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冰箱機(jī)械室共振問題分析及優(yōu)化
發(fā)表時間:2019-05-23 15:57:17

1、引言


隨著生活水平的日益提高,人們對于冰箱的噪音水平要求也越來越高,冰箱產(chǎn)品的噪音水平越來越成為衡量產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標(biāo)。


冰箱噪音的主要激勵源為機(jī)械室、風(fēng)機(jī)、制冷管路系統(tǒng)等,其中冰箱機(jī)械室包括壓縮機(jī)、橡膠墊、底板、冷凝器、吸排氣管等,冰箱壓縮機(jī)[1]通過吸排氣為制冷循環(huán)提供能量輸入,是冰箱機(jī)械室的主要振源,壓縮機(jī)的振動通過吸排氣管路、腳墊底板、冷媒等路徑傳遞到箱體上,產(chǎn)生噪聲輻射。冰箱機(jī)械室的振動、噪音水平,直接決定了冰箱噪音表現(xiàn)。本文以某款冰箱機(jī)械室共振問題的噪音改善為例,綜合運用仿真分析、實驗對標(biāo)等方法,成功解決了冰箱低頻噪音大的問題,為冰箱機(jī)械室共振等問題的解決提供了方案。


2、機(jī)械室共振噪音問題分析


冰箱機(jī)械室共振噪音問題,是冰箱固體噪音的主要來源之一,且冰箱機(jī)械室共振噪音問題常表現(xiàn)為箱體及附件的“嗡嗡聲”,用戶體驗較差。


機(jī)械室共振主要激勵源為壓縮機(jī),壓縮機(jī)通過橡膠墊安裝在壓縮機(jī)安裝板上,壓縮機(jī)上部通過吸氣、排氣管路與冰箱箱體相連,如圖1所示。

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圖1 機(jī)械室部件裝配圖


壓縮機(jī)內(nèi)部電機(jī)的簡諧運動帶動曲柄連桿結(jié)構(gòu),產(chǎn)生簡諧激勵,通過振動傳遞及內(nèi)部聲場輻射激勵傳遞到壓機(jī)殼體[2],產(chǎn)生振動輻射噪音。壓縮機(jī)殼體振動激勵主要通過兩條路徑傳遞到箱體上:(1)壓縮機(jī)—腳墊—底板—箱體,壓縮機(jī)殼體振動通過金屬支架傳遞到橡膠墊上,橡膠墊與底板通過螺釘相連,底板將振動傳遞到箱體上;(2)壓縮機(jī)—管路—箱體,壓縮機(jī)殼體振動通過金屬管路傳遞到箱體上,產(chǎn)生箱體噪音輻射。


簡化壓縮機(jī)的連接狀態(tài),將壓縮機(jī)殼體振動作為主要研究對象,簡化壓機(jī)殼體與箱體的管路連接結(jié)構(gòu),通過剛度、阻尼等效原理,簡化為壓縮機(jī)殼體振動的等效剛度、阻尼,又考慮到壓縮機(jī)殼體與橡膠墊及底板的強(qiáng)連接,壓縮機(jī)殼體的振動可簡化為X、Y、Z三個方向的單自由度系統(tǒng)振動,如圖2所示。

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圖2 壓縮機(jī)Z方向單自由度系統(tǒng)振動


其中Z方向單自由度系統(tǒng)振動的剛度K、阻尼C,為Z方向上壓縮機(jī)橡膠墊及管路系統(tǒng)的等效剛度及等效阻尼。同理可得,壓縮機(jī)X、Y方向單自由度系統(tǒng)振動等效剛度及等效阻尼,分別建立壓縮機(jī)X、Y、Z三個方向等效振動系統(tǒng)。


由結(jié)構(gòu)動力學(xué)相關(guān)理論可得,Z方向有阻尼單自由度系統(tǒng)簡諧振動方程為:

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其中:m為壓縮機(jī)質(zhì)量;c,k為壓縮機(jī)振動系統(tǒng)Z方向等效阻尼系數(shù)及等效剛度系數(shù);F為壓縮機(jī)內(nèi)簡諧激勵力幅值;p為壓縮機(jī)內(nèi)簡諧激勵力頻率。


則壓縮機(jī)振動系統(tǒng)Z方向壓縮機(jī)殼體振動幅值為:

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其中:

