一种减振锤参数确定方法、减振锤及空调器与流程

1.本发明涉及减振技术领域，尤其涉及一种减振锤参数确定方法、减振锤及空调器。


背景技术：

2.空调室外机噪声越来越成为市场关注与投诉的重点，其中低频噪音在传播过程中衰减小，穿透力强，极易从室外透过墙体或者玻璃传递至室内，尤其是卧室内，导致用户投诉强烈，而空调吸气管与排气管路是低频噪声的主要辐射源头；同时空调室外机管路振动过大，会在管路本身折弯或焊接根部产生非常大的交变应力，导致管路疲劳断裂，因此管路的减振设计是空调室外机设计的重点与难点。
3.涡旋压缩机的运转基频一般为30～110hz，双转子压缩机的运转基频一般为40～220hz。而现行的管路减振设计主要通过管路走向与增加紧固减振锤配重的方式。
4.传统的减振锤设计采用与配管紧固接触，增加集中质量，仅能降低配管系统的共振频率点，压缩机的吸气管与排气管在压缩机运转基频下仍会出现新的共振峰值点，导致整机噪声过大，甚至存在断管风险，减振效果差。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种减振锤参数确定方法，提高了减振锤的减振效果。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供了一种减振锤参数确定方法，所述减振锤用于装配在空调器的配管上，所述减振锤参数确定方法包括：
8.获取配管外径d3及配管振动位移阈值x1；
9.计算套筒状减振锤的内径d2＝d3 2*x1；
10.计算配管的等效质量m；
11.调整减振锤的参数，使减振锤的质量m与等效质量m相等；所述减振锤的参数包括减振锤的外径d1与长度l。
12.进一步的，所述计算配管的等效质量m，具体包括：
13.将配管等效为单自由度静力学模型，采用有限元方法，在配管振动最大位置处施加已知的力f，计算出在力f的作用下配管振动最大位置处的位移x，根据f＝k*x，计算得到单自由度静力学模型的等效刚度k；
14.将配管等效为单自由度动力学模型，采用有限元方法，计算共振频率f，根据m＝k/f2，计算得到配管的等效质量m。
15.又进一步的，所述调整减振锤的参数，具体包括：
16.首先调整减振锤的外径d1；
17.然后调整减振锤的长度l。
18.更进一步的，所述减振锤的内壁上具有扇环；
19.所述扇环的外周弧面的曲率半径等于减振锤内径的1/2；
20.所述扇环的内周弧面的曲率半径等于配管外径的1/2；所述扇环的内周弧面用于与配管外壁抵接；
21.所述扇环的宽度为x1；
22.所述减振锤的参数还包括扇环的圆心角θ；
23.所述调整减振锤的参数，具体包括：
24.首先调整扇环的圆心角θ；
25.然后调整减振锤的外径d1；
26.最后调整减振锤的长度l。
27.再进一步的，所述扇环的圆心角θ的调整范围为10
°
～90
°
。
28.进一步的，所述减振锤内壁的中轴线与减振锤外壁的中轴线不重合，所述减振锤内壁的中轴线、减振锤外壁的中轴线、扇环的圆心角θ的角平分线在同一平面上，所述扇环与减振锤外壁的中轴线的距离大于减振锤内壁的中轴线与减振锤外壁的中轴线的距离。
29.又进一步的，所述减振锤的内壁与扇环的连接处设计有倒圆角r1。
30.更进一步的，所述调整减振锤的参数，具体包括：
31.首先调整扇环的圆心角θ；
32.再调整倒圆角r1；
33.然后调整减振锤的外径d1；
34.最后调整减振锤的长度l。
35.一种减振锤，所述减振锤的参数根据所述的减振锤参数确定方法确定。
36.一种空调器，包括配管以及所述的减振锤，所述减振锤装配在所述配管上。
37.本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明的减振锤参数确定方法、减振锤及空调器，通过获取配管外径d3及配管振动位移阈值x1，计算减振锤的内径d2＝d3 2*x1，计算配管的等效质量m，调整减振锤的外径d1与长度l，使减振锤的质量m与等效质量m相等；通过本发明的参数确定方法确定出减振锤的外径d1、内径d2、长度l，使得减振锤的质量等于等效质量m，方法简单方便，便于实现，可以确定出比较合理的减振锤参数；而且，通过本发明的参数确定方法确定出减振锤的参数，然后设计出的减振锤，减振效果好，降低了配管噪声，而且结构简单，便于加工。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明空调器的一种实施例的结构示意图；
40.图2为减振锤的安装位置示意图；
41.图3为减振锤的结构示意图；
42.图4为减振锤与配管装配在一起的结构示意图；
43.图5为减振锤与配管的安装示意图；
