空调管路振动性能分析及优化设计_张敬东
制冷空调系统管路振动应力分析
近年来 ， 随着制 冷 空 调 新技 术 的发 展 与 应 用 ，
致 管 路系统 产 生一定 的脉动应 力 。 １ ． １ 压缩 机振 动传 递 由于 压 缩 机 结 构 本 身 存 在 不 平 衡 质 量 ， 加 工 误差 进一 步 加 重 不 平 衡 质 量 ， 会 在 高 速 回转 时 引 起 惯 性力 和 惯 性 力 矩 ， 从 而 产 生 较 强 烈 的 机 械 振
ｓ ｅ ｓ ，ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｈａ ｒ ｍ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｔ ｙ ｐｅ ｓ ｏ ｆ ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ， ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｎ ｔ ｉ ｍ— ｐｒ ｏ ｖｅ ｍｅ ｎｔ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｐｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ， ｗ ｈｉ ｃ ｈ ｈｅ ｌ ｐ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｅ ｏ ｒ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏｆ ｐｉ ｐ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｐｒ ｏ ｌ ｏ ｎｇ ｐ ｉ ｐｅ ｓ’ ｆ ａ ｔ ｉ ｇｕｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ． Ｋ ＥＹ Ｗ Ｏ ＲＤＳ ａ ｉ ｒ — ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｐｉ ｐｅ； ｖ ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ； ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕｅ ｌ ｉ ｆ ｅ
动 。当振 动 能 量 无 法 通 过 其 他 途 径 较 好 释放 时 ，
就会 使与 压 缩 机 刚性 连 接 的 管 路 产 生 振 动 ， 引 起
应 力 。该应 力 的频 率 特征 与压 缩 机 的 工作 频 率 相
同， 可用下 式表 征 ：
空调压缩机管路模态分析与模态测试
空调压缩机管路模态分析与模态测试ZHANG Xu;GAO Qin-xiang;LI Qing;ZHU Zheng-long【摘要】以某款空调配管为研究对象,结合有限元模态分析和试验模态分析方法对配管进行优化设计.利用单点激励单点响应的方式对配管进行了模态试验研究,得到了压缩机、吸气管、排气管的固有频率.研究表明:试验模态分析结果和有限元分析吻合,验证了理论模态的正确性.同时,模态试验找出了引起配管额定工况时振动过大的压缩机固有频率,模态分析为结构改进提供了良好参照.【期刊名称】《遵义师范学院学报》【年(卷),期】2018(020)006【总页数】3页(P105-107)【关键词】空调;管路共振;模态试验;有限元分析【作者】ZHANG Xu;GAO Qin-xiang;LI Qing;ZHU Zheng-long【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TH41空调系统四大核心部件是压缩机、蒸发器、冷凝器、节流部件，连接铜管作为冷媒介质在四大部件之间流通循环的必要通道，其配管管型的减振设计一直是工程师无法绕开的问题，管路振动是空调故障中的首要破坏因素之一，根据调查可知，压缩机壳体的振动传递及管内工作流质的扰动[1]是引发配管振动的原因，严重时会加速铜管疲劳断裂及空调制冷剂泄漏问题，影响空调的功能和安全，降低空调使用寿命。
因此，如何对空调进行配管设计及试验整改，以达到减振效果，具有较大的实际意义。
[1]对管道系统的振动研究，于麒麟等[2]利用有限元方法对空调配管进行了模态分析，并改进了管路设计；黄辉等[3]利用有限元方法研究了铜管壁厚及残余应力对铜管模态频率及振型的影响；张晓伟等[4]利用有限元方法研究了铜管壁厚及阻尼配重对铜管减振效果的影响；鲁华平等[5]利用试验激励的方法研究了空调机组的时域响应数据。
目前还很少出现采用模态锤击试验法[6]对振源结构进行振源识别、固有频率分析诊断的案例，较少发现采用模态试验及有限元模态分析方法相结合的快速整改方法。
往复式压缩机管道振动分析
往复式压缩机管道振动分析往复式压缩机是一种常见的工业设备，用于将气体压缩为高压气体。
在使用过程中，往复式压缩机管道振动是一个值得关注的问题。
管道振动会引起噪音、机械磨损和性能下降，甚至可能导致设备损坏。
因此，对往复式压缩机管道振动进行分析和评估是非常重要的。
1.涡流振动：涡流振动是由于流体通过管道时在阻力作用下产生的涡旋，引起管道的激烈振动。
涡流振动通常在压缩机进气和排气口附近发生，特别是在高速流体通过窄缝时。
