家用冰箱振动噪声分析与控制

家用冰箱振动噪声分析与控制 家用电冰箱振动噪声分析与控制 摘 要 电冰箱的噪声历来是冰箱行业的难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 之一。经过56万用户调查，对国产冰 箱质量不满意项目中，噪声占首位，为39.7%。噪声破坏了自然界原有的宁静， 损伤人们的听力，损害人们的健康，影响了人们的生活和工作。控制电冰箱的噪 声有两条途径:一是改进结构，提高各个部件的加工精度和装配质量，采用合理 的操作 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 等，降低声源的噪声发射功率。二是利用声波的吸收、反射、干涉等 特性，采用吸声、隔声、减振、隔振等技术，以及安装消声器等，控制噪声 的辐 射。振动是产生噪声的主要原因，因此振动控制不仅可以保护仪器设备和人 员不 受危害，而且采用减振隔振措施也可以有效的控制噪声污染。本论文通过对 家用 电冰箱振动噪声的分析与研究，通过对振动与噪声的测试试验，总结出一些 解决 和降低振动噪声的方法。 关键词:电冰箱，振动，噪声，试验 I Abstract Noise of the refrigerator has always been one of the difficult problems of the refrigerator trade. Through the investigation of 560,000 users, in the dissatisfaction with domestic refrigerator quality, noise takes the first place, it is 39.7%. Noise destroys the already existing tranquility of nature, damages people's hearing and health, and has influenced people's life and work. There is two ways to control the refrigerator noise : First ,to improve the structure and machining accuracy of each part and assembly quality, adopt reasonable working technique wait , reduce noise of sound source launch the power. Second , to utilize the characteristic of sound wave of absorption, reflection, interfering etc. to adopt sound absorption, noise isolation, vibration isolation and reducing technology and install silencer ,etc.. Vibration is the main reason that produce the noise, so vibration control can protect the instrument and equipment and personnel out of endangerment, and can effectively control the noise pollution. In this paper, test experiment for is made for vibration and noise of the family refrigerator. through the research and the analysis of the vibration and noise, some methods of solving and reducing the vibration and noise are summarized. Key word: refrigerator, vibration , noise, experiment II 家用冰箱振动噪声分析 与控制 目 录 第一章 前 言................................................................................................................ 1 1.1 概 述 ..............................................................................................................1 1.2 冰箱的振动噪声 源 ......................................................................................3 1.3 冰箱的振动噪声产生原 因 ..........................................................................4 1.5 家用电冰箱在运行中产生的噪 音 ..............................................................7 第二章 试验与分 析....................................................................................................9 2.1 家用电冰箱噪声的测 试............................................................................11 