制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法技术

本发明专利技术涉及仿真计算领域，针对限元仿真时无法一次性得到制冷设备变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷的问题，提出了一种制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，采用振动测试系统试验出测试点在所有工作频率点下的振动位移试验数据并建立变频压缩机的仿真模型采用有限元仿真获得变频压缩机的仿真初始数据，根根据仿真初始数据计算出所有频率点下的计算位移数据一和计算位移数据二，然后根据振动位移试验数据、计算位移数据一和计算位移数据二计算出变频压缩机的激励载荷，进一步可建立变频压缩机带管路的仿真模型获得管路仿真初始数据，根据管路仿真初始数据和上述激励载荷进行管路应力的计算适用于制冷设备中管路振动可靠性的评价。

Simulation calculation method of excitation load for variable frequency compressor of refrigeration equipment

The invention relates to the field of simulation calculation. Aiming at the problem that the excitation load of frequency conversion compressor of refrigeration equipment can not be obtained at all working frequencies at one time in finite element simulation, a simulation calculation method of excitation load of frequency conversion compressor of refrigeration equipment is proposed, and the test points at all working frequencies are tested by vibration testing system. Vibration displacement test data under point and simulation model of frequency conversion compressor are established. The initial simulation data of frequency conversion compressor are obtained by finite element simulation. Based on the initial simulation data, the calculated displacement data under all frequency points are calculated one and the calculated displacement data two, and then the displacement number is calculated according to the test data of vibration displacement. According to the first and the second displacement data, the excitation load of the frequency converter compressor is calculated. The simulation model of the pipeline of the frequency converter compressor can be further established to obtain the initial data of the pipeline simulation. The calculation of the pipeline stress based on the initial data of the pipeline simulation and the above excitation load is suitable for the evaluation of the pipeline vibration reliability in refrigeration equipment.

【技术实现步骤摘要】
制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法
本专利技术涉及仿真计算领域，具体涉及一种激励载荷的仿真计算方法。
技术介绍
