CN111981666B - 一种基于粒子阻尼的空调机组及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于粒子阻尼的空调机组及其安装方法，属于空调机组减振降噪技术领域，一种基于粒子阻尼的空调机组，包括机箱、风机、槽钢支架、粒子阻尼减振器以及隔振器，风机的风口处设置有至少一个粒子阻尼减振器，槽钢支架的侧壁上设置有至少一个粒子阻尼减振器，风机的底座的底部设置有至少一个粒子阻尼减振器，机箱的底部设置有至少一个隔振器。本发明的基于粒子阻尼的空调机组及其安装方法，大幅度的降低空调机组的振动，减振降噪效果佳。
Description
技术领域
本发明属于空调机组减振降噪技术领域，尤其涉及一种基于粒子阻尼的空调机组及其安装方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，人们的生活水平不断提高，暖通设备在居住环境中的应用越来越普遍，由于大部分暖通设备都安装在室内空间，设备在运转过程中产生了较大的振动和噪音，严重影响了人们的正常居住生活，大大降低了人们的生活品质。同时暖通设备运行中产生的振动及噪声影响了设备的使用效率及寿命，导致各种安全隐患的产生，严重威胁了人们的生活安全。
建筑声环境设计是一个系统工程，有时，由于设计的原因，不得不将设备安防在对业主较为敏感的区域，但该类设备的影响往往无法评估。目前，空调机组的设置位置位于楼顶或B1层，从实际运行情况来看，楼顶设置空调机组后，楼下业主往往能听到“低频”的设备噪音。基于现有设备的安防位置，对现有项目的机电设备振动与噪音传递路径进行分析、分析设备噪音传递规律，找出设备影响到业主的关键点，为后续新建项目的设计提供理论与实际的指导，是目前亟待解决的问题。
目前，建筑领域减振降噪方法较为单一，常见的隔振设计主要为单层隔振与双层隔振，单层隔振系统假定被隔振对象是理想质量块，隔振器是可以忽略质量的弹簧和粘性阻尼器，基础视为无限大刚体，以传递率作为隔振效果评价指标，频率比越大，隔振效果越好。工程实际结果表明，隔振器的传递率衰减量很难超过20dB(A)。双层隔振系统的低频隔振效果并不比单层隔振系统优越，相反由于双层隔振系统在低频区段有两个自振频率，因此其隔振效果还可能低于单层隔振系统的隔振效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于粒子阻尼的空调机组及其安装方法，大幅度的降低空调机组的振动，减振降噪效果佳。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种基于粒子阻尼的空调机组，包括机箱、风机、槽钢支架、粒子阻尼减振器以及隔振器，风机的风口处设置有至少一个粒子阻尼减振器，槽钢支架的侧壁上设置有至少一个粒子阻尼减振器，风机的底座的底部设置有至少一个粒子阻尼减振器，机箱的底部设置有至少一个隔振器。
优选地，机箱的侧壁上设置有至少一个粒子阻尼减振器。
优选地，粒子阻尼减振器包括壳体和阻尼粒子，壳体的内部具有至少一个空腔，阻尼粒子填充在空腔内。
优选地，阻尼粒子为直径0.001-10mm的球体、长短轴长度均为0.001-10mm的椭球体、边长为0.001-10mm的规则多面体或边长为0.001-30mm的不规则多面体，阻尼粒子的表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，密度为0.1-30g/cm3。
优选地，隔振器的静扰度＜50mm。
优选地，壳体为单层或多层的金属或非金属外壳，壁厚为0.1nn-3mm。
优选地，所有粒子阻尼减振器的总重量为空调机组运行重量的5-10％。
优选地，隔振器的固有频率、空调机组运行时的最低振动频率、以及粒子阻尼减振器的频率转化率之间的关系满足以下公式：式中：t为粒子阻尼减振器的频率转化率，fj为空调机组运行时的最低振动频率，fg为隔振器的固有频率。