2.压力脉动：压力脉动是由于气体在管道中的压缩和膨胀引起的。
往复式压缩机的排气过程中，气体经过多次膨胀和压缩，使得管道中的气体产生不稳定的压力脉动，引起管道振动。
3.特征频率振动：特征频率振动是由于管道结构本身的特性引起的。
例如，管道的自然频率与往复式压缩机的运行频率相接近时，会引起共振现象，使得管道振动加剧。
针对以上原因，可以采取一些措施来分析和减小往复式压缩机管道振动。
首先，可以采用模态分析的方法，通过对管道系统的振动模态进行计算和分析，得到管道系统的振动特性。
模态分析可以帮助确定管道自由振动的频率和模态形态，并通过合适的改善措施来避免特征频率振动。
此外，还可以使用有限元分析方法对管道系统进行模拟，以预测和减小管道振动。
其次，在设计和安装阶段，需要合理选择和设计管道的支撑方式。
合理的支撑结构可以减小管道振动的振幅，并降低管道传递给其他设备的振动幅值。
另外，可以通过调整往复式压缩机的工作参数来减小压力脉动和涡流振动。
例如，可以调整压缩机的排气阀的开关时间和扭矩大小，使得气体压缩和释放的过程更加平稳。
最后，定期进行管道和设备的维护检查，及时修复和更换老化、磨损或损坏的部件。
及时发现问题并采取措施可以减小管道振动的发生和影响范围。
总之，往复式压缩机管道振动分析是一个复杂的工程问题，需要综合考虑涡流振动、压力脉动和特征频率振动等多种因素。
对管道振动的认真分析和评估可以帮助减小振动对设备的不良影响，并提高设备的稳定性和性能。
汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化
i—— −1 ; ψ——载荷函数的相位角；
F1 ——载荷实部， Fmax cosϕ ；
F2 ——载荷虚部， Fmax sin ϕ ；
xmax ——位移幅值；
1——位移实部， xmax cosϕ ；
xmax
2——位移虚部，
xmax
sin ϕ
；
xmax
将式（6）和式（7）带入式（5）中，得
到频率响应分析的运动方程为：
([K ] −ω2 [M ] + iω [C])({x1} + i{x2})
= ({F1} +{F2})
（8）
2 空调管路有限元分析
2.1 模态搭建 该车型空调管路系统的有限元模型如图 2 所示，主要零件包括高压管路、低压管路、 胶管、管路压板连件、安装支架、消音器等。 高、低压管路、管路压板连件以及消音器采 用 A3003 铝合金，安装支架采用 SPCC 钢材， 胶管采用 EPDM 材料，各材料的参数如表 1 所示。高压管路和低压管路的厚度为 1.5mm， 胶管厚度为 3.5mm。管路、消音器以及安装 支架采用 shell 单元网格，管路压板连件采 用实体单元网格。约束安装支架螺栓孔、管 路端口的 6 向自由度，计算管路系统的约束
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺
时代汽车
汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化
邱泽鑫 阮先轸 郭威 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 广东省广州市 511434
摘 要：在汽车行驶过程中，空调管路系统可能受到来自发动机的激励而引起共振，管路局部应力过大、疲劳寿命降低， 从而导致断裂。为解决空调管路断裂的问题，搭建了某车型空调管路系统的有限元模型。计算了管路系统 在设计状态下的模态及频响应力，并结合材料的 S-N 曲线和 PSD 功率谱密度，计算该结构的振动疲劳寿命。 分析结果显示，疲劳风险点与试验断裂位置一致，验证了仿真分析的有效性。进一步地，对该空调管路进 行结构优化设计和仿真分析。相同工况下，优化方案的管路疲劳寿命得到明显提升，从而解决了管路在实 车上断裂的问题。仿真分析方法为优化设计提供了方向，缩短了项目开发周期。
制冷空调压缩机配管系统振动的有限元分析
２０年， ０３ 我国的主要制冷空调产品产量己经达到世界第一位， 随着空调器的 普及， 人们对空调的性能要求日益苛刻， 许多问题因此而显现出来。 一台质量好 的空调器应达到节能、能效比高、 温度调节性能好、噪音低， 使用寿命长等技术 指标， 但是不少空调器却 由于多种因素产生振动大，噪声高等问题。目前有些空 调的蒸发器和冷凝器管道的振动强烈， 这使得空调器运行时的噪音明显增加， 而
摘要
摘 要
随着我国经济的飞速发展 ， 人们的生活水平和生活质量不断提高， 空调在我
国得到了普遍的应用 ， 随着空调器的普及， 人们对空调的性能要求 日益苛刻， 许 多问题 因此而显现 出来 。一 台质量好 的空调器应达到节能、能效 比高 、温度调节
性能好 、噪音低 ，使用寿命长等技术指标 。
ａ ｅ ｆ ｒ ｄ Ｙ Ｒ ｒ ｌ ｖ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｏ Ｃ ｍ ａ ｙ ｒ ｏ ｅ ｅ ｂ Ｏ Ｋ ｅ ａ ｔ ｉ ｅ ｒ ｏ ｐ ｎ ． ｆ ｙ ｅ ｎ ｆ
ｉｒ ｔｏ Ｋ ｙ ｏ ｄ ：Ｒｆｉｅａｉｎ ｍｒｓｏ ；ｐｉｐｅ； ｖ ｂ ａ ｉ ｎ： ｅ ｗ ｒ ｓ ｅｒｇｒｔｏ ｃ ｐｅｓｒ ｏ