2.2 家用电冰箱的振动测 试............................................................................15 第三章 冰箱静音化的实现途 径..............................................................................21 3.1 消声 器........................................................................................................21 3.2 压缩机的噪声改 善 ....................................................................................23 3.3 毛细管噪声的改 善....................................................................................25 3.4 管路共振噪声的改 善................................................................................26 3.5 改善冰箱振动噪声的措 施........................................................................27 第四章 结论与展 望................................................................... .............................28 4.1 结 论............................................................................................................28 4.2 对进一步研究的展 望.................................................................................28 参 考 文 献................................................................................................................29 致 谢......................................................................................................................30 家用冰箱振动噪声分析与控制 第一章 前言 1.1 概述 在70年代以前，由于家用电器的缺乏，电器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 仅仅是以照明为主，到了 80年代，电视机、洗衣机、电冰箱以及微波炉等家用电器开始普及。随着现代 科技的进步及互联网络的普及，智能化产品已开始进入社会和家庭。各种各样的 高科技家用电器越来越多的进入了普通百姓的家庭。这些电器大大方便了人们的 生活，节约了大量的时间。然而也存在着一些问题，其中噪声就是一个普遍存在 的问题。 电冰箱的噪声历来是冰箱行业的难题之一。经过56万用户调查，对国产冰 箱质量不满意项目中，噪声占首位，为39.7%。其实国内早已意识到冰箱噪声问 题解决的重要性，曾进行了大量的研究。研究表明电冰箱的噪声主要由四部份组 成:一是压缩机噪声;二是冷凝器振动辐射的噪声;三是蒸发器制冷剂蒸发时的 噪声;四是管路振动辐射的噪声。而近年来对电冰箱的噪声研究主要围绕压缩机 的降噪和管路系统的减振两方面展开。 冰箱结构 家用电冰箱[1，2]，不管是单门、双门，还是多门;不管是直冷式，还是间冷 式;也不管是普通 CFC冰箱，还是无 CFC环保冰箱，虽然其外形多种多样，千差 万别，但主要结构大致相同，即家用电冰箱一般均由箱体、制冷系统、电器系统 等几个部分组成。 家用电冰箱的分类可以按以下的四类分:箱门型式分类(单门冰箱、双门冰 箱、多门冰箱);使用气候类型分类(亚温带、温带、亚热带、热带);冷冻室 温度分类(1星级、2星级、高2星级、3星级、4星级);制冷方式分类(直冷 式电冰箱、间冷式电冰箱)。家用电冰箱的箱体主要由外箱、内箱、箱门、绝热 层和附件等组成。 家用电冰箱的制冷系统一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管、干燥过滤 器及制冷剂等组成。单门电冰箱制冷系统由一个蒸发器围成小冷冻室，位于间室 上部，用以存储少量冷冻食品;冷藏室位于间室的下部，容积相对较大，其室内 温度完全依靠蒸发器周围的空气自然对流来达到冷却。双门直冷式电冰箱制冷系 统，冷冻室、冷藏室各有一个蒸发器，制冷剂在制冷系统的流。 冷凝器是使制冷剂气体放出热量变成液体的热交换装置。按冷凝器的冷却方 式可分为水冷却方式、空气冷却方式。家用电冰箱的冷凝器都是空气冷却方式。 空气冷却方式又分为空气对流冷却和风扇强制对流冷却两种。 - 1 -1 北京石油化工学院(毕业设计论文) 压缩机 冷凝器 干燥过滤器 毛细管 冷藏室蒸发器 冷冻室蒸发器 压缩机 冷冻室蒸发器 冷藏室蒸发器 图 制冷剂在制冷系统的流向 蒸发器是使制冷剂液体吸收热量汽化成气体的热交换设备。在蒸发气内，低 温低压的液态制冷剂吸收被冷却食品的热量，使食品制冷降温，制冷剂则吸收热 蒸发为气体。直冷式电冰箱采用自然对流式蒸发器，有管板式、铝复合板式、钢 丝管式和翼片管式几种。间冷式电冰箱采用强制对流的蒸发器，有翼片管式和翅 片盘管式两种。 毛细管是一根孔径很细的长紫铜管，家用电冰箱毛细管依靠其流动阻力沿管 长压力变化，来调节制冷剂的流量并维持冷凝器与蒸发器的压力。 