汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化探讨

汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化探讨

王方宏

浙江方宏空调设备有限公司，浙江 丽水 323700

摘要：汽车空调管路就像是人体的血管一样，它是为汽车输送制冷剂是汽车尤为重要的部件。而当汽车空调管路，由于某种原因产生共振时当共振频率达到一定限度，就会引发汽车空调管路的断裂或故障。因此，对汽车空调管路系统振动疲劳的分析可以有效的寻找共振的原因。进而分析汽车空调管路共振对其使用使用寿命的影响，通过优化汽车空调管理系统避免出现空调管路振动的现象，提高汽车空调管路系统的使用寿命[1]。

关键词：空调管路、振动、断裂

由于汽车的空调管路当中输送制冷剂可以调节汽车的机体温度，因此汽车的空调管路系统对于汽车来讲是十分重要的。而我们所讲的空调制冷系统管路振动，就是指空调管路振动引发的管路附件与管路的连接部位的磨损。这类磨损会引发空调制冷管路的断裂，或是制冷剂的外泄进而影响整个机体的正常工作。因此，本文将分析汽车空调管路振动的原因，并提出相应的解决方案望得到采纳。

一、汽车空调管路系统发生振动的原因分析

汽车空调制冷系统发生振动的原因无外乎可归结为三种：1、由于气流压力脉冲而引起的振动，2、由于空调管路内存在气柱现象而引发的震动，3、由于空调管路自身的机械运动产生的振动。因此本文将会就这三点进行深度的分析与讨论，提出解决措施希望得到采纳。

1.1由气流压力脉冲而引起的振动

引发汽车空调管路内气流脉动主要原因与压缩机的工作有一定的关联，压缩机的工作有周期性与间歇性，进而引发了空调管路中吸气和排气时气体压力与速度同呈周期性变化，从而导致了近气、排气管内的气流出现了脉动的状况。这就会使得空调管路内的气体的密度、速度、压力以及位置也发生周期性变化，进而引发汽车空调管路的振动。这类现象的主要特点就是压力脉动越强，其产生的振动就越大。

1.2由于空调管路内存在气柱现象而引发的震动

所谓的气柱，就是汽车空调管路内运输气体的平均流速较气体介质中声速低很多，进而呈现为静止状态，我们称这类静止气体为气柱。气柱具有和生命体一样的弹性，一定的质量可以进行压缩，也可以进行膨胀。由于这类特性，气柱的本身就会产生一个振动系统，并且具有固定的振动频率。而当压缩机的激发频率与气柱固有频率处在一个区域内就会产生一个共振区［1］。同时引发气柱共振在发生气柱共振时，共振区内的气流压力脉冲非常剧烈，会引发管路与压缩机及其连接部位的强烈震动，进而引发汽车空调管路的制冷剂泄漏或断裂。

1.3空调管路自身的机械运动产生的振动

汽车本身空调管路的机械振动是由于机组的运动部件动平衡性差，安装时不对中，基础设计不当等引发的共振。当各个部件的振动频率与管道结构系统的固有振动频率接近或重合时，汽车空调管路系统将出现强力的机械共振振现象，这类振动的频率可以引发汽车空调管理接口处的磨损，进而导致汽车空调管路的故障。

二、汽车空调管路系统振动的控制方法

2.1合理的安排吸气和排气的顺序

合理的安排吸气和排气的顺序可以有效的避免气柱共振的发生，在吸气和排气过程中如果时间设计不当就会导致频率与其它部件产生机械共振尤其是压缩机或者是气流脉动现象，这样引发的共振区会在最大的程度上引发空调管路的故障。同时有规律的吸，排气体还能够促使压缩机平稳的工作，进而减少气流脉动的产生。同时我们还可以对汽车空调管路本身进行调整，例如空调管路的长度，直径或内经以及壁厚，调整整体的位置，以及刚度进而改变气柱的固有频率［2］，错开压缩机的激发起频率，避免气柱共振的发生。

2.2科学化设计空调管路线路

对于汽车空调管路，我们应当减少管路的弯头数量，弯头的弧度以及半径要大，转角尽量小，这样可以减少管路的至深机械振动，尽量保持汽车空调管路处于一个平直状态下，避免其气流方向突变，进而引起的管路自身振动。在头处应该尽量缩小角度，避免管径过热引起的气体膨胀造成的气流脉动。机械运动过程中，细微的震动会引发空调管路内气流的振动，除了在角度问题是尽量减少发生气流脉冲外，我们还可以采用部分高热容胶进行加固［1］，同时可以采用高密度材质的空调管路。避免在汽车行进过程中的颠簸振动引起空调管路的振动，减少汽车空调管路的疲劳度延长汽车空调管路的使用寿命。

结束语:综上所述，汽车空调管路的振动确实会导致空调管路的使用寿命，而引发汽车空调管路振动的原因无外乎是气流脉动，机械共振以及气柱现象导致的。因此延长汽车空调管路使用寿命时可以考虑减少汽车空调管路的振动疲劳度。所以可以在机械自身，在空调管路材料以及设计时进行改进修整，进而提高汽车空调管路的使用寿命，避免发生空调管路因振动而引发的制冷剂渗漏或空调管路断裂等问题的发生。

参考参考:

[1]邱泽鑫,阮先轸,郭威. 汽车空调管路系统振动疲劳分析及优化[J]. 时代汽车,2019(10):89-92.

[2]李彬,罗良辰,戴隆翔,廖超,胡负稷,肖彪. 运输工况下空调管路抗振强度分析及优化设计[J]. 噪声与振动控制,2019,39(04):64-69.

[3]张志远. 汽车空调管路振动疲劳分析及优化[A]. 中国力学学会产学研工作委员会.第十六届中国CAE工程分析技术年会论文集[C].中国力学学会产学研工作委员会:,2020:4.