24本章小结本章首先简单讲述了有限元法有限元思想有限元发展历史以及通用的有限元软件并对作了介绍对本文要用到的ansys大型有限元分析软件着重介16第三章压缩机振动分析第三章压缩机的振动分析31机械振动概述振动是日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象也是整个力学中最重要的研究领域之一事实上人类就生活在振动的世界里地面上的车辆空中的飞机海洋中的船只等等都在不断的振动着
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空调室外机管路系统的减振分析
空调室外机管路系统的减振分析张宁波【摘要】空调压缩机工作时会间歇性的吸气和排气,这将会导致压缩机产生相应的振动,而振动将会传递到与之相连的管路上,管路在长期振动下容易断裂导致冷媒的泄漏.通过有限元仿真软件对管路系统进行了模态分析和谐响应分析,并通过增加消声器和增加管路壁厚的方法对管路进行减振分析,通过优化管路系统降低管路振幅,提高管路使用寿命.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】3页(P56-57,116)【关键词】管路振动;有限元;模态分析;谐响应分析【作者】张宁波【作者单位】广州华立科技职业学院,广东广州 511325【正文语种】中文【中图分类】TG925.120 引言空调室外机管路振动问题是企业和相关研究学者重点关注对象，并对此进行了大量的研究。
空调室外机管路在冷媒运输过程中起到了重要的作用。
空调压缩机、四通阀和储液罐等构件都是通过管路进行相互连接的，因此管路系统在整个制冷过程中极为关键。
压缩机是空调制冷系统的心脏，压缩机主要由排气管、回气管和四通阀组成，排气管和回气管是制冷剂流通的重要通道。
空调在长期的工作过程中，压缩机产生的振动会传递到管路上，使得管路产生疲劳和松动。
文献[1]分析了引发往复压缩机振动的原因，通过合理设置缓冲器大小和布置管道来控制和降低振动。
文献[2]对空调管路振动的原因进行了相关研究，得出管路振动主要来源于运动机构的动力平衡性差和气流脉动所引起的振动。
文献[3]对大型压缩机重要部位进行了固有模态和阻尼比振型分析，并分析了气流脉动对管道振幅大小的影响，得出了气流脉动是主要振动因素的结论。
文献[4]研究了壁厚以及阻尼配重对管路振动模型的影响，得出了增加壁厚和阻尼管道固有频率有所改善的结果。
文献[5]通过在管道不同连接部位施加约束条件来提高管道固有频率。
本文在上述研究基础上对空调管路系统进行了模态分析和谐响应分析，并通过增加壁厚和增加消声器等方法对管路系统进行了减振对比分析，达到了一定的减振效果。
空调系统噪音振动性能分析及优化设计
空调系统噪音振动性能分析及优化设计摘要：当代人民群众对于生活质量的要求越来越高，有关于空调系统的各方面性能也就越来越受到重视，一直以来，空调系统中存在噪音问题，在一定程度上导致正常的生活受到影响，应该及时对该问题进行有效处理，所以，本文对空调系统噪音振动性能进行分析，并提出合理的优化设计措施，以供参考。
关键词：空调系统；噪音；振动性能；优化设计当代空调的普及率已经越来越高，但其中一直存在噪音问题，导致用户生活质量的提升因此受到限制。
一般来说，其中的噪音类型主要为电磁、气动和结构三个类型，不同类型的噪音问题需要采用各自相应的方式进行处理，方可从空调系统的角度有效控制噪音，并提升用户的生活质量。
由此可见，针对空调系统噪音振动性能进行分析，并提出优化设计措施，具有重要意义。
一、空调系统噪音现状空调系统的组成部分主要包括蒸发器部件、冷凝器部件、压缩机和节流部件，结构噪音主要在四通阀部件以及压缩机位置进行集中。
在空调系统进行运行时，受到设计缺陷影响，或是集其中存在连接不当问题，各个部件即能够出现噪音。
气动噪音出现的原因在于，系统冷媒受到不同压力影响，导致制冷剂脉动声出现，机械振动噪音出现的原因在于压缩机自身运动部件不具有良好的平衡性，或是其中存在管路设计不合理情况，由此，管路固有频率与压缩机运行频率处于一致状态，能够引起低频噪音，该类型的噪音还可借助空调管路及制冷剂进入到室内，从而引起低频的噪音，另外，系统设计缺陷也能够导致低频噪音出现。
还有少部分噪音出现的原因在于空调系统使用场景具有一定的特殊性。
因为空调系统噪音能够呈现出显著的多元化特点，所以导致噪音出现变量的因素相对较多，对其进行控制的难度也就较大。
二、空调振动噪音与配管模台（一）空调振动噪音简析分体空调的噪音主要来自于室外机和室内机两个部分，其中属性包含应品质和噪音值两个类型。
从室内机的角度来看，能够对其噪音值产生影响的主要模块为灌流风道，其中风噪水平决定室内机运行噪音程度，但是如果其中存在配管消音器应用不合理或是压缩机运行不稳定的情况，室内机的音品质将会受到影响，出现异音情况，包括低频压缩机的共振声、高频的啸叫声等。
有限元技术在空调器管路振动分析及设计优化中的应用
有限元技术在空调器管路振动分析及设计优化中的应用
有限元技术在空调器管路振动分析及设计优化中的应用赵文龙;张增学;李立斌
【期刊名称】《华南农业大学学报》
【年(卷),期】2004(025)003
【摘要】应用PTC公司的Por/E软件建立空调器管路系统的三维模型,通过ANSYS软件的专用Pro/E接口将模型导入到ANSYS软件中,在ANSYS软件中建立该管路的有限元分析模型,计算出前20阶固有频率和振型,并且在此基础上模拟压缩机的激励,分析管路的振动响应特性.通过对实例计算分析,提出减少配管振动的优化设计方案,证明了应用ANSYS软件的有限元技术进行空调管路减振的可行性.