采用变频压缩机的制冷设备包括由变频压缩机、冷凝器、管路、与冷凝器连通的蒸发器以及连通蒸发器和冷凝器的节流元件构成的主回路，节流元件一般采用毛细管来实现，变频压缩机则一般包括变频压缩机刚体及与变频压缩机刚体连通的储液罐，管路包括排气管路和回气管路，变频压缩机刚体通过排气管路连通冷凝器，储液罐通过回气管路连通蒸发器，一旦管路出现裂纹或者发现断裂则会导致制冷剂泄漏从而使得制冷设备无法工作，如此制冷设备中上述管路的振动可靠性显得十分重要，而管路的振动可靠性可以通过压缩机工作时相应管路的振动应力来进行评价，为获得准确的振动应力可通过试验和有限元仿真来实现，若采用试验方式，存在试验过程复杂、精度低及成本费用高的问题，一般在管路设计前期，都通过有限元仿真计算结果来做指导，但由于制冷设备所用变频压缩机结构复杂，振动激励源较多，难以通过试验直接测试获得准确的载荷，导致有限元仿真无法输入准确的载荷，仿真结果与试验测试无法对标，大大限制了有限元仿真技术在变频压缩机管路振动分析中的应用。公开号为CN102562568B的中国专利公开了一种制冷设备用转子压缩机载荷测试分析方法，该方法采提出了一种载荷测试方法，该方法仅说明了单个频率点载荷计算方法，由于一般变频压缩机频率点很多，如想获得每个频率点的载荷采用该方法需要单独计算多次，同时有限元仿真计算中一次仅能输入一个频率点的载荷，计算一个频率点的应力，导致仿真计算量大难以实现，如此存在变频压缩机载荷的计算量很大且效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术中有限元仿真时无法一次性得到制冷设备变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷的问题，提出了一种制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法。本专利技术解决上述技术问题，采用的技术方案是：制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，包括：步骤一、采用振动测试系统获得变频压缩机上测试点在所有工作频率点下的振动位移试验数据，所述测试点至少包括测试点一和测试点二，测试点一位于变频压缩机刚体的排气口，测试点二位于储液罐的吸气口；步骤二、建立变频压缩机的仿真模型并进行有限元振动仿真，以仿真模型中与所述测试点相对应的位置作为观察点，与所述测试点一和测试点二相对应的观察点记为观察点一和观察点二，在所述仿真模型的载荷作用点处仅施加竖直方向的转动力矩，获得观察点在任意一个确定工作频率点下的仿真位移数据一以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据一；在载荷作用点处仅施加观察点一和观察点二连线方向上的径向力，获得观察点在所述确定工作频率点下的仿真位移数据二以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据二；根据仿真位移数据一和位移频率响应幅值数据一计算出观察点在所有工作频率点下仅所述转动力矩作用时的计算位移数据一，根据所述仿真位移数据二和位移频率响应幅值数据二计算出观察点在所有工作频率点下仅所述径向力作用时的计算位移数据二；步骤三、根据计算位移数据一、计算位移数据二和振动位移试验数据进行计算，获得有限元仿真时变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷；所述步骤一和步骤二的顺序可互换。优选的，所述步骤二中，以观察点一和观察点二的连线为X方向，以在水平面内垂直于观察点一与观察点二连线的方向为Y方向，以竖直方向为Z方向，设xiαk和yiαk分别为观察点i在第k种载荷条件及确定的工作频率点fα下X向和Y向的位移，xijk和yijk分别为观察点i在第k种载荷条件及任意工作频率点fj下X向和Y向的位移，其中，fα∈fj，j取值范围为1～p，p为变频压缩机工作频率点个数，i的取值范围为1～n，n为正整数代表观察点的个数且等于测试点的个数，k为正整数，k等于1表示的载荷条件为在载荷作用点处施加竖直方向的转动力矩M，k等于2表示的载荷条件为在载荷作用点处施加观察点一和观察点二连线方向上的径向力F；设Axijk和Ayijk分别为观察点i在第k种载荷条件及任意工作频率点fj下X向和Y向的位移频率响应幅值，Axiαk和Ayiαk分别为观察点i在第k种载荷条件及确定的工作频率点fα下X向和Y向的位移频率响应幅值；则所述仿真位移数据一包括xiα1和yiα1，位移频率响应幅值数据一包括Axi11、Axi21......Axiα1......Axip1和Ayi11、Ayi21......Ayiα1......Ayip1，仿真位移数据二包括xiα2和yiα2，位移频率响应幅值数据二包括Axi12、Axi22......Axiα2......Axip2和Ayi12、Ayi22......Ayiα2......Ayip2，所述计算位移数据一包括xij1和yij1，所述计算位移数据二包括xij2和yij2，优选的，所述步骤一中，以测试点一和测试点二的连线为X方向，在水平面内垂直于测试点一与测试点二连线的方向为Y方向，设x′ij和y′ij为对应于观察点i的测试点i在任意工作频率点fj下的X方向和Y方向相应的振动位移，则所述振动位移试验数据包括x′ij和y′ij；所述步骤三中，设有限元仿真时变频压缩机在各个工作频率点fj下的激励载荷为转动力矩Mj和径向力Fj，则(Mj,Fj)＝Uj-1*Vj，其中，进一步的，所述步骤三之后还包括如下步骤：步骤四、建立所述变频压缩机带管路的仿真模型并进行有限元振动仿真获得管路上任意一个观察点C的管路仿真初始数据，根据变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷和管路仿真初始数据计算观察点C在所有工作频率点下的振动应力。