案例应用丨电动压缩机激振力测试
发布时间：2020-05-09
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目前大力推广新能源汽车的时代背景下，新能源汽车中压缩机、空调等生产企业大量涌现，在空调压缩机的研究开发和生产控制中，对于激振力的测试是个重点，所谓激振力是电动压缩机总成回转不平衡质量及运行气流脉动等振动源在工作运转中产生的周期性简谐振动力，本次测试开展对某新能源汽车技术有限公司的电动压缩机进行激振力测试，并进一步分析该电动压缩机工作状态下产生的激振力是否符合国家相关标准，为客户后期产品改进提供了数据支持。
1、测试标准
本次测试依据GB/T 22068-2018《汽车空调用电动压缩机总成》国家标准。在转速允许范围内，电动压缩机总成水平前后（X轴）、水平左右（Y轴）、垂直（Z轴）三个方向的实测激振力应不大于式（1）的计算值。
Fmax=k×n ……………………………（1）
式中：
Fmax——最大允许激振力。单位为牛（N）；
k ——激振系数（取0.02），单位为牛分每转（N•••min/r）；
n ——压缩机转速值，单位为转每分（r/min）。
图1 电动压缩机总成激振力测量安装方式
表1 电动压缩机总成的激振力试验工况
|
名义转速范r/min |
吸气压力MPa |
排气压 MPa |
过热度 K |
过冷度 K |
| ≤2000 | 0.4±0.01 | 1±0.01 | 10±1 | 5±3 |
| ＞2000-10000 | 0.3±0.01 | 1.6±0.01 | 10±1 | 5±3 |
2、试验对象与配置
本次试验对象为某新能源汽车技术有限公司提供的电动（涡旋式）压缩机，该压缩机冷冻油和制冷剂分别采用PVE68和R134a，供电采用320V直流供电。
图2 试验对象
表2 试验配置
| 配置型号名称 | 数量 | 单位 |
| DH5981分布式网络动态信号测试分析系统 | 1 | 台 |
| FC3D三轴力传感器 | 1 | 只 |
| 笔记本电脑 | 1 | 台 |
| DHDAS动态信号采集分析系统 | 版本号：6.20.1.2nBeta | |
本次试验的数据采集设备选用的我公司的DH5981分布式网络动态信号测试分析系统，该设备是为结构的强度和振动特性试验专门设计，采用独立分布式模块，利用以太网交换机（支持IEEE1588网络同步和POE供电）扩展，单台计算机可以实现无限多通道的动态应力应变或振动信号并行同步测试和分析。广泛应用于机械工程、汽车工业、航空航天、电子工业等行业各种结构的性能测试和分析。
图3 DH5981分布式网络动态信号测试分析系统
力传感器选用的上海耐创的FC3D三轴力传感器，可测量物体在X/Y/Z三个方向上的受力情况。
图4 FC3D三轴力传感器
3、试验过程
将电动压缩机如图5所示固定在测试台上，装配方向模拟实车，装配夹具模拟实车固定位置，力传感器的安装位置和安装方向如图6所示；电动压缩机总成连接到测试系统中，按表1中工况运转，工况稳定后记录所测的X、Y、Z三轴向激振力数值。
图5 现场布置图
图6 样品安装图
4、试验数据
以转速6000r/min为例
图7 6000r/min力值信号（红：X向；蓝：Y向；绿：Z向）
图8 信号局部放大
图9 频谱图
图10 X轴向力值
图11 Y轴向力值
图12 Z轴向力值
表3试验结果（取采样所得峰值的绝对值的最大值为实测力值）
| 序号 | 转速r/min | 最大允许激振力（N）（Fmax=0.02×转速） | X轴向力值 N | Y轴向力值 N | Z轴向力值 N |
| 1 | 2000 | 40 | 28.0 | 27.0 | 21.0 |
| 2 | 3000 | 60 | 58.6 | 25.5 | 35.0 |
| 3 | 4000 | 80 | 33.2 | 29.9 | 58.3 |
| 4 | 5000 | 100 | 28.5 | 27.4 | 78.7 |
| 5 | 6000 | 120 | 32.0 | 31.3 | 88.0 |
激振力变化趋势图
5、结果分析
综合分析各个工况的试验数据，并与GB/T 22068-2018《汽车空调用电动压缩机总成》国家标准作比对，结果显示该电动压缩机在各个工况下三个方向的激振力均小于最大允许激振力，说明该电动压缩机是符合该国家标准中的激振力标准，所有测试数据对后期产品改进提供了数据支持，客户充分肯定了此次试验结果。
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