郝 倩 楊洪濤

（惠而浦（中國(guó)）股份有限公司 合肥 231283）

引言

因近幾年人們對(duì)噪音的關(guān)注，許多公司需要對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以便降低噪音。但是對(duì)于一款已經(jīng)穩(wěn)定生產(chǎn)，模具、工藝非常成熟產(chǎn)品，整機(jī)廠家不希望由于改進(jìn)噪音，從而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行很大調(diào)整。這樣不僅耗費(fèi)大量人力物力，且影響產(chǎn)品品質(zhì)。那么如何通過(guò)極小的調(diào)整使產(chǎn)品噪音有改進(jìn)，這個(gè)課題成為冰箱開發(fā)工作者分析研究的重點(diǎn)了，下面以我司型號(hào)為BCD-409WM04GBWS型號(hào)產(chǎn)品為例，分析如何去改善噪音。

1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析

本文研究的對(duì)象為我司單系統(tǒng)全風(fēng)冷意式冰箱BCD-409WM04GBWS，該產(chǎn)品為一款電控產(chǎn)品，現(xiàn)有產(chǎn)品噪音值為38.93 dB，要求改善后產(chǎn)品的噪音在35 dB以下。我們首先對(duì)原有產(chǎn)品進(jìn)行噪音測(cè)試摸底，具體測(cè)試情況如下：

根據(jù)GB/T 8059-2016《家用和類似用途制冷器具》標(biāo)準(zhǔn)要求BCD-409WM04GBWS在規(guī)定的測(cè)試條件內(nèi)運(yùn)行16 h后， 進(jìn)行噪音測(cè)試，測(cè)試得知此款機(jī)型的噪音值為38.93 dB，由于要更換離心風(fēng)機(jī)來(lái)改善產(chǎn)品的噪音情況，故又分別測(cè)試了產(chǎn)品的單系統(tǒng)噪音與單風(fēng)機(jī)噪音。

單系統(tǒng)噪音與單風(fēng)機(jī)噪音測(cè)試條件如下：產(chǎn)品平穩(wěn)運(yùn)行16 h后的一個(gè)開機(jī)周期內(nèi)，開機(jī)20 min后關(guān)閉風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)，測(cè)試噪音，此款機(jī)型單系統(tǒng)噪音值為36.61 dB，單風(fēng)機(jī)噪音值為35.96 dB，產(chǎn)品噪音測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

表1 產(chǎn)品原始噪音（dB）

由于已經(jīng)確定通過(guò)更換離心風(fēng)機(jī)來(lái)改善此款機(jī)型的噪音，故現(xiàn)對(duì)冰箱風(fēng)道進(jìn)行改進(jìn)、測(cè)試，其改進(jìn)方案與測(cè)試結(jié)果如下：

1）方案1

在原有風(fēng)道的基礎(chǔ)上此次只變更了風(fēng)機(jī)的安裝方式，以便安裝離心風(fēng)機(jī)，其風(fēng)腔大小、風(fēng)口位置等均未變更。更改前后風(fēng)道結(jié)構(gòu)圖如圖1、圖2 。

圖1 產(chǎn)品原風(fēng)道結(jié)構(gòu)

圖2 方案1風(fēng)道結(jié)構(gòu)

方案1風(fēng)道設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)方案1風(fēng)道進(jìn)行仿真分析。方案1風(fēng)道的邊界條件為：通往冷藏室的管道被認(rèn)為是“壓力出口” ，從冷藏室到蒸發(fā)區(qū)的回程管道模型為“壓力進(jìn)口”，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1 900 轉(zhuǎn)/分。

對(duì)方案1風(fēng)道進(jìn)行仿真分析可以看出：在風(fēng)機(jī)的兩側(cè)（圖3虛線框中）可以看到風(fēng)機(jī)的風(fēng)會(huì)在此區(qū)域回旋。這樣的回旋特性會(huì)導(dǎo)致風(fēng)腔內(nèi)產(chǎn)生嘯聲。嘯聲是產(chǎn)生噪音的主要原因。而且在觀察面內(nèi)查看，發(fā)現(xiàn)回旋是在觀察面內(nèi)產(chǎn)生的，在觀察面內(nèi)產(chǎn)生的嘯聲噪音會(huì)增強(qiáng)。另方案1風(fēng)道頂部緊湊的間隙也可能是噪聲源。

圖3 方案1風(fēng)道邊界條件圖

方案1風(fēng)道虛線框中區(qū)域?yàn)橥ㄍ洳厥业墓艿罏閴毫Τ隹冢驁D4虛線框區(qū)域存在回旋，故現(xiàn)通過(guò)仿真對(duì)壓力出口噪音進(jìn)行進(jìn)一步分析，方案1風(fēng)道壓力出口仿真分析圖如圖5。

