压缩机脚垫、压缩机、空调器及压缩机减振方法与流程

本发明涉及空调器技术领域，尤其是涉及一种压缩机脚垫、压缩机、空调器及压缩机减振方法。

背景技术：

压缩机是空调系统中最核心的零部件，也是产生振动的源头，压缩机振动直接影响空调外机管路的疲劳寿命，同时产生噪音问题。在压缩机底脚增加脚垫是最常用的减振手段之一，目前常用的压缩机脚垫设计主要从结构和硬度两方面控制，使其达到理想的减振效果，脚垫的材质多为三元乙丙橡胶或丁腈橡胶橡胶，能在竖直方向上有效减弱压缩机的振动。

如公开号cn108981021a和cn205225615u公开了一种在脚垫中增加竖直方向刚性件的减振结构，此竖直方向的刚性结构大大削弱了脚垫在竖直方向上的减振作用。又如公开号jp2000018159a公开的在脚垫中增加l形刚性件的减振结构，极大削弱了竖直方向的减振作用。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有的压缩机脚垫难以有效控制压缩机的晃动，如水平方向上的倾覆和扭转，影响了与压缩机相连管路的应力强度，降低了压缩机可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供压缩机脚垫、压缩机、空调器及压缩机减振方法，以解决现有技术中存在的压缩机脚垫难以控制压缩机的晃动，影响了与压缩机相连管路的应力强度，降低了压缩机可靠性的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的压缩机脚垫，包括承载部，所述承载部设置有通孔；所述承载部包括柱状橡胶体和加强板；所述加强板沿所述柱状橡胶体的横截面方向嵌入所述柱状橡胶体中；所述加强板的刚度大于所述柱状橡胶体的刚度。

可选地，所述柱状橡胶体、加强板通过硫化工艺一体成型。

可选地，所述加强板设置在所述柱状橡胶体的中部。

可选地，所述柱状橡胶体与所述加强板的横截面形状相同。

可选地，所述加强板为金属材质。

一种压缩机，包括压缩机脚垫，所述压缩机脚垫为以上任一所述的压缩机脚垫。

一种空调器，包括压缩机，所述压缩机为上述的压缩机。

一种压缩机减振方法，用于对以上任一所述的压缩机脚垫进行减振，所述加强板的厚度计算方法包括以下步骤：

s1：根据隔振系统固有频率公式得到单个所述脚垫的轴向静刚度的第一表达式；

s2：根据杆件的轴向静刚度公式得到所述加强板的轴向静刚度表达式；

s3：根据橡胶轴向静刚度公式得到所述柱状橡胶体的轴向静刚度表达式；

s4：根据所述加强板及所述柱状橡胶体的轴向静刚度串联公式得到所述脚垫的轴向静刚度的第二表达式；

s5：联立上述四个表达式，计算得到所述加强板的厚度。

可选地，所述s1步骤中，单个所述脚垫的轴向静刚度kd的表达式为：

其中，所述脚垫与所述压缩机组成的隔振系统固频设计值为fd，所述脚垫的个数为n，所述压缩机的质量为m，nd是所述脚垫的动态刚度与静态刚度之比，为动态系数。

可选地，所述脚垫材料为丁腈橡胶时nd＝1.5:2.5；所述脚垫材料为三元乙丙橡胶时nd＝1.2:2.8。

可选地，所述s2步骤中，所述加强板的轴向静刚度kb的表达式为：

其中，d为所述加强板的外径，d为所述加强板对应的所述通孔内径，eb为所述加强板的弹性模量，hb为所述加强板的厚度。

可选地，所述s3步骤中，所述柱状橡胶体的轴向静刚度ks表达式为：

其中，n＝(d-d)/[4(h0-hb)]，d表示所述柱状橡胶体的外径，d为所述柱状橡胶体对应的所述通孔内径，es为所述柱状橡胶体的弹性模量，h0表示所述柱状橡胶体的高度，hb为所述加强板的厚度。

可选地，所述s4步骤中，所述脚垫的轴向静刚度kd的第二表达式为：

其中，kb为所述加强板的轴向静刚度，ks为所述柱状橡胶体的轴向静刚度。

上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果：

在压缩机脚垫的承载部嵌入加强板后，承载部通过柱状橡胶体部分保留了原有脚垫在竖直方向的减振作用，同时由于加强板具有更高的刚度，使承载部能通过加强板更好抵抗压缩机的倾覆及扭转变形，提高了压缩机减振的稳定性和减振效果，不会影响与压缩机相连管路的应力强度，提高了压缩机的可靠性，有利于空调外机的长期稳定运行及包装运输的可靠性。同时，压缩机减振方法给出了计算压缩机脚垫中加强板厚度的方法，能够更好控制压缩机的倾覆及扭转变形，具有较好的可实施性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是压缩机脚垫的示意图；

