家用洗碗机振动噪声优化设计 梁发明
小型家用智能洗碗机设计
小型家用智能洗碗机设计作者：邹涵耿其东曹佳铭马宇王旭来源：《科技风》2021年第04期摘要：为了迎合当前家电市场“健康经济”“懒人经济”的发展趋势，设计了一款结合自激振荡脉冲喷淋清洗以及超声波空化清洗方式的小型家用超声波洗碗机。
通过Fluent仿真计算出合理的自激振荡脉冲射流结构参数，并选用合适的超声波发射器及超声波换能器，最终设计出一款集多样清洗、节能节水、家用环保、多功能储物为一体的小型智能洗碗机。
关键词：洗碗机;自激振荡脉冲喷淋;超声波空化1 家用洗碗机现状及发展方向1.1 现状通常来说，洗碗機有传统的喷淋式清洗和新型超声波清洗两大类。
第一种喷淋式洗碗机实现方式为水流经水泵加压从喷淋臂出水孔喷出，喷淋臂本身受力可以实现注水自旋。
第二种水槽式超声波洗碗机则多为在内腔注满水，通过发射高频超声波使液体中产生剧烈运动的空化气泡，从而使附着在碗筷表面的污渍脱离。
陈伟才，李东华[1]指出：中餐油腻重、烹饪手段丰富、多种食材混合烹饪，因此，容易出现因水流冲刷不到位、机器设计存在死角等，导致洗净力差，洗涤效果不理想。
当前洗碗机洗涤方式单一，多为机械喷淋式清洗，内部碗架结构单一且无法尽可能利用内部空间，甚至出现死角，为了达到清洗效果往往加入污染环境的洗涤剂，所以清洗效果往往不尽如人意。
考虑到以上传统喷淋式洗碗机的缺点，超声波洗碗机应运而生。
然而，目前超声波洗碗机的应用区域几乎上还只是商用超声波洗碗机，主要用在宾馆、饭店、部队、学校、机关、厂矿食堂等大型场合[2]。
这些产品有着噪声小、全方位清洗等优点，但是多为商用、占地面积大。
由于是单一的超声波清洗，耗水量亦极大。
1.2 发展方向当前我国厨卫市场呈现整体增速放缓的趋势，洗碗机作为“健康经济”“懒人经济”的代表性新兴厨电产品，呈现出逆势增长的态势[3]。
为了迎合该经济发展趋势，迫切需要一款结合了传统喷淋清洗以及超声波清洗方式的小型智能洗碗机，从而可以达到像洗衣机、微波炉、空调等家电的高密度安装到户。
家用洗碗机振动噪声优化设计分析
家用洗碗机振动噪声优化设计分析作者：梁淘来源：《科学与财富》2019年第04期摘要：洗碗机振动噪音大小是评定洗碗机质量的重要指标。
为减少某家庭洗碗机的振动与噪音，通过测试和仿真相融合的途径，探讨了洗碗机箱门与内胆结构特定频率对噪音的干扰，结果显示，洗碗机箱门与内胆底板特定频率对噪音的影响很大，而整个内胆的特定频率对噪音的影响很小。
通过完善内胆底板构造，完善后的洗碗机整个内胆振动噪音要优于原设计，同时，洗碗机噪音从原本的52.72dB下降到38.87dB，达到了噪音小于39dB的设计标准，提高了该产品的核心竞争水平。
关键词：家庭洗碗机;振动噪音;优化设计随着生活质量的提升及生产节奏的加快，人民选取家电的标准也从简单追求功能慢慢转变为以节省资源、工作安全、绿色节能为主要目标。
从改革开放后，国内家用电器普及性很高，但是家庭洗碗机且始终是一块还没有被开发且有巨大发展空间的领域。
主要原因是，家庭洗碗机的推广与使用受到厨房空间、水电费、专用清洗剂、生活理念和消费习惯等多种因素的限制和影响。
中国家庭的餐具重点是碗筷，碗具类型、尺寸、式样多种多样，且深度大，但洗碗机大都采取一般的喷淋式清理，水流较弱，冲刷点无法包含碗壁每个位置，有洗不彻底的死角，清晰十分复杂，不如手洗简便、干净。
1、洗碗机结构及运行原理某家庭洗碗机3D结构。
