往复式制冷压缩机阀片振动特性测量系统设计

　　压缩机是商用及家用食品冷藏制冷系统的核心设备，也是制冷系统最主要的噪声源. 往复式压缩机是利用曲柄连杆机构将电机的旋转运动转换为活塞的往复运动而对工质做功实现制冷[1]. 活塞在汽缸中往复运动，通过吸气阀片和排气阀片的配合，实现对制冷工质的吸入、压缩和输送. 阀片是安装在压缩机缸体上控制气体进出的部件，它的开启与关闭控制着压缩机的吸气、压缩、排气和膨胀四个过程. 压缩机各运转部件在运转过程中都有可能由于振动产生辐射噪声，随着机械加工技术水平的提高，曲轴及活塞运转不平衡所导致的振动已经大幅下降，压缩机吸排气过程中所产生的阀片振动逐渐成为压缩机噪声的主要成因[2 -3]. 因此，要实现压缩机阀片噪声的控制必须首先掌握压缩机阀片的振动特性.

　　本文以某型号冰箱压缩机的阀片为研究对象，对压缩机阀片振动特性的测量方案进行研究，建立相应测量系统，并对压缩机阀片振动特性进行初步分析.

　　1 阀片振动机理

　　通过对往复式压缩机的运行原理进行分析，三种原因导致阀片在吸排气过程中产生振动，进而产生噪声辐射. 一是阀片与其支撑结构之间的撞击，由压缩机吸排气过程中产生高速高压气体瞬间冲击阀片产生. 二是不稳定涡流与弹性阀片之间的相互作用，当高速气流顶开阀片时会产生湍流，由于阀片对气流形成阻碍，在阀片下游就会形成涡脱落，由于不稳定的涡脱落与顶开弹性阀片相互作用，导致阀片振动. 三是压缩机其它部件通过结构传递给阀片的振动. 从阀片振动的形成机理来看，前两种是导致其振动进而产生噪声辐射的主要原因. 降低阀片的振动可从声源角度实现阀片噪声的控制，而掌握阀片的振动特性则是控制阀片振动首先要解决的问题.

　　2 试验测量系统设计

　　振动试验测量系统一般由激励、拾振及显示记录分析 3 部分组成. 激振部分主要包括信号源、功率放大器及激振装置; 拾振部分主要包括速度( 加速度) 传感器及调试放大器; 分析显示记录部分主要包括分析仪及其外围设备. 在振动测量过程中，先使用激振装置使测试对象振动起来，通过力及速度( 加速度) 传感器测量信号，再利用分析仪及其外围设备显示记录分析信号.

　　现以某型压缩机进气阀片为研究对象，对其振动特性进行研究，进气阀片长 50 mm，宽 42 mm，厚度 0. 2 mm，属轻薄弹性体，其形状如图 1. 对于一般的弹性结构体，可使用电磁力激励器或力锤施加激励，使用加速度传感器测量振动响应，但这样的测量方式却无法应用于阀片这样的轻薄弹性体，其原因主要是难以施加激励和难以测量响应. 由于阀片尺寸和质量均较小，从结构上难以实现激励力的准确施加; 从振动响应测量方面来看，加速度传感器质量一般都远大于阀片的质量，完全不满足传感器质量远小于待测对象质量的要求. 基于以上考虑，轻弹性体振动特性的测量只能考虑非接触方式的激振和拾振.