吳騎峰

海信容聲(廣東)冰箱有限公司 廣東 佛山 528303

引言

隨著人們生活水平提高,對(duì)冰箱噪聲也越來(lái)越關(guān)注。對(duì)于冰箱來(lái)說(shuō),主要噪聲包括結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲和氣動(dòng)噪聲,結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲主要是壓縮機(jī)振動(dòng)通過(guò)底板、管路向箱體傳遞,管路振動(dòng)過(guò)大,導(dǎo)致管路疲勞破壞以及產(chǎn)生各種噪聲,影響產(chǎn)品的可靠性和舒適度,故壓縮機(jī)管路設(shè)計(jì)非常重要。

1 冰箱管路模態(tài)分析

1.1 三維模型 壓縮機(jī)管路系統(tǒng),包括吸氣管和排氣管,排氣管采用一個(gè)配重塊減振,因此本文以某冰箱壓縮機(jī)、吸氣管、排氣管、配重塊及壓縮機(jī)腳墊為研究對(duì)象,為便于計(jì)算,對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,管路三維模型保持與實(shí)物一致。

1.2 模態(tài)仿真 模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種方法,一般應(yīng)用在工程振動(dòng)領(lǐng)域。其中,模態(tài)是指機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性,每一個(gè)模態(tài)都有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。分析這些模態(tài)參數(shù)的過(guò)程稱(chēng)為模態(tài)分析。

1.3 振動(dòng)測(cè)試 根據(jù)需求,對(duì)壓縮機(jī)、吸氣管、排氣管分別布加速度傳感器進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試,管路質(zhì)量較小,因此必須采用較小質(zhì)量的加速度傳感器測(cè)試,管路質(zhì)量要大于10倍傳感器質(zhì)量,此時(shí)傳感器質(zhì)量造成振動(dòng)結(jié)果的影響才可以忽略。由于制冷劑的流動(dòng),管路振動(dòng)不是單向的,因此管路布置三向加速度傳感器,同時(shí)測(cè)試管路3個(gè)方向的振動(dòng)大小。吸氣管Z向振動(dòng)較小,X/Y方向在70～75Hz振動(dòng)明顯變大,突變明顯；74Hz,壓縮機(jī)頂部最大振動(dòng)0.15m/s2,管路——3.5m/s2；排氣管Y向振動(dòng)較X/Z向變化較大,在58Hz附件,壓縮機(jī)頂部——0.25m/s2,但管路 Y向——12m/s2,管路模態(tài)仿真第二階頻率57.6Hz,存在共振風(fēng)險(xiǎn)。

2 優(yōu)化措施分析

2.1 壓縮機(jī)激勵(lì)以及管路振動(dòng)測(cè)試 某型號(hào)冰箱在環(huán)溫18?℃時(shí),觸發(fā)變頻壓機(jī)在特定轉(zhuǎn)速段工作(3?400?rpm),此時(shí)冰箱的回氣管路表現(xiàn)出異常振動(dòng),該振動(dòng)產(chǎn)生壓迫人耳的共振聲。

2.2 壓縮機(jī)激勵(lì)測(cè)試 為了使后期的管路仿真設(shè)計(jì)有明確的頻率設(shè)計(jì)目標(biāo),首先需要對(duì)冰箱壓縮機(jī)的激勵(lì)進(jìn)行測(cè)試,在壓縮機(jī)的殼體上布置加速度傳感器,采集壓縮機(jī)的振動(dòng)加速度信號(hào)。對(duì)壓縮機(jī)激勵(lì)信號(hào)做頻譜分析,得知激勵(lì)信號(hào)的主要能量來(lái)自壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的基頻(56.66?Hz)。

2.3 回氣管振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試 通過(guò)對(duì)回氣管布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)試,得出管路的振動(dòng)水平。對(duì)測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析,四個(gè)測(cè)點(diǎn)的頻譜分布相似。以測(cè)點(diǎn)2為例。回氣管振動(dòng)的峰值頻率為56.66?Hz,該頻率為壓機(jī)基頻頻率,說(shuō)明回氣管固有頻率和壓機(jī)工作頻率重疊,產(chǎn)生共振。

2.4 回氣管模態(tài)仿真 按照實(shí)際壓縮機(jī)－管路系統(tǒng),建立有限元仿真模型。根據(jù)實(shí)際腳墊的屬性對(duì)壓機(jī)腳墊采用三個(gè)方向不同剛度的彈簧進(jìn)行等效模擬；壓機(jī)和壓機(jī)支撐架剛性連接；管路之間通過(guò)焊接連接。管路仿真中,忽略壓機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),將壓機(jī)實(shí)際質(zhì)量等效作用在壓機(jī)有限元模型的重心；對(duì)管路末端和壓機(jī)彈簧設(shè)置節(jié)點(diǎn)約束邊界條件。通過(guò)管路模態(tài)仿真發(fā)現(xiàn),回氣管第二階左右搖擺模頻率為56.4?Hz,和壓機(jī)激勵(lì)頻率重疊。