圖4 方案1風(fēng)道仿真分析平面圖

圖5 方案1風(fēng)道壓力出口仿真分析圖

從仿真分析圖中可以看出空氣通過(guò)壓力管道的流量很大且空氣呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)型，這種旋轉(zhuǎn)型氣流能產(chǎn)生較大的噪音。

根據(jù)整個(gè)仿真分析圖可以看出，方案1風(fēng)道有3個(gè)區(qū)域會(huì)產(chǎn)生噪聲，且噪聲主要是因?yàn)榭諝饣匦a(chǎn)生的?，F(xiàn)將方案1風(fēng)道裝機(jī)進(jìn)行單風(fēng)機(jī)噪音測(cè)試，測(cè)試條件為：產(chǎn)品平穩(wěn)運(yùn)行16 h后的一個(gè)開機(jī)周期內(nèi)，開機(jī)20 min后關(guān)閉壓縮機(jī)，測(cè)試噪音，離心風(fēng)機(jī)電壓為8.4 V，此款機(jī)型方案1風(fēng)道的單風(fēng)機(jī)噪音值為40.89 dB，產(chǎn)品噪音測(cè)試數(shù)據(jù)如表2 。

從表1與表2對(duì)比可以看出，方案1風(fēng)道噪音測(cè)試值明顯高于原風(fēng)道噪音測(cè)試值，故原風(fēng)道直接更換離心風(fēng)機(jī)，產(chǎn)品噪音會(huì)升高，此方案廢棄。

表2 方案1風(fēng)道單風(fēng)機(jī)噪音（dB）

2）方案2

雖然方案1風(fēng)道噪音偏高，但我們可以根據(jù)方案1風(fēng)道的仿真情況對(duì)方案1風(fēng)道進(jìn)行改進(jìn)，由方案1風(fēng)道的仿真可以看出，方案1風(fēng)道的噪音產(chǎn)生主要是在風(fēng)機(jī)兩側(cè)和壓力出口處，噪音原因主要是空氣回旋產(chǎn)生的嘯聲，為解決這一問(wèn)題我們加大風(fēng)道的風(fēng)腔，盡量避免空氣產(chǎn)生回旋。加大風(fēng)腔后也對(duì)風(fēng)道進(jìn)行仿真分析，方案2風(fēng)道的邊界條件為：通往冷藏室的管道被認(rèn)為是“壓力出口” ，從冷藏室到蒸發(fā)區(qū)的回程管道模型為“壓力進(jìn)口”，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1 900 轉(zhuǎn)/分。加大風(fēng)腔風(fēng)道與仿真分析圖如圖6 、圖7。

圖6 方案2風(fēng)道圖

從方案2風(fēng)道仿真分析平面圖圖7中可以可看出，方案2的主要噪音源在風(fēng)機(jī)頂部（虛線框中），在風(fēng)機(jī)頂部（虛線框中）風(fēng)機(jī)噴出的空氣以高速、高壓的方式撞擊塑料后蓋的頂部。 這可能是產(chǎn)生噪音的一個(gè)原因。而且在觀察面內(nèi)查看，發(fā)現(xiàn)小部分回旋在觀察平面內(nèi)產(chǎn)生的，在觀察面內(nèi)產(chǎn)生的嘯聲噪音會(huì)增大。在壓力出口處未出現(xiàn)大量回旋，故不再對(duì)壓力出口處進(jìn)行仿真分析。

圖7 方案2風(fēng)道仿真分析平面圖

從上述分析中可以看出，方案2風(fēng)道只有一處主要噪音，較方案1風(fēng)道有明顯改善，現(xiàn)將方案2風(fēng)道裝機(jī)進(jìn)行噪音測(cè)試，測(cè)試條件為：產(chǎn)品平穩(wěn)運(yùn)行16 h后的一個(gè)開機(jī)周期內(nèi)，開機(jī)20 min后關(guān)閉壓縮機(jī)，測(cè)試噪音，離心風(fēng)機(jī)電壓為8.4 V，此款機(jī)型方案1風(fēng)道的單風(fēng)機(jī)噪音值為37.67 dB，產(chǎn)品噪音測(cè)試數(shù)據(jù)如表3 。

表3 方案2風(fēng)道單風(fēng)機(jī)噪音（dB）

從表2與表3對(duì)比可以看出，方案2風(fēng)道噪音測(cè)試值較方案1風(fēng)道測(cè)試值有明顯的降低。但是較原風(fēng)道單風(fēng)機(jī)噪音值（具體數(shù)值見）仍有升高。故方案2風(fēng)道也仍不能滿足降低噪音的要求，此方案廢棄。

