家用冰箱减振降噪技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)减少振动源的不平衡力。 虽然振动来源 不同,但振动的主要来源是振动源本身的不平衡 力引起的对设备的激励。 减少或消除振动源本身 的不平衡力即激励力,从振动源来控制,改进振动 设备的设计和提高制造加工精度,以减少其产生 的振动,是最有效的控制方法。
(3)防止共振。 振动机械的激励力的振动频 率,若与设备的固有频率一致,就会引起共振。 共 振放大了设备振动的效果,而且其破坏力远大于 一般的振动,因此防止共振的发生成为降噪的一 项关键问题。 压缩机控制共振的主要方法是改变 机器的转速或改变机型,以改变振动源的扰动频 率;改变设施的结构和总体尺寸,或采用局部加强 法以改变机械结构的固有频率;将振动源安装在 非刚性的基础上,降低共振频率;对于一些薄壳机 体,用粘贴弹性高阻尼结构材料增加阻尼,以增加 能量逸散,减低振幅。
主要降噪方法有以下几种。 (1)降低声源噪声源。 降低声源噪声源,是噪 声控制的最根本、最直接和最有效的途径,也是技 术难度最大的途径。 想要降低声源噪声,首先必 须识别出噪声源,弄清楚其产生噪声的规律和机 理,然后改进机器设计方案和结构,以降低产生噪 声的激振力,从而达到降低噪声的目的。 常见的 降低激 振 力 的 措 施 有 提 高 旋 转 部 件 的 动 平 衡 精 度、改善运动副的润滑、提高装配精度、避免湍流、 振动件隔离等。 其次可降低发声部件对激振力的响应,包含 两层意思,一是分辨机器主要辐射噪声的部件或
目前冰箱降噪的主要方法是采用试验研究的
方法,且最常用的降噪措施为采用低噪声零部件、 振动缓冲技术、消声器、胶泥使用等,主要方法是 试验 - 测试 - 试验 - 再测试的方法,来达到降噪 的目的。
2 现有减振降噪技术
2. 1 冰箱压缩机噪声及降噪优化方法 2. 1. 1 主要噪声源分析[1] 由于冰箱体积小,使用的压缩机大多是密闭 型旋转式压缩机。 在压缩机工作过程中,噪声来 源比较复杂,主要来自三大类:机械噪声、空气动
(4)复合型阻尼金属板材。 在两块钢板和铝 板之间夹有非常薄的粘弹性高分子材料,就构成 复合金属板材。 金属板弯曲时,通过高分子材料 的剪切变形发挥其阻尼特性,它不仅损耗因子大, 而且在常温或高温下均能保持良好的减振性能。 此材料的强度由基体材料的强度保证,阻尼性能 由粘弹性材料和约束层结构保证。
常用工程材料的损耗因子,如表 2 所示。 2. 2 消声器设计及应用 消声器主要用于消除管道中的噪声,一般可 以分为抗性消声器和阻性式消声器两大类。 抗性 消声器主要以声抗性原理,使原在管道中行进的 噪声遇到加装的消声器后,被反射回去,消声 器 起 到滤波作用,而不是将传播中的噪声能量耗散 掉。 抗性消声器的消声作用一般具有共振性质,
关键词:压缩机噪声 阻尼技术 消声器 有源降噪 吸声材料
The Technology of Vibration and Acoustics Reduction in Home Refrigerator
Zhang Kui, Pan Guangliang, Zhu Xiaobing, ( Qingdao Haier Co. Ltd. , 266101)
元件,主要优点是具有一定的阻尼,在共振点附近 能较好的抑制共振,并适合垂直、水平、旋转三个 方向的隔振。 橡胶隔振器一般采用硬度和阻尼相 当的橡胶材料制成,常用橡胶材料的主要参数如 表 1 所示:
表 1 常用橡胶材料的参数
材料名称
允许应力 ( MPa)
软橡胶 软硬橡胶
0. 1 ~ 0. 2 0. 3 ~ 0. 4
Keywords: Compressor noise, Damp technology, Muffler, Active noise reduction, Sound absorbing materials
1 引言
