空调重心高度与支撑面半径的设计方法、结构及空调器与流程

1.本发明涉及空调产品生产优化技术领域，特别涉及一种空调重心高度与支撑面半径的设计方法、结构及空调器。


背景技术：

2.一般落地式空调器，通常也称为柜机空调。柜机空调的水平截面一般呈矩形或者圆形，且柜机空调大多呈细高状结构，机器重心较高，一般用户选择靠墙方式，但是其依然存在容易倾翻的问题。
3.柜机空调的底座大小决定了其稳定性好坏，现在市面上的柜机底座有的太大浪费材料增加重量，有的太小稳定性差易倾翻。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种空调重心高度与支撑面半径的设计方法、结构及空调器，以解决空调底座不便于设计的技术难题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种空调重心高度与支撑面半径设计方法，包括以下步骤：
7.s1：根据空调柜机在稳定放置状态和倾翻临界状态计算空调柜机受到的倾覆力矩m与空调柜机的重心高度h、底座半径r的函数关系，获得倾覆力臂第一函数hg＝f1(h，r)；
8.s2：根据空调柜机正常放置的稳定性关系，获得倾覆力臂第二函数hg＝f2(h，r)；
9.s3：根据空调柜机类型，限定空调柜机发生倾翻时倾斜的最大角度θ；
10.s4：结合s1、s2、s3中的关系式，通过数学计算，获取重心高度h、底座半径r的关系解。
11.进一步的，在步骤s1中：
12.当空调正常放置时，可以得出此时的倾翻角α，α为重心点、转动支点连线与重力方向形成的夹角；
13.空调器在临界倾翻状态下，空调器受到的组合力矩为m＝∑fh＝mf+mf+mg＝f
×
0+f
×
0+g
×
hg；mf为支撑力矩，mf为摩擦力矩，mg为重力力矩，f为支撑力，f为摩擦力，g为重力，hg为倾覆力臂；
14.结合空调正常放置和临界倾翻状态的三角函数关系，获得倾覆力臂第一函数其中，l为重心旋转半径。
15.进一步的，在步骤s2中：空调柜机的稳定性关系为根据稳定力矩与倾覆力矩的比值定义稳定系数k，其中：
16.稳定系数：k＝m
稳
/m
翻
≥a；
17.倾覆力臂：h
翻
＝hg/d≥b；
18.其中，m
稳
为空调处于稳定状态下受到的组合力矩，m
翻
为空调处于临界倾翻状态下受到的组合力矩，a、b为预设的参考值，其中，稳定系数k为在外力作用下空调发生倾翻的参
考参数，倾覆力臂h
翻
为在静止状态下空调发生倾翻的参考参数，d为底座的直径。
19.进一步的，根据s4中的稳定性关系式，得重心高度h与支撑面半径r的稳定性关系式为：
[0020][0021]
进一步的，a的取值为1.05～1.15。
[0022]
进一步的，b的取值为0.15～0.25。
[0023]
进一步的，柜机空调临界倾翻时转动的角度θ的取值范围为8
°
～17。
[0024]
进一步的，不带电加热装置的柜机空调，其临界倾翻时转动的角度θ＝10
°
；带电加热装置的柜机空调，其临界倾翻时转动的角度θ＝15
°
。
[0025]
相对于现有技术，本发明所述的空调重心高度与支撑面半径设计方法具有以下优势：
[0026]
本技术所述的一种空调重心高度与支撑面半径设计方法，通过对空调结构的柜机重心高度与支撑面半径进行研究分析，提出一种重心高度与支撑面半径的稳定性关系，拟分析出最佳重心位置与支撑面的稳定性关系，以便产品开发初期骨架布局，提高开发效率，提升产品质量，增强可靠性。
[0027]
本发明还公开了一种空调重心高度与支撑面半径设计结构，空调重心高度为h，底座呈圆形设置，底座的半径为r，空调临界倾翻时转动的角度为θ，倾覆力臂h
翻
的系数设定为b，柜机空调重心高度h与支撑面半径r的关系满足：
[0028][0029]
本技术所述的空调重心高度与支撑面半径设计结构，使得空调在产品开发布局以及加工制造过程中，根据柜机空调重心高度h与支撑面半径r的关系式限定柜机空调重心高度h和支撑面半径r，减少材料浪费，保证柜机放置稳定可靠。