干燥过滤器有干燥器和过滤器两部分组成。在电冰箱制冷系统中，一般安装 在冷凝器出口与毛细管进口之间的液体管道中。其作用之一是滤去制冷系统中的 杂物，如金属屑、各类氧化物和灰尘等以防止杂物堵塞毛细管或损坏压缩机。之 二是吸收制冷系统中残留水份，防止产生冰堵，减少水份对制冷系统的腐蚀作用。 家用电冰箱使用的干燥过滤器可分为两种，一种是单孔进口干燥过滤器，两端收 缩为单管、双管。它是由铜管制成的壳体两端设置过滤网，中间装入干燥剂而组 成。与管道连接采用硬钎焊，干燥剂不能更换。 噪声 噪声破坏了自然界原有的宁静，损伤人们的听力，损害人们的健康，影响了 人们的生活和工作。强噪声还能造成建筑物的损害，甚至导致生物死亡。噪声已 成为仅次于大气污染和水污染的第三大公害。 噪声是一种声波，噪声污染是由噪声源产生，再通过传播介质对人产生影响 的。噪声控制包括降低噪声源的噪声和控制噪声的传播途径两种。 控制噪声有两条途径:一是改进结构，提高各个部件的加工精度和装配质量， 采用合理的操作方法等，降低声源的噪声发射功率。二是利用声波的吸收、反射、 干涉等特性，采用吸声、隔声、减振、隔振等技术，以及安装消声器等，控制噪 声的辐射。因此大力发展科学技术，开发新材料、新技术、新工艺，推广使用低 噪声设备，是控制噪声污染的长远战略。 - 2 -2 家用冰箱振动噪声分析与控制 噪声污染是严重的环境污染之一，随着现代工业化程度的不断提高，噪声污 染也日益加剧，严重影响广大人民群众的身心健康，因此噪声控制已成为环境保 护的一项重要内容。大气污染、水污染属于化学污染，他们对人体和环境的影响 是长期的;噪声污染属于物理污染，它的显著特点是几乎没有后效性，只要噪声 停止，噪声污染随即消失，因此采用消声、吸声和隔声措施，可以有效消除噪声 污染。 振动 振动是产生噪声的主要原因，因此振动控制不仅可以保护仪器设备和人员不 受危害，而且采用减振隔振措施也可以有效的控制噪声污染。 1.2 冰箱的振动噪声源 压缩机的噪声 压缩机的分类: ?、单缸、单级、全封闭式往复活塞式压缩机 ?、旋转式压缩机 ?、高效的活塞式压缩机 压缩机的用途十分广泛，几乎遍及工、农业各个生产领域，如矿山、冶金、 机械、石油化工、国防、交通和农业灌溉等等，是通用机械。由于其结构复杂, 零部件多,产生噪声的机会也就多了很多。 [3] 目前市场上的冰箱主要是采用滚动转子式压缩机 。由于全封闭滚动转 子是 压缩机的主轴承或气缸体和电动机的定子均与全封闭机壳直接刚性连接，因此曲 轴扭矩变化引起的曲轴扭转振动成为压缩机的振动源，并会直接造成机壳的振 动;另外，压力脉动产生的激振力通过气缸、轴承和滚动转子作用于曲轴等部件， 进一步导致机壳的振动，特别是2KHz以上的高频振动部分更是压力脉动造成的。 众所周知噪声与振动是分不开的，振动本身就是噪声源，但是全封闭滚动转 子是压缩机的噪声源却是各种源的噪声合成，按机理可分为:?、电磁噪声:电 磁噪声主要表现在500Hz以下的低频噪声，它是由于电磁力引起的定子和转子间 夹持机构的振动而产生的，而这种电磁力又被定子中的激波磁场和定子与转子中 的谐波磁场中的各种电磁失衡所加剧，低频噪声给人们带来极不舒服的感觉。?、 制冷剂气流噪声:它是1KHz以上的高频噪声，由于气流脉动导致压缩机的振动 并直接造成机壳的振动，机壳振动的二次效应就是噪声。气体从排气阀排出时产 生的流体噪声也占有很大的比重。?、机械噪声:包括曲轴振动引起的噪声，其 - 3 -3 北京石油化工学院(毕业设计论文) 噪声频率是转子旋转频率的整数倍。排气阀片与阀座及升程限制器间的敲击声、 滑片与滑片槽间的敲击声、滑片端部与滚动转子间的敲击声，他们均产生2KHz 以上的突发性噪声，因为他们的频率高，只有耳朵很灵敏时才能听到，因此对整 机噪声影响较小。还有由于压缩机运动部件的相对滑动(如轴与轴承间、滚动转 子与气缸间、滑片与滑片槽间等)产生的摩擦噪声，其频率范围约为1.6-2KHz。 管路振动辐射的噪声 ?、管路系统噪声;?、高压端连接管路噪声;?、毛细管喷注噪声;?、 低压回气管路的噪声。 其他形式的噪声 ?、压缩机与制冷管路共振噪声;?、压缩机的排气噪声;?、压缩机振动 导致的噪声。 1.3 冰箱的振动噪声产生原因[4~8] 压缩机的噪声产生原因 ?、单缸、单级、全封闭式往复活塞式压缩机 ?、 机械噪声:由旋转运动件和往复运动件在不平衡力和力矩作用下产生的 振动、运动件间的撞击、摩擦副的摩擦力以及脉动气流激励各结构件所引起的结 构振动而辐射的噪声。机体、管路、支承件振动发出的声音。阀片撞击升程限制 器和阀座时产生的噪声。 ?、气体噪声:吸、排气噪声和气体动力噪声。其中排气噪声是气体经过压 缩机后瞬间排放，气体膨胀形成湍流喷注噪声、液体扰动噪声。 ?、电磁噪声:电机定子和转子气隙不均匀等引起的噪声。 ?、旋转式压缩机 压缩机的振动没有被弹性胶垫缓冲吸收，而传递到冰箱的箱体发出噪声。 ?、高效的活塞式压缩机 装上冰箱后有时在冷冻室门前能听到一种嗡嗡声，嗡嗡声与吸气管振动密切相 关，压缩机、吸气管的振动引起了冰箱蒸发器的振动再通过搁架、冰箱门等将噪 声传递并辐射出来。 蒸发器制冷机蒸发时的噪声产生原因 冰箱停机后，制冷剂系统中的制冷剂由气态恢复成液态，并顺着管路向下流 动。此刻，就能听到冰箱内似流水般的哗哗声。 - 4 -4 家用冰箱振动噪声分析与控制 管路振动辐射的噪声产生原因 ?、管路系统噪声 ?、压缩机送给冷凝器的高温、高压气态制冷剂的脉动频率在可听阀内。 ?、毛细管中节流降压过程，会由于管路直径的突变形成喷注噪声。 ?、在蒸发器与压缩机相连出的回气管，由于压缩机、毛细管管心以及脉动 气流所产生的噪声。 ?、在上述几种噪声作用下，加之制冷系统管路各部件间的刚性连接，使得 管路噪声更为加大。 ?、连接管路噪声 ?、压缩机与冷凝器刚性连接，压缩机的振动不可避免地引起冷凝器的振动 而辐射噪声。 ?、压缩机排出的脉动性高温、高压气体，激烈的撞击高压连接管路，使管 路甚至冷凝器产生振动而辐射噪声。 ?