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1.引言

近年來(lái)，冰箱噪聲成為影響居住環(huán)境舒適度的關(guān)鍵因素之一，而全封閉活塞式壓縮機(jī)通過(guò)殼體輻射和吸排氣管路向冰箱傳遞振動(dòng)噪聲，成為冰箱的主要噪聲源[1,2]。因此，本文分析了冰箱壓縮機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理，總結(jié)了冰箱壓縮機(jī)噪聲控制方法，展望了冰箱壓縮機(jī)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為冰箱壓縮機(jī)的噪聲控制提供有益的指導(dǎo)。

2.冰箱壓縮機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

冰箱壓縮機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊闹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)配合吸排氣閥片的開(kāi)啟與閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的吸入、壓縮、排出和膨脹的周期性工作過(guò)程，從而達(dá)到為冰箱輸出冷量的目的。壓縮機(jī)在曲軸活塞系統(tǒng)的慣性力、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力、電機(jī)的電磁力以及氣流脈動(dòng)激勵(lì)力的共同作用下，產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲，通過(guò)壓縮機(jī)殼體和吸排氣管道等路徑繼續(xù)向外輻射噪聲。冰箱壓縮機(jī)噪聲源主要分為3類(lèi)：機(jī)械噪聲、氣動(dòng)噪聲和電磁噪聲[3]，產(chǎn)生機(jī)理如圖1所示。

圖1 冰箱壓縮機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理

2.1 機(jī)械噪聲

機(jī)械性噪聲是機(jī)械部件在運(yùn)行過(guò)程中受到?jīng)_擊、摩擦或交變應(yīng)力的作用下互相碰撞和摩擦，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，輻射機(jī)械噪聲。冰箱壓縮機(jī)的機(jī)械振動(dòng)噪聲主要來(lái)源于曲軸活塞系統(tǒng)的慣性力、運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力和閥板組件的沖擊力。

（1）慣性力。冰箱壓縮機(jī)工作時(shí)，曲軸活塞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)會(huì)受到慣性力、摩擦力和氣體力的作用。曲軸活塞系統(tǒng)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生慣性力，與電機(jī)轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，具有顯著的周期性，容易激發(fā)高階頻率的振動(dòng)，甚至?xí)c零部件產(chǎn)生共振，誘發(fā)更大的噪聲。因此曲軸活塞系統(tǒng)的慣性力是誘發(fā)冰箱壓縮機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)噪聲的主要原因[4]。

（2）摩擦。冰箱壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)副較多，運(yùn)動(dòng)副間快速而斷續(xù)的接觸會(huì)激發(fā)振動(dòng)產(chǎn)生噪聲，尤其當(dāng)運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑不足或者光潔度不良時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的摩擦噪聲[5]。

（3）沖擊。冰箱壓縮機(jī)工作過(guò)程中，吸排氣閥片會(huì)周期性的開(kāi)啟與閉合，導(dǎo)致吸氣閥片受到氣流沖擊產(chǎn)生顫振，排氣閥片拍打閥片限位器以及沖擊排氣孔口閥芯過(guò)程中產(chǎn)生沖擊，都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，誘發(fā)機(jī)械噪聲。

2.2 氣動(dòng)噪聲

氣動(dòng)噪聲是指流體的流動(dòng)或固體在流體中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流體壓力波動(dòng)所誘發(fā)的噪聲。隨著機(jī)械部件加工裝配精度的提升以及機(jī)械振動(dòng)噪聲研究的深入，機(jī)械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，而氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲在冰箱壓縮機(jī)中占有主要成分[6]。

冰箱壓縮機(jī)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的吸入、壓縮、排出和膨脹的工作過(guò)程，在吸排氣過(guò)程中產(chǎn)生間歇的壓力波動(dòng)，形成氣流脈動(dòng)，誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮后從閥板組件的出口高速排放出來(lái)，與附近的制冷劑迅速混合時(shí)產(chǎn)生噴射噪聲[7,8]。由于排氣壓力高，氣流脈動(dòng)幅值大，因而排氣噪聲顯著。此外，由于制冷劑粘滯摩擦力的作用，當(dāng)具有一定速度的制冷劑遇到障礙物時(shí)會(huì)與障礙物背后相對(duì)靜止的制冷劑相互作用，便在障礙物下游流場(chǎng)區(qū)域內(nèi)形成渦旋的氣流，產(chǎn)生渦流噪聲。