44.图6为单自由度静力学模型；
45.图7为配管在力f下的位移响应仿真图；
46.图8为单自由度动力学模型；
47.图9为配管固有频率仿真图；
48.图10为本发明减振锤参数确定方法的一种实施例的流程图。
49.附图标记：
50.10、压缩机；
51.20、配管；
52.30、减振锤；
53.31、通孔；32、扇环；33、切口；34、间隙。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.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”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。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
57.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
58.空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环和制热循环，由控制器执行控制，实现制冷剂的流向控制以及膨胀阀的开度控制等。制冷循环和制热循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
59.压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
60.膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。
61.空调器室外机是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器室内机包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在空调器室外机或室内机中。
62.室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。
63.本实施例的空调器，包括压缩机10、冷凝器、节流装置、蒸发器、配管20、减振锤30等，参见图1至图5所示。减振锤30装配在空调器的配管20上，用于减振降噪。
64.配管20包括吸气管、排气管等冷媒循环管路，只要是需要减振的管路，都可以装配减振锤30。选择配管振动最大位置处安装减振锤30，减振降噪。
65.减振锤30为套筒状，其具有供配管穿过的通孔31，通孔31的直径(即减振锤的内径)大于配管20的外径，减振锤30套设在配管20上，减振锤30的内壁(即通孔31的内壁)与配管20的外壁之间具有间隙34，间隙34的宽度为x1。
66.假设配管在左右位移为x1时刻的振动速度为v1，此时减振锤与配管尚未接触，减振锤的速度为0。此时配管开始碰撞减振锤，应用动量守恒与动能守恒获得关系式：
67.动量守恒定律：m*v1＝m*v2 m*v3；
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(1)
68.动能守恒定律：1/2*m*v12＝1/2*m*v22 1/2*m*v32；
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(2)
69.公式(1)转化为：v2＝m(v1-v3)/m；
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(3)
70.将公式(3)代入公式(2)，可以得到：v3＝v1*(m-m)/(m m)；
71.m为配管等效质量，m为减振锤质量，v1为配管与减振锤碰撞前的振动速度，v2为减振锤碰撞后的速度，v3为配管碰撞后的速度。可以得出，当m＝m时，v3＝0。
72.因此，当配管20振动时，配管20碰撞减振锤30的内壁，根据动量守恒定律与动能守恒定律，如果想要配管20碰撞后的速度为0，只需要使减振锤30的质量与配管20的等效质量相等即可，而且，配管20的振动位移限制在x1以内。
73.减振锤30的质量m由减振锤30的内径d2、外径d1、长度l等决定。下面，结合附图，对本实施例的减振锤参数确定方法进行详细说明。
74.本实施例的减振锤参数确定方法，具体包括下述步骤，参见图10所示。
75.步骤s1：获取配管外径d3及配管振动位移阈值x1。
76.减振目标设置为配管振动最大位置处的位移≤x1，因此，配管20与减振锤30的单侧间隙宽度设计为x1。x1＝(d2-d3)/2。
77.步骤s2：计算套筒状减振锤的内径d2＝d3 2*x1。
