冰箱噪音分析

振动窄带谱
6/8
m/s²
Soundpower
40 30 20 10 0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 Band
1# 改进2# 改进3# 改进4#
8/8
方案 序号 改进前 1# 2# 改进后 3# 4# 噪声 dB（A） 37.4 36.1 35.7 35.4 振动 m/s2 0.51 0.25 0.27 0.24 备注
改进后压缩机噪声和振动频谱图：
m/ s ²
0.3 0
0.2 5
0.2 0
0.1 5
0.1 0
0.0 5
0.0 0 0 10 0 0 20 0 0 3000 4000 50 0 0 600 0 7000 8000 900 0 10000 110 00 1200 0
电冰箱压缩机噪声分析方法的研究
方泽云 何仁庶 陈刚 （湖北黄石东贝集团电器股份有限公司）
摘要：本文根据电冰箱压缩机机械和电磁噪声产生的原理，结合 实践工作，总结了一些电冰箱压缩机噪声分析方法。利用分析软件， 了解噪声和振动频谱特性，结合理论分析，找出影响压缩机噪声和振 动的原因，实验证明此方法对压缩机噪声和振动分析有较好的效果。 关键词： 分析方法、噪声和振动频谱、平衡系统、质量块
编号
1# 2# 50 48.44 100 98.44
X
143.5 245.3 243.7 1370 50 48.44
Y
100 245 243.75 1370 50 48.4 100 98.4
Z
2681.2 635.9 2731.2
从上面数据可以看出，影响压缩机噪声的主要频段是 245 Hz、 734Hz、1370Hz、2887Hz、3444Hz，在分析出哪些频段影响压缩机噪 声和振动后，下面就对这些频段进行分析，找到与这些频段有关系的 因素，再对压缩机结构进行具体改进。 1.4、噪声源的分析 对于正常运行的压缩机来说，产生机械噪声的主要原因是： （1） 、转子系统不平衡产生的振动引起的噪声，该噪声频率是转 子转动频率的数倍关系，即转频的高阶： f = Nf 式中 f ——噪声频率 f ——转子转动的频率 N——0、1、2、3…… 经计算可知，该类型的压缩机转速为 2920——2970 转/min，所 143.5Hz、 243.75 Hz、 1370 Hz、 2731.25 以 f = 48.66— 49.5Hz之间，
) + 10Lg
（
s − K （dB） s
（
!)
（ ) 为半球面
10 个测点测量的L ∑ 10
. （
( )
) 的指数平均值，即
L 式中
( )
= 10Lg
" （dB）
S——测量表面面积（m2） ； S0——1 m2； K1 ——背景噪声； K2 ——半消音室环境修正值。
1.2、噪声和振动信号测试 为了鉴别噪声和振动源，我们选两台比较典型的压缩机 1#机和 2#机，根据测试工况要求，让压缩机运行 4 个小时，吸排气压力稳定 后，采用 BBM 信号采集及分析系统 对压缩机运行下的噪声信号，测 试数据如图 1
式中
m=2、4、6……（偶数） f ——转子的基频 f ——电网频率
经过计算可知，98.44Hz 是切向力的二阶频率； 电机径向振动引起的频率为： f0 = 1k Z4 (1 − s)6 7 f P
式中系数 k=0、1、2、3……。Z2 为转子槽数；P 为磁极对数；S 为转差 率。由上式可计算得出 K=0 时，电机径向振动引起的噪声频率 f0 = 2f = 100Hz。
Study on the method of reducing refrigerator compressor noise
（Huang Shi Dong Bei Group Electrical Appliance Co.LTD） Abstract：According to the principle of refrigerator compressor mechanical and electromagnetic noise, combined with practical work, summed up the refrigerator compressor noise analysis method. Using analysis software, understand the noise and vibration spectrum characteristics, combined with theoretical analysis to identify the reasons that affect compressor noise, experimental proofing that the method is good for analyzing compressor noise. Key words： Analytical methods、 Noise and vibration spectrum、 Balance system、 Mass
48.44
0.3
98.44
0. 10
0.2
0. 2
98.44 245.31 1370.31
0. 05
1370 245.31
0 .1
0.1
635.94
1 664
1517.2 1664
0.0 0 50 0 1000 1500 2000
0. 00
0 .0
Hz
0
500
dB(A)
1 00 0
Hz
图7
2# X 轴方向
图8
2# Y 轴方向
3/8
图9
2# Y 轴方向
1.3、信号窄带谱分析 根据窄频谱，影响压缩机噪音的几个重要频段如下表：
编号
1# 2#
噪声
38.1 36.4 1076 734
窄带谱主要频段
1220 1370 3420 2887 3444 4796
根据振动信号传递函数，两台压缩机主要的振动频率如下表：
加速度计 安放位置
图 2 1#机振动信号测试 按标准要求放置好加速度计测试振动， 测试时间为 20s， 经过 FFT 计算，X、Y、Z 三坐标的振动频谱如图 3、图 4、图 5
m/s²
m/s²
0. 30
X 轴轴轴轴轴
10 0
m/s²
1.1
m /s²
0 .4
m/s²
0.38 2731.25 2681.25 2781.25 3025
5/8
上述分析能清晰了解噪声和振动信号特点， 找出影响噪声振动的 频段，为后续的改进指出了方向。 2、改进方案制定及验证 为了验证以上方法的可行性，根据 1#和 2#机频谱情况，对这款 压缩机进行改进。 从频谱信号可以得出， 振动大的频率主要是 143.5Hz、 243.7 Hz、1370Hz、2731.2Hz，压缩机运转的基频是 48.8Hz，振动关 键频率恰好和转动系统不平衡产生的高阶有关系；因此可以判断，转 动系统不平衡是这款压缩机噪声和振动大的主要原因； 再根据动平衡 的设计方法计算压缩机质量块的大小， 发现质量块比理论设计值偏小， 引起 X、Y 方向的振动上升。所以，此型号压缩机改进的重点是转动 质距。在原来的基础上再增加 15g.mm，用改进的轴装配 3 台样机， 测试噪声振动。测试结果如下：
3000 4000
Y 轴轴轴轴轴
0.28
1.0
50
0. 25
0.9
m/s²
Z 轴 轴轴 轴 轴
0.8
0. 20
0 .3
0.73
0.7
100
0.6
0. 15
243.75 50
0.5
0 .2
0. 10
0.4
50
0.3
100
0 .1
143.75
0. 05
731.25
0.2
143.75 243.75
0.1
0. 00 0 50 0 10 00 1 50 0 20 00
7/8
[参考文献] [1] 马大猷.噪声与振动控制工程手册[J].北京： 机械工业出版社， 2002. [2] 杜功焕，朱哲民，龚秀芬.声学基础[J].南京大学出版社，2001. [3] H.梅梯格，高宗英，等译；高速内燃机设计[M].北京：机械工业出 版社，1981. [4] 余跃庆， 李哲.现代机械动力学[M].北京： 北京大学出版社， 1998.
