胡 煜，張峻霞，王慰慰

(天津科技大學(xué)機械工程學(xué)院，天津300222)

CXW-180-JXD28型吸油煙機振動和噪聲測試分析

胡 煜，張峻霞，王慰慰

(天津科技大學(xué)機械工程學(xué)院，天津300222)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，在半自由聲場的振動和噪聲實驗條件下，對CXW-180-JXD28型吸油煙機進行了噪聲和振動測試，分析相關(guān)測試數(shù)據(jù)，找出主要振動和噪聲源，并探討了改進措施．該機型的主要振動和噪聲源為離心風(fēng)機和箱體，可以通過合理選型、優(yōu)化風(fēng)機結(jié)構(gòu)、控制機械噪聲等措施減少噪聲與振動的產(chǎn)生．

吸油煙機；振動；噪聲

隨著工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、城市建筑的發(fā)展，以及人口密度的增加，家庭設(shè)施的增多，噪聲已成為污染人類社會環(huán)境的一大公害．近年來，隨著家庭生活逐步現(xiàn)代化，家庭環(huán)境中的噪聲也變得日益嚴(yán)重起來．有關(guān)家用電器的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19606—2004《家用和類似用途聲源電器噪聲限值》[1]于2005年8月1日開始實施，對家用電器產(chǎn)生的噪聲限值進行了規(guī)范，使得家用電器的噪聲狀況有所改善[2]．但是，廚房等的主要噪聲源仍較多．

在各種噪聲中，吸油煙機的噪聲是家庭廚房噪聲的主要來源，應(yīng)該進行分析和控制．本文對CXW–180–JXD28型吸油煙機的噪聲問題進行了分析，目的是找出該機型的主要振動和噪聲源，為進一步的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)．

1 實 驗

1.1 實驗準(zhǔn)備

按照全國聲學(xué)計量技術(shù)委員會JJG 176—2005《聲校準(zhǔn)器檢定規(guī)程》和JJG 188—2002《聲級計檢定規(guī)程》對測量過程中使用的聲級計進行校準(zhǔn)[3–4]；根據(jù)GB/T 4214.1—2000《聲學(xué)家用電器及其類似用途器具噪聲測試方法》的規(guī)定確定各需要安裝的附件[5]，并作好記錄；測量和記錄幾何尺寸，并記錄環(huán)境溫度和大氣壓力作修正參考．

實驗前測試環(huán)境的背景噪聲，用于修正測量結(jié)果．使吸油煙機在額定電壓、頻率下，以最高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)20,min，達到穩(wěn)定狀態(tài)，再進行實驗．

1.2 測點布置

實驗的關(guān)鍵是測點的布置：吸油煙機懸吊在測試環(huán)境的中央，其最低部位離地面應(yīng)不低于1.3,m．吸油煙機的進風(fēng)和出風(fēng)口均處在自由空間．實驗過程中，不允許有引起地面或周圍結(jié)構(gòu)的附加振動．

采用全球包絡(luò)法進行噪聲的測定．球面半徑為1.414,m，4個測點A、B、C、D分別處于比被測油煙機中心低1,m的水平平面與球表面相交形成的圓周上均布的4個位置，見圖1．

圖1 噪聲測點布置示意圖Fig.1 Schematic of noise measuring point

在進風(fēng)口、出風(fēng)口各布置1個聲壓測點，用于測量原機進風(fēng)口、出風(fēng)口噪聲．

表面加速度測量實驗的測點分布如圖2所示．聲壓測點共有6個．

圖2 表面振動加速度測點示意圖Fig.2 Schematic of vibrating acceleration point

2 測量內(nèi)容

實驗在6種工況下進行：低速檔有濾網(wǎng)、低速檔無濾網(wǎng)、中速檔有濾網(wǎng)、中速檔無濾網(wǎng)、高速檔有濾網(wǎng)、高速檔無濾網(wǎng)．

