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汽车空调压缩机管路动力吸振器设计研究

2年前浏览1329

【摘要】汽车空调系统压缩机的载流管路系统在受到外界激励时会引起振动，振动传进车内引发低频噪声，振动产生的噪声会影响整车的舒适度。在此基础上，对顾客比较反感的压缩机管路低频振动引起的噪声，设计一种管路动力吸振器，应用于压缩机进气管减振降噪试验，以验证其减振效果。结果表明：设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动，低频段噪声明显降低，提高乘坐舒适性。

关键词：压缩机，载流管路，振动与噪声，吸振器。

引言

空调系统是汽车的基本组成部分，汽车空调制冷装置的核心装置是压缩机，它将吸入的低温低压气态制冷剂压缩成高温高压制冷剂后进入冷凝器，目前，在汽车领域广泛应用的输送流体的载体就是载流管路。在工作过程中，载流管路会在气流冲击下产生振动和噪声，所以针对载流管路的减振研究成为了学术和工程界的重要课题，本文对某型号汽车及压缩机的振动、噪声源进行了分析。基于分析的结果和用户的反馈，在不变动压缩机管路结构的基础上，增加了一种动力吸振器，降低进气管的振动。该吸振器结构简单，制造方便，价格低廉，试验结果证明，其减振效果很好，尤其对客户比较反感的低频段振动，可以很好地提高客户的满意度。

1.问题描述

在某项目车型开发过程中，原地加速在车内有低频轰鸣，经过测试发现，问题来源为空调压缩机进气管内有一900Hz频率的气流脉动，导致管路振动传到驾驶室内，问题分析如图1。

图1 空调低压管处振动三向加速度坎贝尔图

2.动力吸振器的基本原理

图2 动力吸振器的结构原理图

如图2 所示，刚度是k1 的弹性元件作用在质量为m1的下表面，m2与k2是设立在主振系k1-m1上的一个弹簧质量系统，主振系k1-m1在正弦激励力F=F0sinωt的作用下进行强迫振动。根据牛顿运动定律列出系统的振动微分方程：

从公式（2）得出频率响应值：

在扰动频率ω 同吸振器固有频率ω2相等时，质量块m1受激励影响，但静止不动，但吸振器却以x2= -F0/k2做出与激励方向相反的运动。

吸振器作用在质量块m2的力为k2x2=-F0sinωt，在任意时刻，吸振器作用力与扰动力F=F0sinωt相互平衡抵消，因此在主振系统中它的强迫运动完全消失，以上就是吸振器的基本原理。

3.动力吸振器的设计

本文设计了管路吸振器，图3中动力吸振器空调胶管相当于图1原理图中的弹簧阻尼，质量块为质点，利用刚度算出质量块质量，如图4所示。采用固定方式是双螺栓固定，整车动力吸振器结构包括2个带有螺纹孔的半圆弧形质量块及2个长螺栓，主要基本材料见表1。

图3 三维模型

图4 工装样件

4.动力吸振器的安装与效果验证

验证动力吸振器在实际中的减振作用，本节通过加工出的真实动力吸振器，在实际管路系统上进行验证试验。为此设计了3套试验方案：分别验证吸振器在管路系统在不同距离下减振效果，比较不同位置动力吸振器在管路系统振动最大点处的系统减振效果。

图5中显示了质量块在不同位置下的吸振器安装情况，，其中，(a)、(b)、(c)中质量块所处位移分别为10mm、25mm、40mm。

在气候仓温度40℃，湿度40%条件下进行整车振动噪声试验，验证质量块不同位置对整车振动噪声的影响，共计3组试验。测得每组试验的管路振动加速度与车内噪声情况，经过对比不难看出，当质量块距离为40mm时，动力吸振器对管路系统减振效果最好，900Hz频率衰减最多，如图6、图7所示。

图5 动力吸振器整车位置布置图

在气候仓温度40℃，湿度40%条件下进行整车振动噪声试验，验证质量块不同位置对整车振动噪声的影响，共计3组试验。测得每组试验的管路振动加速度与车内噪声情况，经过对比不难看出，当质量块距离为40mm时，动力吸振器对管路系统减振效果最好，900Hz频率衰减最多，如图6、图7所示。

图6 不同位置车内耳旁噪声对比坎贝尔图

图7 不同位置管路X向振动坎贝尔图对比

5.结论

本文提供了一种压缩机进气管路的吸振结构，并将其应用在整车进气管路上。该吸振器结构具有吸收压缩机振动力的功能，大幅衰减了900Hz共振带，降低压缩机工作中产生的管路振动，减少噪声，有效改善压缩机低频噪声及管路振动。

上文所说的动力吸振器只是这一代车型的临时方案，后续在项目研发初期我们会重点关注载流管路的共振，从源头消除此类型的共振，达到降低成本，提高工作效率的目的。

来源：2020年第十七届汽车NVH控制技术国际研讨会论文集

作者：许洪岩施磊姚军夏世东刘欣

作者单位：一汽大众汽车有限公司

【免责声明】本文来自2020年第十七届汽车NVH控制技术国际研讨会论文集，版权归原作者所有，仅用于学习！对文中观点判断均保持中立，若您认为文中来源标注与事实不符，若有涉及版权等请告知，将及时修订删除，谢谢大家的关注！

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来源：汽车NVH云讲堂

振动汽车新能源材料 NVH 控制试验螺栓

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首次发布时间：2023-04-14

最近编辑：2年前

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