图2是压缩机脚垫的立体图；

图3是压缩机脚垫有限元仿真对比图。

图中1、安装部；2、承载部；21、柱状橡胶体；22、加强板；3、通孔；4、缓冲结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种压缩机脚垫，如图1-2所示，包括安装部1和承载部2，承载部2设置有通孔3。安装部1与现有脚垫的安装部结构相同，包括上下两部分，上部分含倒角的圆柱结构装入压缩机脚板的安装孔，然后固定在下部分的圆柱结构中，安装部1主要用于与压缩机固定，实际并不产生减振作用。承载部2则为大圆柱结构，作用是承载压缩机，在压缩机工作过程中发挥减振作用。承载部2包括柱状橡胶体21和加强板22，安装部1与承载部2都具有相同的通孔3结构，以增强减振效果。加强板22优选为薄板，即加强板22的厚度远小于柱状橡胶体21的高度，以免加强板22影响了柱状橡胶体21已有的在竖直方向的减振效果。加强板22沿柱状橡胶体21的横截面方向嵌入柱状橡胶体21中，加强板22的表面与橡胶体21的的上表面或下表面保持平行。橡胶体21具有滞后、阻尼及能进行可逆大变形的特点，广泛作为减振结构材料使用，具有优良的减振效果。加强板22的刚度大于柱状橡胶体21的刚度，刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，刚度越大材料抵抗弹性变形的能力越强，从而使整个承载部2抵抗倾覆的能力越强，同时加强板22也明显能增强承载部2的抵抗扭转变形能力。在承载部2设置具有更高刚度的加强板22后，承载部2能够更好抵抗压缩机的倾覆及扭转变形，同时又充分保留了脚垫本身在竖直方向的减振作用，提高了压缩机减振的稳定性及减振效果，不会影响与压缩机相连管路的应力强度，有利于空调外机的长期稳定运行及包装运输的可靠性。如图3所示，普通脚垫与本发明的脚垫的减振效果有限元仿真对比图，通过有限元仿真手段可验证本发明中脚垫的抗倾覆及扭转变形的能力。在脚垫中部嵌入一块1mm厚度的钣金，脚垫的上表面施加水平向右大小为5n的力，与普通脚垫比较变形情况，脚垫变形由0.59362m降至0.52453mm，下降约11.64％，说明该钣金结构实现了压缩机脚垫较好的抗倾覆能力。

作为可选地实施方式，安装部1、柱状橡胶体21的材质为三元乙丙橡胶或丁腈橡胶，这两种橡胶在减振结构中使用广泛，减振效果较好。安装部1、柱状橡胶体21、加强板22通过硫化工艺一体成型，形成一体结构。橡胶硫化指生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使其具备高强度、高弹性、高耐磨等优良性能。优选通过热硫化工艺，便于加强板22更好地嵌入柱状橡胶体21中，两者更牢固地结合，实现更好的抵抗倾覆及扭转变形功能。

作为可选地实施方式，加强板22设置在柱状橡胶体21的中部，将柱状橡胶体21均匀分隔为上部和下部，加强板22位于柱状橡胶体21的中部便于更好发挥其刚度大的特点，实现更好的抵抗倾覆能力。柱状橡胶体21与加强板22的横截面形状相同，即都为内部包括通孔3的圆形，使柱状橡胶体21与加强板22的形状相互匹配，能够实现更好的减振效果。压缩机脚垫还在通孔3的下方即底部设有缓冲结构4，缓冲结构4为空心的柱状体结构，能够增强压缩机脚垫的减振效果，通孔3与缓冲结构4为的截面圆同心。

作为可选地实施方式，加强板22为金属材质，优选为钢、铝、铜等，金属材质塑性较好，相较于橡胶也具有较大刚度，同时还具有获取容易便于加工成薄板的优点，适合作为加强板22使用。

一种压缩机，包括压缩机脚垫，压缩机脚垫为本发明提供的压缩机脚垫，通过本发明的压缩机脚垫有效抵抗了压缩机倾覆及扭转过大问题，压缩机的振动更为平稳，提高了压缩机的可靠性。