根據(jù)GB 17713—1999《吸油煙機噪音及檢測方法》，分別測量6種工況下4個測點的聲壓值．

測量6種工況下進風(fēng)口、出風(fēng)口兩個測點的聲壓值．

測量6種工況下，6個測點的加速度值．

3 數(shù)據(jù)處理方法

實驗是在符合規(guī)定的消聲實驗室中進行，背景噪聲與測點的噪聲之差遠小于10,dB，所以不必進行背景噪聲的修正．此外，測試環(huán)境也是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，所以不需進行環(huán)境修正．

3.1 平均聲壓級的計算

當(dāng)按圖1的測點進行測量時，測量的平均聲壓級用式(1)計算：

3.2 聲功率級的計算

由聲壓級平均值換算成A聲功率級，按式(2)計算：

式中：LWA為A聲功率級，dB；S為測量表面面積，S＝4πR2＝25.125,m2；S0＝1,m2；K2為環(huán)境修正值，dB；K3為溫度氣壓修正值，dB．

4 結(jié)果分析

4.1 整機噪聲

在各工況下的聲壓級及聲功率級見表1．

表1 整機噪聲測量記錄表Tab.1 Table of test equipment and models dB

如表1所示，吸油煙機在額定電壓、頻率下，以最高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，有濾網(wǎng)時，整機的A聲功率級為69.97,dB；無濾網(wǎng)時，整機的A聲功率級為70.96,dB．可見，油煙機在最高速運轉(zhuǎn)時，濾網(wǎng)對噪聲的影響很?。畬?個測點的聲壓級進行排序，可以發(fā)現(xiàn)，高速工況的聲壓級大于低速工況的聲壓級，有濾網(wǎng)工況下聲壓級小于無濾網(wǎng)工況下聲壓級，并且在各工況轉(zhuǎn)速下，前測點的聲壓級最大；對有無濾網(wǎng)工況下的前測點聲壓級進行比較，發(fā)現(xiàn)在低速工況下前者比后者小0.6,dB，而在高速工況下前者比后者小1.2,dB，由此說明風(fēng)機是主要的噪聲源[6]．并且由于前測點的噪聲值明顯高于其他測點，在整機噪聲中的比重最大，對人的影響很大，所以如果能夠有效地降低該點的噪聲，那么整機噪聲將會得以有效地降低．

離心風(fēng)機旋轉(zhuǎn)噪聲主要是由從風(fēng)輪流出的氣流與蝸殼相互作用而產(chǎn)生．主要聲源區(qū)位于蝸殼的蝸舌處．因為此處離葉輪最近，由于葉片的尾跡區(qū)作用產(chǎn)生壓力脈動，形成了基頻和相應(yīng)諧波的聲輻射．圖3為分別在高、中、低速時前測點的聲壓級頻譜圖(參考聲壓為2×10-5,Pa)．從圖中可以看出噪聲隨風(fēng)機轉(zhuǎn)速提高而增大．

圖3 不同速度時正前方測點聲壓級頻譜圖Fig.3 Sound pressure level spectrum of the front point at different speed

4.2 進風(fēng)口和出風(fēng)口的噪聲

圖4為進、出風(fēng)口處聲壓級隨轉(zhuǎn)速變化曲線．由圖4可看出，進口處有無濾網(wǎng)工況下的聲壓級相差均勻，而出口處聲壓級受到有無濾網(wǎng)的影響很?。@進一步說明了風(fēng)機是主要的噪聲源．雖然進口濾網(wǎng)產(chǎn)生空氣阻力，但對于主要噪聲源風(fēng)機沿著進口傳遞的噪聲可以起到一定的消聲作用．

圖4 進、出口處聲壓級隨轉(zhuǎn)速變化曲線Fig.4 Sound pressure level at export and entrance by speed Fig.4 changing

分析風(fēng)機產(chǎn)生噪聲主要有以下原因：

(1)由于離心風(fēng)機葉片出口蝸舌的存在而產(chǎn)生的出口干涉噪聲．

(2)由于氣流流經(jīng)葉片、蝸輪前盤、后盤的內(nèi)外表面、蝸殼內(nèi)表面及局部表面時，氣流紊亂引起的壓力脈動產(chǎn)生噪聲．

(3)當(dāng)具有一定紊流度的氣流流向葉片時，氣流在紊流情況下擾動速度是無規(guī)律變化的，因而也導(dǎo)致沖角發(fā)生無規(guī)律的變化，導(dǎo)致升力的無規(guī)律脈動而產(chǎn)生噪聲[7]．