【总页数】4页(112-115)
【关键词】有限元分析;振动;计算机辅助工程(CAE)
【作者】赵文龙;张增学;李立斌
【作者单位】广州华凌中央空调研究中心,广东,广州,51143O;华南农业大学,工程学院,广东,广州,510642;广州技术师范学院,天河学院,广东,广州,510552【正文语种】中文
【中图分类】TH122
【相关文献】
1.空调器管路振动分析及优化工作中有限元技术的应用 [J], 张进
2.有限元技术在空调管路振动分析中的应用[C], 韩本强; 陈培烈; 胡志明; 杨靖
3.基于有限元分析的空调器出风面板结构的优化设计方法 [J], 李敏
4.利用有限元分析理论对空调器配管进行优化设计 [J], 潘柏江。
汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化探讨
汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化探讨摘要：汽车空调管路就像是人体的血管一样，它是为汽车输送制冷剂是汽车尤为重要的部件。
而当汽车空调管路，由于某种原因产生共振时当共振频率达到一定限度，就会引发汽车空调管路的断裂或故障。
因此，对汽车空调管路系统振动疲劳的分析可以有效的寻找共振的原因。
进而分析汽车空调管路共振对其使用使用寿命的影响，通过优化汽车空调管理系统避免出现空调管路振动的现象，提高汽车空调管路系统的使用寿命[1]。
关键词：空调管路、振动、断裂由于汽车的空调管路当中输送制冷剂可以调节汽车的机体温度，因此汽车的空调管路系统对于汽车来讲是十分重要的。
而我们所讲的空调制冷系统管路振动，就是指空调管路振动引发的管路附件与管路的连接部位的磨损。
这类磨损会引发空调制冷管路的断裂，或是制冷剂的外泄进而影响整个机体的正常工作。
因此，本文将分析汽车空调管路振动的原因，并提出相应的解决方案望得到采纳。
一、汽车空调管路系统发生振动的原因分析汽车空调制冷系统发生振动的原因无外乎可归结为三种：1、由于气流压力脉冲而引起的振动，2、由于空调管路内存在气柱现象而引发的震动，3、由于空调管路自身的机械运动产生的振动。
因此本文将会就这三点进行深度的分析与讨论，提出解决措施希望得到采纳。
1.1由气流压力脉冲而引起的振动引发汽车空调管路内气流脉动主要原因与压缩机的工作有一定的关联，压缩机的工作有周期性与间歇性，进而引发了空调管路中吸气和排气时气体压力与速度同呈周期性变化，从而导致了近气、排气管内的气流出现了脉动的状况。
这就会使得空调管路内的气体的密度、速度、压力以及位置也发生周期性变化，进而引发汽车空调管路的振动。
这类现象的主要特点就是压力脉动越强，其产生的振动就越大。
1.2由于空调管路内存在气柱现象而引发的震动所谓的气柱，就是汽车空调管路内运输气体的平均流速较气体介质中声速低很多，进而呈现为静止状态，我们称这类静止气体为气柱。
气柱具有和生命体一样的弹性，一定的质量可以进行压缩，也可以进行膨胀。
空调器管路振动分析及优化工作中有限元技术的应用
空调器管路振动分析及优化工作中有限元技术的应用作者：张进来源：《科技创新导报》 2011年第19期张进(珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070)摘要:本文首先对空调器管路设计工作中存在的问题进行了简要介绍,在对空调机制冷系统进行分析的基础上,提出了改良模型。
实践结果表明,计算结果与实测值相符,说明本次研究所采用的方法是科学、有效的。
关键词:空调器管路振动设计优化中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0071-01根据有关部门对国内空调产品故障调查的结果,故障率排名第一的是冷媒系统的故障,而在冷媒系统故障中,大部分是由铜管破裂造成的。
究其原因,主要是管路的振动应力过大所致。
空调系统的管路振动主要来自于回气管和压缩机,如果这两根管线长期因为冷媒、激振的流动而处于受迫振动的状态,就非常容易发生疲劳,最终导致断裂。
另外,管路的振动还会在很大程度上导致噪声,如果压缩机得到振动速度与给予的外力方向一致,外力就会对管路系统做政工,振动噪声就会随着系统能量的增加而明显增大,同时,噪声还会沿着制冷管路传递到箱外,形成箱体共鸣。
所以,只有做好空调器制冷系统的管路设计工作,才能有效避免管路的振动,降低或消除噪声。
1 空调机制冷系统分析在Pro/E的环境下建立空调器制冷系统的三维几何模型。
模型通过ANSYS软件的专用接口导入ANSYS环境,并通过定义单元实常数、单元类型、材料特性以及划分网格等最终完成有限元模型的建立。
其中,模型的节点数为15025,单元数为13499。
1.1 模态分析对空调管路的振动特性进行分析,对包括相应振型和频率的固有动力特性进行确定,以免出现管路结构与压缩机固有频率相似的情况发生。
1.2 谐响应分析所谓谐响应,就是指结构在周期性的、持续在和的作用下所产生的持续周期谐响应,在空调器的制冷系统中,压缩机会受到来自旋转不平衡离心力的作用,而这一离心力会随着转自的转动呈现出周期性的变化,最终导致管路系统出现谐响应。
“空调中的振动和噪音问题”案例分析
“空调中的振动和噪音问题”案例分析一．配管振动过大及断管1．该机型振幅最大的部位B图2.11 该机型振幅最大的部位示意图日前我们碰到一个案例，某新开发的机型排气管振动非常大。
通常情况下，由于压缩机的机械振动传递到排气管上引发的振动，排气管振幅最大的部位会发生在图2.11所示的A 部位，而该机型振幅最大的部位发生在图中所示的B部位。
同时，采取增加配重块，粘贴防振胶的效果也不很明显。
根据以上现象判断，排气管振动大的主要原因可能是管内冷媒压力波动引发的配管振动，并且该部位位于一个90o弯位附近，这种可能性大大增加。