dB
40
30
1076 3444 3420
20
1220
10
0
1000பைடு நூலகம்
2000
3000
4000
50 00
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
Hz
图1
1#机噪声窄频谱图
2/8
dB(A)
在 1#机顶部选取某一位置为拾振点， 使用的加速度计为三坐标， 同一个拾振点上拾取三个方向的振动， 测试压缩机运行工况下的振动 信号，测试位置如图 2
Frequency
声功率级 1/3 倍频程频谱 从上表可以看出， 噪声和振动都有所降低， 噪声平均降低了 1.6dB （A ） ，振动降低了 0.26m/S2。另外，频谱图中反映出，部分频段噪声 和振动得到很好的改善，其中 800Hz、1600Hz、3150Hz 和 8000Hz 最 为明显，而 734Hz、1370Hz、2887Hz 正好在以上带宽内，说明以上方 法在压缩机的减振降噪研究上能起到比较好的作用。 3、结论 本文就压缩机噪声分析方法进行了深入研究， 运用噪声和振动频 率信号，分析影响振动和噪声的关键频段，再根据压缩机各部件产生 的噪声频段不同，确定需要优化的因素。最后，依据转动平衡原理， 重新设计了转动质量块， 以降低平衡问题造成的噪声。 通过实验验证： （1） 转动质量块改进后，压缩机噪声平均声功率级由 37.4 dB（A） 下降到 35.7 dB（A） ，而且大部分频段都有不同程度的降低； （2） 转动质量块改进后，振动由 0.51 m/s2 下降到 0.25 m/s2，减振效 果很明显。 （3） 通过窄带谱与声源分析相结合的方法，能快速的找到噪声和振 动产生的原因， 针对性的改进，能够快速解决问题；
Hz
0.0 0 500 1000 1500 2000
0 .0 0 1000 2000
Hz
Hz
图3
1#X 轴方向
图4
1#Y 轴方向
图5
1#Z 轴方向
用上述方法，对 2#机进行同样测试，结果如图 6、7、8、9
dB
30 25
734
2 887
20
13 70 4796
15
10
5
0 0 100 0 2000 30 00 40 00 50 00 6 00 0 70 00 80 00 9 00 0 10000 11000 12000
4/8
Hz 正好是f 的高次谐波。 从数据分析，X、Y 两个方向的振动比典型，Z 轴振动相对较小； 经过多次的试验，X、Y 方向的振动和转动轴上的平衡质量成非线性 反比，但质量块必须经过动平衡计算，在最佳动平衡以内；Z 方向的 振动与转动惯量的大小成非线性正比，受其它因素影响较小； （2）活塞、阀片等各种运动部件敲击及各种运动部件相对滑动 产生中高频（1~2KHz）的噪声机械噪声； （3）而压缩机的电磁噪声主要是内部的电机运转产生的。电机 运转时，基波磁通和高次谐波磁通都沿径向进入气隙，在定子和转子 上产生径向力，造成泵体径向的振动。此外，它还产生切向力矩和轴 向力，从而产生切向的振动。电机切向振动的频率计算式：
图6
m/s²
2#机噪声窄频谱图
m/s²
m/s²
0. 30
m/s²
0.7
m/ s²
0. 7
48.44
0 .6
m/s²
0.275
1 50 0 20 00
X 轴轴轴轴轴
Y 轴轴轴轴轴
Z 轴轴轴轴轴
0.6
48.44
0.53
0 .5
0. 25
0.5
0. 45
0 .4
0. 20
0. 4
0. 15
98.44
0 .3
随着社会的发展，人们生活质量的提高，对家用电器的静音也越 来越高。同时，欧美等国家也进一步提高了冰箱能效和噪声的控制标 准。 因此，压缩机的噪声和振动控制将是家电业的一项重要课题， 本文将对噪声和振动频谱在压缩机噪声研究上的运用进行深入分析。 1 噪声测试及分析方法 1.1、噪声测试方法
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全封闭电冰箱制冷压缩机的噪声测试，根据国家 GB4214 标准中 规定，A 计权声功率级的测量，必须在半消声室、全消声室或者混响 室内按照半球形表面 10 点法测试，声功率级的计算公式为： L 其中L =L