3 避免冰箱產(chǎn)生噪音的解決方法

3.1 調(diào)整冰箱底部使其四角趨于平衡狀態(tài) 冰箱在購(gòu)置后應(yīng)放置在地面平坦或地面質(zhì)地牢固的地方。也就是說(shuō),保持地面平坦、牢固結(jié)實(shí)能夠使得冰箱站立穩(wěn)定,故而能夠穩(wěn)定其四腳使之趨于平衡狀態(tài)。當(dāng)前來(lái)說(shuō),不少冰箱在出廠時(shí)都會(huì)配備平衡旋鈕,其作用是為了使冰箱保持平衡與利于制冷作業(yè),并且在一定程度能夠控制噪音；另外,也可以加層膠皮墊,目的與以上一樣,都是為了保持冰箱四角抓地平衡。

3.2 加固管路與箱體本身 為了使得冰箱的噪音能夠受到有效控制,在對(duì)冰箱養(yǎng)護(hù)時(shí)除了做好基本清潔工作,還要做好“加固”工作。也就是說(shuō),冰箱內(nèi)部管路之間應(yīng)當(dāng)牢靠不松動(dòng)；必要的時(shí)候還要找專(zhuān)門(mén)維修師傅處理壓縮機(jī)各部件間的縫隙,避免冰箱在進(jìn)行制冷作業(yè)時(shí)產(chǎn)生共振。

3.3 壓縮機(jī)底座要上牢固 如果噪音產(chǎn)生并且難以消除時(shí),這時(shí)我們用手緊按壓縮機(jī)后,其噪音又明顯降低；手抬起又明顯恢復(fù)噪音。這種情況是說(shuō)明冰箱壓縮機(jī)底座固定減振膠墊有松動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生,或者是其受力不夠均勻所致。為此,我們可以擰緊壓縮機(jī)底板周?chē)墓潭菟ɑ蛘吒鼡Q減振墊圈。

3.4 用橡皮塊抑制管子振動(dòng) 電冰箱如果在使用階段時(shí)發(fā)現(xiàn)噪音明顯增大,并且聲音較為明顯,但制冷功能沒(méi)有問(wèn)題時(shí),一般噪聲的來(lái)源就是管路之間,具體原因上文已經(jīng)提到。而我們處理處理方式可用自行車(chē)廢棄外胎膠皮取材,即利用外胎膠皮減成30mm的圓形,中間中間剪出直徑5毫米左右的圓孔,再?gòu)耐膺叺街行募粢幌?以便把橡皮貼到管子上。一般情況下,套用15－20個(gè)就能立即減緩噪音。

3.5 顯示“報(bào)警”閃爍故障檢查與處理方法 出現(xiàn)此故障時(shí),首先要檢查除了報(bào)警閃爍顯示外,顯示器上有無(wú)其他字符顯示,如還有其他字符顯示(此類(lèi)故障最為常見(jiàn))則說(shuō)明是傳感器探頭故障；如無(wú)字符顯示則是主板與顯示器件連接線或燈開(kāi)關(guān)的問(wèn)題,這時(shí)首先要用萬(wàn)用表檢查主板和顯示器間每根線是否正常導(dǎo)通；然后再檢查通信線間接插頭及端子連接是否良好。如燈開(kāi)關(guān)出現(xiàn)開(kāi)門(mén)后不能斷開(kāi)時(shí),出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象,只要修好或更換燈開(kāi)關(guān)即可,對(duì)有開(kāi)門(mén)報(bào)警功能的冰箱如冷藏室門(mén)開(kāi)門(mén)超過(guò)1min,則會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象,這時(shí)只要將冷藏門(mén)關(guān)好即可排除故障。如美菱冰箱BCD－460WE9多溫區(qū)電控全直流冷藏冷凍箱的傳感器出現(xiàn)故障時(shí),通用信息(“報(bào)警”)和對(duì)應(yīng)傳感器探頭故障代碼分項(xiàng)信息同時(shí)閃爍；背光源保持半亮狀態(tài)；故障過(guò)程中所有按鍵操作無(wú)效。

結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)不同回氣管、排氣管、配重塊優(yōu)化方案?；谀B(tài)分析及振動(dòng)實(shí)驗(yàn),研究了管路形狀、配重塊質(zhì)量及位置對(duì)振動(dòng)的影響。通過(guò)對(duì)比分析可知：1)研究冰箱管路系統(tǒng),用模態(tài)分析理論指導(dǎo)管路設(shè)計(jì),對(duì)冰箱成本、開(kāi)發(fā)周期的縮減以及產(chǎn)品品質(zhì)的改善意義重大；2)針對(duì)不同的壓縮機(jī)和箱體,存在一致性問(wèn)題,因此需通過(guò)大批量驗(yàn)證,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論統(tǒng)計(jì)振動(dòng)平均值及異常情況,最終證明方案的可行性。