第42卷第3期2008年3月西安交通大学学报JOURNALOFXI′ANJIAOTONGUNIVERSITYVol.42№3Mar.2008直线冰箱压缩机的频率特性张金权,畅云峰,邢子文(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)摘要:为了开发高性能、高可靠性的直线冰箱压缩机,从理论上分析了影响直线压缩机固有频率的因素,通过实验研究了直线压缩机在不同排气压力和工作频率下的工作特性.研究结果表明:直线压缩机的固有频率不仅与运动组件质量和弹簧刚度有关,还受到排气压力及活塞行程的影响,随排气压力的增大而增大;在不同的排气压力和活塞行程下,当工作频率接近固有频率时,压缩机的工作电流和输入功率最小,压缩机效率最高,工作可靠稳定.在设计直线冰箱压缩机时,为了使其高效、可靠稳定地运行,应保证额定运行工况下的固有频率与工作频率相等.关键词:直线压缩机;固有频率;工作频率中图分类号:TH457;TB652文献标志码:A文章编号:0253Ο987X(2008)03Ο0277Ο04StudyonFrequencyCharacteristicsofLinearRefrigeratorCompressorZHANGJinquan,CHANGYunfeng,XINGZiwen(SchoolofEnergyandPowerEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China)Abstract:Inordertodesignhighperformanceandreliabilitylinearrefrigeratorcompressors,thefactorsinfluencingthenaturalfrequencyofthelinearcompressorwereanalyzedtheoretically,andexperimentalstudyonoperatingcharacteristicsofdifferentdischargepressureandoperationfre2quencywereconducted.Theresultsshowthatthenaturalfrequencyofthelinearcompressorisinfluencedbynotonlymassofmovingpartsandspringstiffnessbutalsodischargepressureandpistonstroke,andthenaturalfrequencyincreaseswiththedischargepressure.Atthedifferentdischargepressureandoperationfrequency,thecompressorhastheminimumworkingcurrentandinputpower,andhigherefficiencywhentheoperationfrequencybeingclosetothenaturalfrequency.Indesigningthelinearrefrigeratorcompressor,theoperationfrequencyshouldbee2qualtothenaturalfrequencyattheratedoperatingconditionforobtaininghighperformanceofthelinearcompressor.Keywords:linearcompressor;naturalfrequency;operationfrequency直线冰箱压缩机是一种由直线电机直接驱动活塞做往复直线运动的新型高效制冷压缩机,其虽然具有效率高的优势,但由于频率匹配难、活塞位移控制难、电机优化设计难等因素的制约,使其效率很难提高.近年来,国内外各大研究机构相继开展对直线冰箱压缩机的研究,以韩国LG公司和美国Sun2power公司最为突出,主要集中在理论模型模拟、活塞自传感控制、电机优化及整机优化设计上.文献[1]对家用直线冰箱压缩机的研究现状及发展趋势进行了阐述.文献[2]对制冷工质为R134a的直线冰箱压缩机的电机、活塞位移控制及性能进行了研究.文献[3]对一种对动式动圈直线压缩机驱动的斯特林制冷机的频率特性进行了研究,结果发现直线压缩机的活塞直径对固有频率影响最大,调节运动部件的质量是改变固有频率最有效的方式,排气压力影响着制冷机的共振特性.文献[4]对家用直线冰箱压缩机进行了理论模拟及实验研究.文献[5]对直收稿日期:2007Ο07Ο09.作者简介:张金权(1980-),男,博士生;畅云峰(联系人),男,副教授.线压缩机的频率特性进行了研究,但没有考虑气体弹簧对固有频率的影响.在直线冰箱压缩机的优化设计过程中,固有频率是直线压缩机的重要技术参数,其直接影响活塞组件的质量和弹簧刚度,其与工作频率的合理匹配直接影响压缩机的性能和寿命.为了提高直线压缩机的整体性能及寿命,很有必要对其频率特性进行研究,合理匹配系统的工作频率与固有频率,优化设计压缩机的技术参数.本文主要对一种由动磁直线电机驱动的冰箱压缩机的频率特性进行理论和实验研究.1直线压缩机固有频率分析直线压缩机机械系统可简化为图1所示的单质量、单自由度的受迫阻尼振动模型,其中运动活塞组件受到以下各力作用:惯性力、电机推力、气体力、弹簧力及阻尼力,其活塞运动方程为mx¨+cx·+Ks(x-x0)+prAp=ai(1)式中:x为活塞的位移;x0为活塞的初始平衡位置;m为运动...