、毛细管喷注噪声 :毛细管出口处所喷出的高速气流，由于内部静压与 周围流体的压力不同，会在流体周围产生强烈的引射现象。 ?、低压回气管路的噪声 ?、压缩机外壳的振动会引起与之刚性相连接的回气管及毛细管与回气管之 间的振动，产生振动噪声。 ?、制冷系统在真空度有限时，其内所残留的气体(空气)会使温度降低的 蒸发器内存在着不凝气体，这些不凝气体与制冷剂之间会存在间断性气柱，造成 低压回气管周期性的气流脉动噪声。 ?、毛细管在回气管会阻塞部分气体流动而形成涡旋噪音，加上毛细管与回 气管间的缝隙会与毛细管振动与回气管振动相耦会而产生类似于哨声的噪声。 其他形式的噪声产生的原因 ?、压缩机的排气噪声:由于在一定空间内气体运动受到阻力的影响，引起 管路振动而产生的。 ?、管路的振动噪声: 管路的振动噪声主要由压缩机室内的制冷管路即排 气管和回气管振动所产生。当排气管、回气管的振动频率与箱体的固有频率及压 缩机的频率一致或接近时，产生共振，振动急剧增大，噪声明显形成箱体的振声。 1.4 控制、降低噪声的多种方法 - 5 -5 北京石油化工学院(毕业设计论文) 吸气管钻孔以及改进吸气消音器经过多次试验选定了合适的小孔孔径 和小孔数，采用钻孔吸气管的压缩机和普通压缩机在噪声频谱上是有区别的。虽 然两者的计权声功率级相当，但从频谱构成来看，吸气管改进后的压缩机在低频 段声压级明显降低，这无疑有利于冰箱嗡嗡声的降低。 消声器是塑料制成的抗性消声器通过连接弹簧与吸气管直接相连，在对原有 消声器进行声学.根据统计数据吸气消音器改进后同一型号的压缩机噪声声功率, 基本上没有变化压缩机噪声频谱特征也基本不变。改进后的降噪效果主要体现在 装上冰箱后，冰箱噪声下降回气管振动减小。取消连接弹簧吸气气流，可以部分 流向壳体组成的大的低压腔，而且使压缩机机心的低频振动难以传递到吸气管; 改变消声器扩张室的截面形状使得消音器的截面积增大;增加消音器扩张室容积 此时人耳听不见嗡嗡声。 旋转式压缩机的振动没有被弹性胶垫缓冲吸收而传递到箱体发出噪声 解决方法之一:因为新式胶垫是三件一组,上下是两个不相连的橡胶垫,中间 是一个缓冲弹簧.这样的结构,较之原来的整体胶垫,减振能力加强了,但受热的 因素仍存在,时间一长,仍会变形碳化。方法之二:对压缩机的传热加以改进,在机 脚上焊上翘片,把热量从翘片上散出,或在机脚上钻孔,令传热热阻增加等方法。 更简单实用、更有效的方法:在机脚和胶垫之间加入一个石棉胶板做的垫圈(见 ).根据GB3985-83,石棉橡胶耐热200?以上的高温,又有良好的隔热性 能,所以弹性胶垫的受热变形大为减少。通过以上方法的改进,冰箱噪声随使用时 间增大的问题基本解决了。 图 压缩机的排气噪声压缩机减 振管长度增加，排气噪声有所下降;同时压缩机的排气噪声有明显的低频特性， 使用减振块等阻尼材料对噪声的改善效果明显。 - 6 -6 家用冰箱振动噪声分析与控制 高压管路段的噪声?、在压缩机与冷凝管路之间加挠性管(如磷青铜波 纹管等)，把挠性管适当固定(如采用橡胶减振垫来固定)，可减弱压缩机对管 路的影响。 ?、使用排气管路的固有频率远离脉动气流的频率，避免形成共振。 ?、采用消声器的原理，在排气管路中设置突变界面，形成扩张室，使沿管 道传播的声波难以穿透，而减少气流脉动和管路共振。 ?、改变排气管形状，减小排气管刚度也可有效的减少管路的共振噪声。但 在具体实现时，要考虑减小管路刚度的同时，不要增加脉动气流前进时的阻力。 如采用圆弧过渡，并采用适当阻尼部件和阻尼材料等方法。 毛细管喷注噪声 在冰箱上对毛细管的喷注噪声进行抑制时，通常采用下面的方法: ?、降低流速可明显降低噪声。例如采用一段截面积逐渐扩大的过渡来连接 毛细管与蒸发器，它既可使流速减小，又可减少噪声。 ?、采用阻尼减振的方法。由于喷注噪声最终也是通过管壁的振动辐射出去 的，所以，在毛细管处采用自由阻尼层减振机构是一种经济而有效的方法。 低压回气管路的噪声 ?、采用毛细管附在回气管外面的方法，可保证回气管的畅通，减小气流阻 力，消除涡旋噪声并消除耦合哨声。 ?、采用阻尼减振降噪方法，如把具有高压阻尼、内摩擦、内损耗的阻 尼材 料粘贴或涂复在振动部件的振动腹点上，可有效的降低噪声。 ?、适当提高系统的真空度可减小回气管中气流的脉动噪声。 1.5 家用电冰箱在运行中产生的噪音 1、电冰箱发出似流水的哗哗声 电冰箱的制冷剂通过制冷系统，进行冷热循环达到制冷的目的。冰箱停机后， 制冷系统中的制冷剂由气态恢复成液态，并顺着管路向下流动。此刻，就能听到 冰箱内似流水般的哗哗声，这属于正常现象。此外，在冰箱启动与停止的3-5分 钟里，从箱内部件中发出啪啪啪的响声，属热胀冷缩的缘故。与此同时的瞬间， 产生一至三下，当当当的响声，声音清脆而较大，属吊簧弹性不匀，使压缩机抖 动，导致机体触及机壳而发生。 - 7 -7 北京石油化工学院(毕业设计论文) 2、箱在停机时发出撞击音响 当新冰箱开始使用一至两年中，压缩机的排气阀由于精度不高，关闭不严， 致使漏气，与电动机的制动力迭加在一起，引起冰箱产生较大的撞击音响。但是， 伴随使用时间的延长，不仅排气阀不再漏气，而且活塞的反推力也不存在了。因 此，冰箱停机时撞击的音响也随之消失。 3、吭吭吭的响声 为了节省电力，少数冰箱用户在冬季停止运行，入春后未经预热启动冰箱， 导致液击敲缸，产生“吭吭吭”的响声。其正确使用方法是:先启动运转20秒 钟，后停机4-5分钟，反复4-5次，方可转入正常运转。 4、冰箱发出吱吱吱的响声 冰箱在运行时的冷凝管、箱体、低压管相碰而发出“吱吱吱”的响声。处理 方法:停机冷却后，把相碰处以竹片分开，要错开焊口，不能过猛用力，以防管 路断裂漏气。其分开间距长度要从实际出发，一般在5mm上下，不然要产生共鸣 声。 5、冰箱发出丝丝丝的响声 用手指背触摸冷凝器感觉振动异常，要自上而下或从左至右，依次用力触摸 冷凝器的冷却管的各个部位，若摸到某处“丝丝丝”的响声立刻消失，则是冷却 管与平板散热片连接处脱焊松动，而间隙却很小。处理方法:停机后进行维修。 用砂纸打磨干净后，再用棉签润湿无水酒精把粘接处粗洗2-3遍，再用丙酮精洗 至彻底干净为止。随后，从管中挤出502胶水，用洁净竹片把两粘接面抹涂均匀， 利用冷凝器自身发热焙干。 