78.配管外径d3为已知量，配管振动位移阈值x1为设定值，也是已知量，因此，可以计算出减振锤的内径d2。
79.步骤s3：计算配管的等效质量m。
80.本步骤具体包括下述步骤：
81.s31：将配管等效为单自由度静力学模型，如图6所示，将配管等效成弹簧刚度k，建立有限元模型，采用有限元方法，在配管振动最大位置处施加已知的力f，静力计算得到在力f的作用下配管振动最大位置处的位移x(如图7中圈起来的数值1.052e 00)，此时力f和位移x已知，根据静力学公式f＝k*x，计算得到单自由度静力学模型的等效刚度k＝f/x。
82.s32：将配管等效为单自由度动力学模型，如图8所示，采用有限元方法，直接计算
配管的固有频率，获得配管的共振频率f(如图9中圈起来的数值8.139518e 01)；此时等效刚度k(已由s31计算得出)和共振频率f已知，根据单自由度动力学模型共振频率公式反推出m＝k/f2，计算得到配管的等效质量m。
83.通过设计步骤s31～s32计算配管的等效质量m，计算方法简单有效，可以获得比较准确的等效质量m。
84.步骤s4：调整减振锤的参数，使减振锤的质量m与配管的等效质量m相等；减振锤的参数包括减振锤的外径d1与长度l。
85.减振锤的内径d2已经确定，等效质量m也已经确定，通过调整减振锤的外径d1和长度l，使减振锤的质量m与等效质量m相等，从而配管与减振锤碰撞后配管速度为0，配管振动位移限制在间隙内。
86.本实施例的减振锤参数确定方法，通过获取配管外径d3及配管振动位移阈值x1，计算减振锤的内径d2＝d3 2*x1，计算配管的等效质量m，调整减振锤的外径d1与长度l，使减振锤的质量m与等效质量m相等；通过本实施例的参数确定方法确定出减振锤的外径d1、内径d2、长度l，使得减振锤30的质量等于等效质量m，方法简单方便，便于实现，可以确定出比较合理的减振锤参数，设计出减振效果好的减振锤；而且，通过本实施例的参数确定方法确定出减振锤的参数，然后设计出的减振锤，减振效果好，降低了配管噪声，而且结构简单，便于加工。
87.本实施例的减振锤参数确定方法，通过测量配管振动位移幅值响应，获得配管振动最大位置处的位移x；将配管等效为单自由度静力学模型，应用有限元仿真技术计算配管的等效刚度k；将配管等效为单自由度动力学模型，应用模态仿真技术获得配管的固有频率，得到配管的共振频率f，进而计算配管的等效质量m；应用动量与动能守恒定理，确定减振锤的质量m，限制配管的振动位移为配管振动位移阈值x1内。
88.本实施例的减振锤参数确定方法，针对冷媒循环管路减振困难，基于动量与动能守恒定理，研究减振锤最新的设计方法，设计减振锤的质量，当配管振动过大时，可将管路振动限制在设定阈值范围内(即管路振动位移≤配管振动位移阈值x1，也即管路振动限制在间隙内)，实现在所有压缩机运转频率下的配管振动精确限制在间隙宽度值以内，同时降低设计成本，减低整机管路的振动响应，达到减振降噪、提高配管使用寿命的目的。
89.本实施例的减振锤参数确定方法，设计方法简单有效，设计成本略有降低，对配管振动幅值精确控制，可实现压缩机全运转频率下的减振降噪。
90.在本实施例中，调整减振锤的参数，具体包括：
91.首先调整减振锤的外径d1，然后调整减振锤的长度l，使减振锤30的质量m与等效质量m相等。
92.由于减振锤的长度l比外径d1容易调整，因此，先确定外径d1，再调整长度l，使得减振锤质量m等于等效质量m，采用这种参数调整顺序，可以提高减振锤参数调整速度，缩短参数调整时间，使得减振锤质量m可以尽快等于等效质量m。
93.在本实施例中，减振锤30的内壁上具有扇环32；扇环32与减振锤30的内壁接触的弧面为外周弧面；扇环32与配管外壁接触的弧面为内周弧面。扇环32的外周弧面的曲率半径等于减振锤内径的1/2；扇环32的内周弧面的曲率半径等于配管外径的1/2；扇环的内周
弧面用于与配管外壁抵接，可以与配管外壁完全贴合，保证扇环32与配管外壁抵接时的稳定性。扇环的宽度为x1。配管20穿过通孔31，扇环32与配管外壁抵接，减振锤30的内壁(即通孔31的内壁)与配管外壁之间具有间隙34，间隙34的宽度为x1。也就是说，当配管20没有振动时，减振锤30挂在配管20上，扇环32与配管外壁接触，通孔31内壁的其他部分(即通孔内壁上没有设计扇环32的部分)与配管外壁之间具有间隙34。扇环32用于抵接配管，而且便于设计加工。
94.减振锤30的参数还包括扇环的圆心角θ，因此本实施例的调整减振锤的参数，具体包括：
95.首先调整扇环的圆心角θ，然后调整减振锤的外径d1，最后调整减振锤的长度l。
