空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉輕量化研究

蘇炳超 劉剛

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 佛山 528311)

空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉輕量化研究

蘇炳超 劉剛

(廣東美的制冷設(shè)備有限公司 佛山 528311)

空調(diào)器的輕量化是一個(gè)重要的研究課題，可以節(jié)省成本，方便運(yùn)輸。本文研究了Midea B150室外機(jī)軸流風(fēng)葉的輕量化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例，從材料力學(xué)性能、軸流風(fēng)葉單體性能、整機(jī)風(fēng)量、整機(jī)噪音等方面驗(yàn)證了PP-GF28替代原來ASGF20在室外機(jī)軸流風(fēng)葉應(yīng)用的可行性。驗(yàn)證結(jié)果表明，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機(jī)軸流風(fēng)葉上使用。

空調(diào)輕量化；軸流風(fēng)葉

1、前言

隨著空調(diào)保有量的與日俱增以及人們對(duì)空調(diào)舒適性和環(huán)保性能的提高，節(jié)能，安全、方便成為空調(diào)制造商關(guān)注的話題，而輕量化是實(shí)現(xiàn)這一主題的重要措施。空調(diào)的輕量化就是在保證空調(diào)的強(qiáng)度和性能的前提下，盡可能地降低空調(diào)的整機(jī)質(zhì)量。

空調(diào)輕量化技術(shù)是輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料、輕量化制造技術(shù)的集成應(yīng)用[1]。具體而言，實(shí)現(xiàn)輕量化的途徑有兩條：一是通過整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，如采用優(yōu)化設(shè)計(jì)去除零件的冗余部分（使零部件薄壁化、中空化），部件零件化、復(fù)合化以減少零件數(shù)量，設(shè)計(jì)全新的結(jié)構(gòu)等；二是材料優(yōu)化設(shè)計(jì)，即低密度材料代替低密度材料的應(yīng)用，主要是采用輕量化材料以減輕零部件質(zhì)量。

本文從材料優(yōu)化的方向出發(fā)，以軸流風(fēng)葉為研究對(duì)象，在保證其滿足空調(diào)的使用性能條件下，采用新的材料替換原有的ASGF20材料，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比測(cè)試及分析，驗(yàn)證空調(diào)外機(jī)軸流風(fēng)葉上使用的PP-GF28可行性。

2、材料的選擇

空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉作為室外機(jī)的關(guān)鍵部件，其主要作用是為室外機(jī)熱交換提供穩(wěn)定的風(fēng)量，要求其有足夠的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。目前空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉上主要使用的材料為ASGF20、ABS-GF20，從表1可知：PP-GF28在拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度不及AS+GF20，但其沖擊強(qiáng)度最高；同時(shí)從材料密度上看，PPGF28密度最小，具有輕量化的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，材料原料上看，PP比AS、ABS成本更低；且玻璃纖維增強(qiáng)PP除具有PP原有的耐化學(xué)腐蝕、電絕緣等優(yōu)良性能外，其強(qiáng)度、硬度、剛度、耐熱性等都大大提高[2]，因此選取PPGF28材料在Midea B150室外機(jī)軸流風(fēng)葉與原來AS-GF20材料進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

表1 不同材料性能對(duì)比

表2 不同材料單體性能對(duì)比

3、軸流風(fēng)葉單體性能驗(yàn)證

由表2可知，PP-GF28材料的軸流風(fēng)葉的雙向跳動(dòng)、動(dòng)平衡相比原AS-GF20風(fēng)葉差，但其均在合格標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)；同時(shí)單體跌落測(cè)試均合格；從同一模具注塑軸流風(fēng)葉，其重量從均值332克降為290克，降幅達(dá)12.45%，其輕量化效果明顯。

4、整機(jī)性能（風(fēng)量、噪音、功率）驗(yàn)證

為了驗(yàn)證PP-GF28材料與AS-GF20材料軸流風(fēng)葉在整機(jī)上的性能，將兩種材料的風(fēng)葉安裝在同一臺(tái)室外機(jī)上、同工況條件下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖1、圖2、圖3。

