1、欧式烟机噪音控制技术研究 苏炳超 刘刚 广东美的制冷设备有限公司 摘 要： 本文利用力锤锤击法, 激振器定频分析, 激振器扫频分析, 激振器随机频率分析, 四个不同的方法对比验证测试烟机结构的固有频率, 得到异音的频谱分析图和确认异音频率为 100 Hz。数据分析表明, 烟机存在有 100 Hz 的固有频率与电机电磁激励发生共振异音。通过结构设计变更和仿真模态分析, 确认了改进方案, 并最终解决了异音问题。关键词： 固有频率; 异音频谱; 共振; 模态; A Research on Noise Controlling of European Suction FanAbstract： Basin
2、g on the hammer method, fixed frequency analysis, frequency sweeping method and random frequency analysis, we test and verify the natural frequency of the suction fan, finally obtain the CPB and FFT data of the noise. According to the data, the suction fan own the natural frequency at 100 Hz which w
3、ill resonant with the rotating motor. The new design and mode simulation verification will be proposed, which make agreement on the improvement and solve the noise problem finally.Keyword： natural frequency; noise CPB; resonance; mode; 引言随着家电行业对噪声的重视, 静音家电成为开发趋势。关于油烟机的振动噪音控制, 国内文献关于其的研究相对较少。本文对 DT10
4、2 油烟机进行振动噪声试验:测试电机、蜗壳、外壳三个部件的振动响应;测试不同工况下的工作噪声。通过分析电机、蜗壳、外壳上典型点的振动特点, 确定烟机振动的传递特性;通过分析噪声的频谱曲线, 确定噪声的主要频率成分。后续通过力锤锤击法, 激振器定频分析, 激振器扫频分析, 激振器随机频率分析, 这四个不同的方法对比验证测试结构的固有频率, 由此得到的试验值用来校正有限元模型, 为后期的有限元仿真提供有力的数据支持。1 DT102 振动噪声试验利用 PCB 加速度传感器、DH5920 动态信号测试仪、ICP 数据线、声传感器、声源校准器, 测试各种工况下的振动与噪声。试验过程中发现:快档和慢档的区
5、别在于各测点值的大小不同, 但是并不影响整体的振动规律的分布。嗡嗡声主要体现在没装叶轮前, 而装上叶轮后, 嗡嗡声被气动噪声湮没。1.1 振动测试结果及分析分析测试结果知:电机上典型点的振动传递到蜗壳和外壳上时有明显的放大。电机端面上的振动峰峰值是 2.721 1 m/s, 而传递到蜗壳地板上时放大到 8.839 4 m/s, 传递到外壳上的时候放大到 9.253 7 m/s。从试验得到的加速度响应曲线的频谱可以确认无论是电机、蜗壳、还是机身部位的振动全是以 100 Hz 为主, 100 Hz 的振动应是电机本身引起。图 1 测试样品示意图 下载原图图 2 蜗壳底板和外壳的测试结果 下载原图图
