窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题分析

摘要：在现代市场条件下，空调的噪声指标已经成为市场竞争力的一个重要指标，是其占领市场的重要因素之一。为此，在这里主要从以下方面针对窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题进行了简单分析和探讨。

关键词：窗式空调器；蒸发器管道；冷凝器管道；振动问题

中图分类号：F713.5 文献标识码：A 文章编号：

随着我国经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高，空调已经在人们的生活中得到了广泛应用，尤其是随着现代空调器的普及，人们对于空调的性能和要求也在不断提高。而窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题作为保证窗式空调器性能的重要影响因素，必须要加强深入探讨。

研究背景

在空调应用不断普及的同时，人们对空调性能要求也不断苛刻，与此同时，许多问题也逐渐显现出来。从市场角度来讲，一台质量较好的空调器，不仅要温度调节性能好、能效比高、节能效率高，而且要保证使用寿命长、噪音低，通过对上述技术指标的不断完善，从而满足人们以空调器的要求。但是根据大量的市场调查发现，多数的空调器由于各种因素的存在和影响，有着噪声大、振动大等特点，比如一些空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动比较强烈，使得空调在运行过程中噪声过大。另外，管路过于强烈的振动还有一个危害就是会产生交变应力，进而对管路造成不必要的损伤，而这种损伤，极易导致制冷泄漏，甚至于使配管产生裂管等事故，以上这些问题的存在，不仅降低了空调器产品质量，而且会影响企业在市场上的竞争力。

二、振动产生

经过大量的分析测试发现，导致整个系统各个部件振动的振源主要有2个，一是风叶，一是压缩机。相对而言，压缩机所引起的振动影响较大。这是因为压缩机与蒸发器和冷凝器管道直接相连，一是蒸发器输出管道，一是冷凝器输入管道，由于压缩机对配管的影响，从而引起管道的振动。因此，要想解决这个问题，就必须要优化管路设计，降低压缩机对管路的影响，降低噪声，以提高空调产品质量和性能。

三、振动原理

根据以上分析可以知道，其振动主要是由压缩机所带来的，因此，为了更好地解决压缩机所产生的振动问题，就必须了解压缩机的结构以及其具体的工作原理，具体内容如下：

1.结构分析

窗式空调器的压缩机主要采用的回转式压缩机，在系统动作时，利用一个偏心圆筒转子，使其在气缸内不断转动，以此来缩小工作的容积，将气体压缩，具体的结构示意图如图1所示：

图1

根据以上图示分析可以知道，压缩机在吸气时由机壳下部的接管直接进入到气缸，同时，在吸气管上还装有液体收集器，即所说的分液器，其主要作用就是了为积蓄油以及制冷液体，使得液体在这个环节中转化为蒸汽形式，避免液体被吸入到压缩机中，而油则是经下部弯管上的小孔而被吸入到气缸中。而高压气体会直接进入到机壳中，经过电动机孔隙从上面排出，有冷却电动机的作用，则在排气过程中所夹杂的油则在离心力作用下分离出来。但是在动作时，为了保证运转的安全性，需要在外壳上安装过载继电器，壳体内有感应元件，一旦系统异常或者是温度过高，继电器发生动作从而使得压缩机停止动转。

受力分析

在运转过程中，压缩机的受力主要有空气动力、 滑动挡板弹簧力、运动质量惯性力、摩擦力，具体如下：

首先是空气动力。气体力就是指压力在气缸内所产生的力，这一力作于于气缸及端面的内表面、转子外表面部分，其作用结果就是产生轴承负荷，促使转子弯曲，而在转子上的气体力合力并不通过旋转中心，而通过转子的几何中心，进而产生力矩。

其次是滑动挡板弹簧力。该作用力主要作用于旋转中心，推进滑动挡板与转子表现的紧贴，其大小要比转子的气体力小得胸，挡板弹簧力同时也具有产生轴承负荷和使转子弯曲的作用。

第三是运动质量惯性力。该作用力在数值和方向上都在不断变化，随着滑动挡板的不断转动，转子表面的压力也在不断变化，当往复的惯性力不断减小时，挡板就有与转子相脱离的趋势。因此，滑片弹簧压力远大于滑片往复运动的惯性力，有效地防止滑片从转子表面跳起和脱开，避免产生严重的敲击和漏气现象。

另外是摩擦力。摩擦力主要用于挡板之间、气缸之间、两个端盖之间以及轴承与轴颈之间。

四、结构有限元分析

在结构力力学中，有限元分析法基本思想就是将弹性连接续体分为若干个有限的小单元，并且在各个结点相互铰接，从而使得这些结合体具有了有限自由度。在一定的精度要求下，每一个单元部分都可以采用有限的参数来进行描述，包括其具体的力学特征，从而建立起良好的力平衡关系。一般而言，对于机械结构的有限元分析，从理论上讲可以任意划分，但是从实际角度来讲，必须要充分考虑到其经济性以及现实性，划分单元越多，其精度就越高，结果就越精确，但是运算时间会相应加长，以下进行具体分析：

1.划分原则

一般而言，在进行单元划分时，需要遵循以下原则：一是要结构尽量简化，确保计算的精度，二是划分单元要保证受力状态的真实性，三是划分时尽可能采用重复性、对称性，尽可能压缩计算量，以减少计算时间。另外，要合理选择数学模型，降低计算费用，减少计算时间，通过有限元划分，在明确结构单元的基础上，确定具体的单元类型。通常情况下，在压缩机及壳体的节点编号，各个节点的运动状态方程如下所示：

2.实体几何模型

将空调的几何模型通过三维模型软件导入系统中，从而得到以下具体的模型，

在计算时，将其分为两个有限单元，一个是整体模型，一个是局部模型，采用有限分析中的结构静力分析，将外载荷所引起的位移、应力计算出来，具体的静力方程如下：

其中，模态分析运动方程如下：

由于对于无阻尼情况，要忽略阻尼，为此，方程可以简化为：

结果分析

目前关于窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题分析，模态分析和有限分析是一种极为有效的方法，不仅计算结果准确，而且精确度较高，并且通过效益计算分析，大大突破了传统空调器系统模式研究分析存在局限性，进而有效确定系统运行的经济性与必要性，确保了空调系统的健康稳定发展。另外，根据振动学原理，采用减振的方法，改善配管结构，使得振动减小。因此，使用有限元分析法，对空调器配管分析，可以全面掌握配管的合理性以及破坏效果，通过多种方案要的模拟分析，从而选择最佳可行方案，提高设计效率，为空调器配管的设计提供科学依据。

结语：

总而言之，在进入经济全球化时代，空调制造产业作为已经取得飞速发展，其想得到稳定发展，就以追求供需平衡为目标，不断优化现有的系统结构，改善空调产品质量，提高空调器运行可靠性，以全面提升空调安全运行和系统性能。

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