CN105205197B - 一种空调室外机补气管路的减振方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调室外机补气管路的减振方法，通过获取网格化补气管路及激励源，求解通用运动方程，获得所述网格化补气管路中节点的位移函数，然后计算所述网格化补气管路中单元的应变函数，求解所述单元的应变值，将应变值与设定应变上限值作比较，如果所述应变值大于所述应变上限值，则修改初始补气管路模型的U型弯的折弯半径和个数、减振部件的数量和安装位置，直至计算出的应变值不大于所述应变上限值，最后确定出具有良好减振性能的补气管路模型，将此补气管路模型作为样件补气管路模型制作出样件补气管路，减振性能良好，应用在空调室外机上，使空调的整体性能得到提高。
Description
技术领域
本发明属于减振技术领域，具体地说，是涉及一种用于空调室外机补气管路的减振方法。
背景技术
补气增焓空调外机压缩机比普通压缩机多一个补气管路，补气管路由管路和电子膨胀阀（电磁阀）焊接而成，补气管路一端焊接压缩机补气口、一端焊接闪蒸器。
由于压缩机补气口的振动大、电子膨胀阀（电磁阀）位于管路上部且质量大、管路管径细等因素，补气管路在空调运转的过程中容易出现管路因局部应力过大而开裂的现象，造成制冷剂泄漏，空调运转出现故障。在补气管路上设置U型弯和阻尼减振部件，可以缓冲管路的振动，但是如何在补气管路上合理布置U型弯的个数、减振部件的数量及安装位置，对补气管路的减振性能影响比较大。
发明内容
本发明提供了一种空调室外机补气管路的减振方法，提高了补气管路的减振性能。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种空调室外机补气管路的减振方法，所述方法包括下述步骤：
（1）获取网格化补气管路及激励源：预设具有若干U型弯的初始补气管路模型，对所述初始补气管路模型进行有限元网格化，获得所述网格化补气管路；采集压缩机补气口的位移数据，获取位移数据对时间的函数，作为所述激励源；
（2）求解通用运动方程，获得所述网格化补气管路中节点的位移函数：
；
其中：是质量矩阵；是阻尼矩阵；是刚度矩阵；是节点加速度向量；是节点速度向量； 是节点位移向量；
（3）计算所述网格化补气管路中单元的应变函数：根据所述节点的位移函数计算所述单元的应变函数；
（4）求解所述单元的应变值，并与设定应变上限值作比较：在一定的频率范围内，根据所述应变函数求解单元的应变值，并与设定的应变上限值作比较，如果所述应变值大于所述应变上限值，则修改所述初始补气管路模型并进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，然后，返回所述步骤（2）；若所述应变值不大于所述应变上限值，确定该应变值对应的补气管路模型即为样件补气管路模型。
进一步的，所述修改所述初始补气管路模型包括修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数以及在所述U型弯上安装减振部件。
又进一步的，所述修改所述初始补气管路模型包括修改所述减振部件在所述U型弯上的安装位置。
更进一步的，所述修改所述初始补气管路模型，首先修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则在所述U型弯上安装减振部件，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则修改所述减振部件在所述U型弯上的安装位置。
优选的，所述修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数的过程是：首先修改所述U型弯的折弯半径，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则修改所述U型弯的个数。
进一步的，在修改所述U型弯的折弯半径时，所述U型弯的折弯半径的范围是大于两倍所述补气管路的外径且小于等于三倍所述补气管路的外径。
又进一步的，在所述步骤（4）中，所述根据所述应变函数求解单元的应变值的过程是：首先在所述网格化补气管路上选择若干个单元，然后根据所述应变函数求解所述若干个单元的应变值。
优选的，在所述网格化补气管路上选择四个单元，根据所述应变函数求解所述四个单元的应变值。
优选的，所述在所述网格化补气管路上选择四个单元的过程为：在所述网格化补气管路上靠近所述压缩机补气口处选取第一单元，在所述网格化补气管路上靠近所述压缩机补气口的第一U型弯的底部内侧选取第二单元，在所述网格化补气管路上与所述第一U型弯相邻的第二U型弯的底部内侧选取第三单元，在连接所述压缩机补气口和电磁阀的一段网格化补气管路上距所述电磁阀最近的一个折弯的内侧选取第四单元。
优选的，在所述步骤（1）中，采用二维四边形网格对所述初始补气管路模型进行有限元网格化。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的空调室外机补气管路的减振方法通过获取网格化补气管路及激励源，求解通用运动方程，获得所述网格化补气管路中节点的位移函数，然后计算所述网格化补气管路中单元的应变函数，求解所述单元的应变值，将应变值与设定应变上限值作比较，如果所述应变值大于所述应变上限值，则修改初始补气管路模型的U型弯的折弯半径和个数、减振部件的数量和安装位置，直至计算出的应变值不大于所述应变上限值，最后确定出具有良好减振性能的补气管路模型，将此补气管路模型作为样件补气管路模型制作出样件补气管路，减振性能良好，应用在空调室外机上，使空调的整体性能得到提高。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明提出的空调室外机补气管路的减振方法的一个实施例的流程图；
