空調離心風(fēng)機電機支架優(yōu)化設計
空調離心風(fēng)機電機支架優(yōu)化設計【1】
關(guān)鍵詞：空調;離風(fēng)機;電機支架
引言：在這個(gè)經(jīng)濟快速發(fā)展的社會(huì )當中，人民生活水平和生活質(zhì)量不斷的提高，空調作為一種空氣調節設備，被廣泛的應用在社會(huì )發(fā)展過(guò)程中的各個(gè)領(lǐng)域。
在我國當前的空調運行當中，空調噪音已成為一個(gè)普遍的問(wèn)題，而噪音的發(fā)出主要來(lái)自風(fēng)機系統。
隨著(zhù)全球能源短缺，能源需求快速增長(cháng)和人們的生存環(huán)境面臨越來(lái)越嚴重的污染，堅持走可持續發(fā)展道路已成為我國現代社會(huì )發(fā)展的一項重大戰略決策。
而空調作為一種高耗能的產(chǎn)品，其風(fēng)機系統噪聲問(wèn)題嚴重影響到了空調產(chǎn)品的壽命和性能，在建設和諧社會(huì )當中，降低空調離心風(fēng)機的噪音已經(jīng)迫在眉睫了，而降低離心風(fēng)機噪音的關(guān)鍵就在電機支架的設計，保障電機支架的穩定性、可靠性，才能有效的減少空調離心風(fēng)機系統的噪音，從而保障空調產(chǎn)品的使用壽命和性能。
一、離心風(fēng)機的概述
離心風(fēng)機是依靠輸入的機械能，將風(fēng)機系統中的氣體通過(guò)加壓的方式將氣體排出的機械，在空調設備中，利用離心風(fēng)機能夠起到調節空氣的效果。
離心風(fēng)機主要由機殼、主軸、葉輪、軸承傳動(dòng)機構以及電機等部分組成。
機殼是由鋼板制成堅固可靠，可為分整體式和半開(kāi)式，半開(kāi)式便于檢修。
葉輪是由葉片、曲線(xiàn)型前盤(pán)和平板后盤(pán)組成。
轉子應做過(guò)靜平衡和動(dòng)平衡，保證轉動(dòng)平穩，性能良好。
在離心風(fēng)機中的傳動(dòng)部分有主軸、軸承箱、滾動(dòng)軸承及皮帶輪(或聯(lián)軸器)組成。
圖一 風(fēng)機的構成
二、空調離風(fēng)機電機支架優(yōu)化設計的意義
空調作為一種調節氣溫的設備，在當今社會(huì )當中得到了廣泛的利用[1]。
在空調系統中，空調運作主要是靠離心風(fēng)機的通風(fēng)系統來(lái)實(shí)現氣溫的調節，而在我國當前空調的離心風(fēng)機運作的時(shí)候，會(huì )產(chǎn)生較大的噪聲，給人民的生活造成了一定的影響，同時(shí)離心風(fēng)機的通風(fēng)系統得不到改善就會(huì )加大能源的消耗，加大我國能源緊缺的局面。
在建設和諧社會(huì )當中，發(fā)展節約經(jīng)濟是我國現代社會(huì )發(fā)展的重要內容。
在空調離心風(fēng)機中，影響通風(fēng)性能的主要因素就是電機支架，加強離心風(fēng)機電機支架的優(yōu)化設計是踐行可持續發(fā)展道路這一偉大方針的重要體現，是我國空調行業(yè)發(fā)展的一項重要內容。
三、離心風(fēng)機電機支架的隨機振動(dòng)理論
(一)系統模型
風(fēng)機系統的根據動(dòng)能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉的葉輪將氣體加速，將動(dòng)能轉換成壓力，通過(guò)加壓的方式將氣體外排。
在這個(gè)過(guò)程中，風(fēng)機系統的震動(dòng)運用到了動(dòng)力學(xué)，風(fēng)機系統在運作的過(guò)程中阻尼矩陣、質(zhì)量矩陣以及剛度矩陣對系統的加速度以及位移向量都有著(zhù)重大聯(lián)系，如圖二。
圖二 電機支架CAD模型
用方程式可以表示為：
[Q ]・ {x ( t )} + [Z]・{y ( t )} + [ G]・{l ( t) } =f ( t)，其中[Q ]代表質(zhì)量矩陣，[Z]代表阻尼矩陣，[ G]代表剛度矩陣，{x ( t )}為加速度， {y ( t )}為速度， {l( t )}為位移向量，f ( t)為風(fēng)機系統的載荷向量。
(二)離心風(fēng)機的噪音模型
離心風(fēng)機在得到機械能后運轉時(shí)，風(fēng)機在運作的時(shí)候會(huì )與空氣產(chǎn)生摩擦，在加上風(fēng)機各組成部件的噪音，是的離風(fēng)機系統的噪聲一直存在。
1.空氣摩擦噪聲