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c為壓縮機(jī)等效阻尼系數(shù),k為壓縮機(jī)等效剛度系數(shù)。


由上式可知,冰箱機(jī)械室壓縮機(jī)Z方向的振動狀態(tài),與壓縮機(jī)Z方向的等效固有頻率直接相關(guān),在ν=1兩側(cè)附件為共振區(qū),ηd較大,共振現(xiàn)象明顯,在遠(yuǎn)離共振區(qū)的地方,ηd較小,共振現(xiàn)象較弱。


但是壓縮機(jī)Z方向等效固有頻率,由壓縮機(jī)Z方向等剛度系數(shù)、等效阻尼系數(shù)共同決定,其中的等效剛度與管路空間結(jié)構(gòu)、橡膠墊材質(zhì)結(jié)構(gòu)、底板材質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān),等效阻尼與橡膠墊材質(zhì)結(jié)構(gòu)、底板材質(zhì)結(jié)構(gòu)等有關(guān),相關(guān)影響因素較多。


3、機(jī)械室共振問題仿真分析


下面以我司某款冰箱的機(jī)械室結(jié)構(gòu)仿真分析優(yōu)化為例,具體說明機(jī)械室共振問題的解決方法。


我司某款冰箱在實際使用中出現(xiàn)噪音較大問題,通過掃頻實驗,在壓縮機(jī)不同工作頻率下測量冰箱機(jī)械室噪音頻譜,發(fā)現(xiàn)各工作頻率下冰箱整體低頻噪音較大,且在51Hz等頻率下冰箱噪音存在突變,51Hz工作頻率下冰箱噪音1/3倍頻程測試結(jié)果如圖3所示。

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圖3 51Hz冰箱噪音1/3倍頻程頻譜圖


從噪音頻譜可得,在51Hz工作頻率下冰箱基頻噪音偏大,具體集中在50Hz、200Hz等頻段,冰箱機(jī)械室存在明顯共振現(xiàn)象。運用仿真分析方法,分析冰箱機(jī)械室共振問題,考慮冰箱機(jī)械室部件相關(guān)裝配條件,建立冰箱機(jī)械室振動有限元分析模型。


壓縮機(jī)底板采用殼單元,單元大小為2mm,單元類型S4R,網(wǎng)格總數(shù)為58928個,滾輪采用六面體單元,單元類型為C3D8R,網(wǎng)格總數(shù)為5488個,接水盤采用殼單元,網(wǎng)格大小為2mm,單元類型為S4R,網(wǎng)格總數(shù)為28640個,管路系統(tǒng)采用殼單元,單元大小為1mm,單元類型S4R,網(wǎng)格總數(shù)為29057個,壓縮機(jī)殼體采用殼單元,單元大小為3mm,單元類型S4R,網(wǎng)格總數(shù)為10268個,橡膠墊采用四面體單元,單元大小為1mm,單元類型C3D4,網(wǎng)格總數(shù)為138236個。


簡化壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),在壓縮機(jī)重心位置施加質(zhì)量點配重,簡化連接問題,在壓縮機(jī)、配管、底板、腳墊等位置使用rib2剛接,考慮橡膠墊材料阻尼等參數(shù)影響,根據(jù)相關(guān)實驗采用瑞雷阻尼模型建立橡膠墊阻尼耗散模型[3],在壓縮機(jī)底板滾輪位置、底板與側(cè)壁連接位置及管路與箱體連接位置,施加固定約束,如圖4所示。

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圖4 冰箱機(jī)械室有限元分析模型

可得現(xiàn)有結(jié)構(gòu)冰箱機(jī)械室固有頻率及陣型分析結(jié)果如圖5所示。

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圖5 機(jī)械室模態(tài)分析結(jié)果


機(jī)械室固有頻率與壓縮機(jī)工作頻率51Hz、63Hz十分接近,現(xiàn)有機(jī)械室結(jié)構(gòu)存在共振風(fēng)險。


4、機(jī)械室共振問題仿真優(yōu)化


根據(jù)上述分析結(jié)果可得,機(jī)械室壓縮機(jī)X、Z方向固有頻率存在明顯共振問題,為降低冰箱低頻共振噪音,進(jìn)行冰箱機(jī)械室共振問題仿真優(yōu)化。


