有限元技术在空调器配管设计中的应用研究

空调配管

制造业信

国

有限元技术在空调器配管设计中的应用研究李立斌( 1广东技术师范学院天河学院.

。,

赵文龙

。

,

广东广州

5 10 5 4 0

;

2广东工贸职业技术学院.

,

广东广州

5 1 0 5 10 )

前最常用的有限元分析软件之

一

,

在产品结构设计中得到了越来越普遍的应用

,

本文针对某型空调试制过程。

中配管出现裂纹的现象响应特性‘

,

利用 A NS Y S,

建立了空调制冷管路的虚拟样机,

,

通过实验确定了压缩机的激励输出

。

通过计算分析。

提出了减少配管振动的优化设计方案

并用实例证明了应用

振的可行性

关叠词

:

空调器:

;

振动分析； CA E.

;

A NS Y S:

中图分类号

T M 9 2 5 12

文献标识码

A

文章编号

:

10 0 9

-

9492

(2 0 0 9 )

06

—

0029 03—

l

莉再在空调结构设计中,

考虑加配重由于设计不当导致振动过大造成,

。

2 )

在加配重的情况下对窗机进行模态分析,

,

与不加

的结构失效破坏已经成为影响产品可靠性的重要原因此给产品品质形象带来的负面影响也是严重的。

由

配重的情况进行对比

分析所加配重对管路的模态是否有

目前国内

改善工

,

这里的改善是指配管的固有模态尽量避开压缩机的。

空凋生产企业产品设计中很大程度上还依赖于设计工程师

作频率

的设计经验

,

在产品的物理样机制造出来之前对产品结构一

3 )对

窗机的管路系统进行响应分析。

,

计算出在压缩

的动力学响应缺乏定性的判断

,

般到实验测试验证阶段,

机正常运转时系统的应力与位移云图

才能发现设计时存在的失误和缺陷长,

造成产品设计周期,

4 )分析改进的配管模型是否合理

。

研发费用上升、

。

因此

,

在产品设计阶段

依据工程力

2.

制冷管路的仿真建模[】2]

学理论

借助大型商业化有限元分析软件对产品进行动力,

2 1

模型处理几何模型由 P r o/E建立,

学响应分析

可以及时发现结构中存在的问题,

,

在产品试,

有限元模型由几何模型简化,

制之前进行有效的整改保证产品的工作可靠性。

可以大大加快新产品研发周期

得到

。

在模型简化时,

,

忽略过渡区小圆角

对特别大的圆

角以折线代替,

这样处理避免了因形状不规则而造成

单元

空调器的管路如果布置不当

有可能在压缩机正常工,

划分的复杂化

。

除胶脚用实体单元 S o l id 9 5外。

,

其余的所:

作频率附近出现

一

些固有模态或者谐频。

从而产生共振,

,

有 P a r t都用壳单元 S he ll6 3回气连接管、

模型包括的、

Pa r t有

回气管、

、

在某些部位产生过大的位移与应力

应力过大

会导致配,

冷凝器人、

口

管

排气管、

、

四通阀出口管、

排

管爆裂

;

位移过大,

,

管路系统将出现过大的振动。

振动传

气管

、

三通管

蒸发器

出口

管

压缩机

胶脚

。

有限元模

递到整机

将影响整机的性能

型如图 1所示 2 2.

。

用 A NS Y S对窗机的配管系统进行模态分析与动响应

载荷处理系统受到的激励主要是由压缩机产生的。

分析

。

模态分析是确定结构固有频率的有效手段,

。

对于配,

目前家用空,

管系统而言

应该设计得使它具有这样的一

一

些频率

即使

调中使用的压缩机多为旋转活塞和涡旋压缩机

不平衡质

管路在压缩机正常工作时不会以它的任动。

基本模态进行振,

量高速回转时的惯性力和惯性力矩产生较强烈的机械振

此计算的动响应分析为谐响应分析。

该分析类型用于

动

,

该机型采用的是涡旋压缩机

。

研究随时间谐变化载荷的影响

管路系统在压缩机周期载。

压缩机旋转不平衡离心力的大小

,

取决于偏心质量和z、

荷的作用下产生并通过配管传递振动具体分析方法如下1)。

偏心距的大小此模态分析不

。

该离心力可分解为如图 1所示,

Y

、

z

方

向上的 3个分量,

以及扭矩

,

l它们分别会弓起压缩机的

对窗机的管路系统进行模态分析—

上

、

下振动和左

、

右振动

。

压缩机的激励由压缩机振动参

收稿日期： 2 0 0 8

11 20—

空调配管

业信息化

至少为所关心频率两倍的原则，着重考虑低频模态。对裸管模型，计算了前 2 O阶模态，如表 2所示。表 2裸管模型的前 2 0阶模态分析结果

图 1有限元模型

数转化得到，即先利用三菱振动测试法求得若干点的振幅与加速度，然后再由响应求取。

压缩机激励用复数形式表示如下：=一

2 0, 1 i

= 1 0,F - 0,M, 0 0 6 z= 5=]

0

23料参数 .材整个系统使用了铜、钢、橡胶三种材料，各参数如表l所示。

表 1

材料参数

对于裸管模型，排气管有三阶频率 4.H、 5 0 z 8

4 .8 z 26 H与压缩机的工作频率 4 _H 6 H、5 . z 9 7 73 z比较接近。

3 . 2原始模型结果分析3 .原始模型的模态结果 .1 2此模型已模拟了实物施加配重后的情况，配重的施加通过改变密度来模拟。前 4 0阶模态如表 3所示。

2 . 4边界条件边界条件设定：约束三个胶脚底面 (底座的接触与表 3原始模型的前 4 0阶模态分析结果阶 次 lL柚.

面 )的所有自由度；将蒸发器出口管与蒸发器的焊接处端22堙

33村 .

I3 7 .5

53 9 .6

64 2 .3{

7

86 6 .l

97 5 .5

1 08 8 .2

以及冷凝器人口管与冷凝器的焊接处端的自由度全部约束

顿 事, H0

住；管路系统中的所有焊接用刚性连接模拟；压缩机与胶脚的接触用邻近区域模拟。

振回连 型气接管描 述阶 次叛率/ Hz

气艚 捧管连气 捧警捧 回管捧管气 气管气 气 目管四 捧气 气 通阀管摆 动l 2l 6 l 8

摆 动l ll O.

摆 动l 3l.3 3 5

摆 动“

搀动l 5

撼 动l 6

撂 赫l 7

摆 动l丑

摆 动I 9

摆 动2 03.3 I 7

3模态分析[ 】A S S提供了很多模态提取方法，其中 Bok L nzs NY l aoo c 或子空间技术能使大多数模态分析得到很好的解。本计算

姐

2. 1鹋 2 .0 z.7 2,8 3 6 3 9 7 7

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四阿通 摆动2 l 3 7 5 8压帆缩 摆 …… 此处隐藏：3487字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……