其运行原理是，水通过进水口流进洗碗机水杯，利用电热部件来加热水，接着洗涤泵把水杯内的水排斥，热水经过一个或若干个喷臂压力喷出，碰壁在水流影响下旋转，令水喷至洗碗机内部每个边角，清理餐具，在高温水流与洗涤剂作用下，能够有效清理餐具上的油渍。
最后水依旧流进水箱，冲洗下的残渣被网格遮挡，油污漂浮于水面，经排污口排净。
如此一来，热水能循环应用，以节省用水及能耗。
2、洗碗机振捣噪音检测2.1样机噪音检测该洗碗机的减噪目标是把噪声为此在39dB之下，进而使该洗碗机的噪音达到国际标准水平。
根据：《IEC 60704-1：1997家庭及类似用途家电传出的气载噪音检测规则——通用标准》与《IEC 60704-2-3：2005家电明确空气噪音的测试方法——对洗碗机的特别要求》，对样机展开噪声检测。
家用洗碗机振动噪声优化设计探究
家用洗碗机振动噪声优化设计探究摘要：随着人民生活水平的提高，消费者对家电产品的低噪声要求也日渐提高，国家及家电相关行业也对此进行了相应要求。
在洗碗机新的A+行标中，噪声作为其中一个重要性能指标，也有了具体的限值要求。
而降噪技术的应用能够改善洗碗机的噪声问题，满足消费者对产品高性能高品质的需求。
基于此，本文将对家用洗碗机的振动噪声优化进行分析和研究。
关键词：家用洗碗机；振动噪声；优化设计引言：近年来，随着人民生活水平的提高，家用洗碗机逐步得到普及，振动和噪声成为用户关注和选择家用洗碗机的重要性能指标之一。
传统洗碗机的减振降噪往往依靠大量的实验进行振动噪声的研究和产品结构的改进，不仅浪费人力物力，而且研发周期较长。
随着经济的不断发展，我国家电产品普及程度已经非常高，然而家用洗碗机却一直是一块未被开发并且存在巨大市场潜力的领域，究其主要原因，最根本的还是因为洗碗机的噪音问题。
1、家用洗碗机的工作原理概述一般来说，洗碗机的使用流程是先将所要清洗的餐具放到洗碗机的网架上，接通洗碗机的电源之后选好所需要的洗碗程序并按下相应的选择开关，洗碗机的程序控制器就会自动的开始工作。
洗碗机主要是通过机械的程控器的凸轮转动或者是电脑程序对继电器的控制，实现对电路的切换。
之后，再利用清洗泵对水进行加压，加热器对水快速的进行加热，等到水温到达一定的程度时再注入定量的洗涤消毒剂。
洗碗机内的水经过喷臂的喷水孔喷出，喷臂受到反作用力之后回转，将水喷射到将要清洗的餐具上，降低油脂的附着力，将污物和油脂喷洗干净，最后利用加热器将餐具烘干，完成餐具的清洗工作。
2、洗碗机常见的降噪措施2.1洗碗机降噪技术应用现状目前行业里面对洗碗机的降噪研究方向主要是以被动降噪为主，其实现措施是通过结构优化，增加隔音、吸音、阻尼等材料的方式。
虽然此类被动降噪方案也能降低噪音，但其降噪效果并不明显，而且会占用大量的空间布局、降低产品的有效容量，导致产品体型加大，从而导致产品整体成本的上升。
解决家用洗碗机振动噪声的设计思路研究
解决家用洗碗机振动噪声的设计思路研究摘要：近年来随着人民生活水平的提高，家用洗碗机逐步得到普及，振动和噪声成为用户关注和选择家用洗碗机的重要性能指标之一。
本文从洗碗机的发展历史入手，分析了合理使用洗碗机材料的设计方法，并且在计算机技术的发展下，探讨了一种借助数值仿真技术实现家用洗碗机的降振降噪的设计思路，以供参考。
关键词：家用洗碗机；振动噪声；设计思路1.家用洗碗机的发展历史及现状洗碗机的发展历史悠久，在欧洲洗碗机是家庭和企业的厨房帮手，首个机器洗碗专利在1850年出现，是手动洗碗机。