6、 3 电机上典型点加速度响应的傅里叶谱 下载原图图 4 蜗壳上典型点加速度响应的傅里叶谱 下载原图1.2 噪声测试结果及分析测试噪声之前要对声传感器进行灵敏度校正, 不同的温度和湿度对灵敏度的影响很大, 测试时声传感器距离烟机 1 m, 测试结果见图 5 和图 6。分析实验结果可知:1) 装上叶轮后的噪声分贝值明显变大。这是由于无叶轮时, 振源是电机, 而装上叶轮后, 增加了叶片转动引起的气动噪声;2) 装上进风圈和外壳 (工况 3 和工况 4) , 整体的噪声有一定程度的下降;3) 分析无叶轮工况时的噪声频谱图可知:噪声的主要频率成分是 100 Hz 和少量的 200 Hz, 400 Hz,
7、 600 Hz 倍频的噪声。2 DT102 固有频率试验通过力锤锤击法, 激振器定频分析, 激振器扫频分析, 激振器随机频率分析, 这四个不同的方法对比验证测试结构的固有频率, 得到的试验值用来校正有限元模型。测试用 DH5920 动态信号测试系统一台, 1301 信号发生器一台, 激振器一台, AC 力锤一把, PCB 加速度传感器若干, 电荷适配器, 弹簧绳若干。测试过程从简单到复杂, 先做单一结构的试验, 再逐一加上其他部件, 最后完成整机的固有频率测试。工况 1 到工况 6 的测试模型分别为: (1) 用弹簧绳悬挂起蜗壳, 传感器贴在蜗壳底板上, 用力锤敲击蜗壳; (2) 用弹簧绳悬挂
8、起外壳, 传感器贴在外壳底板上, 用力锤敲击外壳; (3) 用弹簧绳悬挂起外壳和蜗壳, 传感器贴在蜗壳底板上, 用力锤敲击蜗壳; (4) 装上电机后悬挂起来, 加速度传感器贴在蜗壳底板, 测试蜗壳+外壳+电机的固有频率; (5) 装上电机后挂装到支架上 (正常工作状态) , 加速度传感器贴在蜗壳底板, 测试蜗壳+外壳+电机的固有频率; (6) 挂装整机, 加速度传感器贴在蜗壳底板, 测试该结构的固有频率:图 5 不同工况下的噪音测试倍频程分布图 下载原图1) 试验结果用来矫正有限元模型, 为后期的计算提供数据支持, 结果汇总见表1。2) 从试验结果可以看出:随着结构从简单到复杂, 结果的第一阶
9、固有频率逐渐降低, 并且结构越来越复杂, 测试得到结构的频响曲线峰值也越多, 进而固有频率的测定也越来越困难图 6 无叶轮工况时的噪声频谱图 下载原图图 7 激振器定频、扫频测试不同工况固有频率示意图 下载原图图 8 激振器定频、扫频测试不同工况固有频率频谱图 下载原图表 1 试验结果汇总 下载原表 3) 工况 5 和工况 6 是将烟机挂装起来。试验时发现:激励频率小于 100 Hz 时烟机的噪声较小, 逐渐增加激励频率到 100 Hz 时能明显的听到嗡嗡声, 进而继续增加频率大于 100 Hz 后嗡嗡声明显减小。这进一步验证了嗡嗡声是由 100 Hz的电机激励引起的。图 9 蜗壳加筋以及连接
10、点变更结构图 下载原图3 改善方案提出及影响分析解决此共振异音问题需要改变烟机的整体固有频率, 将烟机运行状态 100 Hz 固有频率偏离电机激励频率。本文通过改变蜗壳的设计 (蜗壳加筋) 以及连接点的变更 (将蜗壳底板与外壳的连接位置随凹凸形状位置做同步改变:左边降低60 mm, 右边上升 60 mm) 达到避开共振解决异音问题。1) 计算结果3:图 1 0 蜗壳加筋和连接点变更后的固有频率仿真分析图 下载原图图 1 0 蜗壳加筋和连接点变更后的固有频率仿真分析图 下载原图图 1 0 蜗壳加筋和连接点变更后的固有频率仿真分析图 下载原图4 结论1) 通过振动测试、噪声测试和固有频率实验, 确认烟机运行时存在 100 Hz 固有频率, 与电机电磁激励发生共振异音2) 通过有限元仿真和方案设计变更, 提出了改变蜗壳的设计 (蜗壳加筋) 以及连接点的变更 (将蜗壳底板与外壳的连接位置随凹凸形状位置做同步改变:左边降低 60 mm, 右边上升 60 mm) 达到避开共振解决异音问题。参考文献1陈绎勤.噪声与振动的控制M.北京:中国铁道出版社, 1981. 2陈永校, 诸自强, 应善成.电机噪声的噪声和控制M.杭州:浙江大学出版社, 1987. 3沃德海伦, 斯蒂芬拉门兹, 波尔萨斯.模态分析理论与实验M.北京:北京理工大学出版社, 2001.
