动车组空调压缩机的减振优化试验*

丁义锋， 崔元虎， 闫莉莹

(1.西安中车永电捷通电气有限公司，陕西 西安 710016； 2.大连机车车辆有限公司 辽宁 大连 116021)

0 引 言

近年来，我国高速列车不断发展，运行速度不断提高，客室内的振动与噪声已成为影响客室内舒适性的重要指标[1]。某型号列车客室空调机组采用完全嵌入式结构，振动与噪声对客室的影响尤为明显。客室空调机组的振动主要来源于压缩机、冷凝风机、蒸发风机3种运动部件，以及客室空调与车辆的共振。其中，压缩机是最主要的振动源[2-4]。在客室空调机组中，压缩机布置在室外腔，主要通过与空调箱体的连接向客室内传播振动噪声。

空调机组的异常振动对乘客舒适性产生了严重影响，因此，有必要对空调机组的减振问题进行研究分析。针对空调机组振动较大的问题，笔者采用加速度计对空调机组在不同负载条件下的振动量进行了测试，测试结果表明，振动主要来源于空调机组内部的压缩机。通过调整压缩机减振橡胶硬度，及增加二级减振结构，有效地解决了压缩机振动较大的问题，达到了减振降噪的目的，提高了客室内的舒适性，对空调机组的减振降噪有着重要的指导意义。

1 压缩机原方案振动测试

1.1 空调机组安装点振动量测试

某型号客室空调机组压缩机为卧式全封闭涡旋压缩机，采用一级减振结构。压缩机四个安装点使用减振橡胶进行减振，安装在托盘上，托盘刚性安装在空调室外腔。为研究压缩机对箱体的振动影响，主要对空调机组室外腔12个安装点附近进行振动测试。各测点加速度RMS值如图1所示，各测点频谱分析结果如图2所示。

图1 不同测点振动量测试结果

图2 频谱分析结果

试验结果表明，在振动较大部位，风机振动量占比约为20%，压缩机占比约为80%，压缩机振动量较大，风机振动峰值主要出现在150 Hz，而压缩机振动峰值主要出现在50 Hz和150 Hz。

1.2 扫频测试

为测得压缩机所用减振系统的固有特性，使用振动试验台对压缩机减振系统进行扫频试验。三个方向的扫频测试结果如图3所示。

图3 原方案压缩机扫频测试结果

压缩机一级减振结构振动量和扫频测试结果表明，压缩机振动量远大于风机，需改进压缩机减振系统。压缩机在50 Hz处的振动量较大，需降低50 Hz振动峰值。压缩机减振系统在垂向虽处于隔振区，但频率比较小，隔振效果不理想。压缩机减振系统横向二阶固有频率约为52 Hz，处于共振区，需改进压缩机减振系统。

2 压缩机减振优化设计

2.1 压缩机减振方案设计

为研究不同一级减振橡胶硬度及增加二级减振橡胶后减振系统的特性，设计八种方案对压缩机二级减振系统进行研究。压缩机二级减振安装示意图如图4所示，一级减振橡胶与二级减振橡胶的组合情况如表1所示。

图4 压缩机二级减振安装示意图

表1 压缩机减振系统二级减振系统方案

2.2 扫频测试

压缩机减振系统垂向、纵向和横向的扫频测试结果分别如图5～7所示。

图5 垂向扫频测试结果

图6 纵向扫频测试结果

图7 横向扫频测试结果

对扫频结果中一阶固有频率和幅值比进行汇总，如表2所列。

表2 不同方案一阶固有频率和幅值比

扫频测试结果表明，一级减振橡胶硬度越小，减振系统固有频率越低，而且增加二级减振同样可降低减振系统固有频率。

2.3 安装点振动量测试

不同方案加速度RMS值测试结果如图8所示。

图8 不同方案振动量测试结果

上述测试结果表明：一级减振橡胶硬度越小，减振系统固有频率越低，压缩机减振效果越好。硬度30～35的减振效果最好；硬度35～45和硬度30～40的次之；硬度60～70(原方案)的减振效果最差。增加二级减振可进一步降低压缩机振动量及50 Hz处的振动峰值。

3 试验结果

压缩机二级减振方案方案6的减震效果最好，但与车体的固有频率接近，存在共振的风险。综合减振效果及减振系统固有频率后，选择方案8作为最终方案，即一级减振橡胶硬度由60～70降低为30～40，并增加二级减振橡胶。最终方案与原方案的对比如图9和图10所示。

图9 最终方案与原方案振动量对比

图10 频谱分析结果对比

压缩机最终方案扫频测试结果如图11所示，从图中看出，压缩机减振系统在50 Hz处无共振峰。

图11 最终方案压缩机扫频测试结果

与原方案相比，最终方案减振效果更好，能够满足整改目标要求。在原方案振动较大的部位，最终方案振动量降幅达60%以上。最终方案8#和9#测点振动量与风机振动量相差不大，除8#和9#测点外，其他测点振动量与风机振动量相比，可忽略不计。压缩机在50 Hz的振动峰值降幅达50%以上。减振系统垂向频率比约为2.7，纵向频率比约为4，横向频率比约为4.8，均处于隔振区，可有效降低压缩机传递的振动量，提高客室内的舒适性。

4 结 语

通过试验测量，确定了空调机组的振动主要来源于其内部的压缩机。为了降低压缩机振动量，文中共设计了八种不同的压缩机减振方案。试验测试结果表明，减振橡胶硬度越小，减振系统固有频率越低，减振效果越好。增加二级减振可以进一步降低系统的固有频率，但需避开车辆固有频率，以避免与车体发生共振。与原方案相比，最终方案极大地降低了压缩机的振动量，有效地解决了压缩机振动过大的问题，对空调机组的减振降噪有着重要的指导意义。