空氣摩擦噪聲主要是離心風(fēng)機葉輪在旋轉過(guò)程中，風(fēng)機周向的氣流壓力與氣流速度在葉片通道口處發(fā)展變化，葉片通過(guò)高速旋轉會(huì )產(chǎn)生壓力和加速度，從而使得空氣噪聲變大。
2.機械噪聲
在離心風(fēng)機電機支架安裝過(guò)程中，機械各方面存在的缺陷會(huì )使得風(fēng)機產(chǎn)生噪聲，同時(shí)當軸承磨損或破壞和葉片剛度不足時(shí)氣流的作用使得葉片振動(dòng)，齒輪或皮帶傳動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊和摩擦等所伴隨的噪聲。
四、空調離心機電動(dòng)支架的優(yōu)化設計
(一)葉輪尺寸的選擇
在離心風(fēng)機電機支架中，影響電機支架的一個(gè)重要因素就是離心風(fēng)機的葉輪，葉輪在旋轉的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生壓力和加速度，為了保障電機支架的穩定性，對葉輪尺寸的選擇顯得尤為重要。
葉輪的主要參數有葉輪進(jìn)口直徑、葉片進(jìn)口中直徑，葉輪外徑，葉片安裝角度、進(jìn)出口寬度以及葉片數量。
在離心風(fēng)機中，葉片數量太少會(huì )造成通風(fēng)系統的通道角度擴張，從而影響到空氣流通的效果。
而葉片數量太多測繪影響到葉輪出口的通風(fēng)量，葉輪在旋轉的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生更多的壓力，使得通風(fēng)口受阻。
因此，通常當葉輪葉片出口安裝角越大，它的葉子會(huì )導致短通道長(cháng)度的等效錐角太大，那么它應該被用于更多的葉片。
相反的葉輪葉片出口安裝角很小，它的葉片很長(cháng)，留下了一個(gè)小錐角等道，此時(shí)就可以選擇更少的葉片。
(二)葉片的進(jìn)口角度
葉輪進(jìn)口安裝角度受離心風(fēng)機中的氣流角度的影響，在進(jìn)行安裝的時(shí)候，要考慮到氣流的沖擊作用，減少葉輪進(jìn)口氣流沖擊。
選擇較大的進(jìn)口安裝角度雖然會(huì )加大能量的損耗，但是這些損耗會(huì )使得較低的葉片通道流動(dòng)分離，在離心風(fēng)機運作的時(shí)候，保障電機支架的可靠性，從而提高離心風(fēng)機的性能。
(三)機殼寬度
空調離心風(fēng)機電機支架中的機殼的作用是不可忽視的，蝸殼的寬度、蝸殼出口的長(cháng)度等都影響著(zhù)風(fēng)機的通風(fēng)性能。
在離心風(fēng)機電機支架優(yōu)化設計中，首先蝸殼寬度的選取要在保證其蝸殼速度為一恒值的前提下，再得到擴張當量的面積[2]。
當轉速過(guò)大的話(huà)，離心風(fēng)機出口的壓力就會(huì )增大，而如果速度過(guò)小的話(huà)，葉輪出口氣流的擴壓損失就會(huì )增大，使得風(fēng)機的通風(fēng)效率下降。
離心風(fēng)機在運作的時(shí)候，蝸殼出口面積的增加會(huì )使得通風(fēng)機的壓力增加，為了充分利用通風(fēng)機的通風(fēng)量，蝸殼的出口面積應當大于當量的擴張面積，同時(shí)在蝸殼出口出增設出口擴壓器。
五、離心風(fēng)機電機支架的改進(jìn)
電機支架的穩定性直接影響到空調離心風(fēng)機的性能。
為了保障離心風(fēng)機的通風(fēng)性能，就必須加強電機支架的改進(jìn)[3]。
傳統的電機支架所采用的方式是焊接方式，這種方式使得離心風(fēng)機在運作的時(shí)候支架會(huì )出現斷裂，鈑金支架連接方式有效的保障了支架的穩定性。
這種連接方式的電機支架在電機殼生產(chǎn)的時(shí)候利用工裝焊接，三腳的定位孔能得到有效的保證，具有支架焊接面積大，安裝方便的特點(diǎn)。
通風(fēng)機的底座和電動(dòng)機安裝均包含在相關(guān)的通風(fēng)機安裝定額子目的工作內容之中的。
風(fēng)機減震臺座制作安裝執行設備支架定額，定額內不包括減震器，應按設計規定另行計算。
通過(guò)改進(jìn)后的電機支架能夠有效的保障風(fēng)機系統的通風(fēng)性能，提高空調通風(fēng)系統的可靠性。
六、結語(yǔ)
空調離心機電機支架的穩定性直接影響到了空調通風(fēng)系統的性能，離心風(fēng)機在運作的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生空氣噪聲、機械噪聲，從而增加空調的污染和能耗。
