聯軸器硬度對空調器振動影響的研究及應用

(格力電器（合肥）有限公司，安徽合肥 230088)

聯軸器用于將兩根軸聯接在一起，使它們一起旋轉，并傳遞扭矩，也可用作安全裝置的零件?？照{行業中用聯軸器來連接多個離心風葉，安裝在電機的轉動軸和傳動軸之間，如圖1所示，從而通過電機的轉動帶動多個離心風葉同時轉動。

圖1 聯軸器裝配原理圖

聯軸器由軸套和橡膠體組成，軸套和聯接體材料的選用要求按表1，聯軸器軸套、橡膠體的運動特性會直接影響聯軸器工作的可靠性，例如聯軸器橡膠體的硬度選擇不合理將導致聯軸器振動異響，甚至導致整機噪聲超標[1]。

表1 聯軸器材料

本文使用隔振原理，結合有限元仿真及振動測試分析，研究某空調內機轉速附近區間內由于聯軸器硬度選取不當引起的噪聲振動問題。

1.異常噪聲振動問題描述

空調聯軸器的實際裝配模型如圖2所示，離心風葉、聯軸器固定在傳動軸上，電機通過傳動軸、聯軸器帶動離心風葉，電機支架、電機、離心風葉、傳動軸、軸承支架和聯軸器作為一個整體。

圖2 空調聯軸器裝配示意圖

某開發過程中空調內機，內機風扇電機達到最高轉速1200rpm時，內機存在明顯的“嗡嗡”聲，且聯軸器位置存在肉眼可見的低頻位移，主觀評價難以接受[2]。

分析不同轉速下電機支架位置振動數據，振動并沒有明顯的隨轉速增加而增加的趨勢，主要是在1200rpm時突然增加，如圖3所示。從頻譜上看，振動主要由電機一倍頻（20Hz）激勵引起[3]，如圖4所示。

圖3 不同轉速下振動對比

圖4 1200rpm時振動加速度頻譜

2.內機系統有限元分析

電機支架及風機支架采用固定約束的方式，建立電機、傳動軸、離心風扇、聯軸器系統的有限元模型，如圖5所示。

圖5 聯軸器系統有限元模型

通過有限元仿真，聯軸器橡膠采用70硬度時，聯軸器存在19.8Hz的模態，模態振型為聯軸器兩側離心風扇相對擺動，見圖6。該頻率與電機1200rpm時的基頻（20Hz）重合，電機基頻激勵力激發起該模態，產生共振，導致無法接受的噪聲振動問題[4]。

圖6 聯軸器系統模態振型（硬度70 模態頻率19.8Hz）

表2 聯軸器參數

3.優化結果驗證

使用硬度優化后的聯軸器，同樣測試電機支座處的振動加速度。較70度的聯軸器，匹配硬度為60度的聯軸器時，1200rpm時的電機基頻振動加速度由23.15m/s2降低至2.3m/s2，異常噪聲消失，主觀評價可接受，優化效果明顯，如圖7所示。

圖7 硬度優化前后振動加速度對比

4.總結

針對某空調內機開發過程中存在的異常噪聲振動問題，結合隔振理論，通過有限元仿真和振動測試數據的分析，將問題鎖定為聯軸器橡膠硬度選擇不合理。

優化前后的振動測試數據對比及主觀評價表明，聯軸器硬度對空調內機的振動噪聲影響明顯，優化效果顯著。