梁淘

摘 要：洗碗機振動噪音大小是評定洗碗機質量的重要指標。為減少某家庭洗碗機的振動與噪音，通過測試和仿真相融合的途徑，探討了洗碗機箱門與內膽結構特定頻率對噪音的干擾，結果顯示，洗碗機箱門與內膽底板特定頻率對噪音的影響很大，而整個內膽的特定頻率對噪音的影響很小。通過完善內膽底板構造，完善后的洗碗機整個內膽振動噪音要優(yōu)于原設計，同時，洗碗機噪音從原本的52.72dB下降到38.87dB，達到了噪音小于39dB的設計標準，提高了該產品的核心競爭水平。

關鍵詞：家庭洗碗機;振動噪音;優(yōu)化設計

隨著生活質量的提升及生產節(jié)奏的加快，人民選取家電的標準也從簡單追求功能慢慢轉變?yōu)橐怨?jié)省資源、工作安全、綠色節(jié)能為主要目標。從改革開放后，國內家用電器普及性很高，但是家庭洗碗機且始終是一塊還沒有被開發(fā)且有巨大發(fā)展空間的領域。主要原因是，家庭洗碗機的推廣與使用受到廚房空間、水電費、專用清洗劑、生活理念和消費習慣等多種因素的限制和影響。中國家庭的餐具重點是碗筷，碗具類型、尺寸、式樣多種多樣，且深度大，但洗碗機大都采取一般的噴淋式清理，水流較弱，沖刷點無法包含碗壁每個位置，有洗不徹底的死角，清晰十分復雜，不如手洗簡便、干凈。

1、洗碗機結構及運行原理

某家庭洗碗機3D結構。其運行原理是，水通過進水口流進洗碗機水杯，利用電熱部件來加熱水，接著洗滌泵把水杯內的水排斥，熱水經過一個或若干個噴臂壓力噴出，碰壁在水流影響下旋轉，令水噴至洗碗機內部每個邊角，清理餐具，在高溫水流與洗滌劑作用下，能夠有效清理餐具上的油漬。最后水依舊流進水箱，沖洗下的殘渣被網格遮擋，油污漂浮于水面，經排污口排凈。如此一來，熱水能循環(huán)應用，以節(jié)省用水及能耗。

2、洗碗機振搗噪音檢測

2.1樣機噪音檢測

該洗碗機的減噪目標是把噪聲為此在39dB之下，進而使該洗碗機的噪音達到國際標準水平。根據：《IEC 60704-1：1997家庭及類似用途家電傳出的氣載噪音檢測規(guī)則——通用標準》與《IEC 60704-2-3：2005家電明確空氣噪音的測試方法——對洗碗機的特別要求》，對樣機展開噪聲檢測。通過研究發(fā)現(xiàn)，噪聲較大處重點集中于100與200赫茲周邊，噪聲的分貝值高達52.72dB。為掌握洗碗機的構造輻射噪音，需要檢測洗碗機外部振動。

2.2樣機振動檢測

因為洗碗機的外殼與內膽之間安有降振隔聲器，其運行時主要由箱門一邊輻射噪音，所以振動測試重點集中于箱門一邊。

經外殼振動試驗，發(fā)現(xiàn)噪聲源主要源自洗碗機底部，而且振動的工作頻率也在100-200Hz左右。通過外殼振動檢測結果顯示，振動重點源自底部電機和泵身。而振動頻率是因為電機轉動而出現(xiàn)的受迫振動以及某些結構出現(xiàn)共振造成的，要求模態(tài)研究確定洗碗機。經模態(tài)分析研究能夠了解洗碗機零件在某個極易受到干擾的頻率之內的各階重要模態(tài)性質，進而能夠預測結構在這一頻段內，在內部和外部每種噪聲源作用下出現(xiàn)的實際振動聲音。

