Auslegung von Adaptern für den Vibrationstest von Kältemittelverdichtern

Der im oberen Bild dargestellte Kältemittelverdichter wird ohne Schwingungsentkopplung direkt an einen PKW-Motor angebaut. Auf einem Motorprüfstand wurden die Betriebsschwingungen am Einbauort des Verdichters gemessen und mit Überhöhungsfaktoren versehen, welche die Probenanzahl, Testzeit und Nichtlinearitäten berücksichtigen. Hieraus wurden Anregungsspektren für den qualifizierenden Vibrationstest auf einem Schwingerreger (Shaker) abgeleitet. Die maximale Fußpunktbeschleunigung beträgt dabei etwa 40 [g], wobei sich der festigkeitsrelevante Frequenzbereich bis etwa 2 [kHz] erstreckt.

Zur Montage des Verdichters auf einem Shaker wird ein geeigneter Adapter benötigt. Dieser muss ausreichend steif sein, um die Shakerbewegung noch bis 2 [kHz] resonanzfrei auf die Anschraubstellen des Verdichters zu übertragen. Zudem darf die Masse des Adapters einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigen, da die Shakerkraft sonst nicht ausreicht, um die geforderte Maximalbeschleunigung zu erzielen. Des Weiteren sind Bauraumgrenzen einzuhalten. Zur Minimierung der Testzeiten ist es zudem vorteilhaft, mehrere Verdichter gleichzeitig zu testen.

Die den Konstruktionsprozess begleitende FE-Analyse zeigte, dass es innerhalb der vorgegebenen konstruktiven Randbedingungen nicht möglich ist, alle Eigenfrequenzen des Testaufbaus über 2 [kHz] zu verschieben. Insbesondere die unterste Torsionsmode des Adapters um die Shakerachse sowie die untersten Biege-/Kippmoden liegen unterhalb 2 [kHz].

Durch eine symmetrische Konstruktion des Adapters und eine symmetrische Beladung mit Verdichtern kann jedoch erreicht werden, dass diese Moden im Vibrationstest nur sehr schwach angeregt werden und deshalb die Testergebnisse nicht beeinflussen.

Die mittlere und die untere Abbildung zeigen die für zwei unterschiedliche Anregungsrichtungen entwickelten Adapter für den Test von jeweils drei Verdichtern.