2.3 電磁噪聲

電磁噪聲是指電磁力作用在定、轉(zhuǎn)子間的氣隙中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力波或脈動(dòng)力波，使定子產(chǎn)生振動(dòng)而向外輻射噪聲[9]。電磁力可以分為徑向電磁力和切向電磁力，徑向電磁力作用在定轉(zhuǎn)子鐵芯上，引起徑向變形產(chǎn)生振動(dòng)，向外輻射噪聲；切向電磁力對(duì)電機(jī)本身的振動(dòng)影響較小，但是作用到壁厚較薄的零部件上時(shí)，容易產(chǎn)生較大的振動(dòng)，甚至產(chǎn)生共振，誘發(fā)更大的噪聲。

3.噪聲控制技術(shù)

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者通過(guò)理論聯(lián)系試驗(yàn)的方法對(duì)冰箱壓縮機(jī)噪聲控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一定的成果。主要包括：

3.1 降低機(jī)械噪聲

（1）減小運(yùn)動(dòng)部件慣性力。冰箱壓縮機(jī)曲軸活塞系統(tǒng)的慣性力可以分為旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力。旋轉(zhuǎn)慣性力是由曲軸旋轉(zhuǎn)和連桿旋轉(zhuǎn)當(dāng)量部分產(chǎn)生的，通過(guò)理論計(jì)算在曲軸上設(shè)計(jì)平衡塊來(lái)平衡旋轉(zhuǎn)慣性力，降低系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的不平衡量，減小振動(dòng)降低噪聲。往復(fù)慣性力是由活塞、活塞銷(xiāo)、連桿往復(fù)當(dāng)量部分產(chǎn)生的，一般情況下，往復(fù)運(yùn)動(dòng)是非正弦式的，不僅會(huì)產(chǎn)生一階的激勵(lì)力，還會(huì)產(chǎn)生幅值較大的高階次激勵(lì)力。往復(fù)慣性力雖可通過(guò)平衡塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)平衡一階慣性力，但無(wú)法消除二階次及高階次慣性力，仍然會(huì)誘發(fā)高次諧波的振動(dòng)，通過(guò)傳遞路徑向外輻射噪聲[10]，因此設(shè)計(jì)平衡塊只能盡量降低而無(wú)法徹底消除往復(fù)慣性力。楊任平[11]等以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和往復(fù)轉(zhuǎn)矩的合力矩為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化平衡塊，降低冰箱壓縮機(jī)曲軸活塞系統(tǒng)的往復(fù)轉(zhuǎn)矩，提高旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩占往復(fù)轉(zhuǎn)矩的比值，將比值從34%提高到49.7%，壓縮機(jī)本體噪聲可以從36.4dB降低到33.2dB。為進(jìn)一步降低往復(fù)慣性力，一方面可以通過(guò)變更活塞材質(zhì)或者鏤空活塞內(nèi)部實(shí)體結(jié)構(gòu)等方式對(duì)活塞質(zhì)量進(jìn)行減重，另一方面可以通過(guò)減小活塞直徑加大曲軸偏心量，均可以在保證壓縮機(jī)制冷量的前提下，減小系統(tǒng)的往復(fù)慣性力，有助于降低壓縮機(jī)噪聲。此外，建立制冷壓縮機(jī)多體動(dòng)力學(xué)模型，優(yōu)化平衡塊質(zhì)徑積和曲軸偏置，有助于降低振動(dòng)噪聲[12]。

（2）抑制閥板組件沖擊。冰箱壓縮機(jī)在吸排氣過(guò)程中吸排氣閥片周期性的開(kāi)啟與閉合，沖擊與拍打閥板，誘發(fā)振動(dòng)噪聲。因此，一方面優(yōu)化閥板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將閥板排氣閥芯面高度降低到排氣閥片安裝基準(zhǔn)面以下0.03～0.1mm為宜，使排氣閥片與排氣閥芯面的線接觸轉(zhuǎn)化為排氣閥片與安裝基準(zhǔn)面的面接觸，緩沖排氣閥片對(duì)閥板的拍打，降低噪聲，如圖2所示；另一方面通過(guò)變更閥板閥片材質(zhì)，如采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料等提高閥板閥片的阻尼，降低閥片拍打閥板時(shí)產(chǎn)生的噪聲[13]。此外，減小閥片的厚度增大閥片的彈性等措施也有助于改善噪聲。