家用电器发出的噪声,正成为除性能以外,用 户关注的另一焦点。 而噪声本身,对使用者的身 体健康来说,也是一种环境污染。 国际居室噪声 标准规定家用电器的噪声应低于 42dB( A) ,而这 一标准在国内市场遭到了严重的挑战,用户对噪 声的反馈率正呈现逐年增高的趋势,对噪声的要 求也不再仅限于限值的要求,声音的品质正成为 一种流行元素,在不断升温。
(2)空气动力性噪声。 空气动力性噪声是气 体的流动或物体在气体中运动引起空气振动产生 的。 在冰箱压缩机中,由于间歇性地吸气、排气, 产生压力波动,激起阀片和管路振动,从而产生噪 声。 此外,压缩机机体的振动激起课题中的制冷 剂气体共振,也会产生噪声。
(3)电磁噪声。 电磁噪声是由交变磁场对定 子和转子作用,产生周期性的交变力,引起振动产 生的。 这个交变力与磁通密度的平方成正比。 它 的切向分量形成的转矩有助于转子的转动,径向 分量 引 起 噪 声。 电 机 的 电 磁 振 动 一 般 在 100 ~ 4000Hz 频率范围内。
54 电器 2012 - 增刊
表面,改善激振力源到该部位的传递特性,使之对 激振力具有较小的响应,例如把发声系统的固有 频率降低到激振力频率的 1 / 3 以下或提高到远离 激振力的频率,则发声部位的振动响应将明显降 低;二是低噪声辐射表面的声辐射系数,即同样大 小的振动所辐射的噪声能量更小,常用措施是改 善辐射表面的结构形状和附加一些内耗损系数较 大的阻尼材料。
Abstract: Several vibration and noise reduction technology of refrigerator were introduced to reduce refrigerator noise, as well as refrigerator compressor’s radiation efficiency, such as noise analysis, resonance avoidance, partial enclosures, damp technology and materials, active noise reduction and sound absorbing materials. It is proved that 3 to 5dB ( A) can be reduced with damp technology and sound absorbing materials. Results show that the vibration and noise reduction technology above-mentioned are useful methods to reduce refrigerator noise.
(2)阻尼涂料。 阻尼涂料由高分子树脂加 入适量的填料以及辅助材料配制而成,是一种 可涂敷在各种金属板状结构表面上,具有减振、 绝热和一定密封性能的特种涂料,应用广泛,可 直接涂敷在金属板表面上,也可与环氧类底漆 配合使用。
(3)阻尼合金。 为克服粘弹性阻尼材料本身 刚性小的缺点,人们研制出大阻尼合金。 阻尼 合金具有良好的减振性能,既是结构材料又有 高阻尼性能。 例如,双晶型锰 - 铜系合金,具有 振动衰减特性好、机械强度高、耐腐蚀、耐高温、 导热性好等优点,缺点是机械性能有所降低,价格 昂贵。
用和实施等优点得到了广泛的应用,不同种类的 阻尼材料有不同的性能曲线,并适用于不同的使 用环境。
(1)粘弹性阻尼材料。 粘弹性阻尼材料是目 前应用最为广泛的一种阻尼材料,可以在相当大 的范围内调整材料的成分及结构,从而满足特定 温度及频率的要求, 并有足够的阻尼耗损因子。 粘弹性阻尼材料主要分为橡胶类、沥青类和塑料 类,一般是以片状结构形式使用,而且现在的阻尼 胶泥一般都带有粘结剂,可直接贴覆在需要减振 的结构上。
