赵冠华
新航集团豫新汽车热管理科技有限公司 河南新乡 453049
摘要：本文以某公司的一种平行流冷凝器为例进行自由模态试验，简单介绍了试验的过程，获取了产品的模态参数；同时对产品进行随机振动试验，两者相互验证。
关键词：冷凝器 模态分析 固有频率
1.引言
冷凝器是一种将从经由压缩机后高温高压的气体工质冷凝成中温高压的液体的热交换器。冷凝器是汽车空调系统的关键部件之一，通常与车辆发动机冷却风扇固定在一起，其换热性能优劣直接影响汽车空调的制冷性能。目前在汽车空调冷凝器应用最广泛的是平行流冷凝器。车辆行驶时，因路面与轮胎引起的振动通过连接点直接传递至冷凝器，使其易破坏，故要求其有较好的强度、刚度与耐疲劳度，延长其使用寿命。
当外界对产品的激励频率与产品的固有频率接近时，产品将发生位移共振，振幅、应力与应变较大，更易损坏；一般情况下，设计产品时，需要了解产品的主要固有频率，以避开激励频率。模态分析是获取其固有频率的手段之一，也是动态响应分析的方法之一。模态分析可分为理论分析、试验分析与计算分析，其中，试验分析发展较快，是获取模态参数如固有频率、振型、阻尼的主要手段。
本文对某型号的平行流冷凝器，使用自由模态试验方法，获取产品的模态参数；同时，对产品进行随机振动试验，两者相互验证。
2.实验分析
2.1自由模态试验
以某公司的一种平行流冷凝器（型号PLL-1747）为样件，进行自由模态试验，试验设备为LMS的振动噪音测量系统、PCB的模态力锤与加速度传感器。
样件用弹性绳悬挂，采用单激励多响应试验方法，试验过程中，力锤敲击点固定，移动加速度传感器；一共布置35个加速度响应点，均匀分布在样件上，如下图1所示；激励点为响应点31所在位置。
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依据冷凝器以往的振动试验，信号的频带都在250Hz以内，故计算0-250Hz内的固有频率，见下表1：
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2.2振动试验
试验设备为苏州东菱电动振动试验台及PCB加速度传感器，固定产品在振动台上，加速度传感器固定在产品上。
1. 用随机振动试验对上述结论作验证
以0-250Hz的白噪声信号为试验条件进行随机振动试验，监测的加速度功率谱密度曲线曲线如下图2所示：
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PSD曲线出现较多的峰值频率，见下表2：
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自由模态试验计算的固有频率都包括在随机振动试验的峰值频率内，说明自由模态试验可信，且两者的试验结果可以互相验证。
同时，两者得到的固有频率并不完全吻合，且随机振动试验出现了较多的峰值，这有二个原因：
（1）试验条件不一致，模态试验模拟无约束状态，振动试验为四点固支约束状态，后者使固有频率向低频飘移；
（2）振动试验台与振动工装对产品的影响，夹具的附加质量使固有频率向低频偏移，台架的自身振动混入样件的振动，增多了峰值频率。
2. 用定频振动试验对上述结论作验证
进行定频振动试验，与上述结论对比。分别用以下信号作为试验条件，进行振动试验，监测加速度PSD曲线。
（1）多定频窄带谱：以30.5、76.7、125.9、158.1、166.4、210.8为中心频率的5个定频窄带频段组成的频谱；
（2）分别以30Hz、10Hz、210Hz为中心频率的单定频窄带谱；
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3.结束语
由图3和表3可得以下结论：
（1）固有频率将激发一系列的谐振，非固有频率只激发此频率的振动响应（图b、图c）；
（2）样件的固有频率同模态试验的结果一致（图a）；
（3）不同的固有频率会互相影响（图b中，出现了非30Hz的谐波频率）。
参考文献：
[1]薄板结构的模态分析；吴永桥，顾伯达，张光颖，王难灿；武汉理工大学学报，2001年12月，23卷4期，99-101.
[2]冷凝器有限元模型的建立及动态特性分析；梁建永，张雨，赵永宏，徐中皓，李龙勇。郝玉敏；2007中国汽车工程学会年会论文集，562-567.
[3]管迪华.模态分析技术[ M] .北京:清华大学出版社, 1996.