全封闭冰箱压缩机噪声控制研究综述

２０１２年第４０卷第１期流体机械３５文章编号：１００５—０３２９（２０１２）０１—００３５—０６
全封闭冰箱压缩机噪声控制研究综述
韩海晓。

何志龙。

彭强强
（西安交通大学，陕西西安７１００４９）
摘要：全封闭冰箱压缩机的噪声问题是目前的研究热点，本文介绍了全封闭冰箱压缩机噪声产生的机理，并回顾了全封闭压缩机噪声问题国内外的研究现状，总结了一些主流的降噪方法和技术，包括削弱机械噪声、改进壳体形状、减缓气流脉动以及优化消声器结构等内容，并且介绍了一些减振降噪研究的新方法和新技术。

关键词：声学；全封闭；冰箱压缩机；噪声；气流脉动；消声器；壳体优化
中图分类号：ＴＢ５３文献标识码：Ｂｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—０３２９．２０１２．０１．００９
ＲｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅＮｏｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＨｅｒｍｅｔｉｃＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒ
ＨＡＮＨａｉ—ｘｉａｏ，ＨＥＺｈｉ—ｌｏｎｇ，ＰＥＮＧＱｉａｎｇ—ｑｉａｎｇ
（ＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｈｅｒｍｅｔｉｃｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒｓｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎｏｉｓｅｉｎｈｅｒｍｅｔｉｃｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｏｍｐｍｓｓｏｒｓ’ｎｏｉｓｅａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｙｅａｒｓｈａｓｂｅｅｎｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｎｏｉｓｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｓ：ｔｈｅｗａｙｔｏ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｏｕｓｔｉｃｓ；ｈｅｒｍｅｔｉｃ；ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｎｏｉｓｅ；ｇａｓｐｕｌｓａｔｉｏｎ；ｍｕｆｆｌｅｒ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｅｌｌ
随着生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，冰箱作为日常必需品，其噪声水平是家庭环境舒适度的重要体现。

全封闭活塞式压缩机作为冰箱的主要噪声源，对其噪声的分析研究非常必要。

本文在分析冰箱压缩机噪声产生原因的基础上，总结全封闭冰箱压缩机噪声控制方法，并介绍一些近年来产生的新方法和新技术。

１全封闭冰箱压缩机噪声产生机理
全封闭冰箱压缩机利用曲轴旋转带动活塞进行往复运动，同时配合吸排气阀的启闭，实现对制冷剂的压缩膨胀过程，从而达到为冰箱输出冷量的目的。

压缩机工作时，会受到周期性的惯性力、摩擦力、气体力、电磁力等激励，使压缩机产生振
收稿日期：２０１１—０６—２７修稿日期：２０１ｌ一１２—０６动并辐射噪声¨ｊ。

噪声源比较复杂，主要分为３类旧Ｊ：机械噪声、气动噪声和电磁噪声。

１．１机械噪声
全封闭冰箱压缩机工作时，曲轴系统高速转动以及系统的不平衡而引起往复惯性力和旋转惯性力，这两种周期性惯性力是引起压缩机振动和噪声的主要原因旧一。

由此引起的振动及噪声的频率是曲轴转动频率的整数倍，当受振动零件的固有频率接近该频率时，会使零件产生强烈共振而产生更强的噪声。

上述惯性力也会引起机组振动并使管道受迫振动，加大噪声。

此外，活塞碰撞气缸壁和阀板、阀片撞击阀座或升程限位器都会产生噪声和引起共振。

由于曲轴旋转，压缩机封闭腔体内的制冷剂和冷冻机油因流动甚至产生漩涡，也会成为振动和噪声的激励源。

同时，由上述
３６ＦＬＵＩＤＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶ０１．４０，Ｎｏ．１，２０１２
原因引起的壳体振动也会产生噪声。