6、冰箱发出似金属“叮当、叮当”的响声 冰箱运行时，用手指背触摸压缩机外壳感觉有过大振动，由于固定压缩机的 四颗地脚螺丝部分松动，促使螺栓与压缩机固定板撞击，而摩擦发出似金属“叮 当、叮当”的响声。处理方法:停机后，用扳手把松动的螺栓分别加以拧紧。若 缺少弹簧垫圈或平垫圈的螺栓应及时补齐，以防螺栓因受振动再次松动。 7、冰箱发出的振动声 冰箱的安置位置不够水平，托起冰箱底盘的部分地脚螺丝与地面有间隔，当 压缩机启动和停机时，制冷剂由液态变成气态，再由气态恢复成液态的互相循环， - 8 -8 家用冰箱振动噪声分析与控制 导致冰箱振动。处理方法:调整底盘地脚螺栓与地面接触良好，并尽量保持水平。 在地脚螺丝与地面之间，加橡皮或泡沫垫以减轻振动。 8、冰箱的背面或侧面紧靠墙壁，传递压缩机的振动之声 处理方法:移动冰箱的安装位置，应离开墙壁200mm以上。 9、冰箱发出沉重的“嗡嗡翁”的电磁声 一般在酷热的夏天和其他热源的侵袭，导致环境温度升高，冷藏、冷冻食品 过多;箱门关不严，严重漏气，制冷量散失很大;有时送拉电闸频繁;开门次数 太多，时间过长，此外，有把温控器放在强冷位置的7档上，以上均会增加压缩 机的负荷，而发出沉重的“嗡嗡翁”的电磁声，并且压缩机启动频繁，甚至 不停 机。处理方法:通过测量电流和装设压力表，测试电流与压力值是否在正常范围 内，若负荷过大，要减少冷藏、冷冻食品，及开门次数和尽量缩短开门时间，要 排除障碍物加强通风降低环境温度。应把温控器调在4的中档位置上。 10、冰箱发出低沉的“嗡嗡”电磁声 属网路电压过低，压缩机启动困难;熔断器、插座、插头等元件与导线的连 接点松动，时通时断，电容器容量不足或老化失效。处理方法:测试电源电压值， 若经常低于额定电压的20%时，应考虑安装自动稳压器，修好松动的连接点和更 换同型号电容器。 11、冰箱发出“当当当”的响声 冰箱在运行中，由于压缩机机体内部件损坏，或吊簧断裂、脱位，撞击碰壳， 发出“当当当及咯咯咯”的响声。处理方法:拆卸压缩机更换部件及吊簧。 12、冰箱发出“嗒嗒嗒”的响声 冰箱在运行中，由于压缩机机体内高压引管断裂，发出的“嗒嗒嗒”高压气 流声。处理方法:重新气焊牢固。 13、喷射声 声响较大而间断似的，在回气管上有结垢现象，一般产生在润滑系统中。以 上两种声响故障，应送专业检修部门处理为妥。 第二章 试验与分析 振动、冲击和噪声是自然界和工程中普遍存在的运动现象，特别是机械振动 - 9 -9 北京石油化工学院(毕业设计论文) 和工业噪声，一直为科学人员所关注。随着现代工业的飞速发展，振动的危害性 和噪声污染问题已经越来越突出，为了提高机械设备的使用寿命和可靠性;为了 给人们一个安宁、舒适的工作环境，对振动和噪声的研究与控制已受到工程界的 广泛重视。 实际的振动系统或噪声源往往是十分复杂的，仅从事纯理论研究是不够的， 要了解工程结构和机械设备的振动特性和噪声源，需要对振动和噪声进行直接测 试。同时，近年来迅速发展起来的机械设备运行情况监测和故障诊断技术，在很 大程度上依赖于振动和噪声测试技术的发展。工、矿企业的减振、隔振和降低噪 声的工作也需要对振动和噪声进行大量的测试与分析，才能采取有效的措施。因 [9~11] 此，振动、冲击和噪声测试技术，已成为科学研究和工程测试中的重要课题。 近年来，由于电子技术和数字计算技术的迅速发展，特别是快速傅立叶变换 技术的发展，使振动、冲击和噪声测试技术有了飞跃的进步。特别是在以下 几个 方面: 1、测量传感和前置放大器出现了许多新的类型，其灵敏度、可测频率范围 和动态范围大大提高。 2、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 仪器和分析仪器向数字化方向发展，并微机化、智能化，分析内容 越来越丰富，分析速度越来越块，能进行实时分析。 3、在结构振动测量和试验中发展了多点激振技术，随机减量技术，出现了 许多快速试验方法，并能进行在线测试。 4、模态综合技术的应用，为复杂结构和机械系统的振动测试与分析工作开 辟了新的途径。 5、机械信号分析理论的发展和应用， 使振动、冲击和噪声的测试工作在机 器运行监控和故障诊断学科中得到了广泛应用。 解决冰箱噪声的方法有多种，但其最根本的就首先找出噪声源。通过振动和 噪声的测试，对冰箱的各部件发出的声音进行分析，从而找到噪声源，继而确定 解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 冰箱噪声主要分析的就是人耳能听到的 20Hz-20KHz 之间的可听声，生产厂 家均对噪声采取有针对性的静音技术使冰箱达静音效果。 在解决冰箱噪声问题时，首要是寻找噪声源。就声音的本性来说，声波都是 由许多频率的声音复合而成的，声音的强度和频率是客观存在的，对它进行详细 的分析研究时常采用频谱分析的方法。测试得到的声谱则是描述声波不同频率成 分强弱分布的坐标图形。噪声谱在很宽的频带内具有声能量，或者在某些频率点 上特征物体引发的声音能量特别突出，这一点为寻找噪声源提供了依据和出发 - 10 -10 家用冰箱振动噪声分析与控制 点。 2.1 家用电冰箱噪声的测试 对一般家用冰箱噪声的统计 电冰箱作为家用电器中一个长时间运行的电器，不同于空调等制冷器具，其 噪声在时时刻刻影响着人们的生活。对电冰箱从开机起采集 1 小时的噪声数据 (如图2.1)，冰箱开机瞬间噪声比冰箱稳定运行时大10dB A 以上。 图2.1 冰箱从开机起采集 1 小时的噪音数据 从噪声的频谱图中得出:压缩机电磁噪声及机械运转基频在40-60Hz之间， 压缩机气柱共鸣音在300-700Hz之间，风扇声(风道)在200-300Hz和800-3100Hz， 冷凝器共振声在200-600Hz之间，毛细管缠绕发生在200-600Hz之间，箱体共振 发声在 200-600Hz 和 3000-6000Hz，回气管吸气脉动在 400-1800Hz 之间，毛细 管出口(气流声)和压缩机气阀声在1500-3000Hz之间，风扇机械噪声和压缩机 电磁噪声在3000-6000Hz之间。