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空調(diào)離心風機電機支架優(yōu)化設(shè)計
空調(diào)離心風機電機支架優(yōu)化設(shè)計【1】
關(guān)鍵詞：空調(diào);離風機;電機支架
引言：在這個經(jīng)濟快速發(fā)展的社會當中，人民生活水平和生活質(zhì)量不斷的提高，空調(diào)作為一種空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用在社會發(fā)展過程中的各個領(lǐng)域。
在我國當前的空調(diào)運行當中，空調(diào)噪音已成為一個普遍的問題，而噪音的發(fā)出主要來自風機系統(tǒng)。
隨著全球能源短缺，能源需求快速增長和人們的生存環(huán)境面臨越來越嚴重的污染，堅持走可持續(xù)發(fā)展道路已成為我國現(xiàn)代社會發(fā)展的一項重大戰(zhàn)略決策。
而空調(diào)作為一種高耗能的產(chǎn)品，其風機系統(tǒng)噪聲問題嚴重影響到了空調(diào)產(chǎn)品的壽命和性能，在建設(shè)和諧社會當中，降低空調(diào)離心風機的噪音已經(jīng)迫在眉睫了，而降低離心風機噪音的關(guān)鍵就在電機支架的設(shè)計，保障電機支架的穩(wěn)定性、可靠性，才能有效的減少空調(diào)離心風機系統(tǒng)的噪音，從而保障空調(diào)產(chǎn)品的使用壽命和性能。
一、離心風機的概述
離心風機是依靠輸入的機械能，將風機系統(tǒng)中的氣體通過加壓的方式將氣體排出的機械，在空調(diào)設(shè)備中，利用離心風機能夠起到調(diào)節(jié)空氣的效果。
離心風機主要由機殼、主軸、葉輪、軸承傳動機構(gòu)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式，半開式便于檢修。
葉輪是由葉片、曲線型前盤和平板后盤組成。
轉(zhuǎn)子應(yīng)做過靜平衡和動平衡，保證轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，性能良好。
在離心風機中的傳動部分有主軸、軸承箱、滾動軸承及皮帶輪(或聯(lián)軸器)組成。
圖一 風機的構(gòu)成
二、空調(diào)離風機電機支架優(yōu)化設(shè)計的意義
空調(diào)作為一種調(diào)節(jié)氣溫的設(shè)備，在當今社會當中得到了廣泛的利用[1]。
在空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)運作主要是靠離心風機的通風系統(tǒng)來實現(xiàn)氣溫的調(diào)節(jié)，而在我國當前空調(diào)的離心風機運作的時候，會產(chǎn)生較大的噪聲，給人民的生活造成了一定的影響，同時離心風機的通風系統(tǒng)得不到改善就會加大能源的消耗，加大我國能源緊缺的局面。
在建設(shè)和諧社會當中，發(fā)展節(jié)約經(jīng)濟是我國現(xiàn)代社會發(fā)展的重要內(nèi)容。
在空調(diào)離心風機中，影響通風性能的主要因素就是電機支架，加強離心風機電機支架的優(yōu)化設(shè)計是踐行可持續(xù)發(fā)展道路這一偉大方針的重要體現(xiàn)，是我國空調(diào)行業(yè)發(fā)展的一項重要內(nèi)容。
三、離心風機電機支架的隨機振動理論
(一)系統(tǒng)模型
風機系統(tǒng)的根據(jù)動能轉(zhuǎn)換為勢能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，將動能轉(zhuǎn)換成壓力，通過加壓的方式將氣體外排。
在這個過程中，風機系統(tǒng)的震動運用到了動力學，風機系統(tǒng)在運作的過程中阻尼矩陣、質(zhì)量矩陣以及剛度矩陣對系統(tǒng)的加速度以及位移向量都有著重大聯(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)為風機系統(tǒng)的載荷向量。
(二)離心風機的噪音模型
離心風機在得到機械能后運轉(zhuǎn)時，風機在運作的時候會與空氣產(chǎn)生摩擦，在加上風機各組成部件的噪音，是的離風機系統(tǒng)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機葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，風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，葉片通過高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生壓力和加速度，從而使得空氣噪聲變大。
2.機械噪聲
在離心風機電機支架安裝過程中，機械各方面存在的缺陷會使得風機產(chǎn)生噪聲，同時當軸承磨損或破壞和葉片剛度不足時氣流的作用使得葉片振動，齒輪或皮帶傳動所產(chǎn)生的沖擊和摩擦等所伴隨的噪聲。
四、空調(diào)離心機電動支架的優(yōu)化設(shè)計
(一)葉輪尺寸的選擇
在離心風機電機支架中，影響電機支架的一個重要因素就是離心風機的葉輪，葉輪在旋轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生壓力和加速度，為了保障電機支架的穩(wěn)定性，對葉輪尺寸的選擇顯得尤為重要。
葉輪的主要參數(shù)有葉輪進口直徑、葉片進口中直徑，葉輪外徑，葉片安裝角度、進出口寬度以及葉片數(shù)量。
在離心風機中，葉片數(shù)量太少會造成通風系統(tǒng)的通道角度擴張，從而影響到空氣流通的效果。
而葉片數(shù)量太多測繪影響到葉輪出口的通風量，葉輪在旋轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生更多的壓力，使得通風口受阻。
