CN113449399A - 一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调设计领域，公开了一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，以便更加合理的优化压缩机减振脚设计。本发明包括：建立减振脚垫结构参数化模型，并提取减振脚垫设计参数；结合减振脚垫设计参数，建立压缩机管路振动噪声仿真计算模型；从仿真计算模型的仿真结果中建立振动、噪音优化目标；以减振脚垫设计参数和材料参数为自变量，并确定参数的变化范围，以前述振动、噪音目标为输出目标参数，进行参数敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；根据获得的关键设计参数，采用优化算法进行多目标参数自动优化，不断迭代计算，在参数寻优空间中寻找最优参数，并将最优参数返回至减振脚垫结构参数化模型。本发明适用于压缩机减振脚垫结构设计。

Description

一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法
技术领域
本发明涉及空调设计领域，特别涉及一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，家电产品的使用体验越来越受到重视，消费者对产品振动、噪声指标提出了更高的要求。压缩机是空调系统最主要的振动噪声源，压缩机运行过程中由于旋转惯性力和往复惯性力的作用会产生剧烈的周向振动和轴向串动，压缩机与空调外机底板之间通过压缩机减振脚连接，减振脚起着隔振减振的作用，降低压缩机振动向底板和侧板的传递，因此减振脚的结构设计显得尤为重要。现有技术对压缩机连接端管路的减振降噪研究较多，一般通过合理设计管路系统避开与压缩机的共振区，降低管路振动和振动引起的声辐射。现有技术对压缩机减振脚的优化设计研究较少，各个厂家一般选用固定几种规格型号的减振脚来匹配压缩机，未根据实际情况对减振脚结构进行优化设计，而减振脚材料的阻尼系数、刚度系数、结构形状等参数对压缩机减振效果有着决定性作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，以便更加合理的优化压缩机减振脚设计。
为解决上述问题，本发明提供了一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，包括以下步骤：
(1)、建立减振脚垫结构参数化模型，并提取减振脚垫设计参数；
(2)、结合减振脚垫设计参数，建立压缩机管路振动噪声仿真计算模型；
(3)、从振动噪声仿真计算模型的仿真结果中建立振动、噪音优化目标；
(4)、以减振脚垫设计参数和材料参数为自变量，并确定参数的变化范围，以步骤(3)中振动、噪音目标为输出目标参数，进行参数敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；
(5)、根据步骤(4)获得的关键设计参数，采用优化算法进行多目标参数自动优化，不断迭代计算，在参数寻优空间中寻找最优参数，并将最优参数返回至减振脚垫结构参数化模型。
进一步的，步骤(3)中，可根据仿真结果中的管路应力建立振动优化目标，可根据仿真结果中的管路振动速度建立噪音优化目标。
进一步的，对于变频压缩机工作频率范围较宽的情况，具体做法是将压缩机工作频率范围离散为多个频率段，选取整个管路组件在每一频率段的对应的管路应力或振动速度作为相应的优化目标参数。
进一步的，步骤(4)中，所述材料参数包括阻尼系数、刚度系数和弹性模量。
进一步的，多目标参数自动优化时使用的优化算法为MOGA多目标遗传算法、多目标自适应算法或者响应面优化算法。
本发明的有益效果是：本发明提出的压缩机减振脚垫结构优化设计方法，从压缩机减振脚的设计理论上提高胶垫的减振、隔振作用，可根据具体压缩机管路振动噪声特征，有针对性的进行压缩机减振脚垫的结构优化，为解决压缩机振动、噪声问题提供了新思路。
附图说明
图1是实施例的流程图。
图2为声辐射比曲线图。
具体实施方式
为了能降低压缩机振动噪声的传递，本发明从压缩机减振脚的设计理论上提高胶垫的减振、隔振作用。下面通过实施例对本发明做进一步说明。
压缩机减振脚安装时穿过固定在空调外机底板上的螺栓，压缩机安装于减振脚上，一般压缩机底脚安装有3个减振脚，呈三角分布，实施例提供了一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)、基于三维设计软件，如Creo、Proe、UG等三维软件，建立减振脚垫结构参数化CAD模型，并提取减振脚垫设计参数，减振脚垫设计参数主要为减振脚垫的尺寸参数；
(2)、结合减振脚垫设计参数，利用仿真软件(如ansys workbench)建立压缩机管路振动噪声仿真计算模型；
(3)、从振动噪声仿真计算模型的仿真结果中建立振动、噪音优化目标；
a、本实施例中可根据仿真结果中的管路应力建立管路振动优化目标，对于变频压缩机工作频率范围较宽，具体做法是将压缩机工作频率范围离散为N个频率段，x1＝f0-f1；x2＝f1-f2；…xN＝fN-1-fN；在仿真中选取整个管路组件在每一频率段的最大应力作为输出目标参数(分别将X、Y、Z方向的应力进行求矢量和，得到最终的输出参数)即A1＝max(x1)；A2＝max(x2)；…AN＝max(xN)；
b、本实施例中管路振动噪音目标以仿真中管路振动速度进行计算，计算公式如下：
一般结构表面振动速度与噪声辐射可认为有如下关系
Figure BDA0003166886850000021
式中：W辐射功率；ρ0c声阻抗；vn表面法向振动速度；s振动表面面积；σ声辐射比。
取基准声功率为W0，则声功率级为
Figure BDA0003166886850000031
声速c取值为343.25m/s2,空气质量密度ρ0为1.2kg/m3,基准声功率为W0为10-12W，表面法向振动速度vn通过仿真数据获取，声辐射比基于声功率仿真值与公式计算值进行对比拟合确定，具体可参照中国专利“空调管路结构噪声辐射快速计算方法”(CN112464537A)，声辐射比曲线如图2所示。
考虑到压缩机激励频率倍频的作用，噪声分析频率范围为压缩机运行频率的5倍，比如压缩机实际运行频率范围为10-100Hz，则噪声分析时的优化目标频率设置范围为10-500Hz，具体设置方式与上述应力目标同理。
(4)、以减振脚垫设计参数(结构尺寸参数)和材料参数(材料的阻尼系数、刚度系数、弹性模量等)为自变量，并确定参数的变化范围，以步骤(3)中振动、噪音为输出目标参数，进行参数敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；
(5)、根据步骤(4)获得的关键设计参数，采用优化算法(如MOGA多目标遗传算法、多目标自适应算法、响应面优化算法)进行多目标参数自动优化，不断迭代计算，在参数寻优空间中寻找最优参数，并将最优参数返回至减振脚垫结构参数化CAD模型。