而噪声往往用A计权声压级表示。 三种冰箱的空载时和正常工况下的噪声频谱图 三种冰箱分别为:美菱SCD-168型家用冷柜，西门子kk28E28T1型家用保鲜 冰箱，新飞BCD-110型家用冰箱，其中左声道为冷藏室，右声道为冷冻室。 - 11 -11 北京石油化工学院(毕业设计论文) 图 美凌 SCD-168 噪声频谱图 图 美凌 SCD-168 A 计权噪声频谱图 ，频率为56.09Hz的是压缩机电磁噪声及机械运转基频，而 97.70Hz 是机械运动谐频;在 335.54Hz 处的是冷凝器共振发声和毛细管缠绕发 声;在 437.93Hz 处的是压缩机气柱共鸣音;在 885.34 Hz 处左右声道出现不同 的波峰，左声道为冷藏室，此处为回气管吸气脉动;在1354.61Hz处同样出现不 - 12 -12 家用冰箱振动噪声分析与控制 同，左声道为冷藏室，此处为毛细管出口(气流声)或是压缩机气阀声。而图 的A计权声压级频谱图，它基本。 图 西门子 kk28E28T1 噪声频谱图 图 西门子 kk28E28T1 A 计权噪声频谱 图 - 13 -13 北京石油化工学院(毕业设计论文) ，频率为56.09Hz的是压缩机电磁噪声及机械运转基频;由 于此冰箱冷藏室内有风扇，所以在左声道的 198.47Hz 处出现波峰，这正是风扇 声;在335.45Hz处的是冷凝器共振发声和毛细管缠绕发声;在536.16Hz处的是 压缩机气柱共鸣音;在894.94Hz处左右声道出现不同的波峰，右声道为冷冻室， 此处为回气管吸气脉动;在1421.28Hz处为毛细管出口(气流声)或是压缩机气 阀声。的A计权声压级频谱图，它基本。 图 新飞 BCD-110 噪声频谱图 图 新飞 BCD-110 A 计权噪声频谱图 - 14 -14 家用冰箱振动噪声分析与控制 ，频率为56.09Hz的是压缩机电磁噪声及机械运转基频;在 484.35Hz 处的是压缩机气柱共鸣音或是冷凝器共振发声和毛细管缠绕发声;在 965.68Hz 处左右声道出现不同的波峰，右声道为冷冻室，此处为回气管吸气脉 动;在1502.76Hz处同样出现不同，左声道为冷藏室，此处为毛细管出口的气流 声或是压缩机气阀声;而右声道在3724.06Hz处出现了非常明显的波峰，此处为 压缩机电磁噪声。的A计权声压级频谱图，它基本 对应的。 2.2 家用电冰箱的振动测试 通过对冰箱箱体四壁和顶部的振动进行测试，得到以下的频谱图。而振 动的 频谱图是与噪声的相对应的。 新飞BCD-110型家用冰箱 左面为1点，后面为2点，正面为3点，右面为4点，顶部为5点。(、 、) 右面 正面 图 冰箱实体形状模型 图 新飞 BCD-110 1、2 点的振动谱 - 15 -15 北京石油化工学院(毕业设计论文) 图 新飞 BCD-110 3、4 点的振动谱 图 新飞 BCD-110 5 点的振动谱 由图 、、，在463.80Hz处五个测试点都有波峰出现， 证明是压缩机气柱共振或是冷凝器共振;在 680.58Hz 处除 3 点外其余四点均出 现波峰，而3点为冰箱门中心，由于连接的原因，振动传播的不是很好，所以出 现这种现象，而此处正是回气管的吸气脉动;在 1081.11Hz 处只有 1、2 点出现 波峰，1、2 点为冰箱的左面和后面，此处为毛细管出口气流激振和压缩机气阀 的排气激振。 美菱SCD-168型家用冷柜 右面为 1 点，正面为 2 点，左面为 3 点，后面为 4 点，顶部为 5 点。(如图 、、) - 16 -16 家用冰箱振动噪声分析与控制 右面 正面 图 冷柜实体形状模型 图 美凌 SCD-168 1、2 点的振动谱 图 美凌 SCD-168 3、4 点的振动谱 - 17 -17 北京石油化工学院(毕业设计论文) 图 美凌 SCD-168 5 点的振动谱 由图 、、，在335.80Hz处五个测试点都有波峰出现， 证明是压缩机气柱共振或是冷凝器共振;在 676.45Hz 处除 5 点外其余四点均出 现波峰，而5点为冷柜顶部中心，由于连接的原因，振动传播的不是很好，所以 出现这种现象，而此处正是回气管的吸气脉动;在 1120.34Hz 处只有 1、2 点出 现波峰，1、2 点为冰箱的右面和正面，此处为毛细管出口气流激振和压缩机气 阀的排气激振。 西门子kk28E28T1型家用保鲜冰箱 右面为 1 点，正面为 2 点，左面为 3 点，后面为 4 点，顶部为 5 点。(如图 、、) 右面 正面 图 冰箱实体形状模型 - 18 -18 家用冰箱振动噪声分析与控制 图 西门子 kk28E28T1 1、2点的振动谱 图 西门子 kk28E28T1 3、4 点的振动谱 图 西门子 kk28E28T1 5 点的振动谱 - 19 -19 北京石油化工学院(毕业设计论文) 、、，之间处除2 点外其余四点均出现波峰，而2点为冰箱门中心，由于连接的原因，振动传播的 不是很好，所以出现这种现象，而此处正是回气管的吸气脉动;在 891.97Hz 处 除2点外其余四点均出现波峰，而2点为冰箱门中心，距离冷藏室内的风扇较远， 并且由于连接的原因，振动传播的不是很好，所以出现这种现象，而此处正 是风 扇转动而产生的振动;在2153.38Hz处除2点外其余四点均出现波峰，此处为毛 细管出口气流激振和压缩机气阀的排气激振。 噪声是由振动产生的，振动越大，噪声就越大。 以新飞 BCD-110 型家用冰箱为例，振动频谱图中在 463.80Hz 处五个测试点 都有波峰出现，证明是压缩机气柱共振或是冷凝器共振;在 680.58Hz 处除 3 点 外其余四点均出现波峰，此处正是回气管的吸气脉动;在1081.11Hz处只有1、 2点出现波峰，此处为毛细管出口气流激振和压缩机气阀的排气激振。而对应的 噪声频谱图中这几个频率也出现了较大的波峰。在 484.35Hz 处的是压缩机 气柱 共鸣音或是冷凝器共振发声和毛细管缠绕发声;在 965.68Hz 处为回气管吸气脉 动;在1502.76Hz处同样出现不同，左声道为冷藏室，此处为毛细管出口的气流 声或是压缩机气阀声。由此可以得出以上的结论。 其他两个测试品也是如此，在此就不重复说明。 - 20 -20 家用冰箱振动噪声分析与控制 第三章 冰箱静音化的实现途径 声信号的测试和处理在噪声优化的工作中有着极其重要的作用，无论是对产 品性能的可靠性、产品质量的提高以及故障诊断、生产状况监测等。对于冰 箱静 音化的工作，大量是基于实验性的;应用以上的经验，在冰箱静音化工作中可以 对冰箱的主要噪声位置进行判别及寻找，并采用相应的一些措施控制噪声的产 生，通常采用切断声音传播的途径的方法。由于实验条件有限，以下有些内容是 参考有关文献本人进行总结的内容。 3.1 消声器 消声器是噪声控制工程中常用的一种装置，一般用于控制空气动力性噪声， 其特点是能有效的阻止或减弱噪声向外传播，通常安装于空气动力设备的气流进 出口或气流通道上。消声器的种类很多，常用的消声器有三大类:阻性消声 器、 抗性消声器、阻抗复合型消声器，消声器可以有效的改变气流通道的声阻抗，达 到降低噪声的目的。 不同消声器的消声原理是不同的，消声效果也不同。 1、阻性消声器 阻性消声器是一种能量吸收性消声器，通过在气流通过的途径上固定多 孔性吸声材料，利用多孔吸声材料对声波的摩擦和阻尼作用将声能量转化为 热能，达到消声的目的。阻性消声器适合于消除中、高频率的噪声，消声频 带范围较宽，对低频噪声的消声效果较差，因此，常使用阻性消声器控制风 机类进排气噪声等。(、、种阻性消声器) 图 直管式阻性消声器示意图 2、抗性消声器 抗性消声器则利用声波的反射和干涉效应等，通过改变声波的传播特 性，阻碍声波能量向外传播，主要适合于消除低、中频率的窄带噪声，对宽 带高频率噪声则效果较差，因此，常用来消除如内燃机排气噪声等。(如图 - 21 -21 北京石油化工学院(毕业设计论文) 、、所示几种抗性消声器) 图 直角弯头消声 消 声 材 料 图 折板式消声器示意图 图 入口与出口管径不同的扩张室消声器示意图 图 外接管双节扩张室消声器示意图 鉴于阻性消声器和抗性消声器各自的特点，因此常将它们组合成阻抗复合型 消声器，以同时得到高、中、低频率范围内的消声效果，如微穿孔板消声器就是 - 22 -22 家用冰箱振动噪声分析与控制 典型的阻抗复合型消声器，其优点是耐高温、耐腐蚀、阻力小等，缺点是加 工复 杂，造价高。() 微孔 板 图 试验用微穿孔板消声器示意图 下面根据实际情况，提出解决降低减小噪声和振动的方案。 3.2 压缩机的噪声改善 压缩机[12, 16]是电冰箱的最主要的噪声源，压缩机产生的噪声频率主要在 400-500Hz和2.5-4.0KHz，这些噪声包含了吸排气的气流脉动、阀片振动、电机 电磁声及机械运转等引起的噪声，对于压缩机本机噪声的降低是压缩机生产厂家 的工作重点，对于冰箱生产厂而言，采用噪声优化后的压缩机是降低冰箱噪 声最 直接有效的方法。安装后的压缩机则需要通过改变其外部结构，采取一些相应的 措施使得压缩机产生的噪声经过衰减之后再向外界传播。 压缩机的排气噪声 由于在一定空间内气体运动受到阻力的影响，引起管路振动而产生的。多次 测试实验表明，压缩机减振管长度增加，排气噪声有所下降;同时压缩机排气噪 声具有明显的低频特性，使用减振块等阻尼材料对噪声的改善效果明显。 压缩机振动导致的噪声 严格控制橡胶垫与内部钢衬套配合高度，使压缩机装配后处于最佳的自由状 态，使振动经过橡胶垫衰减后传给冰箱箱体。 压缩机的密闭外壳导致的噪声 改变压缩机壳体厚度的试验，冰箱压缩机的密闭外壳起着隔离噪声,支撑机 芯的作用。合理设计外壳形状以获得理想的刚度和结构阻尼以及增加壳体厚度都 是降低压缩机噪声常用的方法。壳体的面密度对隔声量有着重要的影响,对于平 板,隔声量计算公式如下: - 23 -23 北京石油化工学院(毕业设计论文) TL 20lg W+20lgf ,33 [ 1 ] 式中:TL ―――隔声量，dB A ; 2 W ―――面密度，Kg/m ; f ―――频率，Hz 。 增加壳体厚度,W增大,对压缩机降噪是有利的。试验证明将冰箱压缩机的下壳厚 度增加 0.6mm,10 台压缩机噪声平均值下降了 1.6dB A 。对同一压缩机机芯,不 同壳体压缩机的噪声频。,在200,400Hz、1.6, 3.15KHz、5,12.5KHz 1/3倍频程 3个频段压缩机降噪效果比较明显。增加压缩 机壳体的厚度是降低压缩机噪声的一种有效方法。不过,壳体增厚将带来成本增 高,加工困难等负面影响. 图 厚壳体和薄壳体噪声频谱 压缩机排气阀导致的噪声 压缩机排气阀非常重要,优化排气阀设计是活塞式压缩机高效率低噪声研究 的重点之一。 改善排气阀运动特性的降噪试验对以 R600a 为工质的压缩机的排气阀设计 做适当调整,适当降低排气阀阀片开启推力,可有效地降低压缩机的噪声。这个降 噪方案经过批量验证,改进后产品每月的平均噪声比改进前低 2dB A 。图 为同一台压缩机机芯采用改进前排气阀和改进后排气阀的噪声频谱。由图 可以看出,改进排气阀后,压缩机噪声从 39.8dB A 降低到 36.5dB A ,在 2.5KHz 附近有较大幅度下降, A 降低到24.6dB A ,说明排气阀噪 声频率在2.5KHz左右。 - 24 -24 家用冰箱振动噪声分析与控制 图 排气阀改进前、后噪声频谱图 3.3 毛细管噪声的改善 毛细管出口的喷流噪声在冰箱噪声中占相当比重。毛细管是根据“液体比气 体非常容易通过”这个原理工作的。当有一定量的过冷液体进入毛细管后，随流 动过程，压力及温度不断下降;在进入气-液两相流动区时，毛细管的内部状态 变得不稳定。在压力-焓值图上，由于气态制冷剂比容变化的影响，根据流体力 学，出口流速可达临界流速(接近音速)，频率多集中在2KHz，喷流噪声在冰箱 整机噪声中占很大比重。 毛细管喷口的气体流速 有关文献资料表明，喷口的气流噪声与喷口气体流速的8次方成正比，同时 与毛细管出口管截面突变引起的涡流有关。为降低气流流速，时毛细管出口制冷 剂逐段膨胀增加了过渡管技术以减缓流速，并对毛细管出口处裹以防震板隔音和 消振，可有效降低喷射噪声。在接近干燥过滤器处加一个多孔扩散消声器，纱网 为金属网。 