CN113128101A - 一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调领域，公开了一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，用以解决管路振动和低频噪音评估的准确性低的问题。本发明首先根据压缩机的结构参数以及管路的结构参数，建立压缩机与管路系统有限元模型；然后基于压缩机与管路系统有限元模型进行压缩机与管路耦合振动仿真，并对仿真结果进行振动噪音评价，若振动噪音评价合格，则将此时的压缩机与管路系统有限元模型加工成样机，并对样机进行振动噪音测试，若振动噪音评价不合格，则利用管路自动优化方法优化管路的结构参数后，重新建立压缩机与管路系统有限元模型，并进行耦合振动仿真以及对仿真结果进行振动噪音评价。本发明适用于变频空调管路振动和低频噪音评估。

Description

一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法

技术领域

本发明涉及空调领域，特别涉及一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法。

背景技术

压缩机是空调核心部件，也是成本最高部件之一，压缩机的轻量化设计已成为趋势，即压缩机重量越来越轻，体积越来越小，也就意味着压缩机的转动惯量减小，压缩机的单体振动会更大，与压缩机直接相连接的管路振动也会变大，严重影响管路振动可靠性；再加之随着空调行业新能效标准的颁布，新冷媒R32在空调中噪音问题突出，尤其以低频传递音为主(室外侧低频声传室内)的噪音问题，严重影响用户体验。空调器管路的振动噪音问题已成为空调产品开发过程中的难点和痛点，振动噪音问题不仅对产品的可靠性和舒适性产生影响，而且在一定程度上决定的新产品的开发周期。

目前压缩机管路振动仿真，压缩机只是空壳模型，内部无压缩机内部结构参数特征。并且未考虑压缩机旋转方向，振动仿真不准确，导致了管路振动和低频噪音评估的准确性低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，用以解决管路振动和低频噪音评估的准确性低的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，包括以下步骤：

S1.根据压缩机的结构参数以及管路的结构参数，建立压缩机与管路系统有限元模型；

S2.基于压缩机与管路系统有限元模型进行压缩机与管路耦合振动仿真，并对仿真结果进行振动噪音评价，若振动噪音评价合格，则将此时的压缩机与管路系统有限元模型加工成样机，并对样机进行振动噪音测试，若振动噪音评价不合格，则利用管路自动优化方法优化管路的结构参数后，返回步骤S1；

压缩机与管路耦合振动仿真时，载荷激励包括压缩机的旋转惯性矩和离心力，边界条件为压缩机橡胶脚底面固定以及管路系统的边界管口固定；仿真计算得到压缩机运行于各运行频率f_i时每段管路上的应力频响σ_i以及加速度频响a_i，i＝1、2、……、n，n为压缩机运行频率点个数。

进一步的，对仿真结果进行振动噪音评价时，其评价条件包括以下的式1)-12)，当仿真结果满足式1)-12)时，则认为振动噪音评价合格；

1)当f_i≤30Hz时，不合格应力个数n₁≤25；

2)当f_i＞30Hz时，不合格应力个数n₂≤10；

3)σ_max≤42Mpa；

式1)-3)中，不合格应力小于13MPa，σ_max为所有合格应力中的最大值，合格应力大于等于13MPa；

4)当60Hz≤f_i＜75Hz，峰值点个数至多为1个；

5)当75Hz≤f_i＜85Hz，不允许存在峰值点；

6)当85Hz≤f_i＜95Hz，峰值点个数至多为1个；

7)当95Hz≤f_i＜105Hz，不允许存在峰值点；

8)当105Hz≤f_i＜115Hz，峰值点个数至多为1个；

9)当115Hz≤f_i＜156Hz，峰值点个数至多为1个；

10)当156Hz≤f_i＜166Hz，不允许存在峰值点；

11)当166Hz≤f_i＜195Hz，峰值点个数至多为1个；

12)当195Hz≤f_i＜255Hz，不允许存在峰值点；

式4)-12)中的峰值点从频率-加速度曲线图中获得，该频率-加速度曲线图以压缩机的运行频率为横坐标，以仿真计算得到的加速度频响为纵坐标。

进一步的，若不满足式1)-12)，则优化管路参数后，返回步骤S1；其中，优化方式采取以式1)-12)为目标函数，以管路参数为自变量的自动优化方法.