1929年德国的米勒（Miele）公司制造出了欧洲第一台电动家用洗碗机。
1954年美国GE公司生产了第一台电动台式洗碗机，不仅洗涤性能有所提高，而且整机体积外形也有所改善。
随着科技的进步，在欧美国家已经把家用洗碗机发展成具有统一形象的厨房家电。
欧美所代表的企业有米勒（Miele）、西门子SIEMENS）、惠而浦（Whirlpool）等公司。
而在中国，洗碗机是美的集团旗下生产的一款家电产品，目前美的洗碗机的年产销量上百万台，是亚洲最大的洗碗机制造上，全球行业排名第五，并且与世界上各大知名洗碗机制造商建立了良好的战略关系。
2.解决洗碗机的振动噪声的必要性从上述分析可知，家用洗碗机经过长久的发展，目前是很受欢迎的一款设备，家用洗碗机带给人们实际生活中是省时、省力、更方便的生活方式，家用洗碗机逐渐走进千家万户。
洗碗机具备了洗碗机、消毒柜和碗柜的全部功能，自动洗碗机在全自动的洗涤过程中，清洗后的餐具完全可放到下次使用时才取出。
对于洗碗机而言，以超声波洗碗机为例，其清洗的原理是当超声波经过液体介质时，将以极高的频率压迫液体介质洗碗机振动，使液体分析产生正负交变的冲击波。
当声强达到一定数值时，液体中急剧生长微小空化气泡并瞬时强烈闭合，产生强烈的微爆炸和冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。
在超声波洗碗机的运作过程中，其振动不可避免会造成振动。
噪声控制技术在洗碗机中的应用
噪声控制技术在洗碗机中的应用发布时间：2021-04-12T02:12:18.341Z 来源：《防护工程》2021年2期作者：廖硕丰[导读] 文章主要是分析了消除噪声的消声机理，在此基础上讲解了有源结构声的控制和ANC系统，最后探讨了噪声控制技术在洗碗机中的应用，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
美的洗涤电器制造有限公司广东佛山 528300摘要：文章主要是分析了消除噪声的消声机理，在此基础上讲解了有源结构声的控制和ANC系统，最后探讨了噪声控制技术在洗碗机中的应用，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键词：波的干涉；噪声；控制；洗碗机1、前言当前我国现代社会的不断发展，生活中的噪声也在也在不断的增加，噪声的存在会影响到了人们的生活，同时威胁到人们的身体健康，为此如何有效降低噪声是当前有关部门应当思考解决的难题。
2、消声机理在正常情况下，80个噪声分贝不会对人体造成严重损害，在85分贝以上则会对人造成一定的影响。
统计数据显示，如果人们处于90分贝以上的嘈杂环境，他们的工作效率将非常低。
其员工的健康是一个严重的问题，尤其是耳聋发病率会增加。
常见的噪音污染危害将影响人们的生活质量，影响城市的经济层面的改善，影响信息技术的发展，使人们的生活和学习负担更重。
噪音污染危害是过度的环境噪音污染。
人们可能有耳鸣，头晕等生理症状。
如果一些工人需要长时间在噪音污染严重的环境中工作，甚至可能导致失聪。
为可以达到静音效果，次级声场必须满足主音的振幅和相位第二场声场在空间上应一致，两点叠加振动在空间上应相反。
这个就是所谓的声场适应性。
很明显，匹配决定了消声器的声音，匹配的程度取决于主声场的复杂程度，主声场可以产生简单的平面波，因此声音容易被识别工具。
这个是ANC技术早期发展的重要原因。
在我们日常生活中，常见的噪声是由结构振动产生的声辐射，简称机械噪声噪音。