图 二次纱网消声器 - 25 -25 北京石油化工学院(毕业设计论文) 毛细管的内径 减少毛细管的内径，充分利用回热管与之充分回热，以减少毛细管出口气态 制冷剂比例。 现有的冰箱毛细管大多数采用如图1.1所示的缠绕方式。由于毛细管内流体 运动与回气管流体运动产生共振，因发声频率较低，加之毛细管流量一般小于压 缩机排气量，引发回流管有吸气脉动，导致周期性的发声。着手改进后的方式用 于冰箱的产生，降噪效果明显，有效的消除了此类噪声。 图 冰箱毛细管缠绕方式 3.4 管路共振噪声的改善 压缩机与制冷管路共振噪声:带有外挂副冷凝器的冰箱，共振发声频率(中 心频带)多为压缩机的散热和冰箱能效产生不利的影响。 高压管路端的噪声 ?、在压缩机与冷凝管路之间加装挠性管(如磷青铜波纹管等)，再把挠性 管适当固定(如采用橡胶减振块来固定)，可减弱压缩机对管路的影响。 ?、使排气管路的固有频率远离脉动气流的频率，避免形成共振。脉 动气流 的频率可用下式计算: fp nzi/60 Hz i 1,2,3„„ [ 2 ] [2]式中压缩机的转速 n 为 2900 转/分左右，气缸数 z 为 1，故其谐振频率约为 48.3Hz左右。选择适当的管路长度是其方法之一。 ?、采用消声器的原理，在排气管路中设置突变界面，形成扩张室，使沿管 道传播的声波难以传透，而且减少气流的脉动和管路振动。 消声器在冰箱上应用时，考虑到结构的紧凑性和经济的合理性，通常可用对 - 26 -26 家用冰箱振动噪声分析与控制 250Hz的噪声具有显著减噪效果的消声室。 ?、改变排气管形状、减小排气管刚度也可有效的减少管路的共振噪声。但 在具体实现时，要虑及减小管路刚度的同时，不要增加脉动气流前进时的阻力。 如采用圆弧过渡，并采用适当阻尼部件和阻尼材料等方法。 冰箱上对毛细管喷注噪声进行抑制 在冰箱上对毛细管喷注噪声进行抑制时，通常采用下面的方法: ?、降低流速可明显降低噪声。例如采用一段截面积逐渐扩大的过渡来连接 毛细管与蒸发器，它既可使流速减小，又可减少噪声。 ?、采用阻尼减振的方法。由于喷注噪声最终也是通过管壁的振动辐射 出去 的，所以，在毛细管处采用及自由阻尼层减振机构是一种经济而有效的方法。 低压回气管路的噪声 ?、采用毛细管附在回气管外面的方法，可保证回气管内的畅通，减小气流 阻力，消除涡旋噪声并消除耦合哨声。 ?、采用阻尼减振降噪方法，如把具有高压阻尼、内摩擦、内损耗的阻尼材 料粘贴或涂复在振动部件的振动腹点上，可有效的降低噪声。 ?、适当提高系统的真空度可减小回气管中气流的脉动噪声。 3.5 改善冰箱振动噪声的措施 综合以上降低冰箱振动与噪声的措施，我对冰箱提出的改善措施是: ? 在毛细管出口处裹以防震板隔音和消振，可有效降低喷射噪声。在接近 干燥过滤器处加一个多孔扩散消声器――二次纱网消声器，纱网为金属网(图 )。 ? 在压缩机排气管出口处加一个微穿孔板消声器，以降低排气噪声。微穿 孔板消声器为金属材料()。 ? 在压缩机底部加一个减振垫。减振垫为橡胶材料，使振动经过橡胶垫衰 减后传给冰箱箱体。 - 27 -27 北京石油化工学院(毕业设计论文) 第四章 结论与展望 4.1 结论 ? 通过对各种家用电冰箱进行振动与噪声的试验，对振动与噪声的各影响 因素进行了实验研究和显著性分析，确定了各影响因素显著性的大小，对产生各 段频率的频率源进行了分析。确定了能够产生振动与噪声的部件和管路。 ? 综合了试验结果，设计出解决冰箱振动与噪声的方案。在毛细管出口处 接近干燥过滤器处加一个二次纱网消声器;在压缩机排气管出口处加一个微穿孔 板消声器;在压缩机底部加一个减振垫。有效的降低了冰箱的振动与噪声。 4.2 对进一步研究的展望 在我国的电冰箱市场上，直冷式的电冰箱占据了主导地位，这主要是由于直 冷式电冰箱结构简单，造价低廉，而且直冷式电冰箱主要适用于小型的和少分隔 式型的电冰箱。若能够在直冷式电冰箱上广泛使用旋转式压缩机，并且同时采用 较合理的、更新式的结构设计方案，其节能的效果也是相当可观的。 [17] 目前，旋转式压缩机已经在直冷式电冰箱上得到了广泛的应用 ，在降噪防 振方面，可以更多的采用阻尼材料。如在高压管路段使用阻尼材料与箱体表面进 行多孔固定，把毛细管与回气管在外面相焊接并进行阻尼固定，在低压管路采用 附加阻尼，并适当的提高系统的真空度。 - 28 -28 家用冰箱振动噪声分析与控制 参 考 文 献 [1] 金凌，无霜电冰箱的结构与特点，家用电器.1999. 1 . 11-12 [2] 赵先美，三门无霜电冰箱的结构与特点，家电维修.1998. 1 .24-25 [3] 齐跃，旋转压缩机在直冷式电冰箱上的应用，长岭技术.2002. 4 .44-47 [4] 郡国志，直冷式电冰箱的超静音技术 论文 ，南昌齐洛瓦电器集团开发 部 [5] 崔光照，徐苏生，电冰箱的管路噪声与降噪，电机电器技术.1995. 4 .1-2 [6] 尚殿波，改善冰箱的噪声、加强声品质研究，家电科技.2003. 8 .47-49 [7] 林潮平，如何降低电冰箱的噪声，现代日用科学.1990. 3 -35-35 [8] 李树坤,范丽芳，旋转压缩机冰箱噪声问题 An Approach on Noise of Rotary Compressor Refrigerator 中国雪柜实业有限公司,广东:广州 [9] 顾金福，用测振法检验冰箱噪声的研究，噪声与 4 :45-48 [10] 沈海波，巨小平，降低冰箱压缩机噪声的试验研究，流体机械. 2003. 7 :1-4 [11] 沈海波，陈花玲，黄协清，降低冰箱噪声的试验研究，陕西西安 ，制 冷 [12] 杨伟成，电冰箱噪声控制措施，北京家用电器研究所 [13] 王克权，电冰箱噪声的判断及处理方法，家用电器.1993. 6 .5-5,4 [14] 姜国清，陈雍乐，徐道连，廖念钊，曾友章，冰箱压缩机噪声分析及 降噪措施的研究 [15] 魏京宁，鲍宏福，如何正确评价实际使用中的电冰箱噪声 [16] 石日祥，荣联春，石晓波，巨小平，变频冰箱压缩机的研制，家电科 技.2003. 7 .58-62 [17] 沈海波，谢金花，电冰箱阻尼减振胶垫的试验研究,家电科技.2003. 8 :49 - 29 -29