3、洗碗機構件模態(tài)研究

3.1材料系數

整個洗碗機的重要結構材料包括ABS塑材、PP+T20塑材、鋼材以及EPDM橡膠，具體的材料屬性見表1所示。

3.2箱門模態(tài)研究

因為洗碗機箱門屬于洗碗機朝外部輻射噪音的重要構件，為此，探究洗碗機振動噪音和結構固定頻率的聯(lián)系，洗碗機箱門是主要關心的對象。借助CAE系統(tǒng)Hyperworks對各個元部件展開網格分類、模態(tài)分析和結構完善。箱門的幾何模型。箱門內外為薄板結構，借助Hyperworks細分網格，再使用Radioss對箱門內外結構進行模態(tài)研究。

通過箱門內外結構的模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，內門薄板構造第1階與第6階模態(tài)的固定頻率分別是100Hz與22Hz，外門在第2階、第3階和第4階模態(tài)頻率處于100Hz周邊。根據上述測試結果，振動與噪音重點集中于100Hz與200Hz周邊，表示洗碗機箱門構造固定頻率極大影響到洗碗機噪音[1]。因為結構外表聲壓與結構外表振動速度是正比關系，所以針對薄板模態(tài)的振幅和噪聲輻射呈正比，為此能夠通過調整這些構造輻射噪聲的模態(tài)形式來減噪，比如，能夠提升模態(tài)頻率降低振幅，或是防止結構共振;降低洗碗機中激勵源傳入箱門的作用力。

4、洗碗機結構完善設計

4.1內膽底板完善方法

借助Optistruct系統(tǒng)通過添加加強筋的途徑完善內膽底板構造。在完善內膽底板時，應當全面考量底板的對稱性與排污的順暢性。以底板固定頻率為主要函數，實施對稱約束與反向約束。經過計量獲得結構完善的結果。其中，一個代表筋深度10毫米，另一個代表0，中間代表0-10毫米之間。因為這一結構不規(guī)則，僅能作為加筋的借鑒。

結合上述加筋思路，根據實際情況，前面原本小橫筋除掉，加上三條縱筋，后面原本寬筋除掉，添加兩條縱筋，左右分別加一條橫筋，寬度都是40毫米，深度5毫米，完善后內膽底板分布。為掌握內膽底板完善后內膽總體的振動噪音情況，應當對內膽整體展開諧響應研究[2]。借助RADIOSS系統(tǒng)對內膽底板完善后的內膽整體展開諧響應研究。內膽在100赫茲作用下完善前后內膽指定部位的振動響聲比較曲線。結果表明，在幾乎全部的頻率段完善設計的振動響聲均優(yōu)于原本設計。

4.2完善后樣機噪聲檢測

按照之前的試驗與仿真分析，經完善內膽底板整體來防止內膽結構共振，進而減少洗碗機振動與噪聲[3]。對完善后的樣機展開噪聲檢測。電器聲功率級曲線能夠發(fā)現(xiàn)，完善后的樣機噪聲是38.87dB，低于39dB，符合該洗碗機降振降噪的設計標準，此處所采取的洗碗機降振降噪方法是有效的。

5、結論

（1）噪聲源主要源自洗碗機底部電機與水泵，而且振動與噪音的主要頻率為100Hz與200Hz上下;（2）經對洗碗機箱門展開模態(tài)研究，結果顯示箱門結構的固定頻率對振動噪音有很大影響;（3）洗碗機出現(xiàn)很大振動不是通過洗碗機內膽結構共振造成的，而內膽底板的第5階模態(tài)是114Hz較為接近100赫茲，內膽底板整體共振對振動及噪音的影響很大;（4）通過完善內膽底板結構，不斷提升了內膽底板第5階模態(tài)頻率，防止了內膽整體的共振;（5）通過完善洗碗機內膽整體結構，完善后樣機噪音是38.87dB，符合低于39dB的設計標準。

參考文獻：

[1]鄧雅靜.博西洗碗機在中國的“本土化”：從“拓荒者”到“引路人”[J].電器，2018（06）：24-25.

[2]毛璐瑤，郭偉科，吳智恒，張華偉.家用洗碗機振動噪聲優(yōu)化設計[J].機械設計與制造，2018（01）：215-218.

[3]魯建國.家用洗碗機已建立較為完整的質量標準評價體系[J].家電科技，2017（10）：14.