96.由于扇环圆心角θ、减振锤外径d1、减振锤长度l的调整难度依次降低，因此，先确定扇环圆心角θ，再确定外径d1，最后调整长度l，使得减振锤质量m等于等效质量m，采用这种参数调整顺序，可以提高减振锤参数调整速度，缩短参数调整时间，使得减振锤质量m可以尽快等于等效质量m。
97.本实施例中，扇环32的圆心角θ的调整范围为10
°
～90
°
。如果圆心角θ取值过小，会使得扇环32较短，与配管外壁的接触面积较小，导致扇环32与配管外壁抵接时稳定性差。如果圆心角θ取值过大，会使得扇环32较长，与配管外壁的接触面积较大，影响配管振动时的减振效果。因此，选择上述范围的圆心角θ，既能保证扇环32与配管外壁抵接时的稳定性，又不会对减振效果造成较大影响。
98.本实施例中，减振锤30为偏心套筒，即减振锤内壁的中轴线与减振锤外壁的中轴线平行但不重合，两个中轴线的距离(即偏心距)为图4中的d4。两个中轴线所在的平面平分圆心角θ，即减振锤内壁的中轴线、减振锤外壁的中轴线、扇环的圆心角θ的角平分线在同一平面上；扇环32与减振锤外壁的中轴线的距离，要大于减振锤内壁的中轴线与减振锤外壁的中轴线的距离。
99.由于减振锤30采用偏心设计，保证减振锤30安装至配管20上后，减振锤30利用自身重力回到图4所示的安装位置，即扇环32与配管外壁抵接。
100.在本实施例中，当配管20穿过通孔31时，扇环32与配管外壁抵接，通孔31与配管20同心，即配管20的外壁与通孔31的内壁之间的距离处处相等。即通孔的内壁与配管外壁之间的间隙宽度x1处处相等，从而保证无论配管向哪个方向振动，振动的最大位移相等，与减振锤碰撞后的效果也相同，均具有较好的减振效果。
101.在本实施例中，减振锤30的内壁与扇环32的连接处(此处应力比较集中)设计有倒圆角r1，可以缓冲减振锤安装过程的大变形，避免拉裂，保证减振锤的安装安全。
102.减振锤30的参数还包括倒圆角r1，因此本实施例的调整减振锤的参数，具体包括：
103.首先调整扇环的圆心角θ；再调整倒圆角r1；然后调整减振锤的外径d1；最后调整减振锤的长度l。
104.由于只有先确定了圆心角θ的大小，才能确定倒圆角r1的位置和大小，而且，倒圆角r1、减振锤外径d1、减振锤长度l的调整难度依次降低，因此，先确定扇环圆心角θ，再确定倒圆角r1，然后确定外径d1，最后调整长度l，使得减振锤质量m等于等效质量m，采用这种参数调整顺序，可以提高减振锤参数调整速度，缩短参数调整时间，使得减振锤质量m可以尽快等于等效质量m。
105.在本实施例中，减振锤30上具有切口33，切口33从通孔31的内壁延伸至减振锤30的外侧壁，以便于减振锤装配到配管20上。安装时，将切口33拉开，然后将减振锤30套在配管20上。
106.在本实施例中，减振锤外壁的中轴线、减振锤内壁的中轴线、切口33位于同一平面上，当然，扇环的圆心角θ的角平分线也在该平面上。如图5所示，在安装时，调整减振锤30的姿态，使扇环32在切口33的上方，切口33在下方，左右拉开切口33，使切口33的两个切面分开，然后将减振锤由上至下套在配管20上，扇环32与配管20外壁抵接，然后松开切口33，切口33的两个切面贴合在一起，安装完成，此时减振锤30与配管32的位置关系如图4所示，此时即为减振锤30的稳定状态，便于减振锤与配管的拆装。
107.为了方便安装，进一步提高减振锤30的装配安全，延长减振锤的使用寿命，减振锤30采用大变形弹性材料制成，如橡胶等，可以方便地拉开切口33而不损坏减振锤30。
108.在本实施例中，确定出减振锤的各个参数后，减振锤一体成型，可以提高其结构强度，延长使用寿命。
109.本实施例的减振锤，其参数通过上述的减振锤参数确定方法进行确定，从而结构合理、减振效果好。
110.本实施例的空调器，通过在配管20上安装套筒状的减振锤30，减振锤30具有通孔31，通孔31的直径大于配管20的外径，通孔31的内壁设计有扇环32；减振锤30的重量与配管20的重量相等；配管20穿过通孔31，扇环32与配管外壁抵接，通孔31的内壁与配管外壁之间具有间隙34。当配管20振动时碰撞通孔31，碰撞后配管20的速度为0，因此，减振锤减振效果好，降低了空调器的噪声，能有效地降低空调器配管振动水平与噪声水平。而且，减振锤30采用偏心设计，保证减振锤安装至配管上后，减振锤30利用自身重力自动回到图4所示的安装位置，即扇环32与配管外壁抵接，保证减振锤内壁与配管外壁始终保持x1的间距。
111.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
112.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。