同时，噪声源是振动结构。
我们想要控制的主要声音通常是三维的空间。
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家用洗碗机振动噪声优化设计梁发明
发表时间：2019-04-18T15:49:44.153Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：梁发明
[导读] 摘要：本文分析了洗碗机的结构振动和噪声的来源是结构振动和噪音的能量传递，优化了内胆和水杯结构，降低了洗碗机的振动和噪音。
佛山市百斯特电器科技有限公司广东省佛山市 528000
摘要：本文分析了洗碗机的结构振动和噪声的来源是结构振动和噪音的能量传递，优化了内胆和水杯结构，降低了洗碗机的振动和噪音。
关键词：家用洗碗机；振动噪声；优化设计
前言
家用洗碗机是依靠电力驱动，用化学能、机械能、热能等，对碗、盘子、玻璃器皿和刀叉等餐具进行洗涤、漂洗的器具，即洗碗机具备对餐具进行洗涤、漂洗、烘干和除菌的功能。
1去污原理
从洗涤工作原理上，自动洗碗机都是利用水的冲刷或者空泡来去除污渍，但是，单纯依靠机械作用来清除污渍的效果是非常差的，因此，还需要辅助加温水的热能作用和洗涤剂的除油去污作用。
为了提高的清洁力，达到省时、杀菌消毒等目的，主流机型中都安装有加热器，可以将洗涤水加热，加热后水温一般在45℃～75℃。
显然，热水中去污能力比冷水有明显提高。
对于脂肪类油污，随温度的升高，逐渐软化、甚至融化。
同时，热水也加速干结的淀粉和蛋白类污渍的吸水溶胀，以降低污渍在餐具表面上的附着力，因此，易于从餐具表面被清除。
此外，对于一些牢固污渍的清洗，还需要专用洗涤剂的辅助。
洗涤剂一般包括表面活性剂、氧化剂、酶制剂以及助剂等。
利用表面活性剂特有的润湿能力加速洗涤液的渗透，从而，削弱污垢在餐具表面的黏附并最终去除。
而洗涤水加热后，进一步增强洗涤剂功效成分对污渍的清除、分解作用，如针对有色污渍的氧化分解；针对淀粉和蛋白类污渍的酶催化分解作用；针对脂肪类污渍碱性助剂的皂化作用。
因此，自动洗碗机的去污过程是强劲水流在三维立体空间产生的喷射作用、加温水的热能作用和洗涤剂的除油去污作用，三者协同完成的。
2样机振动噪声测试
2.1样机噪声测试
该洗碗机的降噪目标是将噪音控制在45dB以下，从而使该产品的噪声达到国际领先水平。
依据：《IEC60704-1：1997家用及类似用途电器发出的气载噪声的测试规程—通用要求》和《IEC60704-2-3：2005家用电器确定空气噪声的试验方法—对洗碗机的特殊要求》，对洗碗机样机进行噪音测试，从噪音频谱上可以看出，噪音较大处主要集中在100和200Hz附近，噪音的分贝值达到了52.72dB。
为了了解洗碗机哪些结构辐射噪声，需要测试洗碗机外壳的振动。
2.2样机振动测试
由于洗碗机箱体外壳和内胆之间有减振隔音装置，其工作时主要从箱门一侧辐射噪声，因此振动测试主要集中在箱门一侧。
样机在正常洗涤工作状态下，通过外壳的振动测试，发现振源（噪音源）主要来自于洗碗机的下部，并且振动的主要频率也是100Hz和200Hz左右。
从外壳的振动测试结果表明，振动主要来源于下面的电机及泵体。
也就是说箱门的振动主要是由于电机及泵体的振动，而振动频率是由于电机转动而产生的受迫振动还是某些结构发生共振引起的，需要通过对洗碗机进行模态分析确定。