[0030]
本发明的第三个目的在于公开一种空调器，所述空调器在开发布局时采用如上述所述的空调重心高度与支撑面半径设计方法，或者，具有如上述所述的空调重心高度与支撑面半径设计结构。
[0031]
所述空调器与上述空调重心高度与支撑面半径设计方法、空调重心高度与支撑面半径设计结构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0032]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0033]
图1为本发明实施例所述空调柜机的结构示意图；
[0034]
图2为本发明实施例所述空调柜机发生倾翻时临界状态的结构示意图；
[0035]
图3为本发明实施例所述空调柜机从正常放置状态运动至倾翻临界状态的结构示意图
[0036]
图4为图3中a部的局部放大结构示意图；
[0037]
图5为倾覆力矩分析原理示例图；
[0038]
附图标记说明：
[0039]
100-正常放置状态空调，100^-倾翻临界状态空调，101-底座。
具体实施方式
[0040]
为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。
[0041]
实施例1
[0042]
本发明公开了一种空调重心高度与支撑面半径设计方法，包括以下步骤：
[0043]
s1：根据空调柜机在稳定放置状态和倾翻临界状态计算空调柜机受到的倾覆力矩m与空调柜机的重心高度h、底座半径r的函数关系，获得倾覆力臂第一函数hg＝f1(h，r)；
[0044]
s2：根据空调柜机正常放置的稳定性关系，获得倾覆力臂第二函数hg＝f2(h，r)；
[0045]
s3：根据空调柜机类型，限定空调柜机发生倾翻时倾斜的最大角度θ；
[0046]
s4：结合倾覆力臂第一函数hg＝f1(h，r)、倾覆力臂第二函数hg＝f2(h，r)，通过数学计算，获取重心高度h、底座半径r的关系解。
[0047]
本发明公开的空调重心高度与支撑面半径设计方法，设定正常放置状态空调100重心g的高度为h，底座101呈圆形设置，空调沿底座的外轮廓可能发生倾翻，所述底座101的半径为r，用于产品开发初期，根据空调柜机的倾覆力矩m和空调柜机正常放置的稳定性关系，限定倾覆力臂的两个与重心高度h、底座半径r的函数关系，其中，倾覆力矩是指引起自行式机械倾覆的力矩，是倾覆载荷与倾覆力臂(倾覆载荷到倾覆边距离)的乘积，用于衡量物体倾翻或稳定；稳定性关系为稳定力矩与倾覆力矩的比值，通过稳定系数体现，稳定系数是一个规定值，用于断定物体的稳定性能；结合空调柜机类型在发生倾翻时倾斜的最大角度θ，即设定倾翻临界状态空调100^的临界倾翻时转动的角度为θ，通过数学计算，获取重心高度h、底座半径r的关系解，即获取重心高度h、底座半径r的稳定性关系，便于产品开发初期的快速骨架布局，提高开发效率。
[0048]
关于倾覆力矩的作用原理，如图5所示，物体呈倾斜状方式，其倾覆载荷用矩阵【f】表示，且【f】＝【g，n1，f1，-n2，t】,倾覆力臂用向量【h】
t
表示，【h】
t
＝【hg，h
n1
，h
f1
，h
n2
，h
t
】，则组合力矩可以定义为：组合力矩m＝【f】【h】
t
。
[0049]
空调器在临界倾翻状态下，空调器受到的组合力矩为m＝∑fh＝mf+mf+mg＝f
×
0+f
×
0+g
×
hg；mf为支撑力矩，mf为摩擦力矩，mg为重力力矩，f为支撑力，f为摩擦力，g为重力。
[0050]
hg为重力力臂，也为倾覆力臂，l为重心旋转半径。
[0051]
作为申请的较佳示例，请人通过研究其稳定性发现，由于倾覆力矩为矢量，当倾覆力矩m等于0时，空调处于临界状态；当倾覆力矩m为正时，倾覆力矩m越大空调越稳定；当倾覆力矩m为负时，空调处于失衡状态；