(4)采用隔振技术。 隔振就是在振动源与地 基、地基与需要防振的机器设备之间,安装具有一 定弹性的装置,使得振动源与地基之间或设备与 地基之间的近刚性连 接 成 为 弹 性 连 接 , 以 隔 离 或 减少振动能量的传递,从而达到减振降噪的目 的。 隔振分为积极隔振 和 消 极 隔 振 两 类。 其 中,积极隔振用来减小振动设备传入地基的扰 动力,使振动源的振动扰动不能传播到其他任 何地方;消极隔振指的是利用弹性装置减少来 自地基的扰动位移,使需要仿真的仪器设备不 受影响,当设计合理时,扰动力的传递率会相应 地降低。 值得注意的是,不合理的隔振设计不 但不能减少振动的传递率,反而可能增大振动 的传递率。 而橡胶隔振器是工程中最常用的隔振
电器 2012 - 增刊 55
材料 钢、铁 有色金属 玻璃 塑料 有机玻璃
表 2 常用工程材料的损耗因子
损耗因子 1 × 10 - 4 ~ 6 × 10 - 4 1 × 10 - 4 ~ 2 × 10 - 3 0. 6 × 10 - 3 ~ 2 × 10 - 3 5 × 10 - 3 ~ 1 × 10 - 2 2 × 10 - 3 ~ 4 × 10 - 2
第一作者简介:张奎(1970. 11—) ,男,毕业于青岛化工学院,现任青岛海尔股份有限公司冰箱开发部部长,主要从事冰箱 开发设计工作。
电器 2012 - 增刊 53
力性噪声和电磁噪声。 (1)机械噪声。 往复惯性力和旋转惯性力是
引起压缩机振动和噪声的主要表现。 一阶惯性力 可以通过 设 计 平 衡 块 来 平 衡, 但 是 二 阶 惯 性 力 不能。 因此,这种周期性的不平衡里可以激发 较高频率的振动,当受振零部件的固有频率等 于周期性不平衡力的整数倍时,则会使零部件 产生强烈的共振,从而产生强噪声;其次为摩擦 激发和冲击,一般往复式压缩机有 4 个以上的 摩擦副。 摩擦激发是因润滑不良引起的,由于 摩擦面快速而断续的接触引起高频激发,摩擦表 面的光洁度和载荷直接影响激发的频率。 此外, 活塞撞击气缸壁和阀板、阀片撞击阀片限位器都 会产生撞击噪声。 制冷剂和冷冻机油也有可能成 为振动和噪声的激励源。
家用冰箱减振降噪技术
张奎 潘光亮 朱小兵
( 青岛海尔股ຫໍສະໝຸດ Baidu有限公司,266101)
摘 要:为了降低冰箱噪声,进一步减少冰箱、尤其是压缩机在工作中的噪声辐射能量,本文介绍了常用的几种减
振降噪技术:声源分析、防止共振、隔离技术、阻尼技术和材料、有源降噪和吸声材料。 试验证实,采用阻尼技术和吸声材 料,冰箱整机噪声可降低 3 ~ 5dB( A) ,这表明,上述降噪技术在冰箱的降噪过程中是行之有效的方法。
开槽或有孔橡胶 0. 2 ~ 0. 25
海绵状橡胶
0. 03
动态弹性模量 动态弹性模量 /
( MPa)
允许应力
5 20 ~ 25
25 ~ 50 50 ~ 83
4 ~5
18 ~ 25
3
100
2. 1. 2 阻尼技术的应用[2] 振动和声辐射之间有着密切的关系,振动能 量转变为声能量的效应是由结构与介质之间的相 互作用所决定,即结构声辐射取决于结构表面振 动和结构转移振动能量到它周围介质的能力。 当 一个振动辐射噪声如果没有其他能量的损耗,振 动机械能主要通过转化为声能向周围介质空间辐 射出去,但是由于结构损耗阻尼的存在,一部分机 械能将转变为热能,所以,实际机械系统对声场的 响应依赖于结构阻尼也依赖于声辐射阻尼。 在冰 箱应用过程中,结构声辐射阻尼可以忽略不计,而 结构阻尼对振动和噪声的控制具有重要的影响, 不可忽略。 从结构声辐射理论可知,弯曲波是板结构声 辐射的主要 原 因, 为 抑 制 弯 曲 振 动 的 产 生 和 减 少弯曲波能量的传递,对结构加筋处理,可以在 低频内有效提高结构的隔声效果;但同时,刚度 增加,使结构的固有频率向高频段移动,从而增 加了结构高频的声辐射。 根据加筋原则,筋条 应尽量处于结构振型的节线位置附近,然而应 用阻尼技术时,阻尼材料应尽量位于结构振型 最大振幅处,因而需两者兼顾。 传统的方法是 通过加筋来提高板的刚度,但不能增加结构的 阻尼和耗能特性,减少振动能量的传输,因此减 振效果有限。 阻尼材料由于减振效果好,价格低廉,便于使