一种空调器，包括压缩机，压缩机为权利要求本发明提供的压缩机，通过本发明提供的压缩机，由于有效抵抗了压缩机倾覆及扭转过大问题，使空调外机其他结构相连的管路更为牢固可靠，从而提高了空调器的使用寿命。

一种压缩机减振方法，用于对本发明的压缩机脚垫进行减振，加强板22的厚度计算方法包括以下步骤：

s1：根据隔振系统固有频率公式得到单个脚垫的轴向静刚度的第一表达式；

s2：根据杆件的轴向静刚度公式得到加强板22的轴向静刚度表达式；

s3：根据橡胶轴向静刚度公式得到柱状橡胶体21的轴向静刚度表达式；

s4：根据加强板22及柱状橡胶体22的轴向静刚度串联公式得到脚垫的轴向静刚度的第二表达式；

s5：联立上述四个表达式，计算得到加强板22的厚度。

单个脚垫的轴向静刚度、柱状橡胶体21的轴向静刚度容易通过计算得出，加强板22的弹性模型也可以通过测量得出。因此，压缩机减振方法最核心的未知量是加强板22的厚度，通过上述表达式计算得到该厚度值时，即为找出了控制抵抗压缩机倾覆及扭转变形的方法，具有较好的实施性。

作为可选地实施方式，s1步骤中，单个脚垫的轴向静刚度kd的表达式为：其中，脚垫与压缩机组成的隔振系统固频设计值为fd，脚垫的个数为n，压缩机的质量为m，nd是脚垫的动态刚度与静态刚度之比，为动态系数。脚垫材料为丁腈橡胶时nd＝1.5:2.5；脚垫材料为三元乙丙橡胶时nd＝1.2:2.8。根据现有的隔振系统固有频率公式式中δ为隔振器的动静比，m为隔振器的额定载荷，单位kg，f为隔振器额定载荷下的固有频率，由此得到由于压缩机的脚垫可能包括几个，由此得到表达式(1)。压缩机质量m相当于额定载荷m，nd是脚垫的动态刚度与静态刚度之比相当于δ，脚垫与压缩机组成的隔振系统固频设计值为fd相当于隔振器额定载荷下的固有频率f，这三个参数和减震脚垫个数都为已知量，可以直接计算出单个脚垫的轴向静刚度kd。

作为可选地实施方式，s2步骤中，加强板22的轴向静刚度kb的表达式为：其中，d为加强板22的外径，d为加强板22对应的通孔3内径，eb为加强板22的弹性模量，这三个参数都为已知量，hb为加强板22的厚度。根据杆件的轴向刚度公式其中e为杆件的弹性模量，a为杆件的横截面积，dx为杆件长度。加强板22的横截面积为加强板22的厚度hb即为对应的杆件长度，由此得到上述加强板22的轴向静刚度kb的表达式(2)。

作为可选地实施方式，s3步骤中，柱状橡胶体21的轴向静刚度ks表达式为：其中，n＝(d-d)/[4(h0-hb)]，d表示柱状橡胶体21的外径，d为柱状橡胶体21对应的通孔内径，es为柱状橡胶体21的弹性模量，h0表示柱状橡胶体21的高度，这四个参数都为已知量，hb为加强板22的厚度。根据《滚动转子式制冷压缩机噪声与振动》(黄辉，科学出版社，2019)在403页记载的环柱形橡胶轴向静刚度估算公式，由于本发明的压缩机脚垫中缓冲结构4的不规则形状较小，为简便计算可以不进行考虑，可以将压缩机脚垫的柱状橡胶体21等效为形状一致的圆柱体。柱状橡胶体21高度为承载部2的总高度h0减去加强板22的高度(即加强板22的厚度)hb，由此得到上述表达式(3)。进一步地，当压缩机脚垫的横截面为不规则形状时，可以将压缩机脚垫的横截面分成多个规则段，分别求出各个规则段的ki值，再根据刚度串联公式进行整合

作为可选地实施方式，s4步骤中，脚垫的轴向静刚度kd的第二表达式为：其中，kb为加强板22的轴向静刚度，ks为柱状橡胶体21的轴向静刚度。根据串联一般公式可得到总刚度即表达式(4)。

通过上述方法计算得到加强板22的厚度可实施性强，计算方便，也不需要再通过实验等方法得到相应的厚度值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。