图2是初始补气管路模型的结构示意图；
图3是对图2中的初始补气管路模型进行有限元网格化后的部分示意图；
图4是图1中的修改补气管路模型的流程图;
图5是减振部件在U型弯上的安装位置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例一、参见图1所示，本实施例的空调室外机补气管路的减振方法的具体步骤如下：
步骤101：流程开始。
步骤102：获取网格化补气管路及激励源。
（1）预设具有若干U型弯的初始补气管路模型，对所述初始补气管路模型进行有限元网格化，获得所述网格化补气管路。
建立如图2所示的初始补气管路模型，所述初始补气管路模型包括电磁阀5和若干个U型弯，初始补气管路模型的一端E连接压缩机补气口，另一端F连接闪蒸器接口，在本实施例中，所述初始补气管路模型优选具有两个U型弯，即第一U型弯1和第二U型弯2，第一U型弯1和第二U型弯2的折弯半径大于两倍补气管路的外径且小于等于三倍补气管路的外径。
单元网络有四边形网格、三角形网格、多面体网格等，考虑到补气管路是壁厚均匀的圆筒形，可在补气管路的中位面（上表面和下表面的平均位置）上划分四边形网格，再赋予网格厚度（网格厚度为补气管路的真实厚度），使用四边形网格划分出的网格比较规整，坏网格少。因此，采用二维四边形网格对初始补气管路模型进行有限元网格化，从而使初始补气管路模型离散成有限多个单元，所述单元之间通过节点连接，参见图3所示。
（2）采集压缩机补气口的位移数据，获得位移数据对时间的函数，作为所述激励源。
在本实施例中，将位移传感器贴合在压缩机补气口上，然后运行压缩机，位移传感器采集位移数据，获得位移数据对时间的函数。所述函数为谐函数，例如，其中，a是振幅，w是角频率，t是时间，b是常数。
当然，也可以将加速度传感器贴合在压缩机补气口上，用来采集加速度数据，获得加速度数据对时间的函数，然后将加速度数据对时间的函数进行处理，获得位移数据对时间的函数。
步骤103：求解通用运动方程，获得所述网格化补气管路中节点的位移函数。
；
其中：是质量矩阵；是阻尼矩阵；是刚度矩阵；是节点加速度向量；是节点速度向量； 是节点位移向量。
函数在步骤102中已经确定，
质量矩阵 ，阻尼矩阵，刚度矩阵，
其中， 是单元质量矩阵，，
是单元阻尼矩阵，，
是单元刚度矩阵，，
是函数矩阵，是应变矩阵，是弹性矩阵，
是单元密度，是单元材料的阻尼系数，是单元体积，是单元个数。
在本实施例中，对通用运动方程进行谐响应分析，分析补气管路在压缩机补气口的振动下的响应，因此假设是谐函数，是的积分，是的积分，和都是谐函数。
根据上述已知量，求解通用运动方程，可以求解出节点的位移对频率的函数，即节点的位移函数，具体求解过程参照现有技术，此处不再赘述。
步骤104：计算所述网格化补气管路中单元的应变函数。
根据所述节点的位移函数计算所述单元的应变函数。
具体求解过程参照现有技术，此处不再赘述。
步骤105：求解所述单元的应变值。
在一定的频率范围内，即在压缩机正常运转的频率范围内（如0-200Hz），根据所述单元的应变函数求解单元的应变值。
步骤106：将应变值与设定的应变上限值（应变上限值根据实际要求设定）作比较。
如果所述应变值不大于所述应变上限值，则进入步骤108。
如果所述应变值大于所述应变上限值，则进入步骤107。
步骤107：修改所述初始补气管路模型并进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，然后，返回所述步骤103。
步骤108：确定该应变值对应的补气管路模型即为样件补气管路模型。
根据样件补气管路模型即可制作样件补气管路。由于在补气管路上合理布置了U型弯的半径、U型弯的个数、减振部件的数量及安装位置，因此补气管路具有良好的减振性能。
步骤109：流程结束。
在本实施例中，修改所述初始补气管路模型包括修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数、在所述U型弯上安装减振部件以及调整减振部件在U型弯上的安装位置。
具体来说，修改所述初始补气管路模型，首先修改所述U型弯的折弯半径，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值；如果所述单元的应变值仍大于所述应变上限值，则修改所述U型弯的个数，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值；如果所述单元的应变值仍大于所述应变上限值，则在所述U型弯上安装减振部件，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值；如果所述单元的应变值仍大于所述应变上限值，则修改所述减振部件在所述U型弯上的安装位置。
在本实施例中，为了获得一个减振性能良好的补气管路模型，最严谨的做法是根据单元的应变函数求解出所有单元的应变值，然后将所有单元的应变值与应变上限值比较，只要出现单元的应变值大于应变上限值的情况，就修改补气管路模型，直至所有单元的应变值都不大于应变上限值。
而在实际中，往往只需要在网格化补气管路上选择若干个关键单元，然后求解出这若干个关键单元的应变值，并与应变上限值比较，如果应变值大于应变上限值，就修改补气管路模型，直至这若干个关键单元的应变值都不大于应变上限值。
下面以在网格化补气管路上选取四个关键单元为例，来详细说明通过修改补气管路模型，实现所述四个关键单元的应变值都不大于应变最大值。