优选地，粒子阻尼减振器的等效阻尼系数满足以下公式： 式中：Ceq为粒子阻尼减振器的等效阻尼系数，/>为空调机组运行时的振动速度幅值。
本发明还提供一种基于粒子阻尼的空调机组安装方法，用于安装如上述任一项的基于粒子阻尼的空调机组，包括以下步骤：S1：测试空调机组的振动情况，识别空调机组的主要振源，并建立离散元-有限元耦合模型，分析得出粒子阻尼减振器的安装位置和阻尼粒子的特征参数，S2：按照空调机组的运行重量配置粒子阻尼减振器，按照空调机组运行时的最低振动频率、振动速度幅值计算得出粒子阻尼减振器的频率转化率和等效阻尼系数，根据空调机组运行时的最低振动频率、粒子阻尼减振器的频率转化率以及粒子阻尼减振器的等效阻尼系数，结合隔振率公式计算得到隔振器的刚度和阻尼比，S3：选用经步骤S2配置好的粒子阻尼减振器，并根据步骤S1获得的粒子阻尼减振器的安装位置进行安装，选用符合步骤S2中刚度和阻尼比的隔振器安装在机箱的底部，S4：安装完毕后对机箱底部的隔振器进行调平处理，隔振器的位置根据空调机组的中心位置进行调整。
本发明的有益效果为：
1、安装在空调机组各个位置的粒子阻尼减振器通过提高空调机组的阻尼与振动频率，从而优化了安装在空调机组底部的隔振器最优隔振区间，安装在空调机组底部的隔振器为安装在空调机组各个位置的粒子阻尼减振器提供了极好的刚度解耦，从而大幅度的降低空调机组的振动，减振降噪效果佳。
2、通过在风机的风口处设置粒子阻尼减振器，以降低风机的振动值；通过在槽钢支架的侧壁上设置粒子阻尼减振器，降低机箱振动向隔振器的传递；通过在风机的底座的底部设置粒子阻尼减振器，在传递路径上降低风机的振动值；通过机箱的侧壁上设置粒子阻尼减振器，以降低空调机组的振动噪声辐射。
3、粒子阻尼减振器可通过调整空腔内填充的阻尼颗粒材料的参数，从而满足不同重量的空调机组的减振要求，可以根据不同的空调机组运行频率及载荷进行调整。
4、安装过程中，通过对粒子阻尼减振器和隔振器的各项参数和安装位置进行选择，以实现减振降噪的最优方案，提高减振降噪效果。
附图说明
图1是本发明实施例一的主视结构示意图。
图2是本发明粒子阻尼减振器的立体结构示意图。
图3是本发明实施例二的主视结构示意图。
附图中的标记为：1-机箱，2-风机，3-槽钢支架，4-粒子阻尼减振器，41-壳体，42-空腔，43-阻尼粒子，5-隔振器。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一：
如图1至图2所示，本实施例中提供的一种基于粒子阻尼的空调机组，空调机组为薄壁类空调机组，位于楼顶，包括机箱1、风机2、槽钢支架3、粒子阻尼减振器4以及隔振器5，槽钢支架安装在机箱1内且位于风机2底座的上方，风机2的一部分被槽钢支架包围，风机2的风口处设置有至少一个粒子阻尼减振器4，具体的，风机2包括送风机2和回风机2，送风机2的送风口外壁和回风机2的回风口外壁均固定有至少一个粒子阻尼减振器4，以降低风机2的振动值，槽钢支架的侧壁上固定有至少一个粒子阻尼减振器4，降低机箱1振动向隔振器5的传递，风机2的底座的底部固定有至少一个粒子阻尼减振器4，在传递路径上降低风机2的振动值，粒子阻尼减振器4的连接方式为铆接、焊接或胶粘，机箱1的底部固定有至少一个隔振器5，隔振器5可以是弹簧隔振器5、橡胶隔振器5或其余任何形式的隔振器5，本实施例的隔振器5为粒子阻尼复合负刚度隔振器5，可以通过调整粒子阻尼器中的阻尼材料，改变阻尼器的阻尼比，隔振器5的刚度和阻尼比依据粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数和重量进行配比。其中，隔振器的额定载荷＝空调机组载荷+粒子阻尼减振器总载荷(重量)。机箱1的侧壁上固定有至少一个粒子阻尼减振器4，以降低空调机组的振动噪声辐射。
