经考虑到减振垫具有隔振的作用。所以减小，使得减振系统隔振效果增加。

由1.2中减振系数公式（4）可以得到在不同阻尼比下，和的关系曲线，如图3所示：

图3 不同值下与的关系曲线

由图3可以看出，与亦呈非线性关系。当选择较大值时，减振效果越明显。

由套管高度对减振系统隔振效果的影响分析可知，选择高度低于减振垫的套管时，减振系统的变小、变大。由图可知，对减振系统减振效果的影响大于

，所以减振系统的变小、变大，即采用高度低于减振垫的套管会让减振系统的减振效果提升。

同时减振垫颈部被压在支腿上，形成另一个减振分系统，也增加了系统的隔振和减振功能。

综上，使用低于减振垫高度的套管，会增强减振垫的隔振和减振效果。

3 试验验证

3.1 试验设备

试验中用来测量振动用的仪器是采用日本著名的声学和振动仪器专业生产厂家RION公司生产的振动测量仪，型号为VM-80，其测量精度可以达到±5%±2个字；压缩机运转的性能试验台是日本著名的自动化仪表有限公司CHINO公司生产的性能测试台，其型号为FR05026。试验台利用二次冷媒流量计法进行测试，控制精度可以达到0.001MPa；测试振动用的压缩机为大连三洋压缩机生产的基础机型，型号C-SB373H8A。

3.2 试验方法

将压缩机联接性能试验台，四个支腿安装减振系统，螺栓将减振系统与压缩机支腿固定在试验台钢支座上。压缩机连接性能试验台，当压缩机运转稳定后，对1处的A、B、C、D四点的径向、周向和垂向分别进行振动测试，具体测试点见图4：

图4 压缩机振动测试点

3.3 试验结果

减振垫安装压缩机后的高度为44.5mm（简称减振垫高度），分别选择三个不同高度的套管进行试验，以验证套管对减振系统减振效果的影响。试验分别采用46mm、44mm、42mm高度的套管（减振垫高度为44.5mm），各点振动值随套管高度变化曲线如图5所示：

图5 各点振动值分布曲线

图中曲线走向显示，随着套管高度的增加，压缩机振动值呈现增加趋势。

所以通过实验可以知道，使用低于减振垫高度的套管，会增强减振系统的隔振减振效果，且随套管高度降低，减振系统的隔振减振效果越好。

4 结语

通过对减振系统理论分析和实验验证，得出以下结论：（1）减振系统中不但减振垫特性对减振效果产生影响，同时套管特性也对减振系统产生影响；（2）套管高度与减振垫高度关系对减振效果产生影响。套管高度小于减振垫高度，会使减振系统的减振和隔振效果增强，且随套管高度减小，减振系统的隔振减振效果越好；（3）套管高度小于压缩机减振垫高度，对压缩机支腿起到一定固定作用，增加了空调器底板与压缩机之间的联接刚性，从而提高空调器在运输中的可靠性。

以上结论不但为空调压缩机用减振系统研究提供了新的思路，也为工程中减振系统设计提供了理论依据。

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作者简介：杨晓倩（1980-），女，辽宁大连人，大连三洋压缩机有限公司工程师，硕士，研究方向：技术开发、涡旋压缩机开发。

（责任编辑：黄银芳）