根据实际经验，在网格化补气管路上选择出应变值较大的四个关键单元。在网格化补气管路上靠近压缩机补气口的位置选取第一单元A，例如，可以在压缩机补气口上方20mm处的网格化补气管路上选取第一单元A，在网格化补气管路上靠近压缩机补气口的第一U型弯1的底部内侧选取第二单元B，在补气管路上与第一U型弯1相邻的第二U型弯2的底部内侧选取第三单元C，在连接所述压缩机补气口和电磁阀5的一段网格化补气管路上距所述电磁阀5最近的一个折弯的内侧选取第四单元D，参见图2、图3所示。
标记应变值大于应变上限值的单元为超标单元。
根据单元的应变函数分别求解出单元A、B、C、D的应变值，并将应变值与应变上限值比较，如果单元A、B、C、D中的其中一个单元的应变值大于应变上限值，即在单元A、B、C、D中有一个超标单元。
将修改后的网格化补气管路的单元的应变值与修改前的网格化补气管路的单元的应变值比较，如果存在数量级上的变化，则认为应变值变化明显；如果不存在数量级上的变化，则认为应变值变化不明显。
参见图4所示,通过修改补气管路模型实现四个关键单元的应变值不大于应变最大值的具体步骤为：
步骤700：将距离超标单元最近的U型弯的折弯半径进行增大或减小。
步骤701：将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤702：比较单元的应变值与应变上限值的大小，并在停止修改模型、继续修改U型弯的半径、增加U型弯个数之中做出选择。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则选择停止修改模型，即选择进入步骤717。
如果超标单元的应变值变化不明显且仍大于应变上限值，则进入步骤703。
如果超标单元的应变值变化明显且仍大于应变上限值，而且U型弯的折弯半径还可以继续调整时（由于U型弯的折弯半径的范围是大于两倍补气管路的外径且小于等于三倍补气管路的外径，因此对折弯半径的调整不能超出此范围），则返回步骤700。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，但U型弯的折弯半径已经无法再调整时，进入步骤703。
步骤703：在网格化补气管路上靠近超标单元的位置（例如在超标单元的前方或后方）增加一个U型弯，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤704：比较单元的应变值与应变上限值，并在停止修改模型、继续增加U型弯个数、安装减振部件之中做出选择。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717。
如果超标单元的应变值变化不明显且仍大于应变上限值，则进入步骤706。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值且由于空间的限制无法再在补气管路上增加U型弯时，则进入步骤706。
如果超标单元的应变值变化明显且仍大于应变上限值，而且还可以在补气管路上增加U型弯时，则进入步骤705；
步骤705：在靠近超标单元的位置增加U型弯，如果在靠近超标单元的位置无法再增加U型弯时，则在稍微远离超标单元的位置增加U型弯，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值，返回步骤704。
步骤706：在离超标单元最近的U型弯3上安装一个减振部件4，此U型弯3记为基准U型弯，减振部件4安装在基准U型弯两接管之间，高度为基准U型弯的中间位置，参见图5所示。将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤707：比较单元的应变值与应变上限值。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，进入步骤708。
步骤708：上下移动减振部件的位置，使减振部件由基准U型弯的中间位置移动到底部或顶部，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤709: 比较单元的应变值与应变上限值，并在停止修改模型、继续在基准U型弯上安装减振部件、在基准U型弯的临近U型弯上安装减振部件之中做出选择。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，且在基准U型弯上还能安装减振部件，则进入步骤710。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，且在基准U型弯上不能安装减振部件，则进入步骤715。
步骤710：
在基准U型弯上再安装一个减振部件，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤711：比较单元的应变值与应变上限值，并在停止修改模型、在基准U型弯上移动新增加的减振部件、在基准U型弯上不移动新增加的减振部件之中做出选择。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，且新增加的减振部件还能在基准U型弯上移动时，则进入步骤712。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，且新增加的减振部件不能在基准U型弯上移动时，则进入步骤714。
步骤712：在基准U型弯上移动新增加的U型弯，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤713：比较单元的应变值与应变上限值。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717。
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，则进入步骤714。