进一步的，粒子阻尼减振器4包括壳体41和阻尼粒子43，壳体41的内部具有至少一个空腔42，阻尼粒子43按照一定的排布规律填充在空腔42内，排布规律为面立方晶格排列、体立方晶格排列、随机分布。其中，阻尼粒子43为直径0.001-10mm的球体、长短轴长度均为0.001-10mm的椭球体、边长为0.001-10mm的规则多面体或边长为0.001-30mm的不规则多面体，阻尼粒子43的表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，密度为0.1-30g/cm3。通过调整空腔42内填充的阻尼颗粒材料的参数，从而满足不同重量的空调机组的减振要求，可以根据不同的空调机组运行频率及载荷进行调整。本实施例中，安装在送风机2的送风口外壁和回风机2的回风口外壁的粒子阻尼减振器4为200*200*15mm的壁板式粒子阻尼减振器4，空调机组的运行重量为4t，隔振器5的安装重量为200kg，空调机组运行时的最低振动频率为25Hz，粒子阻尼减振器4的频率转化率为5，粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数为0.25，隔振器5的固有频率为3.2Hz，隔振器5的阻尼比为0.07。
进一步的，隔振器5的静扰度＜50mm，以保证空调机组运行的稳定性。
进一步的，壳体41为单层或多层的金属或非金属外壳，壁厚为0.1nn-3mm，可根据不同减振要求选择。
进一步的，隔振器5的固有频率、空调机组运行时的最低振动频率、以及粒子阻尼减振器4的频率转化率之间的关系满足以下公式：式中：t为粒子阻尼减振器4的频率转化率，fj为空调机组运行时的最低振动频率，fg为隔振器5的固有频率。
进一步的，粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数满足以下公式： 式中：Ceq为粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数，/>为空调机组运行时的振动速度幅值。
本发明还提供一种基于粒子阻尼的空调机组安装方法，用于安装如上述任一项的基于粒子阻尼的空调机组，包括以下步骤：S1：测试空调机组的振动情况，识别空调机组的主要振源，并建立离散元-有限元耦合模型，分析得出粒子阻尼减振器4的安装位置和阻尼粒子43的特征参数，以实现最优设计，S2：按照空调机组的运行重量配置粒子阻尼减振器4，按照空调机组运行时的最低振动频率、振动速度幅值计算得出粒子阻尼减振器4的频率转化率和等效阻尼系数，根据空调机组运行时的最低振动频率、粒子阻尼减振器4的频率转化率以及粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数，结合隔振率公式计算得到隔振器5的刚度和阻尼比，以实现粒子阻尼减振器4和隔振器5的最优配合，提高减振降噪能力，其中，隔振率公式为公知公式，在此不作赘述。S3：选用经步骤S2配置好的粒子阻尼减振器4，并根据步骤S1获得的粒子阻尼减振器4的安装位置进行安装，选用符合步骤S2中刚度和阻尼比的隔振器5安装在机箱1的底部，其中，隔振器5底部与水泥基座之间采用膨胀螺栓连接，隔振器5与机箱1之间采用螺栓连接，S4：安装完毕后对机箱1底部的隔振器5进行调平处理，隔振器5的位置根据空调机组的中心位置进行调整。
该减振降噪方案中，安装在机箱1底部的隔振器5与安装于空调机组各个位置的粒子阻尼减振器4共同作用，提高空调机组的隔振效率，具体为安装在空调机组各个位置的粒子阻尼减振器4通过提高空调机组的阻尼与振动频率，从而优化了安装在空调机组底部的隔振器5最优隔振区间，具体的，当振动与冲击到来时，布置在空调机组上的粒子阻尼减振器4内部的阻尼粒子43会相互碰撞与摩擦耗能，产生阻尼效应并提高原始结构的振动频率，为安装在空调机组底部的隔振器5提供很好的隔振区间。安装在空调机组底部的隔振器5为安装在空调机组各个位置的粒子阻尼减振器4提供了极好的刚度解耦，从而大幅度的降低空调机组的振动，减振降噪效果佳。