從圖1可知：在相同風(fēng)量下，PP-28GF風(fēng)葉比AS-GF20風(fēng)葉噪音有優(yōu)勢(shì)。從圖2可知：在相同轉(zhuǎn)速下，PP-28GF風(fēng)葉比AS-GF20風(fēng)葉噪音無優(yōu)勢(shì)。

從圖3可知：在相同風(fēng)量下，在風(fēng)量小于1450m3/h，PP-28GF風(fēng)葉比AS-GF20風(fēng)葉功率有優(yōu)勢(shì)；在風(fēng)量大于1450m3/h，PP-28GF風(fēng)葉比AS-GF20風(fēng)葉功率無優(yōu)勢(shì)。

圖1 風(fēng)量-噪音

圖2 風(fēng)量-轉(zhuǎn)速

圖3 風(fēng)量-功能

5、整機(jī)長期運(yùn)行可靠性驗(yàn)證

由表3可知：

a、PP-GF28風(fēng)葉長運(yùn)1月后和未長運(yùn)前對(duì)比，葉尖降低變化在4mm-7mm之間，變化率在3%-7%之間。

b、PP-GF28風(fēng)葉長運(yùn)2月后和未長運(yùn)前對(duì)比，葉尖降低變化在4mm-7mm之間，變化率在3%-6%之間。

c、未長運(yùn)前PP-GF28風(fēng)葉葉尖高度在121mm-125mm之間，長運(yùn)1個(gè)月后，風(fēng)葉葉尖高度在116mm-120mm之間，葉尖高度衰減加大，長運(yùn)2個(gè)月后的葉尖衰減變化不大，葉尖高度基本穩(wěn)定。

由表4可知：

a、PP-GF28風(fēng)葉長運(yùn)2月后和原ASGF20風(fēng)葉對(duì)比，風(fēng)量損失在0.9%-2.1%之間。

b、PP-GF28風(fēng)葉長運(yùn)2月后和原ASGF20風(fēng)葉對(duì)比，風(fēng)量損失在0.06%-0.45%之間。

c、PP-GF28風(fēng)葉長運(yùn)2月后和原ASGF20風(fēng)葉對(duì)比，兩者噪音相當(dāng)，差異不大。

表3 PP-GF28材料風(fēng)葉整機(jī)長期運(yùn)行對(duì)比

表4 不同材料風(fēng)葉整機(jī)長期運(yùn)行2個(gè)月后風(fēng)量噪音對(duì)比

6 、結(jié)論

本文研究了Midea B150室外機(jī)軸流風(fēng)葉的輕量化方案，給出相關(guān)優(yōu)化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例，從材料力學(xué)性能、軸流風(fēng)葉單體性能、整機(jī)風(fēng)量、整機(jī)噪音等方面驗(yàn)證了PP-GF28替代原來AS-GF20在室外機(jī)軸流風(fēng)葉應(yīng)用的可行性。驗(yàn)證結(jié)果表明，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機(jī)軸流風(fēng)葉上使用。

利用本文的研究結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機(jī)軸流風(fēng)葉上使用，最終達(dá)到空調(diào)室外機(jī)輕量化的目的。

[1] 曾正明. 機(jī)械工程材料手冊(cè)：金屬材料（6版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 王洪增，李榮勛，劉保成，申欣，劉莉，劉光燁. 增強(qiáng)聚丙烯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇改性料的研制[J]. 塑料科技，2005,1005-3360（2005）03-0032-04.

The Studying on the lightweight of Axial-flow fan of Outdoor Air-conditioner

SU BingChao LIU Gang
(GD Midea Air- Conditioning Equipment Co., Ltd. Foshan 528311)

The research topics relate to lightweight of Air-conditioner are very important by which we can reduce the cost and make the transportation of the products to be convenient. We systematically studied a lightweight scheme for Axial-flow fan of an outdoor air-conditioner named Midea B150. In the aspect of material strength, total air volume, unit noise, we have convinced the possibility of using PP-GF28 to instead the AS-GF20. The experiments and comparisons have shown us the PP-GF28 can substitute AS-GF20 to apply on the Axial-flow fan of outdoor air-conditioner.

Lightweight of air-conditioner； axial-flow fan