降低冰箱壓縮機機械噪聲的試驗研究

徐建中 姚思 查誠林 廖小寧 徐延輝 楊任平 楊海線

（華意壓縮機股份有限公司 江西省景德鎮市 333000）

1 引言

壓縮式電冰箱的制冷系統由壓縮機、冷凝器、蒸發器、干燥過濾器和毛細管組成。壓縮機是電冰箱制冷循環系統的重要部件，它好比人的心臟。電冰箱借助這個“心臟”，使制冷劑在系統的管道中不斷循環。壓縮機的噪聲直接影響著冰箱整機噪聲。

隨著消費者對冰箱噪聲要求越來越高，冰箱廠家對壓縮機噪聲控制也提出了更為嚴格的控制要求。噪聲問題一直是壓縮機設計和制造過程中比較難控制的環節，其影響因素很多。本文著重介紹作者在降低冰箱壓縮機機械噪聲方面的試驗研究。

2 冰箱壓縮機噪聲源分析

2.1 冰箱壓縮機噪聲來源

壓縮機的噪聲一般來源于以下6個方面：

1)機械噪聲。主要是由不平衡的往復慣性力和旋轉慣性力造成。它使支撐彈簧，排氣管等加大振動而產生噪聲，它還使曲柄連桿機構的摩擦聲和沖擊聲加大。當曲柄連桿機構的配合間隙過大時，這種噪聲會更顯著。壓縮機的零件表面粗糙度差，尺寸精度和形位公差不好時，噪聲也會顯著增加。機械噪聲還包括氣閥開啟和關閉時產生的沖擊聲。氣閥的自激振動也產生噪聲。

圖1

圖2 小批抽測壓縮機噪聲頻譜

圖3 噪聲大壓縮機活塞

表1 測試數據

表2 噪聲大壓縮機零件測試數據

表3 零件配合度測試數據

表4 重裝壓縮機噪聲測試數據

圖4 重裝后抽測壓縮機噪聲頻譜

2)氣流噪聲。氣流噪聲是指氣流通過各零件產生的噪聲。如通過吸氣管、消音器、閥組、氣缸、排氣管以及定子與轉子之間的氣流產生的噪聲。由于氣流存在著壓力脈動，所以它可能加大這些部位的振動，特別是排氣管的振動。

3)壓縮機零部件的共振聲。零部件的共振聲主要發生在殼體、排氣管、消音器和支撐彈簧等處。

4)潤滑油的噴射聲和油泡聲。

5)殼體內氣體的泄漏聲。

6)電動機發出的電磁聲。

2.2 噪聲測試對比

就目前生產水平而言，各冰箱廠家對冰箱壓縮機噪聲控制基本在40dB(A)以下。本文所要研究的這款壓縮機要求噪聲≤40dB(A)、振動≤0.7m/s2。研發階段噪聲樣機噪聲基本控制在39 dB(A)以內，噪聲平均值為38.03 dB(A)，振動平均值為0.33 m/s2，滿足設計要求。小批試制20臺，抽樣測試噪聲最高達44.7 dB(A)，嚴重超標，與前期研發階段樣機對比，噪聲平均高出5.4dB(A)，具體測試數據見表1。

3 噪聲超標原因分析

根據經驗，一般認為頻率在900Hz附近的噪聲是由于壓縮機內部氣流脈沖造成的，頻率在2000Hz附近的是由于氣閥造成的，超過3500Hz的部分是由于壓縮機機械摩擦造成的（摩擦副磨損異常）。如圖1所示。

圖2為小批抽檢壓縮機噪聲頻譜。從頻譜可以看出，小批階段壓縮機噪聲在4kHz頻段超高，超過了40dB(A)，是引起壓縮機整機噪聲超標主要根源。

對噪聲超標3臺壓縮機開殼分析，經測量儀檢測：曲軸、連桿等磨損正常,活塞末端存在嚴重拉毛（見圖3）。初步判斷活塞拉毛是造成壓縮機噪聲異常超標的主要原因。

4 活塞拉毛原因分析

為了進一步查找活塞拉毛原因，對開殼后壓縮機零件進行精度檢測和控制。

4.1 零件精度檢測

檢查曲軸箱兩孔垂直度、缸孔圓度，以及缸頭扭矩大小對缸孔變形量，檢查活塞垂直度，活塞圓度、活塞圓柱度，數據均符合控制要求，具體測試數據見表2。

4.2 零件配合度檢測

在保證活塞和缸孔圓度、圓柱度、垂直度、粗糙度等合格的情況下，活塞與缸孔配合間隙必須嚴格按要求控制在7.5～9μm。如果配合間隙過小，零件難裝配容易造成零件表面損傷，導致摩擦阻力加大使壓縮機噪聲增加。通過分檢儀檢查該3臺壓縮機活塞與缸孔配合間隙，均符合工藝控制要求，說明零件配合度方面無問題，具體測試數據見表3。

4.3 零件表面清潔度檢測

檢查庫存的曲軸箱、活塞，由于長時間積壓，缸孔、活塞表面有較多灰塵。造成零件表面清潔度差，可能原因有：

1)零件放置時間過長,特別是總裝生產時多余的泵體拆下的零件，因配合運動副表面滴有裝配用油，容易粘灰塵。

2)曲軸箱刷孔采用的鎳合金柱形刷未定期更換，造成零件表面污染。

3)總裝車間曲軸箱擺放上層曲軸箱沒有加蓋板防塵，容易粘灰塵類雜質。

4)零件本身清洗沒有達到控制要求。

4.4 針對以上四點的解決措施

1）在裝配前必須對此類零件進行重點檢查，如不符合裝配要求，則退回機加車間進行返工處理。

2）定期更換鎳合金柱形刷。

3）對擺放上層的曲軸箱加蓋板防塵。

4）提高零件清洗工藝要求并加強對零件清洗后的檢驗。

5 驗證試驗

為驗證零部件表面雜質造成活塞拉毛，將該型號壓縮機庫存的曲軸箱進行重新清洗，活塞進行表面再次刷光處理，裝機后測試壓縮機在4kHz頻率段噪聲明顯降低至35dB(A)左右（見圖4），壓縮機單機噪聲均在40dB（A）以下，滿足控制要求，具體測試數據見表4。

6 結論

噪聲問題一直是壓縮機設計和制造過程中比較難控制的環節，且影響因素眾多。本文通過對壓縮機機械噪聲方面的研究以及制造過程對零件精度控制，得出引起壓縮機噪聲超標原因。同時指出在制造過程中需要嚴格控制零件精度、配合度、清潔度等，可以在一定程度上降低壓縮機機械噪聲，滿足設計要求。

[1] 劉東 主編 小型全封閉制冷壓縮機[M],北京：科學出版社，1990；

[2] 王毅 冰箱壓縮機噪聲及降噪分析.家電科技，2004年第4期；

[3] 沈海波 巨小平 降低冰箱壓縮機噪聲的試驗研究.流體機械，2003年第31卷第7期。