优选的，以观察点一和观察点二的连线为X方向，以在水平面内垂直于观察点一与观察点二连线的方向为Y方向，以竖直方向为Z方向，记变频压缩机在各个工作频率点fj下的激励载荷为转动力矩Mj和径向力Fj，所述步骤四包括如下步骤：S1、建立变频压缩机带管路的仿真模型，采用有限元仿真在载荷作用点施加Z向转动力矩M，获得变频压缩机带管路的仿真模型对应管路上任意观察点C在X向、Y向和Z向的振动应力频率响应曲线，通过振动应力频率响应曲线获得观察点C在各个工作频率点fj下的振动应力频率响应幅值和任意一个确定的工作频率点fβ下的振动应力，记观察点C在各个工作频率点fj下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为Axcj1、Aycj1和Azcj1，j取值范围为1到p，p为变频压缩机工作频率点个数，观察点C在确定频率点fβ下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为Axcβ1、Aycβ1和Azcβ1，观察点C在确定频率点fβ下X方向、Y方向和Z方向的振动应力分别为xcβ1、ycβ1和zcβ1，fβ∈fj；S2、采用有限元仿真在载荷作用点施加X向径向力F，获得变频压缩机带管路的仿真模型对应管路上任意观察点C在X向、Y向和Z向的振动应力频率响应曲线，通过振动应力频率响应曲线获得观察点C在各个工作频率点fj下的应力响应幅值和任意一个确定的工作频率点fβ下的振动应力，记观察点C在各个工作频率点fj下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为Axcj2、Aycj2和Azcj2，观察点C在确定频率点fβ下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，包括：步骤一、采用振动测试系统获得变频压缩机上测试点在所有工作频率点下的振动位移试验数据，所述测试点至少包括测试点一和测试点二，测试点一位于变频压缩机刚体(2)的排气口(4)，测试点二位于储液罐(1)的吸气口(3)；步骤二、建立变频压缩机的仿真模型并进行有限元振动仿真，以仿真模型中与所述测试点相对应的位置作为观察点，与所述测试点一和测试点二相对应的观察点记为观察点一和观察点二，在所述仿真模型的载荷作用点处仅施加竖直方向的转动力矩，获得观察点在任意一个确定工作频率点下的仿真位移数据一以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据一；在载荷作用点处仅施加观察点一和观察点二连线方向上的径向力，获得观察点在所述确定工作频率点下的仿真位移数据二以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据二；根据仿真位移数据一和位移频率响应幅值数据一计算出观察点在所有工作频率点下仅所述转动力矩作用时的计算位移数据一，根据所述仿真位移数据二和位移频率响应幅值数据二计算出观察点在所有工作频率点下仅所述径向力作用时的计算位移数据二；步骤三、根据计算位移数据一、计算位移数据二和振动位移试验数据进行计算，获得有限元仿真时变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷；所述步骤一和步骤二的顺序可互换。...

【技术特征摘要】
1.制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，包括：步骤一、采用振动测试系统获得变频压缩机上测试点在所有工作频率点下的振动位移试验数据，所述测试点至少包括测试点一和测试点二，测试点一位于变频压缩机刚体(2)的排气口(4)，测试点二位于储液罐(1)的吸气口(3)；步骤二、建立变频压缩机的仿真模型并进行有限元振动仿真，以仿真模型中与所述测试点相对应的位置作为观察点，与所述测试点一和测试点二相对应的观察点记为观察点一和观察点二，在所述仿真模型的载荷作用点处仅施加竖直方向的转动力矩，获得观察点在任意一个确定工作频率点下的仿真位移数据一以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据一；在载荷作用点处仅施加观察点一和观察点二连线方向上的径向力，获得观察点在所述确定工作频率点下的仿真位移数据二以及所有工作频率点下的位移频率响应幅值数据二；根据仿真位移数据一和位移频率响应幅值数据一计算出观察点在所有工作频率点下仅所述转动力矩作用时的计算位移数据一，根据所述仿真位移数据二和位移频率响应幅值数据二计算出观察点在所有工作频率点下仅所述径向力作用时的计算位移数据二；步骤三、根据计算位移数据一、计算位移数据二和振动位移试验数据进行计算，获得有限元仿真时变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷；所述步骤一和步骤二的顺序可互换。