进一步的，压缩机的结构参数包括以下结构的参数：吸气口、压缩机筒体、压缩机支脚、橡胶脚、储液器筒体、储液器卡箍、卡箍支架以及排气口；其中，压缩机筒体内部结构用质点代替，质点包含质量、位置坐标及转动惯量参数。

进一步的，步骤S1建立压缩机与管路系统有限元模型时，使用的初始管路为提前设计的并符合低振要求的标准管路。

进一步的，步骤S1建立压缩机与管路系统有限元模型时，使用的压缩机为经过压缩机单体振动筛选的符合低振要求的压缩机。

本发明的有益效果是：本发明提供的变频空调管路振动和低频噪音评估方法，在压缩机管路振动仿真时，压缩机加入了其具体的结构参数特征，并考虑了压缩机旋转方向，提出将应力、振动加速度不超过某几个值作为变频空调管路振动和低频噪音评估条件，可得到管路在振动、噪音、成本方面的最优值，有效的解决了管路振动和低频噪音评估的准确性低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变频空调管路振动和低频噪音评估流程图。

图2是本发明实施例提供的压缩机有限元模型示意图。

图3是本发明实施例提供的压缩机与管路系统有限元模型示意图。

图中编号：1-吸气口，2-压缩机筒体，3-压缩机支脚，4-橡胶脚，5-储液器筒体，6-储液器卡箍，7-卡箍支架，8-排气口，11-管路的边界管口。

具体实施方式

针对背景技术中提到的决管路振动和低频噪音评估的准确性低问题，本发明提出一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，首先根据压缩机的结构参数以及管路的结构参数，建立压缩机与管路系统有限元模型；然后基于压缩机与管路系统有限元模型进行压缩机与管路耦合振动仿真，并对仿真结果进行振动噪音评价，若振动噪音评价合格，则将此时的压缩机与管路系统有限元模型加工成样机，并对样机进行振动噪音测试，若振动噪音评价不合格，则利用管路自动优化方法优化管路的结构参数后，重新建立压缩机与管路系统有限元模型，并进行耦合振动仿真以及对仿真结果进行振动噪音评价。

由于本发明压缩机与管路系统有限元模型中的压缩机加入了压缩机具体的结构参数特征，且在压缩机与管路耦合振动仿真时，考虑了压缩机旋转方向，因此可有效的解决管路振动和低频噪音评估的准确性低的问题。

下面实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一种优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，对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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例提供了一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，如图1所示，其具体实施步骤如下：

(1)根据压缩机的结构参数以及管路的结构参数，建立如图3所示的压缩机与管路系统有限元模型。

本步骤在建立压缩机与管路系统有限元模型时，使用的初始管路为提前设计的并符合低振要求的标准管路，使用的压缩机为经过压缩机单体振动筛选的符合低振要求的压缩机。由于振动筛选后的压缩机和标准管路的特点都是振动很小，因此他们建立的压缩机与管路系统有限元模型更容易完成压缩机与管路匹配，以及更容易完成管路振动和低频噪音评估，后续再进行管路优化时也可以缩短优化时间，提高评估效率。

如图2所示，本步骤中提前设计的压缩机的结构包括吸气口1，压缩机筒体2，压缩机支脚3，橡胶脚4，储液器筒体5，储液器卡箍6，卡箍支架7，排气口8。压缩机筒体2内部结构用质点代替。质点包含质量、位置坐标及转动惯量参数。压缩机单体振动筛选时，首先根据压缩机的结构参数建立压缩机有限元模型；再基于压缩机有限元模型进行压缩机单体振动仿真，并对仿真结果进行振动评价，若振动评价合格，则将振动评价合格的压缩机的结构参数输出，用以与所述标准管路进行匹配，若振动评价不合格，则优化压缩机的结构参数后，重新建立压缩机有限元模型，并进行振动评价。

(2)根据步骤(1)建立的压缩机与管路系统有限元模型，进行压缩机与管路耦合振动仿真；

压缩机与管路耦合振动仿真属频域仿真范畴，其载荷激励包括压缩机的旋转惯性矩和离心力，由专业软件计算得出，边界条件为橡胶脚4底面固定以及边界管口11固定。仿真计算得到每段管路上的应力频响(σ_i＝F(f_i))和加速度频响数据(a_i＝F(f_i))。其中，σ为应力，a为加速度，i＝1，2，……，n。n为压缩机运行频率点个数。

(3)对步骤(2)的仿真结果进行振动噪音评价，若振动噪音合格，则将此时的压缩机与管路系统有限元模型加工成样机，此时进入步骤(5)，若振动噪音不合格，则优化管路结构的结构参数，并返回步骤(1)；