通过模态分析可以了解洗碗机部件在某易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，从而可以预测结构在此频段内，在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。
3洗碗机结构优化设计
3.1箱门模态分析
由于洗碗机箱门是洗碗机向外界辐射噪声的主要部件之一。
因此，研究洗碗机振动噪声与结构固有频率的关系，洗碗机箱门是重点需要关注的对象。
利用CAE软件Hyperworks 对洗碗机的零部件进行网格划分、模态分析及结构优化。
洗碗机门的几何模型，如图1所示。
洗碗机内外门为薄板结构，利用Hypermesh 划分网格，然后利用Radioss 对洗碗机的内门和外门作模态分析1，前十阶模态固有频率，如表1所示。
从表1中对洗碗机内门和外门的模态分析结果可以看出，内门薄板结构第1 阶和第6 阶模态的固有频率分别在100Hz 和200Hz附近，外门第2、3、4 阶的模态频率在100Hz 附近。
结合前面的试验结果，振动和噪声主要集中在100Hz 和200Hz 附近，说明洗碗机箱门结构固有频率对洗碗机噪声有较大的影响。
由于洗碗机薄板结构较多，并且在100Hz 和200Hz 附近有比较多的薄板模态。
由于结构表面声压和结构表面振动速度成正比，因而对于薄板其模态的振幅与噪音辐射成正比关系，因此可以通过改变这些结构辐射噪音的模态的方式来降低噪音，如：（1）可提高模态频率减小振幅，或者避免结构共振；（2）减小洗碗机内部激励源传到箱门的能量。
3.2内胆底板结构优化方案
利用Optistruct软件通过加入加强筋的方式对内胆底板进行结构优化。
在优化内胆底板时，需要综合考虑底板的对称性和排渣的通畅性。
以底板的固有频率为目标函数，施加对称约束和方向约束。
通过计算得到结构优化的结果，如图2(a)所示。
其中一个表示筋深度10mm，另一个表示0，中间表示（0~10）mm 之间。
由于这个结果很不规则，只能作为加筋的参考。
根据上面的加筋思路，结合实际，前面原来小横筋去掉，加3条纵筋，后面原来宽筋去掉，加2条纵筋，左右各加1条横筋，宽度均为40mm，深度5mm，优化后内胆底板布局，如图2（b）所示。
优化前模态（左）freq=114Hz、优化后模态（右）freq=128Hz，第五阶模态固有频率增加了14Hz，结构优化后的内胆底板的第5阶模态固有频率显著增加，能够有效的避免内胆底板的共振。
为了解内胆底板优化后内胆整体的振动响应情况，需要对内胆整体进行谐响应分析。
利用RADIOSS软件对内胆底板优化后的内胆整体进行谐响应分析。
从内胆整体的谐响应仿真分析结果可以看出，在几乎所有频率段优化设计的振动响应都是优于原始设计的。
4结论
（1）振源（噪音源）主要来自于洗碗机的下部的电机和水泵，并且振动和噪声的主要频率是100Hz和200Hz左右；（2）通过对洗碗机箱门进行模态分析，结果表明箱门结构的固有频率对洗碗机的噪声有较大的影响；（3）洗碗机产生较大振动不是由洗碗机内胆整体的共振引起的，而内胆底板的第五阶模态为114Hz比较接近100Hz，内胆底板的共振对结构振动和噪声的影响较大；
（4）通过对内胆底板进行结构优化有效提高了内胆底板的第五阶模态频率，避免了内胆底板的共振；（5）通过优化洗碗机内胆底板结构，优化后样机噪声为38.87dB，满足<39dB的设计要求。
参考文献
［1］熊好平，黄龙春.噪声控制技术在洗碗机中的应用［J］.家电科技，2017（8）：16-18.。