冰箱壓縮機(jī)降噪特性研究

李勍，尹小兵，胡小強(qiáng)，葉明進(jìn)

（華意壓縮機(jī)股份有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333000）

冰箱壓縮機(jī)降噪特性研究

李勍*，尹小兵，胡小強(qiáng)，葉明進(jìn)

（華意壓縮機(jī)股份有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333000）

為改進(jìn)因高頻摩擦噪聲引起的冰箱噪聲異常，本文對(duì)壓縮機(jī)曲軸及活塞銷進(jìn)行改進(jìn)，去掉現(xiàn)有曲軸上的油孔堵頭，配合使用無油槽的活塞銷，改善活塞銷的潤滑。通過這種結(jié)構(gòu)，有效地抑制了高頻摩擦噪聲，同時(shí)使得壓縮機(jī)整體噪聲下降約1.5 dB。

噪聲；曲軸；活塞銷

0 引言

小型、高效、低噪聲冰箱壓縮機(jī)是未來行業(yè)趨勢[1]。噪聲是冰箱壓縮機(jī)最重要的性能參數(shù)之一，也是冰箱壓縮機(jī)行業(yè)的研究熱點(diǎn)。盛正堂等[2]采用磁懸浮軸承技術(shù)，有效降低壓縮機(jī)整機(jī)噪聲約(2～3) dB。郭維等[3]對(duì)冰箱壓縮機(jī)機(jī)殼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，確定封閉殼體的固有振動(dòng)特性是壓縮機(jī)噪聲輻射的主要原因。周更生等[4]對(duì)配管進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得噪聲降低17.6%。周慧等[5]研究了橡膠墊對(duì)壓縮機(jī)噪聲振動(dòng)的影響。徐建中等[6]就零件表面雜質(zhì)引起活塞拉毛導(dǎo)致壓縮機(jī)機(jī)械噪聲超標(biāo)的問題進(jìn)行了探討。竇作為等[7]]通過改變消音器結(jié)構(gòu)，使得壓縮機(jī)噪聲值顯著下降。沈海波等[8]提出了幾種降低壓縮機(jī)噪聲的方案，即增加壓縮機(jī)殼體厚度、改善排氣閥運(yùn)動(dòng)特性以及提高排氣閥限位板阻尼均取得了明顯的效果。

為改進(jìn)因高頻摩擦噪聲引起的冰箱噪聲異常，本文對(duì)壓縮機(jī)曲軸及活塞銷進(jìn)行改進(jìn)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)效果。

1 壓縮機(jī)噪聲源分析

冰箱壓縮機(jī)是冰箱的主要噪聲源，而電磁噪聲、機(jī)械噪聲和氣流脈動(dòng)噪聲是壓縮機(jī)主要的噪聲源[9]。電磁噪聲主要來自電機(jī)工作時(shí)的徑向交變電磁力激發(fā)，分為徑向脈動(dòng)磁拉力產(chǎn)生的低頻噪聲和電源諧波在寬頻域中產(chǎn)生振動(dòng)的激勵(lì)這兩種情況。摩擦能激發(fā)物體振動(dòng)并發(fā)出噪聲，高速高壓氣體沖擊排氣閥片產(chǎn)生的脈動(dòng)噪聲，振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率與其結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，因此壓縮機(jī)的機(jī)械噪聲可以概括為摩擦噪聲、閥片噪聲和結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲。壓縮機(jī)的吸氣、壓縮、排氣、膨脹的周期性工作過程中吸氣和排氣是不連續(xù)性的，不連續(xù)的氣流波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。壓縮機(jī)的測量噪聲實(shí)際上是電磁噪聲、機(jī)械噪聲和氣流脈動(dòng)噪聲的疊加結(jié)果，不同的噪聲源所反映的噪聲頻譜段是不一樣的，因此可以通過噪聲頻譜確定出主要噪聲源。機(jī)械噪聲的波峰頻段主要在(1,800～8,000) Hz的高頻段；氣流噪聲主要是在630 Hz及(1,800～4,000) Hz之間有一個(gè)突出峰；電機(jī)噪聲的頻段主要是在(150～700) Hz之間為高峰段[14]。相同的運(yùn)動(dòng)環(huán)境中，摩擦系數(shù)越大，摩擦表面間輻射出來的摩擦噪聲的強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)增大，良好的潤滑可以降低機(jī)器的摩擦噪聲。

2 方案設(shè)計(jì)