根据我们的分析，结合前面理论分析的结果，制定了图2.12和2.13所示的两种解决方案，经过实验测试，两种解决方案都可以使排气管振动有明显地改善，证明了我们的分析结论和整改措施是有效的。
图2.12 排气管整改措施（一）图2.13 排气管整改措施（二）2．为了减小运输过程中配管组件可能受到的较大载荷，需要解决两个问题，一个是减小汽车加速和制动过程中压缩机惯性力作用下对配管产生的较大的瞬间载荷，另一个即是减小配管发生共振的可能性及减小路面冲击对空调器包装箱的作用。
为了减小压缩机惯性力对配管可能产生的较大的瞬间载荷，可以在装配中先将压缩机底脚螺栓锁紧，等运输到达目的地之后装机过程中再按照要求松开底脚螺栓。
而调整管路的刚度、质量等使其低阶固有频率尽量高于20Hz ，同时改进包装形式减小汽车悬架振动对机器的传递可以有效降低配管发生共振的可能性。
例如，某新型号柜式空调投放市场前的系列实验结束后，发现有制冷剂泄漏现象，经检查发现在毛细管和过渡管的连接处出现裂纹，如图3.7所示，但是究竟在哪个环节发生的问题需要进一步分析才能得出结论。
图3.7 裂纹发生部位示意图可以初步肯定的是，在实验中某个环节毛细管组件振动过大是裂纹发生的最根本原因，从裂纹发生阶段来看，可能的原因主要有以下三个：⑴ 高压阀毛细管组件在运行中振动过大或发生了共振；出现裂纹处⑵运输过程中高压阀毛细管组件受到的振动、冲击过大；⑶毛细管与过渡管焊接质量缺陷；长期运行实验中，如果毛细管组件振动过大或已经发生了共振，可能会在毛细管与过渡管的焊口位置产生较大弯矩，该处应力长时间处于较高水平，有可能超过材料的疲劳极限从而导致裂纹的产生。
汽车空调管路随机振动强度分析及其改进
汽车空调管路随机振动强度分析及其改进
杨思源;曹方方;刘蒲;於可心
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)6
【摘要】针对某款乘用车路试期间空调管路焊缝附近发生断裂的问题,在预应力模态分析的基础上对其进行了随机振动有限元分析,发现其强度薄弱部位与路试断裂部位一致,采用增大焊缝圆角尺寸的方法对管路与接头处焊缝尺寸进行优化,再次对其进行随机振动有限元分析。
结果表明,断裂焊缝处三个振动方向的最大应力分别降低了9.8%、29.5%、45.2%,最大应力由112.1 MPa降低至86.1 MPa,低于其材料屈服极限,满足强度要求。
研究为汽车空调管路随机振动有限元分析与焊接结构强度优化提供参考依据。
【总页数】5页(P102-106)
【作者】杨思源;曹方方;刘蒲;於可心
【作者单位】比亚迪汽车有限公司弗迪科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U463.851;U464.138.2
【相关文献】
1.汽车前桥台架试验强度对标分析及其改进
2.纯电动汽车两挡变速器壳体强度分析与改进
3.汽车空调管路系统随机振动疲劳分析优化研究
4.基于数值模拟的汽车摆臂强度分析及结构改进
5.汽车变速器壳体悬置连接处静强度分析与设计改进
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空调管路系统的振动分析及优化研究
空调管路系统的振动分析及优化研究摘要：空调室外机的振动与噪声严重影响着人们的舒适性体验。
针对该情况，以某空调管路为研究对象，建立管路模型，运用管路仿真分析软件对不同方案管路进行模态分析，通过仿真模型与实验测试，获得了优化设计的方案。
关键词：空调管路系统；振动分析；优化引言管路是空调冷媒运输的重要部件，长期的振动会使得管路产生疲劳和松动，甚至导致冷媒的泄漏。
根据调查可知，管路振动是空调故障中的首要破坏因素之。
因此需要对管路进行着重研究，降低管路振动大小，提高管道使用性能。
因此，配管设计十分重要。
1 管路系统设计的概况管路系统设计的方案主要为基于管路动态仿真与测试的管路，在此设计的基础上，实现了空调管理设计系统的开发，该系统的构成主要分为两部分，分别为设计分析子系统与实验测试子系统，同时还构建了管路的三维模型，对管路系统进行了仿真计算，具体体现在固有频率、振动应力及振动响力等。
在管路系统设计过程中，主要的系统有分析系统与测试系统，前者的前提条件为I-deas软件，通过对软件的二次开发从而实现的；后者的构成有噪声测试系统、振动测试系统与管路应力应变测试系统等，对于振动与噪声二者的测量采用的方法B&KPULSE3560C，对于应力的测量主要采用的方法为动态电阻应变仪。
在空调样机制作过程中，主要依据为仿真优化结果，在测试时，主要测试的内容为管路与整机的振动、噪声与应力，同时要对管路运行的动态特征给予关注，再通过仿真结果的比较与分析，从而明确了设计的结构，使设计得以优化。
具体的设计流程如下：其一，配管的三维设计，以管路设计模块为依据，设计配管的三维，并建立相应的部件模型与装配模型；其二，有限元模型的建立，借助I-deas软件，分析结构的应力与动力响应、计算固有频率及应力仿真等；其三，管路布局的改变，针对不同的布局，计算动态管路的动态特性，从而使设计方案进一步优化；其四，空调样机的制作，通过整机与管路振动与噪声的测试，将仿真结果进行对比，在满足相关要求的基础上，便实现了配管结构的设计。
暖通空调系统的振动控制技术方案与实践
原理：通过增加隔振器或隔振材料，减少设备振动向建筑结构的传递
应用：在暖通空调系统中广泛应用，可有效降低设备振动对建筑结构的影响
类型：包括主动隔振和被动隔振两种类型，根据实际需求进行选择
效果：能够显著ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低设备振动产生的噪声和结构疲劳损伤，提高建筑物的使用舒适度和安全性。
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对人体健康的影响：诱发振动病、影响生活质量等