(3)防止共振。 振动机械的激励力的振动频 率,若与设备的固有频率一致,就会引起共振。 共 振放大了设备振动的效果,而且其破坏力远大于 一般的振动,因此防止共振的发生成为降噪的一 项关键问题。 压缩机控制共振的主要方法是改变 机器的转速或改变机型,以改变振动源的扰动频 率;改变设施的结构和总体尺寸,或采用局部加强 法以改变机械结构的固有频率;将振动源安装在 非刚性的基础上,降低共振频率;对于一些薄壳机 体,用粘贴弹性高阻尼结构材料增加阻尼,以增加 能量逸散,减低振幅。
主要降噪方法有以下几种。 (1)降低声源噪声源。 降低声源噪声源,是噪 声控制的最根本、最直接和最有效的途径,也是技 术难度最大的途径。 想要降低声源噪声,首先必 须识别出噪声源,弄清楚其产生噪声的规律和机 理,然后改进机器设计方案和结构,以降低产生噪 声的激振力,从而达到降低噪声的目的。 常见的 降低激 振 力 的 措 施 有 提 高 旋 转 部 件 的 动 平 衡 精 度、改善运动副的润滑、提高装配精度、避免湍流、 振动件隔离等。 其次可降低发声部件对激振力的响应,包含 两层意思,一是分辨机器主要辐射噪声的部件或
目前冰箱降噪的主要方法是采用试验研究的
方法,且最常用的降噪措施为采用低噪声零部件、 振动缓冲技术、消声器、胶泥使用等,主要方法是 试验 - 测试 - 试验 - 再测试的方法,来达到降噪 的目的。
2 现有减振降噪技术
2. 1 冰箱压缩机噪声及降噪优化方法 2. 1. 1 主要噪声源分析[1] 由于冰箱体积小,使用的压缩机大多是密闭 型旋转式压缩机。 在压缩机工作过程中,噪声来 源比较复杂,主要来自三大类:机械噪声、空气动
(4)复合型阻尼金属板材。 在两块钢板和铝 板之间夹有非常薄的粘弹性高分子材料,就构成 复合金属板材。 金属板弯曲时,通过高分子材料 的剪切变形发挥其阻尼特性,它不仅损耗因子大, 而且在常温或高温下均能保持良好的减振性能。 此材料的强度由基体材料的强度保证,阻尼性能 由粘弹性材料和约束层结构保证。
常用工程材料的损耗因子,如表 2 所示。 2. 2 消声器设计及应用 消声器主要用于消除管道中的噪声,一般可 以分为抗性消声器和阻性式消声器两大类。 抗性 消声器主要以声抗性原理,使原在管道中行进的 噪声遇到加装的消声器后,被反射回去,消声 器 起 到滤波作用,而不是将传播中的噪声能量耗散 掉。 抗性消声器的消声作用一般具有共振性质,
关键词:压缩机噪声 阻尼技术 消声器 有源降噪 吸声材料
The Technology of Vibration and Acoustics Reduction in Home Refrigerator
Zhang Kui, Pan Guangliang, Zhu Xiaobing, ( Qingdao Haier Co. Ltd. , 266101)
元件,主要优点是具有一定的阻尼,在共振点附近 能较好的抑制共振,并适合垂直、水平、旋转三个 方向的隔振。 橡胶隔振器一般采用硬度和阻尼相 当的橡胶材料制成,常用橡胶材料的主要参数如 表 1 所示:
表 1 常用橡胶材料的参数
材料名称
允许应力 ( MPa)
软橡胶 软硬橡胶
0. 1 ~ 0. 2 0. 3 ~ 0. 4
Keywords: Compressor noise, Damp technology, Muffler, Active noise reduction, Sound absorbing materials
1 引言
家用电器发出的噪声,正成为除性能以外,用 户关注的另一焦点。 而噪声本身,对使用者的身 体健康来说,也是一种环境污染。 国际居室噪声 标准规定家用电器的噪声应低于 42dB( A) ,而这 一标准在国内市场遭到了严重的挑战,用户对噪 声的反馈率正呈现逐年增高的趋势,对噪声的要 求也不再仅限于限值的要求,声音的品质正成为 一种流行元素,在不断升温。
