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改性管道排汽消音器在旋轉式壓縮機上的應用
簡單介紹了改性管道排汽消音器的性能，并通過理論分析和實際應用探討了改性管道排汽消音器在旋轉式壓縮機上的應用情況。結果表明，改性管道排汽消音器用于茨轉式壓縮機有較強的可行性，且其型腔可變，后續可針對噪音降低做進一步優化設計。隨著生活水平的提高，人們對空調舒適度的要求也越來越高，其中噪音問題已成為客戶選擇空調的主要關注點山，故一些家用空調廠家在選擇旋轉式壓縮機匹配的過程中，已逐漸將對壓縮機噪音性能的考核提至與制冷、制熱性能同等的地位。管道排汽消音器作為旋轉式壓縮機降低噪音的主要部件其消音頻段廣、消音效果好，其中剛度、厚度及內部型腔對消音性能有著直接的影響。
目前，批量管道排汽消音器多為冷軋鋼板經過沖壓制成，由于成本及工藝的限制，管道排汽消音器不可能做得太厚，且一些內部型腔相對復雜、很難完成。近年來，高性能工程塑料在各行業得到了廣泛的應用，尤其是汽車領域塑料不僅具有輕質、耐腐蝕、減振、降噪和碰撞回彈性等特點,還具有設計自由度化、可實現復雜制品一次成型的工藝優勢。若使用工程塑料來制作壓縮機管道排汽消音器，則可以克服現有金屬管道排汽消音器的缺點；且由于丄程塑料的比重輕，一般不到鋼的25%,若使用塑料管道排汽消音器還可以降低壓縮機成本。迄今為止，僅看到塑料管道排汽消音器，即改性聚對苯二甲酸丁二醇脂用于冰箱壓縮機上E,在空調壓縮機(旋轉式)上還未見到相關研究及應用先例，故研究塑料管道排汽消音器用于旋轉式壓縮機的可行性有很大的經濟性與實用性。
強度計算
以某款壓縮機所用下管道排汽消音器為例，利用計算機輔助工程軟件對含30%玻纖的改性管道排汽消音器進行應力分析。含30%玻纖的改性與批量管道排汽消音器用冷軋鋼板的基本性能如表1所示。管道排汽消音器結構如圖1所示，包括3個型腔和3個螺栓孔，壁厚2mm。
表1改性與冷軋鋼板基本性能比較
|
|
1.31 |
51 |
2.5 |
300 |
65 |
13〜16 |
|
+30%玻纖 |
1.53 |
140 |
10 |
2.5 |
220 |
2〜3 |
|
SHCEN-HT（量產） |
7.85 |
>250 |
200 |
>40 |
無此項 |
<1 |
圖2應力分布云圖
圖1管道排汽消音器結構
CAE計算結果如圖2所示，在0.2MPa內壓作用下，改性管道排汽消音器大應力在螺栓孔部位，為44.2MPa,小于材料的拉伸強度，理論分析表明：改性可以滿足強度要求。
固有頻率計算
雖然改性管道排汽消音器壁厚增加至2mm,但由于其彈性模量低，與批量產金屬管道排汽消音器相比，固有頻率必然會有一定差異。根據CAE分析結果(見圖3),改性管道排汽消音器與量產金屬管道排汽消音器的一階、二階、三階固有頻率差異較大，尤其是二階固有頻率較批量產金屬管道排汽消音器低，實際消音效果需要通過試驗確認。另外，管道排汽消音器的固有頻率不僅與材料相關,也與結構有較大關系，因批量產金屬管道排汽消音器是通過沖壓成型，一些復雜的內部型腔很難完成，而管道排汽消音器采用注塑方式加工而成，完全可以克服上述問題。在滿足強度的情況下，后續可做進一步的優化設計。圖3固有頻率比較
應用情況
選用含30%玻纖的改性通過注塑的方式制得上海日立生產的某款壓縮機所用下排氣型料管道排汽消音器，對其進行了性能和可靠性考核，與批量產金屬管道排汽消音器相比，結構相同，僅材質作了變更。整機試驗前,進行了相容性認定。
相容性認定
對于全封閉旋轉式壓縮機，壓縮機內部材料切換必須進行相容性認定，以確認新材料在使用過程中是否會與系統材料、冷凍機油或制冷劑發生反應。材料雖然已在冰箱壓縮機管道排汽消音器上實現了產業化應用，但在家用空調旋轉式壓縮機上作為內部結構材料直接使用還未發現先例，故在整機試驗前進行了相容性認定。結果如下：
試驗前后材料的外觀無變化，如圖4(a)所示，質量變化率都在2.1%以內；
試驗前后3種冷凍機油的色度、酸值以及低溫析出性符合判定標準，如圖4(b)〜(d)所示。
圖4試驗后材料和油品的外觀
性能考核
塑料管道排汽消音器與金屬管道排汽消音器相比，2種材料基本性能差異較大，如導熱性能、固有頻率等；另外，與下缸蓋配合狀態也不完全一樣，對壓縮機的冷力和噪音振動性能影響較大，尤其是噪音振動性能。選取26.4cm3排量、R410A冷媒、50Hz機種同時裝配批量產金屬管道排汽消音器，與T消音進行冷力、噪音試驗。
冷力試驗結果
按照GB/T5773—2004中規定的制冷量試驗條件(見表2)，對裝有下管道排汽消音器和批量產金屬管道排汽消音器的壓縮機進行冷力試驗，結果如表3所示。使用下管道排汽消音器，壓縮機的性能與批量產品(使用金屬管道排汽消音器)基本相當。
噪音振動試驗結果
采用下管管道排汽消音器的壓縮機其OA值(OverAll,指聲壓級噪音振動評價方法中，各個頻率下的噪音釆用A計權計算出的總噪音值)和振動與釆用金屬下管道排汽消音器的量產品相當，其中X方向上OA值比量產品高0.72dB,Y方向上OA值比量產品高0.5dB。從頻譜圖來看
表4噪音振動試驗結果
|
管道排汽消音器式樣 |
OA值/dB |
振動 | |
|
X方向V方向 |
加速度/(m•s一2) |
位移/、m | |
|
批量產金屬 |
66.0565.6 |
10.95 |
|
|
111 | |||
|
下管道排汽消音器 | |||
|
下管道排汽消音器 |
66.7766.1 |
11.2 |
113.67 |
(圖5),各個頻段上釆用下管道排汽消音器的壓縮機噪音性能與量產品(采用金屬下管道排汽消音器)基本相當。
3.3可靠性考核
按照GB/T15765—2006中規定的定速壓縮機加速壽命試驗條件，對裝配改性T管道排汽消音器的壓縮機進行2000h加速壽命試驗。試驗結束后解體調查發現，改性T管道排汽消音器并未發生破裂或損壞等異常現象，結果合格。鑒于塑料對溫度的敏感性,對改性下管道排汽消音器進行了高低溫循環往復試驗，試驗結束后，產品結構尺寸變化微小，可以接受，且未發現材料有降解老化現象。
圖S用PB・下消與量產金屬下消的壓縮機噪音頻譜比較
改性管道排汽消音器用于旋轉式壓縮機,整機性能試驗、噪音振動試驗和可靠性試驗驗證合格，結果可行；改性管道排汽消音器型腔可變，后續可針對噪音降低做進一步的優化設計。