圖2 排氣閥板閥芯面優(yōu)化

（3）改善運(yùn)動(dòng)副間摩擦與潤(rùn)滑。冰箱壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)摩擦副主要有活塞與氣缸、活塞銷(xiāo)與連桿小頭、連桿大頭與曲軸和曲軸與氣缸間共4對(duì)。在曲軸供油孔的噴油作用下，連桿大頭與曲軸和曲軸與氣缸間的兩對(duì)摩擦副可以得到潤(rùn)滑油的充分潤(rùn)滑，形成油膜，摩擦噪聲相對(duì)較小，而活塞與氣缸和連桿小頭與活塞銷(xiāo)兩副摩擦副運(yùn)動(dòng)接觸過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲相對(duì)較大。優(yōu)化活塞與氣缸間的間隙，有助于增加潤(rùn)滑形成油膜，降低摩擦噪聲。改善活塞銷(xiāo)與連桿小頭間的潤(rùn)滑方式，如圖3所示在連桿上開(kāi)設(shè)通油孔，將曲軸內(nèi)的潤(rùn)滑油從連桿大頭引入到連桿小頭，使活塞銷(xiāo)與連桿小頭的間隙內(nèi)形成油膜，有助于改善活塞銷(xiāo)與連桿小頭間的摩擦噪聲，在4000～6300Hz內(nèi)的高頻噪聲可以降低3dB，噪聲總值可以降低0.8dB。此外，適當(dāng)提高運(yùn)動(dòng)部件的光潔度以及潤(rùn)滑油粘度，也有助于降低運(yùn)動(dòng)部件間的摩擦，降低摩擦噪聲。

圖3 活塞銷(xiāo)-連桿油路潤(rùn)滑改善

3.2 衰減氣動(dòng)噪聲

（1）優(yōu)化閥板結(jié)構(gòu)。一方面，增加閥板排氣閥的孔徑，降低制冷劑的流速，從源頭上降低氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲。另一方面，應(yīng)用CFD技術(shù)建立閥板組件工作過(guò)程的數(shù)值模型，優(yōu)化吸排氣流道的流場(chǎng)，減少吸排氣流道上的凸臺(tái)與尖角，避免因氣流噴射而產(chǎn)生的渦流噪聲[14]。

（2）設(shè)計(jì)氣流脈動(dòng)衰減腔。氣流脈動(dòng)衰減腔是基于赫姆霍茲共振原理，根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速、冷媒介質(zhì)和溫度壓力等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是衰減壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)降低氣動(dòng)噪聲的主要措施[15]。武曉昆等[16]針對(duì)螺桿制冷壓縮機(jī)排氣氣流脈動(dòng)誘發(fā)的機(jī)腳振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)用赫姆霍茲氣流脈動(dòng)共振腔后，機(jī)腳振動(dòng)加速度值降低36.2%～40.9%。但不可否認(rèn)，赫姆霍茲共振腔衰減頻率范圍窄，當(dāng)流體介質(zhì)溫度壓力偏差較大時(shí)容易導(dǎo)致衰減頻率偏移，普遍應(yīng)用于定頻壓縮機(jī)降噪領(lǐng)域，對(duì)變頻壓縮機(jī)的降噪效果不明顯。因此，在氣缸上設(shè)計(jì)π字形排布的兩個(gè)排氣氣流脈動(dòng)衰減腔，拓寬氣流脈動(dòng)衰減的頻率范圍；在排氣高壓管上設(shè)計(jì)氣流脈動(dòng)衰減腔，進(jìn)一步拓寬降噪頻率的帶寬。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)消聲器。優(yōu)化設(shè)計(jì)消聲器，拓寬降噪頻率帶寬，提升降噪效果是改善壓縮機(jī)氣動(dòng)噪聲的有效途徑。隨著數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展和計(jì)算機(jī)配置的提升，應(yīng)用有限元法和邊界元法對(duì)消聲器進(jìn)行CFD分析，仿真結(jié)果的精度明顯提升，更接近試驗(yàn)結(jié)果，因此仿真分析對(duì)消聲器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能提升具有重要的指導(dǎo)意義[17]。DONE等[18]研究結(jié)果表明在內(nèi)插管式消聲器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)穿孔管消聲器，不僅可以降低壓力損失，而且可以拓寬消聲器的消聲頻率范圍，在1500～3000Hz整個(gè)頻率區(qū)間內(nèi)均有較高的傳遞損失值。但考慮到穿孔管消聲器體積相對(duì)較大，制造成本較高，受限于壓縮機(jī)內(nèi)部安裝空間和制造成本，穿孔管消聲器在冰箱壓縮機(jī)實(shí)際降噪應(yīng)用中并不多見(jiàn)，仍以?xún)?nèi)插管式消聲器為主。大量數(shù)值分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，冰箱壓縮機(jī)上常用的內(nèi)插管式消聲器的內(nèi)插管與進(jìn)氣口距離越遠(yuǎn)時(shí)，低頻段的最大消聲頻率就越大；隔板位置對(duì)消聲器高頻的消聲性能影響比較大，一般而言，分割的腔體增多，每個(gè)腔體的體積減小，頻率向高頻偏移，高頻率段的降噪效果得到改善。