步骤714：
如果在基准U型弯上还能再安装减振部件，则进入步骤710。
如果在基准U型弯上不能再安装减振部件，则进入步骤715。
步骤715：在基准U型弯邻近的U型弯上安装一个减振部件，所述临近的U型弯标记为基准U型弯，将修改后的补气管路模型进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤103、104、105的计算，获得单元的应变值。
步骤716：比较单元的应变值与应变上限值。
如果超标单元的应变值小于等于应变上限值，则进入步骤717；
如果超标单元的应变值仍大于应变上限值，返回步骤708。
步骤717：停止修改补气管路模型。
如果单元A、B、C、D中，有多个单元的应变值大于应变上限值，即具有多个超标单元时，则先针对应变值超过应变上限值最多的超标单元来运行步骤700至步骤717。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
(1)获取网格化补气管路及激励源：预设具有若干U型弯的初始补气管路模型，对所述初始补气管路模型进行有限元网格化，获得所述网格化补气管路；采集压缩机补气口的位移数据，获取位移数据对时间的函数f(t)，作为所述激励源；
(2)求解通用运动方程，获得所述网格化补气管路中节点的位移函数{U}：
其中：[M]是质量矩阵；[C]是阻尼矩阵；[K]是刚度矩阵；是节点加速度向量；是节点速度向量；{U}是节点的位移函数；
(3)计算所述网格化补气管路中单元的应变函数：根据所述节点的位移函数计算所述单元的应变函数；
(4)求解所述单元的应变值，并与设定应变上限值作比较：在一定的频率范围内，根据所述应变函数求解单元的应变值，并与设定的应变上限值作比较，如果所述应变值大于所述应变上限值，则修改所述初始补气管路模型并进行有限元网格化，获得修改后的网格化补气管路，然后，返回所述步骤(2)；若所述应变值不大于所述应变上限值，确定该应变值对应的补气管路模型即为样件补气管路模型。
2.根据权利要求1所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述修改所述初始补气管路模型包括修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数以及在所述U型弯上安装减振部件。
3.根据权利要求2所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述修改所述初始补气管路模型包括修改所述减振部件在所述U型弯上的安装位置。
4.根据权利要求3所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述修改所述初始补气管路模型，首先修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则在所述U型弯上安装减振部件，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则修改所述减振部件在所述U型弯上的安装位置。
5.根据权利要求4所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述修改所述U型弯的折弯半径和所述U型弯的个数的过程是：首先修改所述U型弯的折弯半径，获得修改后的网格化补气管路，通过所述步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)的计算后获得所述单元的应变值；如果所述单元的应变值大于所述应变上限值，则修改所述U型弯的个数。
6.根据权利要求5所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：在修改所述U型弯的折弯半径时，所述U型弯的折弯半径的范围是大于两倍所述补气管路的外径且小于等于三倍所述补气管路的外径。
7.根据权利要求1所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，所述根据所述应变函数求解单元的应变值的过程是：首先在所述网格化补气管路上选择若干个单元，然后根据所述应变函数求解所述若干个单元的应变值。
8.根据权利要求7所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：在所述网格化补气管路上选择四个单元，根据所述应变函数求解所述四个单元的应变值。
9.根据权利要求8所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：所述在所述网格化补气管路上选择四个单元的过程为：在所述网格化补气管路上靠近所述压缩机补气口处选取第一单元，在所述网格化补气管路上靠近所述压缩机补气口的第一U型弯的底部内侧选取第二单元，在所述网格化补气管路上与所述第一U型弯相邻的第二U型弯的底部内侧选取第三单元，在连接所述压缩机补气口和电磁阀的一段网格化补气管路上距所述电磁阀最近的一个折弯的内侧选取第四单元。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的空调室外机补气管路的减振方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，采用二维四边形网格对所述初始补气管路模型进行有限元网格化。
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| CN105205197A (zh) | 2015-12-30 |
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