Page 106 - 《应用声学》2025年第2期

366 2025 年 3 月

该故障作用机理为：压缩机、冷却风扇的1 阶振 3.2 冷却模块改进及分析
动激励分别经安装支架传递至车架及车身，致使车 冷却模块改进从激励源和传递路径两个方面
内薄壁钣金件及内饰覆盖件产生拍振并辐射拍频 开展，激励源方面采用动平衡优化降低 1 阶振动激
噪声。 励，传递路径上采用降低减振垫硬度和改进减振垫
结构形式两种方案。
3 方案设计与部件验证
3.2.1 风扇不平衡量测量及平衡校正
3.1 改进方案分析及讨论 扇叶为注塑件，厚度薄、尺寸大、结构复杂，制

针对该拍频噪声，可以从源头和路径上采取改 造装配及使用过程易产生变形，导致动不平衡量异
常增大，从而产生振动噪声及异常磨损等问题。一
进措施。源头上可通过优化零部件动平衡降低压缩
般可通过动平衡测试台实现动不平衡量测量及平
机、冷却风扇 1 阶振动，传递路径上可以提升压缩
衡校正，其测试校准过程如下：将冷却风扇总成安装
机、冷却风扇安装支架减振能力，减少振动能量传
于测试工装，运转风扇到稳定转速，通过动平衡测试
递。压缩机结构复杂，降低其 1 阶振动难度大，工程
台架上安装的振动传感器、光电传感器、角度基准
上可行的改进途径有优化冷却风扇动平衡，提升冷
信号发生装置、矢量合成等部件，采集振动、转速、角
却风扇减振垫和压缩机减振支架隔振效果。
度等信号，从而测定转子的不平衡质量所在方位，同
降低减振橡胶垫刚度 k 是降低振动传递率提
时确定不平衡配重施加或减少的位置和大小，并通
升隔振效果的可行途径。根据机械设计手册 (第五
过增加金属夹配重等方式实现不平衡量的降低。风
版)3 卷有关压缩橡胶弹簧参数计算推荐，以圆柱形
扇剩余不平衡量测量及校正场景如图10所示。
橡胶减振垫为例，其刚度k 公式为
πd 2
k = E a , (5)
4h
其中，E a 为表观弹性模量，d 为减振垫直径，h 为减
振垫高度，圆柱形橡胶减振垫表观弹性模量 E a 的
表达式为

2
E a = 3.6(1 + 1.65S )G, (6)
图 10 剩余不平衡量测量及校正场景
式 (6) 中，S 为橡胶弹簧承载面积 A L 与自由面积 Fig. 10 The scene of residual unbalance measure-
A F 之比，G 为橡胶材料的剪切弹性模量，圆柱橡胶 ment and calibration
减振垫S 的表达式为 根据设备测量结果可知，原冷却风扇的剩余不
d 平衡量为19.0 g·mm (技术要求6 25.0 g·mm)，通过
S = . (7)
4h
调整配重金属片方式进行平衡校正，校正后的剩余
橡胶材料剪切弹性模量 G 主要取决于橡胶材
不平衡量为10.6 g·mm，降幅约为44.2%。
料的硬度，在工程实用中，剪切弹性模量 G 与橡胶
3.2.2 冷却模块减振垫的改进及数值分析
邵尔硬度HS关系满足以下表达式：
冷却模块的减振垫由上下两组减振垫组成，对
G = 0.117e 0.03HS . (8)
原状态的上下减振垫优化改进，调整其橡胶硬度
由式 (5)∼(8) 可以推导出刚度 k 与橡胶减振 (采用邵氏 A 硬度计量) 和结构形式。橡胶硬度由
垫直径 d、高度 h 和硬度 HS 之间的关系满足以下 60 A 调整为 50 A，结构方面增加镂空及肋筋，降低
关系： 接触面积。
d 0.03HS
2
[ ( ) ] 为对比分析减振垫改进前后冷却模块刚度及
k = 0.4212 1 + 1.65 e . (9)
4h 模态频率变化情况，基于减振垫实际安装约束条
由式(9)可知，降低刚度k 的途径主要有增加减 件建立有限元模型并划分网格，原状态节点总
振垫高度，减小减振垫直径 d 以及降低减振垫硬度 数 226259，单元总数 130186，改进方案节点总数
HS等几种方式。 234157，单元总数134002，其有限元模型如11所示。