3.3 控制電磁噪聲

電機(jī)主磁通沿徑向進(jìn)入氣隙，在定子和轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生徑向力和軸向力，誘發(fā)定子產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲，其中徑向力是電磁噪聲的主要誘因。根據(jù)氣隙中的磁場(chǎng)能量關(guān)系，氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生的徑向力與氣隙磁導(dǎo)率、氣隙磁密、電機(jī)極對(duì)數(shù)、定子轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)諧波次數(shù)和電網(wǎng)角頻率等眾多因素有關(guān)[19,20]。因此，一方面優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)降低徑向力，如適當(dāng)降低氣隙磁通密度，轉(zhuǎn)子采用斜槽結(jié)構(gòu)等；另一方面，提升制造精度優(yōu)化裝配工藝，減小定子轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻降低徑向力。電機(jī)定子轉(zhuǎn)子間的氣隙不均勻是影響電磁徑向力的關(guān)鍵因素，其中氣隙不均勻可以分為靜態(tài)不均勻和動(dòng)態(tài)不均。當(dāng)定子軸線與轉(zhuǎn)子軸線不重合時(shí)，產(chǎn)生氣隙靜態(tài)不均勻，隨著偏心值、運(yùn)行轉(zhuǎn)速和工作負(fù)荷的增大而增大。當(dāng)曲軸撓曲或轉(zhuǎn)子鐵芯不圓時(shí)會(huì)造成氣隙動(dòng)態(tài)不均勻。因此，針對(duì)定子轉(zhuǎn)子間的氣隙不均勻，一方面提高制造精度，減小動(dòng)態(tài)不均勻；另一方面改進(jìn)裝配工藝，調(diào)整定子轉(zhuǎn)子間的靜態(tài)不均勻，如采用劃分網(wǎng)格法測(cè)量各點(diǎn)的氣隙，將測(cè)量的氣隙值與理論氣隙值的偏差控制在10%以?xún)?nèi)，電磁噪聲可以得到顯著改善。

3.4 阻斷傳遞路徑

冰箱壓縮機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲主要通過(guò)高壓排氣管、殼體支撐彈簧、制冷劑和潤(rùn)滑油等途徑傳遞到殼體上，由殼體向外輻射噪聲。因此，針對(duì)噪聲的傳遞路徑采取相應(yīng)的阻斷措施降低殼體響應(yīng)。

（1）優(yōu)化高壓排氣管設(shè)計(jì)。冰箱壓縮機(jī)的高壓排氣管兩端分別連接殼體與氣缸衰減腔，為制冷系統(tǒng)輸送高壓制冷氣體。高壓排氣管一方面?zhèn)鬟f排氣氣流脈動(dòng)誘發(fā)的振動(dòng)噪聲，另一方面還要傳遞運(yùn)動(dòng)部件不平衡誘發(fā)的振動(dòng)噪聲，是冰箱壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲傳遞的主要路徑。TASDELEN等[21]在排氣管上應(yīng)用管簧后，在3000Hz～3500Hz內(nèi)振動(dòng)有顯著改善，管簧的形狀和長(zhǎng)度等對(duì)500Hz～1500Hz內(nèi)振動(dòng)影響較大。因此，可以利用數(shù)值分析結(jié)合試驗(yàn)研究的方法，首先，優(yōu)化高壓排氣管的管徑與壁厚，改變高壓排氣管插入機(jī)殼排氣管的焊接深度，偏移排氣管的固有頻率，避免共振產(chǎn)生更大的振動(dòng)噪聲。其次，優(yōu)化排氣管管簧的線徑，提高管簧對(duì)排氣管振動(dòng)的吸收，減小排氣管的振動(dòng)傳遞。最后，優(yōu)化排氣管的長(zhǎng)度和形狀，衰減排氣管內(nèi)的氣流脈動(dòng)，減小氣流脈動(dòng)誘發(fā)的振動(dòng)噪聲。