产生原因：机械运动、风压等
对系统性能的影响：降低设备寿命、增加能耗等
对其他结构的影响：引起结构疲劳、降低建筑安全性等
优化系统设计和参数配置
确保暖通空调系统的稳定性和可靠性
降低对建筑结构和环境的影响
结合实际情况考虑方案的经济性和可行性
暖通空调系统振动控制技术实践
阻断振动传递：在设备与基础之间加入隔振装置，减少振动的传递
消除振源：对设备进行改进或优化，减少振动产生的源头
吸收振动能量：利用阻尼材料或结构，吸收或分散振动能量
控制振动响应：通过改变建筑结构或使用吸振装置，控制振动产生的响应
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CONTENTS
暖通空调系统振动控制技术方案
暖通空调系统振动控制技术实践
暖通空调系统振动控制技术方案
机械振动：由机械运动部件引起
流体振动：由流体流动产生
管道振动：由管道系统中的流体流动引发
建筑结构振动：由建筑结构本身的特性引起
空调系统噪音振动性能分析及优化设计
空调系统噪音振动性能分析及优化设计摘要：当代人民群众对于生活质量的要求越来越高，有关于空调系统的各方面性能也就越来越受到重视。
一直以来，空调系统中存在噪音问题，在一定程度上导致正常的生活受到影响，应该及时对该问题进行有效处理，所以，本文对空调系统噪音振动性能进行分析，并提出合理的优化设计措施，以供参考。
关键词：空调系统；噪音振动；性能分析；优化设计；引言空调系统的噪声主要有结构噪声、气动噪声和电磁噪声。
该系统由压缩机、冷凝器部件、蒸发器部件和节流器部件构成，而压缩机及四通阀是结构噪声的主要来源，在系统工作时，各个部件因设计问题或连接方式不合理而引起噪声。
空气动力学噪声是指在各种气压条件下，冷却介质产生的脉动噪声。
而造成机械振动噪声的原因，可能是由于压缩机自身的移动构件的平衡不好，或是由于管道的设计不当，使压缩机的工作频率与管道的自然频率一致，从而引起了低频噪声，这些低频噪声会通过空气调节管道和制冷剂进入房间，引起房间里的低频异常声音。
另外，也有一些是因为系统自身的不完善，或是外界的不同，或是因为使用者所处的特定场合而引起的共鸣等等。
由于噪声具有多源特性，且干扰因子众多，现有降噪模拟与实测降噪效果之间仍有较大不确定性，故其长期困扰着人们的舒适度，这些问题都是需要深入研究和处理的。
1.空调系统噪音现状空调系统由蒸发器组件、冷凝器组件、压缩机组件和节流组件构成，其中四通阀组件和压缩机部位是结构噪声的集中区域。
当空调系统在工作过程中，由于设计上的缺陷，或者是由于安装中的一些问题，都会产生噪声。
产生气动噪声的主要原因是，冷却介质受压差的作用，使工质产生脉动噪声，其产生是由于压缩机本身运动部件的不平衡所致；或者是管道的设计不合理，从而使管道的自然频率和压缩机的工作频率保持一致，从而产生低频噪声；这类噪声也会通过空调管道和制冷剂等途径进入房间，造成低频噪声，此外，由于系统设计上的不足，也会产生低频噪声。
另外一小部分的噪声则是因为空调的使用环境比较特殊。
空调管路总成振动耐久试验方法
空调管路总成振动耐久试验方法
3. 准备试验样品：准备空调管路总成样品，包括管道、连接件和支撑结构等。确保样品的 完整性和符合设计要求。
4. 安装样品：将空调管路总成样品安装在振动台上，确保安装牢固并符合设计要求。注意 管路的连接和支撑方式，以保证试验过程中的稳定性和安全性。
5. 进行振动试验：根据试验方案设定好振动参数，启动振动台进行试验。可以根据需要进 行不同的振动模式和振动频率，模拟不同的工况和使用环境。
8. 编写试验报告：根据试验结果编写试验报告，包括试验目的、试验方法、试验结果和评 估结论等内容。报告应清晰、准确地描述试验过程和结果，为后续的产品改进和质量控制提 供参考。源自空调管路总成振动耐久试验方法
需要注意的是，具体的空调管路总成振动耐久试验方法可能会因不同的标准和规范而有所 差异。在进行试验前，建议参考相关的标准和规范，并与相关专业人员进行充分的讨论和确 认，以确保试验的准确性和可靠性。
空调管路总成振动耐久试验方法
6. 记录振动响应：使用测量仪器记录管路总成在振动过程中的振动响应。可以记录振动加 速度、振动速度和振动位移等参数，以评估管路总成的振动性能和耐久性。
7. 评估试验结果：根据试验数据分析管路总成的振动响应，并评估其耐久性能。可以参考 相关标准和规范，比较试验结果与规定的振动限值，判断管路总成是否符合设计要求。
空调管路总成振动耐久试验方法
空调管路总成振动耐久试验方法可以按照以下步骤进行：
1. 设计试验方案：根据相关标准和规范，制定空调管路总成振动耐久试验的具体方案。确 定试验的振动参数、试验条件和试验持续时间等。
2. 安装试验设备：安装试验设备，包括振动台和测量仪器。振动台应具备适当的载荷能力 和振动范围，能够模拟实际使用中的振动环境。测量仪器可以用于记录和分析管路总成的振 动响应。
空调系统噪音振动性能分析及优化设计
空调系统噪音振动性能分析及优化设计摘要：随着人们生活质量的提高，空调系统的使用越来越普遍。
然而，空调系统运行过程中产生的噪音和振动问题也日益受到关注。
本文主要对空调系统的噪音和振动性能进行了分析，并提出了优化设计方案。
首先介绍了空调系统噪音和振动的来源，然后对噪音和振动的产生机理进行了深入探讨，接着对现有的优化设计方案进行了总结和评价，最后提出了新的优化设计方案。
关键词：空调系统；噪音；性能；优化设计1 引言随着人们生活水平的提高，空调已成为家庭和办公场所的必备设备。
然而，空调系统在工作过程中产生的噪音和振动问题也日益受到人们的关注。
这些噪音和振动不仅影响了人们的生活和工作质量，还可能对建筑结构造成损害。
因此，对空调系统的噪音和振动性能进行分析，并提出优化设计方案，具有重要的现实意义。