在這個(gè)經(jīng)濟快速發(fā)展的社會(huì )當中，加強離心風(fēng)機電機支架的優(yōu)化設計對于我國發(fā)展節約經(jīng)濟來(lái)說(shuō)有著(zhù)重大意義。
參考文獻：
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空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機的研究設計【2】
摘 要：現階段空調的使用已經(jīng)普遍到各個(gè)領(lǐng)域，所以空調的質(zhì)量也就需要不斷的提升滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，特別是對空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機質(zhì)量的提升。
該文通過(guò)對現階段電機結構及各構件存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并針對性的研究設計出各種優(yōu)化構件，然后將其配套組合為一新型電機結構，大大提高空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機的質(zhì)量，創(chuàng )造更好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：空調 室外機組 電機結構 構件 研究 設計
現階段空調的使用已經(jīng)普遍到各個(gè)領(lǐng)域，所以空調的質(zhì)量也就需要不斷的提升滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，特別是對空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機質(zhì)量的提升。
目前，常規的空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機包括前端蓋、機殼、后端蓋、轉子、定子等構件，而前端蓋、機殼和后端蓋都是分離的，安裝時(shí)需要把前端蓋和后端蓋分別通過(guò)螺絲緊固連接到機殼上，這樣勢必造成電機機殼整體防護性能下降，安裝工序增加，且由于前后端蓋都采用螺絲緊固方式，整體的密合度和同軸度也不高，使用時(shí)間較長(cháng)，就會(huì )進(jìn)水從而影響電機的使用壽命，電機噪音較大，效率也不高。
再者傳統的電機機殼一方面通常采用固定或外接電機頸，不但結構復雜，且安裝也十分麻煩，同時(shí)固定的電機頸，要么水平安裝，要么豎直安裝，通用性不強，不能根據具體的安裝環(huán)境來(lái)調整，遇到不同的限制，就要從新開(kāi)模生產(chǎn)，浪費企業(yè)成本;另一方面普遍采用無(wú)凸平面端蓋進(jìn)行密封，防水性能不佳。
由于電機的前端蓋和后端蓋作為電機外層設備的主要部件，生產(chǎn)的質(zhì)量效果直接影響電機的使用壽命，而現在所使用的電機前端蓋和后端蓋直接是一個(gè)平面蓋體，在立式安裝后，遇到雨天，水滴就會(huì )從蓋體進(jìn)入到電機內，電機進(jìn)水后就會(huì )影響正常運行，縮短使用壽命，已無(wú)法勝任現有的環(huán)境需求。
該文主要對現有階段空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，同時(shí)針對性的研究設計了各種優(yōu)化構件并自己配套組合了一種新型電機，主要是對電機機殼、前端蓋、后端蓋的結構進(jìn)行優(yōu)化設計，從而大大提高了空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機的質(zhì)量。
1 空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機研究設計方案
1.1 電機機殼結構設計
針對現階段電機機殼存在的問(wèn)題，研究設計了一種優(yōu)化結構，包括電機機殼本體和圓弧分布的散熱筋，殼體的表面對稱(chēng)分布著(zhù)四個(gè)電機頸，電機頸內為空的滑槽，就可以通過(guò)在滑槽中嵌套螺栓的頭部，螺栓的尾部用螺母和外接的安裝支架孔連接，從而靈活的安裝，使設備的使用范圍更加廣泛;圓弧分布的散熱筋的設計，增大了散熱面積，占用空間小。