(2)空气动力性噪声。 空气动力性噪声是气 体的流动或物体在气体中运动引起空气振动产生 的。 在冰箱压缩机中,由于间歇性地吸气、排气, 产生压力波动,激起阀片和管路振动,从而产生噪 声。 此外,压缩机机体的振动激起课题中的制冷 剂气体共振,也会产生噪声。
(3)电磁噪声。 电磁噪声是由交变磁场对定 子和转子作用,产生周期性的交变力,引起振动产 生的。 这个交变力与磁通密度的平方成正比。 它 的切向分量形成的转矩有助于转子的转动,径向 分量 引 起 噪 声。 电 机 的 电 磁 振 动 一 般 在 100 ~ 4000Hz 频率范围内。
54 电器 2012 - 增刊
表面,改善激振力源到该部位的传递特性,使之对 激振力具有较小的响应,例如把发声系统的固有 频率降低到激振力频率的 1 / 3 以下或提高到远离 激振力的频率,则发声部位的振动响应将明显降 低;二是低噪声辐射表面的声辐射系数,即同样大 小的振动所辐射的噪声能量更小,常用措施是改 善辐射表面的结构形状和附加一些内耗损系数较 大的阻尼材料。
Abstract: Several vibration and noise reduction technology of refrigerator were introduced to reduce refrigerator noise, as well as refrigerator compressor’s radiation efficiency, such as noise analysis, resonance avoidance, partial enclosures, damp technology and materials, active noise reduction and sound absorbing materials. It is proved that 3 to 5dB ( A) can be reduced with damp technology and sound absorbing materials. Results show that the vibration and noise reduction technology above-mentioned are useful methods to reduce refrigerator noise.
(2)阻尼涂料。 阻尼涂料由高分子树脂加 入适量的填料以及辅助材料配制而成,是一种 可涂敷在各种金属板状结构表面上,具有减振、 绝热和一定密封性能的特种涂料,应用广泛,可 直接涂敷在金属板表面上,也可与环氧类底漆 配合使用。
(3)阻尼合金。 为克服粘弹性阻尼材料本身 刚性小的缺点,人们研制出大阻尼合金。 阻尼 合金具有良好的减振性能,既是结构材料又有 高阻尼性能。 例如,双晶型锰 - 铜系合金,具有 振动衰减特性好、机械强度高、耐腐蚀、耐高温、 导热性好等优点,缺点是机械性能有所降低,价格 昂贵。
用和实施等优点得到了广泛的应用,不同种类的 阻尼材料有不同的性能曲线,并适用于不同的使 用环境。
(1)粘弹性阻尼材料。 粘弹性阻尼材料是目 前应用最为广泛的一种阻尼材料,可以在相当大 的范围内调整材料的成分及结构,从而满足特定 温度及频率的要求, 并有足够的阻尼耗损因子。 粘弹性阻尼材料主要分为橡胶类、沥青类和塑料 类,一般是以片状结构形式使用,而且现在的阻尼 胶泥一般都带有粘结剂,可直接贴覆在需要减振 的结构上。