2 空调系统噪音和振动的来源空调系统产生的噪音和振动主要来源于以下几个方面：（1）压缩机工作过程中产生的机械振动和噪音；（2）制冷剂在管道中流动时产生的流体动力噪音；（3）风扇运转时产生的空气动力噪音；（4）制冷剂泄漏、压缩机润滑油不足等引起的突发噪音。
3 噪音和振动的产生机理分析（1）机械振动和噪音的产生机理：机械振动和噪音的产生机理是压缩机在工作过程中，活塞往复运动和转子不平衡等原因导致周期性力的产生，引发机械振动。
这种振动通过压缩机底座和管道等媒介传递至建筑结构，进而产生噪音。
了解其产生机理有助于我们采取有效的减振降噪措施，提高设备运行效率和居住环境质量[1-2]。
（2）流体动力噪音的产生机理：流体动力噪音的产生机理主要源于制冷剂在管道中流动时受到多种因素的影响。
流速、流向的变化以及管道中的压力波动等因素会导致制冷剂与管壁之间的相互作用产生噪音。
此外，制冷剂与管壁之间的摩擦以及流场中的涡流等也会进一步加剧流体动力噪音的产生。
这些噪音的产生不仅与制冷剂的物理性质有关，还与管道的设计、材料、制造工艺以及制冷系统的运行工况等因素密切相关。
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第25卷第5期重庆邮电大学学报（自然科学版）Vol．25No．52013年10月Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications （Natural Science Edition ）Oct．2013DOI ：10．3979/j．issn．1673-825X．2013．05．026空调管路振动性能分析及优化设计收稿日期：2013-03-04修订日期：2013-04-10通讯作者：张敬东zjdzhangjingdong@163．com 基金项目：四川省科技支撑计划项目(2011GZX0065)Foundation Item :The Science and Technology Support Projects of Sichuan Province (2011GZX0065)张敬东1，起雪梅1，杜仕武2（1．攀枝花学院交通与汽车工程学院攀枝花617000；2．重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400047）摘要：针对空调管路振动的特性问题，采用Solidworks 软件建立了空调管路三维实体模型，利用ANSYS 软件建立其有限元动力学分析模型，计算分析了固有频率与振型等振动性能，提出了一种通过增加约束条件对空调管路的固有振动特性进行优化设计的方法。
通过在空调管路中不同部位处施加约束位移，并对4种优化方案进行分析比较，获得最佳优化结果。
研究结果表明，在空调管路干燥过滤器上下部位同时增加约束条件，分析出所有固有频率均脱离0 150Hz 低频区域，一定程度上不受外力激励干扰，振型方面空调管路振动幅度也得到了有效抑制。
这种改变约束条件实现空调管路抗振特性的设计方法有效、可行，具有重要的工程价值。
关键词：空调管路;有限元分析;固有频率;振型中图分类号：TP122文献标识码：A文章编号：1673-825X (2013)05-0705-06Vibration performance analysis and optimization design for air-conditioner pipelineZHANG Jingdong 1，QI Xuemei 1，DU Shiwu 2（1．School of transportation and vehicle engineering ，Panzhihua University Panzhihua 617000P．Ｒ．China ；2．School of Mechanical and electrical and automobile engineering ，Chongqingjiaotong University ，Chongqing 400074，P．Ｒ．China ）Abstract ：Aiming at vibration problem on air-conditioner pipeline ，the 3D modeling of air-conditioner pipeline is estab-lished ，and FEM dynamic model is established by using the ANSYS software ，the modal analysis is simulated ，an optimiza-tion design methodology by changing constraints is proposed for enhancing vibration performance of the air-conditioner pipe-line in this paper．By adding constraint conditions on the upper and lower parts of the drying filter in the pipeline simultane-ously ，all the natural frequency are larger than 150Hz ，and air-conditioner pipeline vibration amplitude are also effectively suppressed．The result shows that this optimization methodology is feasible and reference significance．Key words ：air-conditioner pipeline ；finite element analysis ；natural frequency ；mode shape0前言空调的振动及噪声是评价空调质量的重要指标及影响产品市场竞争力的主要因素。