4.3 表面振動加速度

由表2可以看出，振動加速度的變化規(guī)律和聲壓級的變化規(guī)律相同，即高速工況的幅值大于低速工況，這說明存在振動輻射噪聲．由于箱體的輕量化，箱體的剛性相對不足，因此，振動極易傳遞給箱體，變?yōu)閭鬟f噪聲從箱體上明顯地反映出來．同時箱體的聲固耦合特性也需要認真考慮，盡量減小表面振動幅度，從而降低噪聲輻射．

表2 各測點總振動加速度Tab.2 Total vibrating acceleration of test point m/s2

5 結(jié) 語

油煙機噪聲振動的控制是家電企業(yè)面臨的一個重要難題．通過對CXW–180–JXD28型油煙機進行的噪聲振動測試，分析其噪聲及振動產(chǎn)生的主要原因，經(jīng)過測試與結(jié)果分析，確定了油煙機噪聲的主要來源由兩部分組成：首先是風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲，即氣體在機殼和風(fēng)機中流動產(chǎn)生的氣動噪聲；其次為箱體振動引起的噪聲．從聲壓功率譜圖可以發(fā)現(xiàn)，噪聲主要由1,000,Hz以下的低頻成分組成，高頻輻射的噪聲并不大．而且高速工況聲壓級大于低速工況，有濾網(wǎng)工況下聲壓級小于無濾網(wǎng)工況．研究結(jié)果為生產(chǎn)廠家的下一步優(yōu)化設(shè)計提供了改進依據(jù)．建議應(yīng)從離心風(fēng)機的設(shè)計和制造入手，優(yōu)化和完善離心風(fēng)機結(jié)構(gòu)，采用先進的制造工藝與方法提高制作質(zhì)量和精度，盡量控制機械噪聲和減少空氣動力噪聲的產(chǎn)生．

［1］全國家用電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. GB 19606—2004 家用和類似用途電器噪聲限值[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］馮小龍. 歐式吸油煙機降噪的一種嘗試[J]. 家電科技，2009(1)：30–31.

［3］全國聲學(xué)計量技術(shù)委員會. JJG 176—2005 聲校準(zhǔn)器檢定規(guī)程[S]. 北京：中國計量出版社，2005.

［4］全國聲學(xué)計量技術(shù)委員會. JJG 188—2002 聲級計檢定規(guī)程[S]. 北京：中國計量出版社，2002.

［5］全國聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. GB/T 4214.1—2000聲學(xué)家用電器及其類似用途器具噪聲測試方法·第一部分：通用要求[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

［6］李加慶，陳進，楊超，等. 某型吸油煙機的振動和噪聲源辨識[J]. 噪聲與振動控制，2008，28(2)：95–97.

［7］王艷. 離心通風(fēng)機噪聲污染分析及控制方法[J]. 風(fēng)機技術(shù)，2008，3：37–39.

Analysis on Vibrations and Noise Level of Range Hood (CXW-180-JXD28)

HU Yu，ZHANG Jun-xia，WANG Wei-wei
(College of Mechanical Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300222，China)

With semi-free vibration and noise condition，a national standard test on noise and vibration was made to range hood(CXW-180-JXD28). Major sources of vibration and noise were find out and improvable methods were discussed. Major sources of vibration and noise are centrifugal fan and the box，which are found with this type of range hood. So the vibration and the noise can be reduced by sensible structure，wind machine structure optimization，mechanism noise control and so on.

range hood；vibration；noise

TB53

：A

：1672-6510(2010)05-0041-04

2010-04-26；

2010-06-13

胡 煜（1979— ），男，山西文水人，碩士研究生；通信作者：張峻霞，教授，zjx@tust.edu.cn.