冰箱压缩机减振降噪的应用研究

　　压缩机是工业上的重要制冷设备,也是冰箱、空调的主要噪声源,当前“高效、低噪”已成为衡量这些家电产品质量的首要指标。为此,国内外学者对压缩机减振降噪进行了深入的研究[1～6],提出了一些有效的方法,例如改进压缩机外壳形状[2,3],改进消声器的设计[4,5]等。本文从改进某型冰箱压缩机隔振系统出发,提出了一种新的减振降噪措施,经过实际测试:压缩机10台平均噪声由37.3dB(A)下降到35.0dB(A),振动由3.2m/s²下降到1.7m/s²,取得了良好的减振降噪效果。

　　1　压缩机隔振系统分析

　　本文所研究的压缩机结构如图1所示。电机带动曲柄连杆机构运动实现活塞的往复运动,从而完成了对制冷媒质的压缩。壳体的振动一方面来自压缩机工作时产生的振动,通过压簧隔振系统传递给壳体,使壳体振动和辐射噪声;另一方面压缩机工作时因振动辐射噪声和流体噪声在压缩机壳体内形成一个噪声能量较大的声场,该声场以声激励的形式激励壳体振动并辐射噪声。此外,还有壳体内液体扰动以振动和噪声辐射直接激励壳体,引起壳体振动并辐射噪声。显然改进压缩机压簧隔振系统可以减少因机芯振动传递给壳体的振动能量,将有利于降低压缩机的噪声。

　　对于具体压缩机隔振系统来说,如图1所示,机芯(被隔离体)放在四个压簧上(隔振器),而压簧通过塑料支柱安装在压簧支柱上(基体),压簧支柱焊在外壳上。由于机芯存在高频振动,正是这些中高频振动激起壳体振动,造成压缩机噪声偏高。这就涉及到高频隔振问题。

　　当激励力的频率较高时,必须计入隔振器质量的影响,考察隔振器中出现的驻波现象。这时传递率可以由四端参数法求得[7]

式中:μ被悬置质量与隔振器质量之比;l为隔振器的长度;为隔振器的密度,ω为激励频率,E为隔振器的弹性模量。E*=E(1+jζ),ζ为阻尼比。计算机仿真结果如图2所示。

　　由图2可以看出,由于驻波效应,在高频实际的传递率,要高于简单理论(忽略驻波效应)计算的传递率,并且呈现波动趋势;随着质量比和阻尼比的增加,其波动呈下降趋势,也就是说增加质量比和阻尼比有助于提高隔振系统的隔振效果。但对于实际的冰箱压缩机压簧隔振系统来说,改变其质量比是很困难的,我们可以通过增加隔振系统阻尼,降低隔振系统刚度,增加隔振频率范围,达到降低传递率的目的。

　　本文所研究的压缩机,其工频为48 Hz,激励力的频率为48 Hz或其倍频,隔振系统固有频率为9 Hz,而阻尼比为0.02,质量比为250。鉴于以上分析我们把其隔振系统固有频率降为6 Hz,阻尼比增为0.05。改进前后,隔振系统传递率计算机仿真结果如图3所示。