壓縮機(jī)的噪音與振動(dòng)研究
目前,噪聲已被視為嚴(yán)重污染之一。作為家用制冷設(shè)備的動(dòng)力源和心臟,制冷壓縮機(jī)的噪聲問(wèn)題,以成為衡量其綜合性能的一個(gè)重要指標(biāo)。實(shí)際上對(duì)于一臺(tái)壓縮機(jī)來(lái)講,大部分噪聲都是由于殼體被某些噪聲源激發(fā)所產(chǎn)生的(例如被彈簧、制冷劑壓力脈動(dòng)、排氣管、潤(rùn)滑油量等激發(fā))。但壓縮機(jī)的噪聲源和傳遞途徑復(fù)雜多樣,這就給壓縮機(jī)的消聲降噪帶來(lái)了很大困難。
關(guān)于壓縮機(jī)的噪聲、振動(dòng),各國(guó)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量且長(zhǎng)期的研究。這里將這方面的主要研究工作成果概括如下:
制冷壓縮機(jī)的主要噪聲源由進(jìn)、排氣輻射的空氣動(dòng)力噪聲、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲三部分組成:
2.1 空氣動(dòng)力噪聲
壓縮機(jī)的進(jìn)氣噪聲是由于氣流在進(jìn)氣管內(nèi)的壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生的。進(jìn)氣噪聲的基頻與進(jìn)氣管里的氣體脈動(dòng)頻率相同,與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。壓縮機(jī)的排氣噪聲是由于氣流在排氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)所致。排氣噪聲比進(jìn)氣噪聲弱,所以,壓縮機(jī)的空氣動(dòng)力性噪聲一般以進(jìn)氣噪聲為主。
2.2 機(jī)械噪聲
壓縮機(jī)的機(jī)械性噪聲,一般包括構(gòu)件的撞擊、摩擦、活塞的振動(dòng)、氣閥的沖擊噪聲等,這些噪聲帶有隨機(jī)性,呈寬頻帶特性。
2.3 電磁噪聲
壓縮機(jī)的電磁噪聲是由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的。電機(jī)噪聲與空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械性噪聲相比是較弱的。壓縮機(jī)噪聲源中進(jìn)、排氣空氣動(dòng)力性噪聲最強(qiáng),其次為機(jī)械性噪聲和電磁噪聲。通過(guò)深入研究,可以進(jìn)一步認(rèn)為壓縮機(jī)噪聲主要來(lái)自殼體振動(dòng)(系由彈簧、制冷介質(zhì)壓力脈動(dòng)和吸、排氣管以及潤(rùn)滑油激勵(lì)產(chǎn)生)并向周圍空氣介質(zhì)傳播而形成噪聲。圍繞降低壓縮機(jī)輻射噪聲,眾多文獻(xiàn)(略)提出了一系列的降噪減振措施和方案:
①增加殼體結(jié)構(gòu)整體剛性以提高共振頻率且降低振動(dòng)幅值;
②避免殼體曲率的突變,對(duì)于曲面而言,固有頻率與曲率半徑成反比,因此殼體形狀應(yīng)采用最小的曲率半徑;
③將懸掛彈簧支承移至具有較高剛性的位置;
④殼體應(yīng)采用盡可能少的平面;彎曲應(yīng)力與膜應(yīng)力的耦合(只出現(xiàn)在曲面上)會(huì)使殼體本身具有較大的剛性,因此壓縮機(jī)殼體應(yīng)盡可能少地采用平面結(jié)構(gòu);
⑤避免排氣管路和冷凝器的激勵(lì),優(yōu)化排氣氣流脈動(dòng),采用在排氣管路中引入附加容積的方法來(lái)消除壓力脈動(dòng)譜中的高階諧波量;
⑥采用非對(duì)稱的殼體形狀;具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)意味著具有三維主軸,沿主軸應(yīng)力最大且阻力最小。因此具有不對(duì)稱壓縮機(jī)殼體結(jié)構(gòu)意味著能夠大大減小沿某一主軸方向作用力同時(shí)出現(xiàn)的幾率;
⑦設(shè)置進(jìn)、排氣消聲器,封閉式壓縮機(jī)中的消聲器一般為抗性消聲器,它利用管道截面變化、共振腔引起聲阻抗改變來(lái)反射或消耗聲能,或利用聲程差使聲波相位相差180度來(lái)抵消消聲器內(nèi)的噪聲。在壓縮機(jī)殼體外側(cè)封閉聯(lián)通一個(gè)Helmholtz共鳴器,即:由Helmholtz共鳴器的腔室通過(guò)孔頸與壓縮機(jī)殼體內(nèi)部空腔相連成,以降低壓縮機(jī)腔內(nèi)受激聲學(xué)模態(tài)的幅值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:將共鳴器共振頻率調(diào)制到實(shí)際壓縮機(jī)空腔的最大受激振動(dòng)模式上,會(huì)大幅降低共振峰值和導(dǎo)致響應(yīng)頻譜的顯著改變。但是這樣會(huì)影響壓縮機(jī)外觀和在冰箱中的布置,其研究結(jié)果尚未應(yīng)用于產(chǎn)品中。
剩余潤(rùn)滑油量和電機(jī)端線圈繞組也會(huì)導(dǎo)致同種型號(hào)成批壓縮機(jī)聲級(jí)之間存在差異(偏離聲級(jí)平均值)。通過(guò)改變殼體外部支承來(lái)增加扭轉(zhuǎn)剛度,且減小振動(dòng)面;噪聲研究的復(fù)雜性要求研究者具有較強(qiáng)的理論素質(zhì)、要求企業(yè)具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)、并且需要較大的投資和較長(zhǎng)的時(shí)間。這方面是國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)之一,目前基本上處于定性的實(shí)驗(yàn)研究階段,伴隨著很大的隨意性和偶然性。
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