HY公司的XTU型壓縮機(jī)匹配到冰箱上，批量抽檢出現(xiàn)共振，多次測試出現(xiàn)噪聲超標(biāo)，壓縮機(jī)噪聲主要反饋在5,000 HZ左右。初步分析箱體噪聲大的主要原因?yàn)閴嚎s機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高頻段摩擦噪聲。本文嘗試改變壓縮機(jī)油路結(jié)構(gòu)，從而改善潤滑降低摩擦噪聲。對(duì)出現(xiàn)噪聲問題的 XTU型壓縮機(jī)進(jìn)行抽測，得到圖1所示噪聲頻譜。

從上述頻譜可知，噪聲高峰段在5,000 Hz左右，可初步確定噪聲問題主要是由機(jī)械噪聲和氣流脈動(dòng)引起。為改進(jìn)機(jī)械摩擦噪聲引起的冰箱匹配時(shí)噪聲異常，對(duì)曲軸和活塞進(jìn)行改進(jìn)，去掉現(xiàn)有曲軸上的油孔堵頭，同時(shí)使用無油槽的活塞銷，通過這種組合結(jié)構(gòu)，改善活塞銷的潤滑情況，有效降低壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高頻噪聲。改進(jìn)前后具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 XTU型壓縮機(jī)噪聲

圖2 XTU型壓縮機(jī)改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)對(duì)比

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

分別選取改進(jìn)前后的兩臺(tái)壓縮機(jī)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)后的樣機(jī)噪聲測試結(jié)果如圖3。

KF1219-7和KF1219-8為改進(jìn)前樣機(jī)，對(duì)應(yīng)的KF1225-2和KF1225-3為改進(jìn)后樣機(jī)。改進(jìn)后的壓縮機(jī)2,000 Hz以上的高頻摩擦噪聲均出現(xiàn)下降。

為充分驗(yàn)證噪聲改進(jìn)前后壓縮機(jī)匹配情況，再次與冰箱匹配測試，冰箱箱體噪聲下降，匹配性能良好。噪聲匹配情況具體見圖4。

圖3 XTU型壓縮機(jī)改進(jìn)前后噪聲頻譜

圖4 XTU型壓縮機(jī)改進(jìn)前后匹配冰箱噪聲頻譜

為確保這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)有效，進(jìn)一步驗(yàn)證上述改進(jìn)是否影響壓縮機(jī)其他性能指標(biāo)，對(duì)樣機(jī)其他性能做出測量，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 改建前后樣機(jī)性能對(duì)比表

改進(jìn)后樣機(jī)制冷量和COP性能基本保持不變，噪聲都有明顯降低，效果較好。

從頻譜對(duì)比圖來看，改進(jìn)后樣機(jī) KF1225-2的噪聲在1,000 Hz～6,300 Hz的高頻噪聲段特征峰都有所下降，特別是3,150 Hz～5,000 Hz之間噪聲下降較大，綜合改進(jìn)效果也較為明顯，整機(jī)噪聲下降達(dá)1.5 dB。改進(jìn)后樣機(jī)KF1225-3的噪聲在高頻噪聲段特征峰都有所下降。采用本方案可以改善壓縮機(jī)高頻噪聲，同時(shí)通過降低高頻摩擦噪聲，壓縮機(jī)匹配冰箱的箱體噪聲也同步有所下降。

4 結(jié)論

通過對(duì)曲軸和活塞銷結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改變了壓縮機(jī)油路結(jié)構(gòu)，改善了活塞與活塞銷之間、曲軸與曲軸箱之間的潤滑效果，降低了壓縮機(jī)的高頻摩擦噪聲，同時(shí)也降低了壓縮機(jī)匹配冰箱的噪聲。

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Study on Noise Reduction Characteristics of Refrigerator Compressor

LI Qing*, YIN Xiaobing, HU Xiaoqiang, YE Mingjing
(Huayi compressor Co., Ltd., Jingdezhen, Jiangxi 333000, China)

In order to reduce the refrigerator noise caused by high frequency friction noise anomalies, the compressor crankshaft and piston pin were improved, removing the oil hole plug of crankshaft and using the piston pin without oil tank. The high frequency friction noise had been effectively controlled by this method, with the 1.5 dB decline of compressor noise.

Noise; Crankshaft; Piston pin

10.3969/j.issn.2095-4468.2017.04.205

*李勍（1988-），男，助理工程師，工學(xué)學(xué)士。研究方向：壓縮機(jī)研發(fā)及制造工藝。聯(lián)系地址：華意壓縮機(jī)股份有限公司，郵編：333000。聯(lián)系電話：15079850531。E-mail：lq@hua-yi.cn。