直流变频旋转式制冷压缩机动平衡设计方法

摘要

本发明提供一种直流变频旋转式制冷压缩机动平衡设计方法，步骤：(1)选取电机转子上下两端面作为平衡块安装基准面；(2)预置一个动平衡系数，在此条件下优化搜索满足动平衡的平衡块尺寸；(3)对满足动平衡条件的平衡块，进行曲轴挠度校核，若挠度不满足要求，回到(2)，重新设置动平衡系数并重新计算平衡块尺寸；(4)若挠度满足要求，则进行整机振动和噪声校核，若满足要求，该平衡块为最优平衡块，否则回到第二步，重新预置动平衡系数，重新优化设计平衡块。采用本发明能减轻曲轴磨损，降低转子系统不平衡响应，降低压缩机振动和噪声。

主权项

1.一种直流变频旋转式制冷压缩机动平衡设计方法，包括如下步骤：(1)选取电机转子上下两端面作为平衡块安装基准面，安装主、副平衡块；(2)预置一个动平衡系数，在此条件下建立动平衡方程，并优化搜索满足动平衡的平衡块尺寸；(3)对满足动平衡条件的平衡块，进行曲轴挠度校核，若挠度不满足要求，回到(2)，重新设置动平衡系数并重新计算平衡块尺寸；(4)若挠度满足要求，则进行整机振动和噪声校核，若满足要求，该平衡块为最优平衡块，否则回到(2)，重新预置动平衡系数，重新优化设计平衡块；其中，所述动平衡系数的取值范围为0.80～1；所述动平衡方程的建立步骤如下：第一步：建立转子系统的动力学方程，由此确定曲轴各点的挠度，转子系统运转时，平衡块质心对应的曲轴挠度分别为δ_p和δ_a，电机转子质心对应曲轴挠度为δ_m；第二步：根据转子系统的特点建立约束反力为零状态下的转子系统动平衡数学模型，将挠度的影响定义为动平衡系数[e_s，e_d]；$\left\{\begin{array}{c}{m}_a{e}_a+m_e{e}_e-e_s{m}_p{e}_p=0\\ m_a{e}_a{L}_a-e_d{m}_p{e}_p{L}_p=0\end{array}\right.$式中n_p、m_a分别为主、副平衡块的质量，e_p、e_a分别为主、副平衡块的偏心距，L_p、L_a分别为主、副平衡块质心到曲轴偏心部的距离，m_e和e_e分别为偏心部的质量和偏心部的偏心距；第三步：将平衡块特性参数化为平衡块尺寸参数：主平衡块外形尺寸参数向量为X_p，副平衡块外形尺寸向量为X_a，平衡块质量m_p和m_a，平衡块偏心距e_p和e_a以及L_p和L_a均可表示为平衡块外形尺寸参数X_p和X_a的函数；第四步：针对平衡块设计建立多目标非线性优化数学模型，其物理含义是：在产品一定尺寸空间内，基于轴承动反力为零，以最小质量的平衡块，使转子系统挠度最小化，压缩机振动噪声最低化：目标函数：约束：$\left\{\begin{array}{c}{m}_a{e}_a+m_e{e}_e-e_s{m}_p{e}_p=0\\ m_a{e}_a{L}_a-e_d{m}_p{e}_p{L}_p=0\end{array}\right.$边界约束：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{LB}\le [X_p,X_a]\le \mathrm{UB}\\ 0.8\le [e_s,e_d]\le 1\end{array}\right.$式中V & N表示压缩机振动噪声指标，LB和UB分别表示平衡块外形尺寸参数向量的下限和上限。