对仿真结果进行振动噪音评价时，其评价条件包括以下的式1)-12)，当仿真结果满足式1)-12)时，则可认为振动噪音评价合格；

1)当f_i≤30Hz时，不合格应力个数n₁≤25；

2)当f_i＞30Hz时，不合格应力个数n₂≤10；

3)σ_max≤42Mpa；

式1)-3)中，不合格应力小于13MPa，σ_max为所有合格应力中的最大值，合格应力大于等于13MPa；

4)当60Hz≤f_i＜75Hz，峰值点个数至多为1个；

5)当75Hz≤f_i＜85Hz，不允许存在峰值点；

6)当85Hz≤f_i＜95Hz，峰值点个数至多为1个；

7)当95Hz≤f_i＜105Hz，不允许存在峰值点；

8)当105Hz≤f_i＜115Hz，峰值点个数至多为1个；

9)当115Hz≤f_i＜156Hz，峰值点个数至多为1个；

10)当156Hz≤f_i＜166Hz，不允许存在峰值点；

11)当166Hz≤f_i＜195Hz，峰值点个数至多为1个；

12)当195Hz≤f_i＜255Hz，不允许存在峰值点；

式4)-12)中的峰值点从频率-加速度曲线(a_i＝F(f_i))图中获得，该频率-加速度曲线图以压缩机的运行频率f_i为横坐标，以仿真计算得到的加速度频响a_i为纵坐标。

需要说明的是，以上的条件式1)-12)是发明人根据行业标准中振动噪音的限制标准，再加之根据仿真与实测相互验证所总结出来的，在实际生产以及应用中已被验证可行。

(4)若不满足式1)-12)，则优化管路参数后，返回步骤(1)；其中，优化方式采取以式1)-12)为目标函数，以管路参数为自变量的自动优化方法。

(5)加工样机测试验证。

Claims (6)

1.一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据压缩机的结构参数以及管路的结构参数，建立压缩机与管路系统有限元模型；

S2.基于压缩机与管路系统有限元模型进行压缩机与管路耦合振动仿真，并对仿真结果进行振动噪音评价，若振动噪音评价合格，则将此时的压缩机与管路系统有限元模型加工成样机，并对样机进行振动噪音测试，若振动噪音评价不合格，则利用管路自动优化方法优化管路的结构参数后，返回步骤S1；

压缩机与管路耦合振动仿真时，载荷激励包括压缩机的旋转惯性矩和离心力，边界条件为压缩机橡胶脚底面固定以及管路系统的边界管口固定；仿真计算得到压缩机运行于各运行频率f_i时每段管路上的应力频响σ_i以及加速度频响a_i，i＝1、2、……、n，n为压缩机运行频率点个数。

2.如权利要求1所述的一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，对仿真结果进行振动噪音评价时，其评价条件包括以下的式1)-12)，当仿真结果满足式1)-12)时，则认为振动噪音评价合格；

1)当fi≤30Hz时，不合格应力个数n₁≤25；

2)当f_i＞30Hz时，不合格应力个数n₂≤10；

3)σ_max≤42Mpa；

式1)-3)中，不合格应力小于13MPa，σ_max为所有合格应力中的最大值，合格应力大于等于13MPa；

4)当60Hz≤f_i＜75Hz，峰值点个数至多为1个；

5)当75Hz≤f_i＜85Hz，不允许存在峰值点；

6)当85Hz≤f_i＜95Hz，峰值点个数至多为1个；

7)当95Hz≤f_i＜105Hz，不允许存在峰值点；

8)当105Hz≤f_i＜115Hz，峰值点个数至多为1个；

9)当115Hz≤f_i＜156Hz，峰值点个数至多为1个；

10)当156Hz≤f_i＜166Hz，不允许存在峰值点；

11)当166Hz≤f_i＜195Hz，峰值点个数至多为1个；

12)当195Hz≤f_i＜255Hz，不允许存在峰值点；

式4)-12)中的峰值点从频率-加速度曲线图中获得，该频率-加速度曲线图以压缩机的运行频率为横坐标，以仿真计算得到的加速度频响为纵坐标。

3.如权利要求2所述的一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，若不满足式1)-12)，则优化管路参数后，返回步骤S1；其中，优化方式采取以式1)-12)为目标函数，以管路参数为自变量的自动优化方法。

4.如权利要求1或2或3所述的一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，压缩机的结构参数包括以下结构的参数：吸气口、压缩机筒体、压缩机支脚、橡胶脚、储液器筒体、储液器卡箍、卡箍支架以及排气口；其中，压缩机筒体内部结构用质点代替，质点包含质量、位置坐标及转动惯量参数。

5.如权利要求1或2或3所述的一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，步骤S1建立压缩机与管路系统有限元模型时，使用的初始管路为提前设计的并符合低振要求的标准管路。

6.如权利要求1或2或3所述的一种变频空调管路振动和低频噪音评估方法，其特征在于，步骤S1建立压缩机与管路系统有限元模型时，使用的压缩机为经过压缩机单体振动筛选的符合低振要求的压缩机。

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