Claims (6)

1.一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、建立减振脚垫结构参数化模型，并提取减振脚垫设计参数；
(2)、结合减振脚垫设计参数，建立压缩机管路振动噪声仿真计算模型；
(3)、从振动噪声仿真计算模型的仿真结果中建立振动、噪音优化目标；
(4)、以减振脚垫设计参数和材料参数为自变量，并确定参数的变化范围，以步骤(3)中振动、噪音为输出目标参数，进行参数敏感性进行分析，筛选出关键设计参数；
(5)、根据步骤(4)获得的关键设计参数，采用优化算法进行多目标参数自动优化，不断迭代计算，在参数寻优空间中寻找最优参数，并将最优参数返回至减振脚垫结构参数化模型。
2.如权利要求1所述的一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，步骤(3)中，根据仿真结果中的管路应力建立振动优化目标，根据仿真结果中的管路振动速度建立噪音优化目标。
3.如权利要求2所述的一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，对于变频压缩机工作频率范围较宽的情况，具体做法是将压缩机工作频率范围离散为多个频率段，选取整个管路组件在每一频率段的对应的管路最大应力或最大振动速度作为相应的优化目标参数。
4.如权利要求1所述的一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，步骤(3)中，噪音优化目标频率设置范围为压缩机运行频率的5倍。
5.如权利要求1所述的一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，步骤(4)中，所述材料参数包括阻尼系数、刚度系数和弹性模量。
6.如权利要求1所述的一种压缩机减振脚垫结构优化设计方法，其特征在于，多目标参数自动优化时使用的优化算法为MOGA多目标遗传算法、多目标自适应算法或者响应面优化算法。
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