考慮到冰箱機(jī)械室固頻與管路空間結(jié)構(gòu)、橡膠墊材質(zhì)結(jié)構(gòu)、底板材質(zhì)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵因素密切相關(guān),綜合考慮安裝工藝、方案可行性等,結(jié)合上述關(guān)鍵因素提出冰箱機(jī)械室共振問題改善優(yōu)化方案[4],見表1所列。

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根據(jù)機(jī)械室部件改善方案計算結(jié)果可以得到:

(1)優(yōu)化管路結(jié)構(gòu),改善管路X、Y、Z三方向的剛度,對機(jī)械室固頻影響較大,其中X方向固頻降低6.6Hz,Z方向固頻降低1.5Hz,改善效果明顯;


(2)優(yōu)化底板結(jié)構(gòu),底板加厚25%,對機(jī)械室固頻影響較大,其中X方向固頻增高1.9Hz,Z方向固頻增加4.6Hz,改善效果明顯;


(3)優(yōu)化底板材質(zhì),底板板材彈性模量增加50%,對機(jī)械室固頻影響較大,其中X方向固頻增加3.7Hz,Z方向固頻增加7.0Hz,改善效果明顯;


(4)優(yōu)化橡膠墊結(jié)構(gòu),考慮到現(xiàn)有橡膠墊為高阻尼丁基橡膠墊,橡膠墊材料優(yōu)化空間較小,優(yōu)化橡膠墊結(jié)構(gòu),對機(jī)械室固頻影響較小,其中X方向固頻降低0.5Hz,Z方向固頻降低0.3Hz,改善效果較弱。


5、實驗驗證


根據(jù)機(jī)械室部件共振問題仿真優(yōu)化結(jié)果可以得到,針對現(xiàn)有機(jī)械室共振問題,機(jī)械室管路結(jié)構(gòu)、底板結(jié)構(gòu)、底板材質(zhì)影響較大,改善效果明顯,橡膠墊結(jié)構(gòu)影響較小,改善效果較弱。綜合考慮方案2、方案3材料成本提升較多,初步確定采用方案1,制作相關(guān)手板樣件進(jìn)行實驗驗證。優(yōu)化結(jié)構(gòu)1各頻率整體噪音水平存在不同程度降低,51Hz工作頻率下冰箱噪音1/3倍頻程實驗結(jié)果如圖6所示。

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圖6 改善結(jié)構(gòu)51Hz冰箱噪音1/3倍頻程頻譜圖

從改善后結(jié)構(gòu)峰值噪音頻譜圖(圖6)可以得到:

(1)優(yōu)化結(jié)構(gòu)1對于100Hz以下低頻改善效果較好,部分單峰下降幅度較大;


(2)優(yōu)化結(jié)構(gòu)1對于250Hz左右中低頻存在改善效果,部分單峰稍有下降,但效果相對較差;


(3)優(yōu)化結(jié)構(gòu)1對于500Hz以上中高頻改善效果較差,機(jī)械室振動部件優(yōu)化對中高頻噪音優(yōu)化效果差。


6、結(jié)論


本文針對冰箱機(jī)械室共振問題,詳細(xì)說明了機(jī)械室共振問題的振動模型、振動影響因素,并以我司某款冰箱機(jī)械室共振問題為例,建立了冰箱機(jī)械室振動分析的有限元模型,結(jié)合相關(guān)振動影響因素,利用有限元模型進(jìn)行了方案優(yōu)選,并最終驗證了改善方案的可行性,詳細(xì)說明了冰箱機(jī)械室共振問題的解決思路,為冰箱機(jī)械室共振問題的解決提供了一套完善的分析、優(yōu)化及解決思路。


參考文獻(xiàn)

[1] 韓海曉,何志龍等. 全封閉冰箱壓縮機(jī)噪聲控制研究綜述[J]. 流體機(jī)械,2012, 40(1): 35-40.

[2] 郭維,劉斌,馮濤,章藝. 冰箱壓縮機(jī)機(jī)殼實驗?zāi)B(tài)分析[J]. 噪聲與振動控制,2010, 30(3): 67-70.

[3] 朱武,李超. 隔震橡膠塊兩種模型的有限元比較分析[J]. 青島科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011, 32(1): 72-75.

[4] 崔光照,徐蘇生. 電冰箱的管路噪聲與降噪[J]. 日用電器,1995(4): 1-2.