因此，通常當葉輪葉片出口安裝角越大，它的葉子會導致短通道長度的等效錐角太大，那么它應(yīng)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，留下了一個小錐角等道，此時就可以選擇更少的葉片。
(二)葉片的進口角度
葉輪進口安裝角度受離心風機中的氣流角度的影響，在進行安裝的時候，要考慮到氣流的沖擊作用，減少葉輪進口氣流沖擊。
選擇較大的進口安裝角度雖然會加大能量的損耗，但是這些損耗會使得較低的葉片通道流動分離，在離心風機運作的時候，保障電機支架的可靠性，從而提高離心風機的性能。
(三)機殼寬度
空調(diào)離心風機電機支架中的機殼的作用是不可忽視的，蝸殼的寬度、蝸殼出口的長度等都影響著風機的通風性能。
在離心風機電機支架優(yōu)化設(shè)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(zhuǎn)速過大的話，離心風機出口的壓力就會增大，而如果速度過小的話，葉輪出口氣流的擴壓損失就會增大，使得風機的通風效率下降。
離心風機在運作的時候，蝸殼出口面積的增加會使得通風機的壓力增加，為了充分利用通風機的通風量，蝸殼的出口面積應(yīng)當大于當量的擴張面積，同時在蝸殼出口出增設(shè)出口擴壓器。
五、離心風機電機支架的改進
電機支架的穩(wěn)定性直接影響到空調(diào)離心風機的性能。
為了保障離心風機的通風性能，就必須加強電機支架的改進[3]。
傳統(tǒng)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機在運作的時候支架會出現(xiàn)斷裂，鈑金支架連接方式有效的保障了支架的穩(wěn)定性。
這種連接方式的電機支架在電機殼生產(chǎn)的時候利用工裝焊接，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。
通風機的底座和電動機安裝均包含在相關(guān)的通風機安裝定額子目的工作內(nèi)容之中的。
風機減震臺座制作安裝執(zhí)行設(shè)備支架定額，定額內(nèi)不包括減震器，應(yīng)按設(shè)計規(guī)定另行計算。
通過改進后的電機支架能夠有效的保障風機系統(tǒng)的通風性能，提高空調(diào)通風系統(tǒng)的可靠性。
六、結(jié)語
空調(diào)離心機電機支架的穩(wěn)定性直接影響到了空調(diào)通風系統(tǒng)的性能，離心風機在運作的過程中會產(chǎn)生空氣噪聲、機械噪聲，從而增加空調(diào)的污染和能耗。
在這個經(jīng)濟快速發(fā)展的社會當中，加強離心風機電機支架的優(yōu)化設(shè)計對于我國發(fā)展節(jié)約經(jīng)濟來說有著重大意義。
參考文獻：
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空調(diào)室外機組風機專用電機的研究設(shè)計【2】
摘 要：現(xiàn)階段空調(diào)的使用已經(jīng)普遍到各個領(lǐng)域，所以空調(diào)的質(zhì)量也就需要不斷的提升滿足市場的需要，特別是對空調(diào)室外機組風機專用電機質(zhì)量的提升。
該文通過對現(xiàn)階段電機結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件存在的問題進行分析，并針對性的研究設(shè)計出各種優(yōu)化構(gòu)件，然后將其配套組合為一新型電機結(jié)構(gòu)，大大提高空調(diào)室外機組風機專用電機的質(zhì)量，創(chuàng)造更好的社會效益和經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：空調(diào) 室外機組 電機結(jié)構(gòu) 構(gòu)件 研究 設(shè)計
現(xiàn)階段空調(diào)的使用已經(jīng)普遍到各個領(lǐng)域，所以空調(diào)的質(zhì)量也就需要不斷的提升滿足市場的需要，特別是對空調(diào)室外機組風機專用電機質(zhì)量的提升。
目前，常規(guī)的空調(diào)室外機組風機專用電機包括前端蓋、機殼、后端蓋、轉(zhuǎn)子、定子等構(gòu)件，而前端蓋、機殼和后端蓋都是分離的，安裝時需要把前端蓋和后端蓋分別通過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，使用時間較長，就會進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(tǒng)的電機機殼一方面通常采用固定或外接電機頸，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝也十分麻煩，同時固定的電機頸，要么水平安裝，要么豎直安裝，通用性不強，不能根據(jù)具體的安裝環(huán)境來調(diào)整，遇到不同的限制，就要從新開模生產(chǎn)，浪費企業(yè)成本;另一方面普遍采用無凸平面端蓋進行密封，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(shè)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(xiàn)在所使用的電機前端蓋和后端蓋直接是一個平面蓋體，在立式安裝后，遇到雨天，水滴就會從蓋體進入到電機內(nèi)，電機進水后就會影響正常運行，縮短使用壽命，已無法勝任現(xiàn)有的環(huán)境需求。
該文主要對現(xiàn)有階段空調(diào)室外機組風機專用電機存在的問題進行了分析，同時針對性的研究設(shè)計了各種優(yōu)化構(gòu)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(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，從而大大提高了空調(diào)室外機組風機專用電機的質(zhì)量。
1 空調(diào)室外機組風機專用電機研究設(shè)計方案