[0052]
当空调正常放置时，可以得出此时的倾翻角α，α为重心点、转动支点连线与重力方向形成的夹角；当hg＝0时，空调处于倾翻的临界状态，
[0053]
根据图2、图3、图4中所示的三角函数关系，可以得出：
[0054]
①
l2＝h2+r2；
[0055]
②
tanα＝r/h；
[0056]
③
sin(α-θ)＝hg/l；
[0057]
根据
①②③
，得
[0058][0059]
申请人进一步研究空调的防倾翻设计，根据稳定力矩与倾覆力矩的比值定义稳定系数k，稳定系数k是断定物体的稳定性能的参考参数；
[0060]
作为优选：
[0061]
稳定系数：k＝m
稳
/m
翻
≥a；
[0062]
倾覆力臂：h
翻
＝hg/d≥b；其中，m
稳
为空调处于稳定状态下受到的组合力矩，m
翻
为空调处于临界倾翻状态下受到的组合力矩，a、b为预设的参考值，其中，稳定系数k为在外力作用下空调发生倾翻的参考参数，倾覆力臂h
翻
为在静止状态下空调发生倾翻的参考参数，d为底座101的直径；
[0063]
即根据稳定性关系式判断，得重心高度h与支撑面半径r的稳定性关系式：
[0064][0065]
申请人通过对柜机空调的结构和稳定性进行分析研究，设计出一种快速拟分析出柜机重心高度h与支撑面半径r的稳定性关系，以便产品开发初期骨架布局，提高开发效率，提升产品质量，增强可靠性。
[0066]
申请人在研究空调重心高度与支撑面半径设计方法时，结合《大倾角综采工作面液压支架刚柔组合倾覆力矩平衡的支护原理及其应用_王国法》、《gb/t3811-2008起重机设计规范》、gb 4706.1家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》、《q/aux j12.02.055—2016稳定性和机械危险评价方法》中关于倾覆力矩、稳定性关系、倾斜角度的原理及参数限定，结合空调柜机的具体结构及参数限定，通过数据计算，获取满足柜机稳定性防倾翻的重心高度h、底座半径r的关系式，以便产品开发初期骨架布局，提高开发效率，提升产品质量，增强可靠性。
[0067]
作为本发明的一个较佳示例，a的取值为1.05～1.15；作为优选，a＝1.11。
[0068]
作为本发明的一个较佳示例，b的取值为0.15～0.25；作为优选，b＝0.2。
[0069]
作为本发明的一个较佳示例，柜机空调临界倾翻时转动的角度θ的取值范围为8
°
～17
°
。
[0070]
作为本发明的一个较佳示例，不带电加热装置的柜机空调，其临界倾翻时转动的角度θ＝10
°
；带电加热装置的柜机空调，其临界倾翻时转动的角度θ＝15
°
。
[0071]
该设置使得本发明所述的空调重心高度与支撑面半径设计方法，能够依赖于不同的空调装置，选择适用的预设倾翻角度，从而快速拟分析出柜机重心高度h与支撑面半径r的稳定性关系，提高骨架布局开发的可靠性，避免底座设计过大带来的材料浪费，保证底座放置稳定可靠。
[0072]
实施例2
[0073]
本发明公开了一种空调重心高度与支撑面半径稳定性设计结构，空调重心高度为h，底座呈圆形设置，底座的半径为r，空调临界倾翻时转动的角度为θ，倾覆力臂h
翻
的系数设定为b，柜机空调重心高度h与支撑面半径r的稳定性关系式：
[0074][0075]
本发明所述的空调重心高度与支撑面半径稳定性设计结构，能够快速拟分析出最佳重心位置与支撑面的稳定性关系，以便产品开发初期骨架布局。
[0076]
实施例3
[0077]
本发明公开了一种空调器，所述空调器在开发布局时采用如实施例1中所述的空调重心高度与支撑面半径设计方法或者具有如实施例2所述的空调重心高度与支撑面半径稳定性设计结构。
[0078]
所述以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。