在設備的使用壽命和機殼成本上有很大的競爭優(yōu)勢;殼體上還設有耳片，耳片上開(kāi)有耳孔，在應用中耳片通過(guò)耳孔用螺絲和端蓋固定住;殼體上部設有接線(xiàn)盒，殼體底部安裝有活動(dòng)腳;殼體、散熱筋、電機頸、耳片一體鑄造成型，便于生產(chǎn);同時(shí)活動(dòng)腳和殼體采用一體化拉伸開(kāi)模工藝，大大節省了成本，不需要精加工，一次開(kāi)模成型，達到低成本、高強度的效果，在市場(chǎng)成本的比拼中有很大的競爭優(yōu)勢。
1.2 電機前端蓋結構設計
針對現階段電機前端蓋存在的問(wèn)題，研究設計了一種優(yōu)化結構，包括蓋體，蓋體上設有凸軸臺來(lái)代替原先的平面端蓋，這樣的設計可以有效防止水流入電機機殼內，提高設備的使用壽命，凸軸臺的前端設有擋水罩，擋水罩通過(guò)槽口與凸軸臺緊固，蓋體通過(guò)緊固螺絲與機殼連接，凸軸臺和擋水罩的中間穿過(guò)有電機軸。
同時(shí)擋水罩采用彈性橡膠材料制成，這樣的配合，能增加緊密性，有效防止水從電機軸和端蓋的間隙中滲入，起到較好的防水效果;同時(shí)，在立式安裝后，水滴從上方滴落時(shí)，由于擋水罩的作用，水能沿著(zhù)擋水罩表面滑落而不入內，當外界有大風(fēng)，使水滴從側面掃來(lái)時(shí)，蓋體上有凸軸臺的保護，水滴無(wú)法進(jìn)入電機內部，同時(shí)，在使用過(guò)程中，電機在室外工作時(shí)，由于晝夜溫差大，容易產(chǎn)生冷凝水，產(chǎn)生的水汽，遇擋水罩內面冷卻后，就沿著(zhù)擋水罩的內面滑落而不入電機內部，確保電機正常運行，大大延長(cháng)了電機的使用壽命，效果十分明顯。
1.3 電機后端蓋結構設計
針對現階段電機后端蓋存在的問(wèn)題，研究設計了一種優(yōu)化結構，包括蓋體，蓋體上設有排水孔，排水孔為兩個(gè)，呈對稱(chēng)位置分布，排水孔通過(guò)橡膠塞塞住密封，蓋體的邊緣處設有O型槽，O型槽內設有O型橡膠圈。
在使用過(guò)程中，電機在室外工作時(shí)，由于晝夜溫差大，容易產(chǎn)生冷凝水，平時(shí)將排水孔通過(guò)橡膠塞塞住密封，防止雨天使外界水進(jìn)入電機內，而在這時(shí)，由于溫差產(chǎn)生了冷凝水，就可以通過(guò)打開(kāi)橡膠塞，通過(guò)排水孔將電機內的冷凝水排出，確保電機正常運行，效果十分明顯;所述蓋體的邊緣處設有O型槽，O型槽內設有O型橡膠圈，在使用中，通過(guò)在O型槽內設O型橡膠圈，能起到更好的緊固效果，增強密封性，防止外界水進(jìn)入電機。
1.4 整體電機結構設計
針對現階段空調室外機組風(fēng)機專(zhuān)用電機存在的問(wèn)題，將優(yōu)化設計的各種構件進(jìn)行配套設計了一種整體電機的優(yōu)化結構，包括電機機殼、前端蓋、后端蓋、轉子和定子，前端蓋上在優(yōu)化設計的基礎上還配設有安裝孔，后端蓋上在優(yōu)化設計的基礎上還配設有安裝對位孔，前端蓋內設有定子，定子的下方設有轉子，前端蓋的中央開(kāi)口處還設有軸承、油封和軸，后端蓋上還配設有倒掛固定孔，前端蓋和電機機殼一體成型，或者電機機殼和后端蓋一體成型均可。
在安裝時(shí)，由于通過(guò)端蓋機殼一體化設計，把機殼部分直接融入到前端蓋或者后端蓋上，一次性開(kāi)模生產(chǎn)，方便快捷，而且節省了材料成本，同時(shí)，安裝時(shí)，只需分別把前端蓋和后端蓋上的安裝孔和對位安裝孔對位好后，用緊固螺絲擰緊即可，安裝十分方便;在整機組裝時(shí)，把定子壓入前端蓋，油封連帶轉子裝入前端蓋，裝入軸承和軸，套上后端蓋，再在安裝孔和安裝對位孔上擰上螺絲即完成組裝，十分快捷。
且由于沒(méi)有了機身部分，設備的同軸度大大提高，有效降低了電機電磁聲，實(shí)現低噪音;后端蓋上設有倒掛固定孔，這個(gè)設計，也是為了方便安裝，可將電機通過(guò)倒掛固定孔用螺絲直接和風(fēng)機固定，無(wú)須先把電機固定在支架上，再把整個(gè)支架裝入風(fēng)機，減少了支架，安裝靈活快捷。
2 結語(yǔ)
該文研究設計的各種電機構件結構實(shí)用可靠，在不增加企業(yè)生產(chǎn)成本的基礎上不僅使其各構件的本身質(zhì)量提高，延長(cháng)使用壽命，且使其更加適應現有的環(huán)境需求，組裝后的電機整體質(zhì)量及使用效果大大提高，為企業(yè)創(chuàng )造更多的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
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