通過(guò)方案1風(fēng)道與方案2風(fēng)道的分析我們可以看出，基于現(xiàn)有風(fēng)道主體更換離心風(fēng)機(jī)的方案不能滿足降噪的要求，為了降低噪音我們需根據(jù)離心風(fēng)機(jī)重新設(shè)計(jì)風(fēng)道。

3）方案3

現(xiàn)根據(jù)方案1風(fēng)道與方案2風(fēng)道的測(cè)試與分析情況，我們根據(jù)離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與空氣走向重新設(shè)計(jì)風(fēng)道，此風(fēng)道設(shè)計(jì)加大了風(fēng)腔，防止空氣產(chǎn)生回旋，且風(fēng)機(jī)位置下移，防止風(fēng)機(jī)帶動(dòng)的空氣以高速、高壓的方式撞擊塑料后蓋的頂部。風(fēng)道設(shè)計(jì)完成后對(duì)新風(fēng)道進(jìn)行仿真分析，方案3風(fēng)道仿真分析的邊界條件為：通往冷藏室的管道被認(rèn)為是“壓力出口” ，從冷藏室到蒸發(fā)區(qū)的回程管道模型為“壓力進(jìn)口”，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1 900 轉(zhuǎn)/分。重新設(shè)計(jì)的風(fēng)道與仿真分析圖如圖8 、圖9。

圖8 方案3風(fēng)道圖

圖9 方案3風(fēng)道仿真分析平面圖

對(duì)方案3風(fēng)道進(jìn)行仿真分析可以看出：此風(fēng)道消除了方案2的主要噪音源，即在風(fēng)機(jī)上部風(fēng)機(jī)噴出的空氣不會(huì)再以高速、高壓的方式撞擊塑料后蓋的頂部。 風(fēng)腔的適當(dāng)加大，也避免了方案1風(fēng)道的主要噪音源，即在部分區(qū)域空氣產(chǎn)生回旋嘯聲。 現(xiàn)將方案3風(fēng)道裝機(jī)進(jìn)行噪音測(cè)試，測(cè)試條件如下：產(chǎn)品平穩(wěn)運(yùn)行16 h后的一個(gè)開機(jī)周期內(nèi)，開機(jī)20 min后關(guān)閉壓縮機(jī)，測(cè)試噪音，離心風(fēng)機(jī)電壓為8.4 V，此款機(jī)型方案3風(fēng)道的單風(fēng)機(jī)噪音值為33.17 dB，產(chǎn)品噪音測(cè)試數(shù)據(jù)如表4 。

由表4中的數(shù)據(jù)可以看出，方案3風(fēng)道的單風(fēng)機(jī)噪音明顯與改善，現(xiàn)依據(jù)GB/T 8059-2016《家用和類似用途制冷器具》的測(cè)試條件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，測(cè)試時(shí)離心風(fēng)機(jī)電壓為8.4 V，此款機(jī)型方案3風(fēng)道的單風(fēng)機(jī)噪音值為34.6 dB測(cè)試數(shù)據(jù)如表5。

表4 方案3風(fēng)道單風(fēng)機(jī)噪音（dB）

表5 方案3風(fēng)道單風(fēng)機(jī)噪音（dB）

3 結(jié)論

本文主要闡述現(xiàn)有產(chǎn)品為降低噪音，更換離心風(fēng)機(jī)時(shí)的風(fēng)道設(shè)計(jì)情況，從上述論證我們可以得出，更換離心風(fēng)機(jī)后，因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)風(fēng)的流向與軸平行，而離心風(fēng)機(jī)風(fēng)的流向與軸流風(fēng)機(jī)相反，故方案1的在原有風(fēng)道直接更換離心風(fēng)機(jī)微改，會(huì)造成離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)在風(fēng)道內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)回旋，而回旋的產(chǎn)生，會(huì)造成多個(gè)噪音點(diǎn)。為解決回旋問(wèn)題，我們加大了方案1的風(fēng)腔，形成了方案2，

方案2雖然解決了多數(shù)回旋問(wèn)題，但是因?yàn)殡x心風(fēng)機(jī)安裝的位置距離頂部較近，故離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)會(huì)高速撞擊頂部，產(chǎn)生噪音，故此方案仍不能滿足噪音降低的要求。結(jié)合方案1、方案2的分析為滿足降低噪音的要求更換離心風(fēng)機(jī)后，風(fēng)道在設(shè)計(jì)的時(shí)候需將原有風(fēng)道加大，且風(fēng)機(jī)固定位置需要下移。