冰箱壓縮機降噪特性研究

李勍，尹小兵，胡小強，葉明進

（華意壓縮機股份有限公司，江西景德鎮 333000）

冰箱壓縮機降噪特性研究

李勍*，尹小兵，胡小強，葉明進

（華意壓縮機股份有限公司，江西景德鎮 333000）

為改進因高頻摩擦噪聲引起的冰箱噪聲異常，本文對壓縮機曲軸及活塞銷進行改進，去掉現有曲軸上的油孔堵頭，配合使用無油槽的活塞銷，改善活塞銷的潤滑。通過這種結構，有效地抑制了高頻摩擦噪聲，同時使得壓縮機整體噪聲下降約1.5 dB。

噪聲；曲軸；活塞銷

0 引言

小型、高效、低噪聲冰箱壓縮機是未來行業趨勢[1]。噪聲是冰箱壓縮機最重要的性能參數之一，也是冰箱壓縮機行業的研究熱點。盛正堂等[2]采用磁懸浮軸承技術，有效降低壓縮機整機噪聲約(2～3) dB。郭維等[3]對冰箱壓縮機機殼進行了實驗模態分析，確定封閉殼體的固有振動特性是壓縮機噪聲輻射的主要原因。周更生等[4]對配管進行結構優化，使得噪聲降低17.6%。周慧等[5]研究了橡膠墊對壓縮機噪聲振動的影響。徐建中等[6]就零件表面雜質引起活塞拉毛導致壓縮機機械噪聲超標的問題進行了探討。竇作為等[7]]通過改變消音器結構，使得壓縮機噪聲值顯著下降。沈海波等[8]提出了幾種降低壓縮機噪聲的方案，即增加壓縮機殼體厚度、改善排氣閥運動特性以及提高排氣閥限位板阻尼均取得了明顯的效果。

為改進因高頻摩擦噪聲引起的冰箱噪聲異常，本文對壓縮機曲軸及活塞銷進行改進，并通過實驗驗證改進效果。

1 壓縮機噪聲源分析

冰箱壓縮機是冰箱的主要噪聲源，而電磁噪聲、機械噪聲和氣流脈動噪聲是壓縮機主要的噪聲源[9]。電磁噪聲主要來自電機工作時的徑向交變電磁力激發，分為徑向脈動磁拉力產生的低頻噪聲和電源諧波在寬頻域中產生振動的激勵這兩種情況。摩擦能激發物體振動并發出噪聲，高速高壓氣體沖擊排氣閥片產生的脈動噪聲，振動系統的固有頻率與其結構性質有關，因此壓縮機的機械噪聲可以概括為摩擦噪聲、閥片噪聲和結構振動噪聲。壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、膨脹的周期性工作過程中吸氣和排氣是不連續性的，不連續的氣流波動會產生噪聲。壓縮機的測量噪聲實際上是電磁噪聲、機械噪聲和氣流脈動噪聲的疊加結果，不同的噪聲源所反映的噪聲頻譜段是不一樣的，因此可以通過噪聲頻譜確定出主要噪聲源。機械噪聲的波峰頻段主要在(1,800～8,000) Hz的高頻段；氣流噪聲主要是在630 Hz及(1,800～4,000) Hz之間有一個突出峰；電機噪聲的頻段主要是在(150～700) Hz之間為高峰段[14]。相同的運動環境中，摩擦系數越大，摩擦表面間輻射出來的摩擦噪聲的強度也會相應增大，良好的潤滑可以降低機器的摩擦噪聲。

2 方案設計

HY公司的XTU型壓縮機匹配到冰箱上，批量抽檢出現共振，多次測試出現噪聲超標，壓縮機噪聲主要反饋在5,000 HZ左右。初步分析箱體噪聲大的主要原因為壓縮機運行時產生的高頻段摩擦噪聲。本文嘗試改變壓縮機油路結構，從而改善潤滑降低摩擦噪聲。對出現噪聲問題的 XTU型壓縮機進行抽測，得到圖1所示噪聲頻譜。

從上述頻譜可知，噪聲高峰段在5,000 Hz左右，可初步確定噪聲問題主要是由機械噪聲和氣流脈動引起。為改進機械摩擦噪聲引起的冰箱匹配時噪聲異常，對曲軸和活塞進行改進，去掉現有曲軸上的油孔堵頭，同時使用無油槽的活塞銷，通過這種組合結構，改善活塞銷的潤滑情況，有效降低壓縮機運行時產生的高頻噪聲。改進前后具體結構如圖2所示。

