空调室外机轴流风叶轻量化研究

苏炳超 刘刚

(广东美的制冷设备有限公司 佛山 528311)

空调室外机轴流风叶轻量化研究

苏炳超 刘刚

(广东美的制冷设备有限公司 佛山 528311)

空调器的轻量化是一个重要的研究课题，可以节省成本，方便运输。本文研究了Midea B150室外机轴流风叶的轻量化方案。以PP-GF28替代原来AS-GF20为例，从材料力学性能、轴流风叶单体性能、整机风量、整机噪音等方面验证了PP-GF28替代原来ASGF20在室外机轴流风叶应用的可行性。验证结果表明，PP-GF28可以替代原来AS-GF20在室外机轴流风叶上使用。

空调轻量化；轴流风叶

1、前言

随着空调保有量的与日俱增以及人们对空调舒适性和环保性能的提高，节能，安全、方便成为空调制造商关注的话题，而轻量化是实现这一主题的重要措施。空调的轻量化就是在保证空调的强度和性能的前提下，尽可能地降低空调的整机质量。

空调轻量化技术是轻量化设计、轻量化材料、轻量化制造技术的集成应用[1]。具体而言，实现轻量化的途径有两条：一是通过整机结构优化设计，如采用优化设计去除零件的冗余部分（使零部件薄壁化、中空化），部件零件化、复合化以减少零件数量，设计全新的结构等；二是材料优化设计，即低密度材料代替低密度材料的应用，主要是采用轻量化材料以减轻零部件质量。

本文从材料优化的方向出发，以轴流风叶为研究对象，在保证其满足空调的使用性能条件下，采用新的材料替换原有的ASGF20材料，并对其进行对比测试及分析，验证空调外机轴流风叶上使用的PP-GF28可行性。

2、材料的选择

空调室外机轴流风叶作为室外机的关键部件，其主要作用是为室外机热交换提供稳定的风量，要求其有足够的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和尺寸稳定性。目前空调室外机轴流风叶上主要使用的材料为ASGF20、ABS-GF20，从表1可知：PP-GF28在拉伸强度、弯曲强度不及AS+GF20，但其冲击强度最高；同时从材料密度上看，PPGF28密度最小，具有轻量化的优势。同时，材料原料上看，PP比AS、ABS成本更低；且玻璃纤维增强PP除具有PP原有的耐化学腐蚀、电绝缘等优良性能外，其强度、硬度、刚度、耐热性等都大大提高[2]，因此选取PPGF28材料在Midea B150室外机轴流风叶与原来AS-GF20材料进行对比验证。

表1 不同材料性能对比

表2 不同材料单体性能对比

3、轴流风叶单体性能验证

由表2可知，PP-GF28材料的轴流风叶的双向跳动、动平衡相比原AS-GF20风叶差，但其均在合格标准内；同时单体跌落测试均合格；从同一模具注塑轴流风叶，其重量从均值332克降为290克，降幅达12.45%，其轻量化效果明显。

4、整机性能（风量、噪音、功率）验证

为了验证PP-GF28材料与AS-GF20材料轴流风叶在整机上的性能，将两种材料的风叶安装在同一台室外机上、同工况条件下进行测试，测试结果如图1、图2、图3。

从图1可知：在相同风量下，PP-28GF风叶比AS-GF20风叶噪音有优势。从图2可知：在相同转速下，PP-28GF风叶比AS-GF20风叶噪音无优势。

从图3可知：在相同风量下，在风量小于1450m3/h，PP-28GF风叶比AS-GF20风叶功率有优势；在风量大于1450m3/h，PP-28GF风叶比AS-GF20风叶功率无优势。

图1 风量-噪音

图2 风量-转速

图3 风量-功能

5、整机长期运行可靠性验证

由表3可知：

a、PP-GF28风叶长运1月后和未长运前对比，叶尖降低变化在4mm-7mm之间，变化率在3%-7%之间。

b、PP-GF28风叶长运2月后和未长运前对比，叶尖降低变化在4mm-7mm之间，变化率在3%-6%之间。

c、未长运前PP-GF28风叶叶尖高度在121mm-125mm之间，长运1个月后，风叶叶尖高度在116mm-120mm之间，叶尖高度衰减加大，长运2个月后的叶尖衰减变化不大，叶尖高度基本稳定。

由表4可知：

a、PP-GF28风叶长运2月后和原ASGF20风叶对比，风量损失在0.9%-2.1%之间。

b、PP-GF28风叶长运2月后和原ASGF20风叶对比，风量损失在0.06%-0.45%之间。

c、PP-GF28风叶长运2月后和原ASGF20风叶对比，两者噪音相当，差异不大。

表3 PP-GF28材料风叶整机长期运行对比

表4 不同材料风叶整机长期运行2个月后风量噪音对比

6 、结论

本文研究了Midea B150室外机轴流风叶的轻量化方案，给出相关优化方案。以PP-GF28替代原来AS-GF20为例，从材料力学性能、轴流风叶单体性能、整机风量、整机噪音等方面验证了PP-GF28替代原来AS-GF20在室外机轴流风叶应用的可行性。验证结果表明，PP-GF28可以替代原来AS-GF20在室外机轴流风叶上使用。

利用本文的研究结果，结合实验验证，PP-GF28可以替代原来AS-GF20在室外机轴流风叶上使用，最终达到空调室外机轻量化的目的。

[1] 曾正明. 机械工程材料手册：金属材料（6版）[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 王洪增，李荣勋，刘保成，申欣，刘莉，刘光烨. 增强聚丙烯汽车发动机风扇改性料的研制[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