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壓縮機的噪音與振動研究

責任編輯:admin2013-3-10 12:8:40

  目前,噪聲已被視為嚴重污染之一。作為家用制冷設備的動力源和心臟,制冷壓縮機的噪聲問題,以成為衡量其綜合性能的一個重要指標。實際上對于一臺壓縮機來講,大部分噪聲都是由于殼體被某些噪聲源激發所產生的(例如被彈簧、制冷劑壓力脈動、排氣管、潤滑油量等激發)。但壓縮機的噪聲源和傳遞途徑復雜多樣,這就給壓縮機的消聲降噪帶來了很大困難。


  關于壓縮機的噪聲、振動,各國學者已經進行了大量且長期的研究。這里將這方面的主要研究工作成果概括如下:


  制冷壓縮機的主要噪聲源由進、排氣輻射的空氣動力噪聲、機械運動部件產生的機械噪聲和驅動電機噪聲三部分組成:
2.1 空氣動力噪聲
  壓縮機的進氣噪聲是由于氣流在進氣管內的壓力脈動而產生的。進氣噪聲的基頻與進氣管里的氣體脈動頻率相同,與壓縮機的轉速有關。壓縮機的排氣噪聲是由于氣流在排氣管內產生壓力脈動所致。排氣噪聲比進氣噪聲弱,所以,壓縮機的空氣動力性噪聲一般以進氣噪聲為主。


2.2 機械噪聲
  壓縮機的機械性噪聲,一般包括構件的撞擊、摩擦、活塞的振動、氣閥的沖擊噪聲等,這些噪聲帶有隨機性,呈寬頻帶特性。


2.3 電磁噪聲
  壓縮機的電磁噪聲是由電動機產生的。電機噪聲與空氣動力性噪聲和機械性噪聲相比是較弱的。壓縮機噪聲源中進、排氣空氣動力性噪聲最強,其次為機械性噪聲和電磁噪聲。通過深入研究,可以進一步認為壓縮機噪聲主要來自殼體振動(系由彈簧、制冷介質壓力脈動和吸、排氣管以及潤滑油激勵產生)并向周圍空氣介質傳播而形成噪聲。圍繞降低壓縮機輻射噪聲,眾多文獻(略)提出了一系列的降噪減振措施和方案:
①增加殼體結構整體剛性以提高共振頻率且降低振動幅值;


②避免殼體曲率的突變,對于曲面而言,固有頻率與曲率半徑成反比,因此殼體形狀應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殼體應采用盡可能少的平面;彎曲應力與膜應力的耦合(只出現在曲面上)會使殼體本身具有較大的剛性,因此壓縮機殼體應盡可能少地采用平面結構;
⑤避免排氣管路和冷凝器的激勵,優化排氣氣流脈動,采用在排氣管路中引入附加容積的方法來消除壓力脈動譜中的高階諧波量;


⑥采用非對稱的殼體形狀;具有對稱結構意味著具有三維主軸,沿主軸應力最大且阻力最小。因此具有不對稱壓縮機殼體結構意味著能夠大大減小沿某一主軸方向作用力同時出現的幾率;


⑦設置進、排氣消聲器,封閉式壓縮機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反射或消耗聲能,或利用聲程差使聲波相位相差180度來抵消消聲器內的噪聲。在壓縮機殼體外側封閉聯通一個Helmholtz共鳴器,即:由Helmholtz共鳴器的腔室通過孔頸與壓縮機殼體內部空腔相連成,以降低壓縮機腔內受激聲學模態的幅值。實驗結果表明:將共鳴器共振頻率調制到實際壓縮機空腔的最大受激振動模式上,會大幅降低共振峰值和導致響應頻譜的顯著改變。但是這樣會影響壓縮機外觀和在冰箱中的布置,其研究結果尚未應用于產品中。


  剩余潤滑油量和電機端線圈繞組也會導致同種型號成批壓縮機聲級之間存在差異(偏離聲級平均值)。通過改變殼體外部支承來增加扭轉剛度,且減小振動面;噪聲研究的復雜性要求研究者具有較強的理論素質、要求企業具有較好的技術基礎、并且需要較大的投資和較長的時間。這方面是國內壓縮機企業的薄弱環節之一,目前基本上處于定性的實驗研究階段,伴隨著很大的隨意性和偶然性。

 

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