１．２气动噪声
压缩机由于间歇性的吸、排气动作而产生压力波动，形成脉动气流，辐射气动噪声。

气动噪声的基频与气体脉动频率相同，与压缩机的转速有关Ｈ，５］。

同样，脉动气流流经吸、排气阀又会产生类似小孔喷注现象，激发高频噪声∞Ｊ。

对于冰箱压缩机，其气动噪声以进气噪声为主。

此外，壳体内的气体空腔以及诸如管道、弹簧等零部件的固有频率与气动噪声频率相同时，会产生共鸣，引起更大的噪声。

同时，脉动气流会冲击压缩机壳体、高压管等部件产生冲击噪声‘７ｊ。

高速喷射的制冷剂气体会产生喷射噪声，气流中存在障碍物时，会在障碍物下游形成气流漩涡产生涡流噪声。

１．３电磁噪声
电磁噪声来源于电机内的气隙磁场作用于铁芯而产生的电磁力所激发的电磁振动。

电磁力的径向分量使定子和转子发生径向变形和周期性振动，是电磁噪声的主要来源。

还有很多设计和故障原因，也会增加电磁噪声，例如：铁心饱和、电网中的谐波分量、异步电动机断条、装配气隙不均匀等。

电磁噪声的大小与电机气隙内的谐波磁场及由此产生的力波的幅值、频率和磁极数有关，也同定子的固有频率、阻尼系数等密切相关旧Ｊ。

压缩机噪声源中气动噪声最强，其次为机械性噪声，电磁噪声比前两种噪声要小得多，一般来讲，不是压缩机的主要噪声源一』。

２降噪技术的研究和应用
近些年来，国内外学者多利用理论联系试验的方法对抑制压缩机噪声进行了大量的工作，并已取得了一定的成果。

本文主要根据国内外发表的文献，对冰箱压缩机的降噪技术进行了回顾和总结。

２．１削弱机械噪声
２．１．１消除不平衡力及其引起的噪声的方法通过安装平衡块降低不平衡力和力矩对压缩机噪声的影响，平衡块的质量及安装位置由计算得出。

对于往复式冰箱压缩机，平衡块只能消除一阶，无法消除二阶陨性力，在连杆曲轴连接一端分布质量，对于消除二阶埙性力效果较好，但受曲轴空间的影响。

洛江峰发现在排量及其它结构一致的情况下，选择较小半径的活塞搭配较大的曲轴偏心量，有利于减小不平衡力，降低噪声¨０｜。

在消除压缩机不平衡力时，可对壳体、曲轴箱和曲轴建立有限元模型，分析其受力情况和运动状态，从而找出多级平衡方法。

降低压缩机的振动等级‘１１｜。

２．１．２润滑油对噪声的影响
压缩机内的润滑油通过流固耦合作用直接影响噪声的透射，虽然总量较少但对壳体模态影响较大¨２｜。

润滑油对壳体辐射噪声影响的主要频率范围在１０００—２０００Ｈｚ，在此频率范围内，随着油面升高，峰值频率向高频移动并且峰值逐渐增大㈣。

２．１．３气阀噪声控制方法
阀片运动引起的噪声是压缩机的主要噪声源，通过改进阀片结构可降低噪声。

随着流量的增大，阀片运动产生的噪声越大。

降低阀片噪声的方法主要有：
减小阀片的刚性和厚度，选择密度小的阀片材料，塑料阀片是气阀的发展趋势Ｈ４｜。

增加阀片弹簧的阻尼，阀口形状要合适，进气阀处要选择适当的阀隙马赫数，排气阀处可通过扩大排气孔，使通过阀隙的气流减速以降噪¨５｜。

采用环状气垫阀或在阀簧下开气孔，阀片开启和关闭时，因气垫作用而缓冲了阀座和升程限位器之间撞击的峰值应力，阀片冲击得到缓冲，从而可降低气阀噪声ｕ６｜。

优化吸排气阀组结构，减少气流流道上的尖角，避免由气流喷射产生涡流噪声。

也可对气阀的工作过程建立数学模型，分析气阀的受力情况，利用有限元软件进行求解，从而进一步优化气阀结构，降低噪声¨７’１８１。

２．１．４其他降噪方法
降低压缩机重心，使重心与支撑中心的重合，可减小机体振动，降低其辐射噪声。

提高气缸座的阻尼；选用固有频率尽量低的弹簧，使机体与壳体达到阻抗失配¨９｜；增加压缩机机脚的刚度，也可降低压缩机的振动。

根据多体共振现象，采用直接吸气是比较好的降低噪声方法。

该方法好处是降低了进入缸体内气体的温度，增大了质量流量，故可增大压缩机的制冷量。

２．２气动噪声
降低压缩机的气动噪声的主要方法是改进阀。