实施例二：
如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，空调机组位于B1层，机箱1的侧壁上无粒子阻尼减振器4。空调机组的运行重量为2t，隔振器5的安装重量为100kg，空调机组运行时的最低振动频率为25Hz，粒子阻尼减振器4的频率转化率为3，粒子阻尼减振器4的等效阻尼系数为0.15，隔振器5的固有频率为3.2Hz，隔振器5的阻尼比为0.06。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
包括机箱、风机、槽钢支架、粒子阻尼减振器以及隔振器；
所述风机的风口处设置有至少一个粒子阻尼减振器；
所述槽钢支架的侧壁上设置有至少一个粒子阻尼减振器；
所述风机的底座的底部设置有至少一个粒子阻尼减振器；
所述机箱的底部设置有至少一个隔振器；
所述粒子阻尼减振器包括壳体和阻尼粒子；
所述壳体的内部具有至少一个空腔，所述阻尼粒子填充在所述空腔内；
隔振器的固有频率、空调机组运行时的最低振动频率、以及粒子阻尼减振器的频率转化率之间的关系满足以下公式：，
式中：为粒子阻尼减振器的频率转化率，/>为空调机组运行时的最低振动频率，/>为隔振器的固有频率。
2.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
所述机箱的侧壁上设置有至少一个粒子阻尼减振器。
3.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
所述阻尼粒子为直径0.001-10mm的球体、长短轴长度均为0.001-10mm的椭球体、边长为0.001-10mm的规则多面体或边长为0.001-30mm的不规则多面体；
所述阻尼粒子的表面摩擦因子为0.01-0.99，表面恢复系数为0.01-1，密度为0.1-30g/cm3。
4.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
所述隔振器的静扰度＜50mm。
5.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
所述壳体为单层或多层的金属或非金属外壳，壁厚为0.1nn-3mm。
6.根据权利要求2所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
所有所述粒子阻尼减振器的总重量为所述空调机组运行重量的5-10%。
7.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，
粒子阻尼减振器的等效阻尼系数满足以下公式：
，
式中：为粒子阻尼减振器的等效阻尼系数，/>为空调机组运行时的振动速度幅值。
8.一种基于粒子阻尼的空调机组安装方法，用于安装如权利要求1-7任一项所述的基于粒子阻尼的空调机组，其特征在于，包括以下步骤：
S1：测试空调机组的振动情况，识别空调机组的主要振源，并建立离散元-有限元耦合模型，分析得出粒子阻尼减振器的安装位置和阻尼粒子的特征参数；
S2：按照空调机组的运行重量配置粒子阻尼减振器，按照空调机组运行时的最低振动频率、振动速度幅值计算得出粒子阻尼减振器的频率转化率和等效阻尼系数，根据空调机组运行时的最低振动频率、粒子阻尼减振器的频率转化率以及粒子阻尼减振器的等效阻尼系数，计算得到隔振器的刚度和阻尼比；
S3：选用经所述步骤S2配置好的粒子阻尼减振器，并根据所述步骤S1获得的粒子阻尼减振器的安装位置进行安装，选用符合所述步骤S2中刚度和阻尼比的隔振器安装在机箱的底部；
S4：安装完毕后对机箱底部的隔振器进行调平处理，隔振器的位置根据空调机组的中心位置进行调整。
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