(4)采用隔振技术。 隔振就是在振动源与地 基、地基与需要防振的机器设备之间,安装具有一 定弹性的装置,使得振动源与地基之间或设备与 地基之间的近刚性连 接 成 为 弹 性 连 接 , 以 隔 离 或 减少振动能量的传递,从而达到减振降噪的目 的。 隔振分为积极隔振 和 消 极 隔 振 两 类。 其 中,积极隔振用来减小振动设备传入地基的扰 动力,使振动源的振动扰动不能传播到其他任 何地方;消极隔振指的是利用弹性装置减少来 自地基的扰动位移,使需要仿真的仪器设备不 受影响,当设计合理时,扰动力的传递率会相应 地降低。 值得注意的是,不合理的隔振设计不 但不能减少振动的传递率,反而可能增大振动 的传递率。 而橡胶隔振器是工程中最常用的隔振
电器 2012 - 增刊 55
材料 钢、铁 有色金属 玻璃 塑料 有机玻璃
表 2 常用工程材料的损耗因子
损耗因子 1 × 10 - 4 ~ 6 × 10 - 4 1 × 10 - 4 ~ 2 × 10 - 3 0. 6 × 10 - 3 ~ 2 × 10 - 3 5 × 10 - 3 ~ 1 × 10 - 2 2 × 10 - 3 ~ 4 × 10 - 2
第一作者简介:张奎(1970. 11—) ,男,毕业于青岛化工学院,现任青岛海尔股份有限公司冰箱开发部部长,主要从事冰箱 开发设计工作。
电器 2012 - 增刊 53
力性噪声和电磁噪声。 (1)机械噪声。 往复惯性力和旋转惯性力是
引起压缩机振动和噪声的主要表现。 一阶惯性力 可以通过 设 计 平 衡 块 来 平 衡, 但 是 二 阶 惯 性 力 不能。 因此,这种周期性的不平衡里可以激发 较高频率的振动,当受振零部件的固有频率等 于周期性不平衡力的整数倍时,则会使零部件 产生强烈的共振,从而产生强噪声;其次为摩擦 激发和冲击,一般往复式压缩机有 4 个以上的 摩擦副。 摩擦激发是因润滑不良引起的,由于 摩擦面快速而断续的接触引起高频激发,摩擦表 面的光洁度和载荷直接影响激发的频率。 此外, 活塞撞击气缸壁和阀板、阀片撞击阀片限位器都 会产生撞击噪声。 制冷剂和冷冻机油也有可能成 为振动和噪声的激励源。
家用冰箱减振降噪技术
张奎 潘光亮 朱小兵
( 青岛海尔股ຫໍສະໝຸດ Baidu有限公司,266101)
摘 要:为了降低冰箱噪声,进一步减少冰箱、尤其是压缩机在工作中的噪声辐射能量,本文介绍了常用的几种减
振降噪技术:声源分析、防止共振、隔离技术、阻尼技术和材料、有源降噪和吸声材料。 试验证实,采用阻尼技术和吸声材 料,冰箱整机噪声可降低 3 ~ 5dB( A) ,这表明,上述降噪技术在冰箱的降噪过程中是行之有效的方法。
开槽或有孔橡胶 0. 2 ~ 0. 25
海绵状橡胶
0. 03
动态弹性模量 动态弹性模量 /
( MPa)
允许应力
5 20 ~ 25
25 ~ 50 50 ~ 83
4 ~5
18 ~ 25
3
100
2. 1. 2 阻尼技术的应用[2] 振动和声辐射之间有着密切的关系,振动能 量转变为声能量的效应是由结构与介质之间的相 互作用所决定,即结构声辐射取决于结构表面振 动和结构转移振动能量到它周围介质的能力。 当 一个振动辐射噪声如果没有其他能量的损耗,振 动机械能主要通过转化为声能向周围介质空间辐 射出去,但是由于结构损耗阻尼的存在,一部分机 械能将转变为热能,所以,实际机械系统对声场的 响应依赖于结构阻尼也依赖于声辐射阻尼。 在冰 箱应用过程中,结构声辐射阻尼可以忽略不计,而 结构阻尼对振动和噪声的控制具有重要的影响, 不可忽略。 从结构声辐射理论可知,弯曲波是板结构声 辐射的主要 原 因, 为 抑 制 弯 曲 振 动 的 产 生 和 减 少弯曲波能量的传递,对结构加筋处理,可以在 低频内有效提高结构的隔声效果;但同时,刚度 增加,使结构的固有频率向高频段移动,从而增 加了结构高频的声辐射。 根据加筋原则,筋条 应尽量处于结构振型的节线位置附近,然而应 用阻尼技术时,阻尼材料应尽量位于结构振型 最大振幅处,因而需两者兼顾。 传统的方法是 通过加筋来提高板的刚度,但不能增加结构的 阻尼和耗能特性,减少振动能量的传输,因此减 振效果有限。 阻尼材料由于减振效果好,价格低廉,便于使