研究表明，空调振动主要来源于压缩机，而空调管路是传播振动的主要途径［1-2］，对空调管路的抗振设计是空调设计与制造的关键环节。
文献［2］针对空调管路的振动问题进行了系统研究，建立了空调管路有限元的计算模型，分析了管路的振动模态特性，研究了管路壁厚及阻尼配重对管路振动模态的影响，提出空调管路结构设计的建议；文献［3］应用PＲO /E 和ANSYS 软件计算了管路的固有频率及影响因素，提出了使固有频率避开工作频率的技术措施；文献［1］提出一种基于管路动态仿真及测试的管路设计方法，并由此开发一空调管路设计系统，采用空调管路设计系统提高了企业的设计手段和设计方法。
针对空调管路振动的特征问题，利用ANSYS 有限元分析软件对空调管路的固有频率与振型等动态性能进行了分析，并通过增加约束条件对空调管路的固有振动特性进行优化设计。
研究表明，改变约束条件实现空调管路抗振特性提升的管路设计方法对于空调抗振性设计具有实用意义。
1空调管路模型的建立图1为solidworks12．0软件绘制的某空调一部分管道的3维结构，包括缸头阀，导液管，干燥过滤器，电磁阀，潮汽指示器，膨胀阀，分液头。
尺寸大小为215mm ˑ185mm ˑ715mm。
图1某空调管路3维模型Fig．13D Model of an air conditioning piping事实证明，来自外力的激励可能会促使管道发生共振，从而引起管道的结构不稳定性，甚至会导致氟利昂液体泄漏等严重后果。
为减少或者避免这种不利现象的发生，目前较为有效的方法是借助有限元分析方法［4］得出管道的固有特性，如固有频率。
由于外力激励一般在低频（0 150Hz ）［5］，所以，通过仿真优化提高管道的固有频率，可以很好地远离激励能量集中区，从而在一定程度上保证空调与外力的有效隔绝。
2空调管路有限元分析有限元分析软件采用ANSYS14．0，将建立好的模型在solidworks 中进行一定的简化，简化包括去掉功能性部件，如缸头阀、电磁阀、膨胀阀开关和倒角等微观特征，保存副本为．igs 格式后，导入到AN-SYS 中。
由于管道部分全都为板件结构，因此，采用壳单元分网优于实体单元，需要对导入的实体模型进行抽壳处理，壳单元选用Shell63模拟，单元厚度为2mm 。
shell63单元有弯曲和薄膜2种功能。
面内和法向载荷都允许。
每个节点有6个自由度：x ，y ，z 方向的平动和绕x ，y ，z 轴的转动，包括应力刚化和大变形功能，如图2所示。
在大变形分析中，可以用一致切向刚度矩阵［4］。
图2Shell63单元Fig．2Shell63element表1中为各部分材料参数，镀锌钢板用于干燥过滤器和潮汽指示器，红铜用于导液管、电磁阀。
在划分网格之前，可将焊接处进行glue 布尔操作，避免不必要的自由度耦合处理。
表1空调管路材料参数Tab．1Material parameters of air conditioning piping 材料名称弹性模量/GPa泊松比密度/kg ·m－3镀锌钢板2000．317850红铜1100．338400根据实际模型在基础尺寸中设定网格大小为6mm ，并使用LESIZE 对某些重点线进行控制，分网方式多以四方网格为主，面积较小且不规则的部分以三角网格划分。
划分网格后的空调管路有限元模型共有单元6359个、节点6450个，模型如图3所示。
分网完成后，需要对不连续部分进行自由度的耦合。
导液管、干燥过滤器、电磁阀、潮汽指示器各部分通过焊接连接，对于壳与壳单元，通过节点耦合方式进行模拟。
为了得到空调管路固有特性，即固有频率和振型，需要对管路进行模态分析。
模态分析以多自由度动力学平衡方程式为基础，可写成［M ］｛㊆X ｝+［C ］｛ X ｝+［K ］｛X ｝=｛P ｝（1）（1）式中：［M ］，［C ］，［K ］分别为质量、阻尼、刚度矩阵；｛X ｝，｛P ｝分别为振动位移、强迫激励。
阻尼矩阵［C ］对物体固有频率并不会造成影响，而只是削弱了共振峰处对应的振幅大小。
因此，无阻尼的自·607·重庆邮电大学学报（自然科学版）第25卷由振动下的物体动力学平衡方程可改为［M］｛X¨｝+［K］｛X｝=｛0｝（2）图3空调管路有限元模型Fig．3Finite Element Model of Air conditioning pipeANSYS提供了7种模态提取方法，其中，兰斯分块法为系统默认提取方式，适合于大部分情况，因此，选择该方法进行计算。
由于管路最上端和最下端与空调系统其他部件连接后固定，所以，在设置边界条件时选中两端全部节点，在节点位移all dofs选项中输入0，求解阶数为10阶。
求解后的管路固有频率如表2所示。
表2空调管路固有频率Tab．2Natural frequency of air conditioning pipeline由表2可以看出，管路在前5阶固有频率小于150Hz，表明管路很可能被激励引发整体的共振，产生不可预测的后果。
图4a－图4f分别为空调管路前6阶振型。
第1阶振型主要表现为干燥过滤器与其连接部位的振动，方向为Z方向的左右摆动和X方向的上下晃动。
·707·第5期张敬东，等：空调管路振动性能分析及优化设计图4空调管路前6阶振型Fig．4Air conditioning pipeline for the firstsix order vibration mode第2阶振型主要表现为干燥过滤器与其连接部位的振动，方向为Z方向的左右摆动。
第3，4阶振型均主要表现为下导液管与电磁阀、潮汽阀等部位以干燥过滤器为对称中心的振动，方向为Z方向的左右扭动。
第5阶振型主要表现为下导管、干燥过滤器与电磁阀、潮汽阀等部位以管路最中间位置为对称中心的振动，方向为Y方向的左右扭动。