1.1 電機機殼結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對現(xiàn)階段電機機殼存在的問題，研究設(shè)計了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括電機機殼本體和圓弧分布的散熱筋，殼體的表面對稱分布著四個電機頸，電機頸內(nèi)為空的滑槽，就可以通過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(shè)備的使用范圍更加廣泛;圓弧分布的散熱筋的設(shè)計，增大了散熱面積，占用空間小。
在設(shè)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(shè)有耳片，耳片上開有耳孔，在應(yīng)用中耳片通過耳孔用螺絲和端蓋固定住;殼體上部設(shè)有接線盒，殼體底部安裝有活動腳;殼體、散熱筋、電機頸、耳片一體鑄造成型，便于生產(chǎn);同時活動腳和殼體采用一體化拉伸開模工藝，大大節(jié)省了成本，不需要精加工，一次開模成型，達到低成本、高強度的效果，在市場成本的比拼中有很大的競爭優(yōu)勢。
1.2 電機前端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對現(xiàn)階段電機前端蓋存在的問題，研究設(shè)計了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括蓋體，蓋體上設(shè)有凸軸臺來代替原先的平面端蓋，這樣的設(shè)計可以有效防止水流入電機機殼內(nèi)，提高設(shè)備的使用壽命，凸軸臺的前端設(shè)有擋水罩，擋水罩通過槽口與凸軸臺緊固，蓋體通過緊固螺絲與機殼連接，凸軸臺和擋水罩的中間穿過有電機軸。
同時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，在立式安裝后，水滴從上方滴落時，由于擋水罩的作用，水能沿著擋水罩表面滑落而不入內(nèi)，當外界有大風，使水滴從側(cè)面掃來時，蓋體上有凸軸臺的保護，水滴無法進入電機內(nèi)部，同時，在使用過程中，電機在室外工作時，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(nèi)面冷卻后，就沿著擋水罩的內(nèi)面滑落而不入電機內(nèi)部，確保電機正常運行，大大延長了電機的使用壽命，效果十分明顯。
1.3 電機后端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對現(xiàn)階段電機后端蓋存在的問題，研究設(shè)計了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括蓋體，蓋體上設(shè)有排水孔，排水孔為兩個，呈對稱位置分布，排水孔通過橡膠塞塞住密封，蓋體的邊緣處設(shè)有O型槽，O型槽內(nèi)設(shè)有O型橡膠圈。
在使用過程中，電機在室外工作時，由于晝夜溫差大，容易產(chǎn)生冷凝水，平時將排水孔通過橡膠塞塞住密封，防止雨天使外界水進入電機內(nèi)，而在這時，由于溫差產(chǎn)生了冷凝水，就可以通過打開橡膠塞，通過排水孔將電機內(nèi)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(shè)有O型槽，O型槽內(nèi)設(shè)有O型橡膠圈，在使用中，通過在O型槽內(nèi)設(shè)O型橡膠圈，能起到更好的緊固效果，增強密封性，防止外界水進入電機。
1.4 整體電機結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對現(xiàn)階段空調(diào)室外機組風機專用電機存在的問題，將優(yōu)化設(shè)計的各種構(gòu)件進行配套設(shè)計了一種整體電機的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括電機機殼、前端蓋、后端蓋、轉(zhuǎn)子和定子，前端蓋上在優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上還配設(shè)有安裝孔，后端蓋上在優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上還配設(shè)有安裝對位孔，前端蓋內(nèi)設(shè)有定子，定子的下方設(shè)有轉(zhuǎn)子，前端蓋的中央開口處還設(shè)有軸承、油封和軸，后端蓋上還配設(shè)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，由于通過端蓋機殼一體化設(shè)計，把機殼部分直接融入到前端蓋或者后端蓋上，一次性開模生產(chǎn)，方便快捷，而且節(jié)省了材料成本，同時，安裝時，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，把定子壓入前端蓋，油封連帶轉(zhuǎn)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。
且由于沒有了機身部分，設(shè)備的同軸度大大提高，有效降低了電機電磁聲，實現(xiàn)低噪音;后端蓋上設(shè)有倒掛固定孔，這個設(shè)計，也是為了方便安裝，可將電機通過倒掛固定孔用螺絲直接和風機固定，無須先把電機固定在支架上，再把整個支架裝入風機，減少了支架，安裝靈活快捷。
2 結(jié)語
該文研究設(shè)計的各種電機構(gòu)件結(jié)構(gòu)實用可靠，在不增加企業(yè)生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上不僅使其各構(gòu)件的本身質(zhì)量提高，延長使用壽命，且使其更加適應(yīng)現(xiàn)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)造更多的社會效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
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