（2）阻礙底座彈簧的傳遞。冰箱壓縮機(jī)底座彈簧將壓縮機(jī)本體固定到殼體上，同時(shí)也會(huì)將本體振動(dòng)噪聲傳遞到殼體上。因此，一方面，降低底座彈簧的固有頻率，提高底座彈簧對(duì)本體振動(dòng)的隔振效率，減小本體振動(dòng)的傳遞，降低噪聲；另一方面，根據(jù)壓縮機(jī)本體振動(dòng)噪聲特性，將底座彈簧的固有頻率偏離振動(dòng)噪聲的激勵(lì)頻率，避免共振。

（3）避免腔內(nèi)制冷劑共振。冰箱壓縮機(jī)工作過(guò)程中的機(jī)械噪聲和氣動(dòng)噪聲通過(guò)激勵(lì)壓縮機(jī)腔體內(nèi)的制冷劑將噪聲傳遞到機(jī)殼上，繼續(xù)向外輻射噪聲。當(dāng)冰箱壓縮機(jī)腔體內(nèi)制冷劑的固有頻率與噪聲激勵(lì)頻率一致時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，激發(fā)更大的噪聲。由于壓縮機(jī)本體部件眾多，制冷劑流場(chǎng)復(fù)雜，利用制冷劑流場(chǎng)的固有頻率與制冷劑種類(lèi)、工作壓力和工作溫度等有關(guān)的特點(diǎn)，經(jīng)常采用試驗(yàn)的方法分析制冷劑的固有頻率，例如在同一臺(tái)壓縮機(jī)上將R134a和R600a制冷劑互換來(lái)變更制冷種類(lèi)，或者通過(guò)改變吸排氣壓力來(lái)改變制冷劑的壓力和溫度，偏移腔體內(nèi)制冷劑的固有頻率，根據(jù)測(cè)量的噪聲結(jié)果，分析是否共振。

（4）減小潤(rùn)滑油影響。冰箱壓縮機(jī)封閉腔體內(nèi)的制冷劑和潤(rùn)滑油在曲軸的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)下形成漩渦產(chǎn)生氣泡，當(dāng)氣泡破裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。冰箱壓縮機(jī)潤(rùn)滑油較少時(shí)，溶解在潤(rùn)滑油內(nèi)的制冷劑較少，在曲軸的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)下分離出的制冷劑氣泡也較少，產(chǎn)生的氣泡破裂聲輕微。隨著潤(rùn)滑油增加，溶解在潤(rùn)滑油內(nèi)的制冷劑也相應(yīng)增加，在曲軸的旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)下形成更多的氣泡，引起的擾油噪聲隨之增加。潤(rùn)滑油繼續(xù)增加，電機(jī)定子的線圈會(huì)接觸或者浸泡在潤(rùn)滑油內(nèi)，增加線圈與潤(rùn)滑油和制冷劑的接觸面積，加速氣泡的產(chǎn)生，導(dǎo)致更大的擾油噪聲。此外，壓縮機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油通過(guò)流固耦合作用對(duì)殼體輻射噪聲產(chǎn)生影響，隨著潤(rùn)滑油含量增加，殼體固有頻率向高頻偏移[22]。季曉明等[23]等指出潤(rùn)滑油液面高度從0mm增加到30mm時(shí)，壓縮機(jī)殼體第5階和10階固有頻率分別從2441Hz偏移到2087Hz和從3231Hz降低到2938Hz，固有頻率偏移量達(dá)到300Hz，說(shuō)明潤(rùn)滑油含量對(duì)殼體固有頻率產(chǎn)生比較大的影響。因此，適當(dāng)減少潤(rùn)滑油含量，避免潤(rùn)滑油對(duì)殼體固有頻率產(chǎn)生較大的影響，有助于降低壓縮機(jī)噪聲。