2.如权利要求1所述的制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，所述步骤二中，以观察点一和观察点二的连线为X方向，以在水平面内垂直于观察点一与观察点二连线的方向为Y方向，以竖直方向为Z方向，设xiαk和yiαk分别为观察点i在第k种载荷条件及确定的工作频率点fα下X向和Y向的位移，xijk和yijk分别为观察点i在第k种载荷条件及任意工作频率点fj下X向和Y向的位移，其中，fα∈fj，j取值范围为1～p，p为变频压缩机工作频率点个数，i的取值范围为1～n，n为正整数代表观察点的个数且等于测试点的个数，k为正整数，k等于1表示的载荷条件为在载荷作用点处施加竖直方向的转动力矩M，k等于2表示的载荷条件为在载荷作用点处施加观察点一和观察点二连线方向上的径向力F；设Axijk和Ayijk分别为观察点i在第k种载荷条件及任意工作频率点fj下X向和Y向的位移频率响应幅值，Axiαk和Ayiαk分别为观察点i在第k种载荷条件及确定的工作频率点fα下X向和Y向的位移频率响应幅值；则所述仿真位移数据一包括xiα1和yiα1，位移频率响应幅值数据一包括Axi11、Axi21......Axiα1......Axip1和Ayi11、Ayi21......Ayiα1......Ayip1，仿真位移数据二包括xiα2和yiα2，位移频率响应幅值数据二包括Axi12、Axi22......Axiα2......Axip2和Ayi12、Ayi22......Ayiα2......Ayip2，所述计算位移数据一包括xij1和yij1，所述计算位移数据二包括xij2和yij2，3.如权利要求2所述的制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，所述步骤一中，以测试点一和测试点二的连线为X方向，在水平面内垂直于测试点一与测试点二连线的方向为Y方向，设x′ij和y′ij为对应于观察点i的测试点i在任意工作频率点fj下的X方向和Y方向相应的振动位移，则所述振动位移试验数据包括x′ij和y′ij；所述步骤三中，设有限元仿真时变频压缩机在各个工作频率点fj下的激励载荷为转动力矩Mj和径向力Fj，则(Mj,Fj)＝Uj-1*Vj，其中，vj＝(x′1jy′1jx′2jy2j......x′njy′nj)T。4.如权利要求1所述的制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，所述步骤三之后还包括如下步骤：步骤四、建立所述变频压缩机带管路的仿真模型并进行有限元振动仿真获得管路上任意一个观察点C的管路仿真初始数据，根据变频压缩机在所有工作频率点下的激励载荷和管路仿真初始数据计算观察点C在所有工作频率点下的振动应力。5.如权利要求4所述的制冷设备变频压缩机激励载荷仿真计算方法，其特征在于，以观察点一和观察点二的连线为X方向，以在水平面内垂直于观察点一与观察点二连线的方向为Y方向，以竖直方向为Z方向，记变频压缩机在各个工作频率点fj下的激励载荷为转动力矩Mj和径向力Fj，所述步骤四包括如下步骤：S1、建立变频压缩机带管路的仿真模型，采用有限元仿真在载荷作用点施加Z向转动力矩M，获得变频压缩机带管路的仿真模型对应管路上任意观察点C在X向、Y向和Z向的振动应力频率响应曲线，通过振动应力频率响应曲线获得观察点C在各个工作频率点fj下的振动应力频率响应幅值和任意一个确定的工作频率点fβ下的振动应力，记观察点C在各个工作频率点fj下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为Axcj1、Aycj1和Azcj1，j取值范围为1到p，p为变频压缩机工作频率点个数，观察点C在确定频率点fβ下X方向、Y方向和Z方向的振动应力频率响应幅值分别为Axcβ1、Aycβ1和Azcβ1，观察点C在确定频率点fβ下X方向、Y方向和Z方向的振动应力分别为xcβ1、ycβ1和zcβ1，fβ∈fj；S2、采用有限元仿真在载荷作用点施加X向径向力F，获得变频压缩机带管路的仿真模型对应管路上任意观察点C在X向、Y向和Z向的振动应力频率响应曲线，通过振动应力频率响应曲线获得观察点C在各个工作频率点fj下的应力响应幅值和任意一个确定的工作频率点fβ下的振动应力，记观察点C在各个工作频率点fj下X方向、Y方向和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓培生，李越峰，董维，夏培均，
申请(专利权)人：四川长虹空调有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51