空調室外機軸流風葉輕量化研究

蘇炳超 劉剛

(廣東美的制冷設備有限公司 佛山 528311)

空調室外機軸流風葉輕量化研究

蘇炳超 劉剛

(廣東美的制冷設備有限公司 佛山 528311)

空調器的輕量化是一個重要的研究課題，可以節省成本，方便運輸。本文研究了Midea B150室外機軸流風葉的輕量化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例，從材料力學性能、軸流風葉單體性能、整機風量、整機噪音等方面驗證了PP-GF28替代原來ASGF20在室外機軸流風葉應用的可行性。驗證結果表明，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用。

空調輕量化；軸流風葉

1、前言

隨著空調保有量的與日俱增以及人們對空調舒適性和環保性能的提高，節能，安全、方便成為空調制造商關注的話題，而輕量化是實現這一主題的重要措施。空調的輕量化就是在保證空調的強度和性能的前提下，盡可能地降低空調的整機質量。

空調輕量化技術是輕量化設計、輕量化材料、輕量化制造技術的集成應用[1]。具體而言，實現輕量化的途徑有兩條：一是通過整機結構優化設計，如采用優化設計去除零件的冗余部分（使零部件薄壁化、中空化），部件零件化、復合化以減少零件數量，設計全新的結構等；二是材料優化設計，即低密度材料代替低密度材料的應用，主要是采用輕量化材料以減輕零部件質量。

本文從材料優化的方向出發，以軸流風葉為研究對象，在保證其滿足空調的使用性能條件下，采用新的材料替換原有的ASGF20材料，并對其進行對比測試及分析，驗證空調外機軸流風葉上使用的PP-GF28可行性。

2、材料的選擇

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

表1 不同材料性能對比

表2 不同材料單體性能對比

3、軸流風葉單體性能驗證

由表2可知，PP-GF28材料的軸流風葉的雙向跳動、動平衡相比原AS-GF20風葉差，但其均在合格標準內；同時單體跌落測試均合格；從同一模具注塑軸流風葉，其重量從均值332克降為290克，降幅達12.45%，其輕量化效果明顯。

4、整機性能（風量、噪音、功率）驗證

為了驗證PP-GF28材料與AS-GF20材料軸流風葉在整機上的性能，將兩種材料的風葉安裝在同一臺室外機上、同工況條件下進行測試，測試結果如圖1、圖2、圖3。

從圖1可知：在相同風量下，PP-28GF風葉比AS-GF20風葉噪音有優勢。從圖2可知：在相同轉速下，PP-28GF風葉比AS-GF20風葉噪音無優勢。

從圖3可知：在相同風量下，在風量小于1450m3/h，PP-28GF風葉比AS-GF20風葉功率有優勢；在風量大于1450m3/h，PP-28GF風葉比AS-GF20風葉功率無優勢。

圖1 風量-噪音

圖2 風量-轉速

圖3 風量-功能

5、整機長期運行可靠性驗證

由表3可知：

a、PP-GF28風葉長運1月后和未長運前對比，葉尖降低變化在4mm-7mm之間，變化率在3%-7%之間。

b、PP-GF28風葉長運2月后和未長運前對比，葉尖降低變化在4mm-7mm之間，變化率在3%-6%之間。

c、未長運前PP-GF28風葉葉尖高度在121mm-125mm之間，長運1個月后，風葉葉尖高度在116mm-120mm之間，葉尖高度衰減加大，長運2個月后的葉尖衰減變化不大，葉尖高度基本穩定。

由表4可知：

a、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比，風量損失在0.9%-2.1%之間。

b、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比，風量損失在0.06%-0.45%之間。

c、PP-GF28風葉長運2月后和原ASGF20風葉對比，兩者噪音相當，差異不大。

表3 PP-GF28材料風葉整機長期運行對比

表4 不同材料風葉整機長期運行2個月后風量噪音對比

6 、結論

本文研究了Midea B150室外機軸流風葉的輕量化方案，給出相關優化方案。以PP-GF28替代原來AS-GF20為例，從材料力學性能、軸流風葉單體性能、整機風量、整機噪音等方面驗證了PP-GF28替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉應用的可行性。驗證結果表明，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用。

利用本文的研究結果，結合實驗驗證，PP-GF28可以替代原來AS-GF20在室外機軸流風葉上使用，最終達到空調室外機輕量化的目的。

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

[2] 王洪增，李榮勛，劉保成，申欣，劉莉，劉光燁. 增強聚丙烯汽車發動機風扇改性料的研制[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