3.5 降低殼體噪聲輻射

冰箱壓縮機(jī)殼起到支撐本體、隔離本體噪聲的作用。增加殼體厚度，提高殼體剛度，使殼體固有頻率向高頻偏移，有利于減小噪聲輻射的能力。樂(lè)建波[24]等研究結(jié)果表明，壓縮機(jī)上殼體厚度從2.5mm增加到4.5mm，殼體的高階次固有頻率向高頻偏移500Hz左右，但是殼體厚度的增加必然導(dǎo)致成本的增加，因此通過(guò)增加殼體厚度來(lái)改善噪聲的方案是行不通的。為了提高殼體的隔聲效果，降低殼體的輻射噪聲，一方面要優(yōu)化殼體結(jié)構(gòu)，減少殼體的固有頻率，避免殼體共振，例如利用非對(duì)稱(chēng)外殼大部分模態(tài)固定的特點(diǎn)，將外殼設(shè)計(jì)成非對(duì)稱(chēng)形狀，可以有效避免殼體固有頻率同時(shí)被激勵(lì)；另一方面通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)外殼結(jié)構(gòu)與形狀以獲得理想的剛度和結(jié)構(gòu)阻尼，從而彌補(bǔ)殼體厚度減薄對(duì)噪聲控制帶來(lái)的不利影響。此外，優(yōu)化殼體支腳和減振橡膠圈的結(jié)構(gòu)與形狀，偏移支腳的固有頻率，避免共振[25]。

4.噪聲控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 優(yōu)化閥板閥片材質(zhì)

隨著非金屬材料性能的改善，其良好的減振降噪性能逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，冰箱壓縮機(jī)的閥板閥片可以采用非金屬材料替代金屬材料，增加材料的阻尼，緩解閥片拍打閥板的撞擊聲，從源頭上降低壓縮機(jī)的機(jī)械性振動(dòng)噪聲。

4.2 表面處理活塞-氣缸運(yùn)動(dòng)副

應(yīng)用真空鍍膜的表面處理技術(shù)，在活塞-氣缸運(yùn)動(dòng)副接觸面上噴涂自潤(rùn)滑封嚴(yán)涂層，一方面利用涂層自潤(rùn)滑特性可降低活塞-氣缸運(yùn)動(dòng)副間的摩擦系數(shù)，降低摩擦接觸過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)噪聲；另一方面利用涂層封嚴(yán)特性可減小活塞-氣缸運(yùn)動(dòng)副間的間隙，提高壓縮機(jī)性能。

4.3 設(shè)計(jì)可調(diào)頻自適應(yīng)氣流脈動(dòng)衰減器

氣流脈動(dòng)衰減器針對(duì)壓縮機(jī)特定運(yùn)行工況下的降噪效果顯著，但當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行工況變化較大時(shí)，如壓縮機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速改變，氣流脈動(dòng)衰減器的衰減效果減弱甚至消失。為了滿足不同運(yùn)行工況下氣流脈動(dòng)衰減效果，拓寬氣流脈動(dòng)衰減頻率范圍，往往只能被動(dòng)采用多個(gè)衰減裝置并聯(lián)或者串聯(lián)，不僅會(huì)犧牲衰減效果，而且導(dǎo)致衰減裝置體積過(guò)大無(wú)法安裝甚至被動(dòng)增加壓縮機(jī)體積。因此，周明龍等[26]提出的一種可調(diào)頻自適應(yīng)氣流脈動(dòng)衰減器，可以根據(jù)壓縮機(jī)的運(yùn)行工況，自動(dòng)調(diào)節(jié)氣流脈動(dòng)衰減器的衰減頻率，衰減氣流脈動(dòng)，降低振動(dòng)噪聲，或可成為一種新的趨勢(shì)。

4.4 引進(jìn)有源降噪技術(shù)

有源降噪是利用聲波的相消干涉原理，通過(guò)引入電聲裝置產(chǎn)生額外的噪聲源與不希望的原始噪聲進(jìn)行疊加，從而達(dá)到降低或者抑制噪聲的目的。有源降噪具有良好的低頻降噪效果，適用于控制低頻噪聲，目前主要應(yīng)用于耳機(jī)和汽車(chē)等領(lǐng)域。隨著有源技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)壓縮機(jī)噪聲的深入研究，有源降噪有望逐步應(yīng)用到冰箱壓縮機(jī)降噪領(lǐng)域。

5.結(jié)論

本文全面地介紹了冰箱壓縮機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及相應(yīng)的控制措施。雖然目前對(duì)壓縮機(jī)噪聲研究已經(jīng)取得了一定的成果，但影響因素眾多，且互相影響，相互制約，給冰箱壓縮機(jī)的降噪增加了難度，工程應(yīng)用中還沒(méi)有形成系統(tǒng)的噪聲控制理論和設(shè)計(jì)方法。因此，從理論研究上降低壓縮機(jī)噪聲并應(yīng)用于實(shí)踐還需要進(jìn)一步的努力。

本文作者

西安交通大學(xué)蘇州研究院 周明龍 陳文卿

西安交通大學(xué) 邢子文 何志龍

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來(lái)源：《家電科技》2020年第五期