圖1 XTU型壓縮機噪聲

圖2 XTU型壓縮機改進前后結構對比

3 實驗驗證

分別選取改進前后的兩臺壓縮機，進行對比實驗，改進后的樣機噪聲測試結果如圖3。

KF1219-7和KF1219-8為改進前樣機，對應的KF1225-2和KF1225-3為改進后樣機。改進后的壓縮機2,000 Hz以上的高頻摩擦噪聲均出現下降。

為充分驗證噪聲改進前后壓縮機匹配情況，再次與冰箱匹配測試，冰箱箱體噪聲下降，匹配性能良好。噪聲匹配情況具體見圖4。

圖3 XTU型壓縮機改進前后噪聲頻譜

圖4 XTU型壓縮機改進前后匹配冰箱噪聲頻譜

為確保這種結構改進有效，進一步驗證上述改進是否影響壓縮機其他性能指標，對樣機其他性能做出測量，具體實驗結果見表1。

表1 改建前后樣機性能對比表

改進后樣機制冷量和COP性能基本保持不變，噪聲都有明顯降低，效果較好。

從頻譜對比圖來看，改進后樣機 KF1225-2的噪聲在1,000 Hz～6,300 Hz的高頻噪聲段特征峰都有所下降，特別是3,150 Hz～5,000 Hz之間噪聲下降較大，綜合改進效果也較為明顯，整機噪聲下降達1.5 dB。改進后樣機KF1225-3的噪聲在高頻噪聲段特征峰都有所下降。采用本方案可以改善壓縮機高頻噪聲，同時通過降低高頻摩擦噪聲，壓縮機匹配冰箱的箱體噪聲也同步有所下降。

4 結論

通過對曲軸和活塞銷結構進行改進，改變了壓縮機油路結構，改善了活塞與活塞銷之間、曲軸與曲軸箱之間的潤滑效果，降低了壓縮機的高頻摩擦噪聲，同時也降低了壓縮機匹配冰箱的噪聲。

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[2]盛正堂, 周曉文, 尹小兵, 等. 變頻冰箱壓縮機的摩擦分析和新技術——磁懸浮軸承[J]. 家電科技, 2016(3):50-54.

[3]郭維, 劉斌, 馮濤, 等. 冰箱壓縮機機殼實驗模態分析[J]. 噪聲與振動控制, 2010, 30(3): 67-70.

[4]周更生, 張磊, 陳士發, 等. 冰箱壓縮機配管振動噪聲仿真及結構優化[C]// 中國家用電器技術大會, 2013.

[5]周慧, 楊驊, 武守飛, 等. 冰箱壓縮機橡膠墊減振系統設計因素分析[C]// 中國家用電器技術大會, 2011:40-44.

[6]徐建中, 姚思, 查誠林, 等. 降低冰箱壓縮機機械噪聲的試驗研究[J]. 家電科技, 2013(12): 84-85.

[7]竇作為, 方文杰, 陳剛. 一種冰箱壓縮機吸氣消聲器的改進設計[J]. 家電科技, 2015(9): 70-72.

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[9]戴竟雄, 何仁庶, 甘斌, 等. 往復活塞式冰箱壓縮機氣流脈動噪聲探析[J]. 家電科技, 2010(9): 70-72.

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[12]戴竟雄, 何仁庶, 甘斌, 等. 往復活塞式冰箱壓縮機氣流脈動噪聲探析[J]. 家電科技, 2010(9): 70-72.

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Study on Noise Reduction Characteristics of Refrigerator Compressor

LI Qing*, YIN Xiaobing, HU Xiaoqiang, YE Mingjing
(Huayi compressor Co., Ltd., Jingdezhen, Jiangxi 333000, China)

In order to reduce the refrigerator noise caused by high frequency friction noise anomalies, the compressor crankshaft and piston pin were improved, removing the oil hole plug of crankshaft and using the piston pin without oil tank. The high frequency friction noise had been effectively controlled by this method, with the 1.5 dB decline of compressor noise.

Noise; Crankshaft; Piston pin

10.3969/j.issn.2095-4468.2017.04.205

*李勍（1988-），男，助理工程師，工學學士。研究方向：壓縮機研發及制造工藝。聯系地址：華意壓縮機股份有限公司，郵編：333000。聯系電話：15079850531。E-mail：lq@hua-yi.cn。