往复式冰箱压缩机噪声分析及控制方法

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1、往复式冰箱压缩机噪声分析及控制方法 随着社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，环境保护意识大大增强，冰箱作为日常生活必备的家用电器，其性能直接影响到人们的生活和工作，在噪声控制方面取得了较大的进步，38dB以下。企业只有不断提高压缩机的效率(COP)，开发新产品，尤其是高效率、低噪声的产品，才能立足市场，长远发展。冰箱的噪声主要来源于冰箱压缩机的噪声，所以对冰箱压缩机进行噪声分析与控制的重要性不言而喻。目前市场往复式冰箱压缩机占有率高达87％，所以针对往复式冰箱压缩机的噪声问题进行系统深入的论述是很有必要的。本文在分析往复式冰箱压缩机噪声产生机理和传递路径的基础

2、上，总结了往复式冰箱压缩机常用的噪声控制方法，并介绍了噪声控制方面的新技术。一 冰箱压缩机噪声源及其传递途径   往复式压缩机的工作原理是通过曲柄连杆机构将电机的旋转运动转换为活塞的往复运动，活塞在气缸里的往复运动通过吸气阀和排气阀的配合，实现对制冷剂的吸人、压缩和输送。在压缩机工作过程中，它的噪声来源比较复杂，归纳起来，主要来自三大类：机械噪声、空气动力性噪声和电磁噪声。   1．1压缩机产生的噪声   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原因。一阶惯性力可以通过设计平衡块平衡，但是二阶惯性力是不能通过设计平衡块平衡。因此，这种周期性的不平衡力

3、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频率的整数倍时，则会使零部件产生强烈的共振，从而产生强噪声。此外，活塞撞击气缸和阀板、阀片撞击阀片限位器都会产生撞击噪声。制冷剂及冷冻机油也有可能成为振动和噪声的激励源。   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的振动产生的。在冰箱压缩机中，由于间歇地吸气、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壳体中的制冷剂气体共振，也会产生噪声。   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

4、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，电磁噪声的声源类型有：(1)感应电机的嗡嗡声。这种噪声的频率是电源频率的两倍，即为100Hz，是由定子中磁滞伸缩作用引起的。(2)沟槽谐波噪声。当转子的每一个导体通过定子磁板时，作用在转子和定子气隙中的整个磁动势将发生变化而引起噪声。(3)槽噪声。由定子内廓引起的气隙的突然变化使空气骚动产生噪声。   1．2噪声的传递路径   噪声在固态、液态和气态媒质中均能传播，并根据其传播媒质相应地被分别称为固体声、液体声和空气声。噪声传播有直接的和间接

5、的传播途径之分。直接传播是由声源产生的空气声，不经其他媒质的中介作用，直接传递给接收器。声的间接传播是由声源产生的声音，首先完全地或者部分地以固体声、液体声或者空气声的形式，在一个系统内传播，然后从一个有适当辐射条件的受激构件上，以空气声辐射出去，传给接收器。在间接传播的途径中，可能出现固体声、液体声、空气声以及单个构件之间共振的多次转化。在冰箱压缩机中，噪声主要是以固体声和气体声进行传播。   (1)固体声传播路径。声波的传递大小与媒质的特性阻抗(密度与声速的乘积)有关。在压缩机噪声传递过程中，固体通道是最重要的传输通道。利用计算机仿真技术来研究通过弹簧传递的振动，

6、发现若将活塞和连杆的质量减少30％，即可减少40％的传递力。   (2)气体声传播路径。全封闭压缩机腔内充满了制冷气体，当机体振动时，制冷剂被激励，一方面将振动传输出去，另一方面有可能产生共振，将振动放大，从而使外壳产生更大噪声。如果其吸排气频率及其谐波与腔内某阶自振频率相重合的话，极易发生气体共振，高背压压缩机与低背压相比，由于压力及脉动较大，更易发生共振。二 噪声控制技术和方法   根据噪声传播理论，降低冰箱压缩机噪声可以从两个方面人手，即声源和传播途径，①通过合理的设计优化压缩机的各部件，降低压缩机机体的振动以减少噪声的产生；②合理设计压缩机外壳和优化支撑，降低

7、噪声的辐射。对于往复式冰箱压缩机的噪声控制研究已经有很多年了，技术也日趋成熟，目前常用的噪声控制方法现归纳如下。   2．1壳体的优化设计   不管机理如何，一个压缩机最终还是以封闭外壳振动向外辐射的形式产生噪声，对壳体特性的研究当然也是至关重要的。在壳体的所有参数中，对其辐射能力影响的最大系数是其固有频率。对壳体的研究另一方面在如何优化外壳形状问题上展开。目前比较公认的原则是：尽量增大外壳的刚度，以便升高其固有频率，躲开激励流量比较高的低频区域。合理的外壳形状应是曲率半径尽量减小，尽量避免曲率的急速变化。按照这个要求，以下几个方法都可以有效地降低压