冰箱压缩机降噪特性研究

李勍，尹小兵，胡小强，叶明进

（华意压缩机股份有限公司，江西景德镇 333000）

冰箱压缩机降噪特性研究

李勍*，尹小兵，胡小强，叶明进

（华意压缩机股份有限公司，江西景德镇 333000）

为改进因高频摩擦噪声引起的冰箱噪声异常，本文对压缩机曲轴及活塞销进行改进，去掉现有曲轴上的油孔堵头，配合使用无油槽的活塞销，改善活塞销的润滑。通过这种结构，有效地抑制了高频摩擦噪声，同时使得压缩机整体噪声下降约1.5 dB。

噪声；曲轴；活塞销

0 引言

小型、高效、低噪声冰箱压缩机是未来行业趋势[1]。噪声是冰箱压缩机最重要的性能参数之一，也是冰箱压缩机行业的研究热点。盛正堂等[2]采用磁悬浮轴承技术，有效降低压缩机整机噪声约(2～3) dB。郭维等[3]对冰箱压缩机机壳进行了实验模态分析，确定封闭壳体的固有振动特性是压缩机噪声辐射的主要原因。周更生等[4]对配管进行结构优化，使得噪声降低17.6%。周慧等[5]研究了橡胶垫对压缩机噪声振动的影响。徐建中等[6]就零件表面杂质引起活塞拉毛导致压缩机机械噪声超标的问题进行了探讨。窦作为等[7]]通过改变消音器结构，使得压缩机噪声值显著下降。沈海波等[8]提出了几种降低压缩机噪声的方案，即增加压缩机壳体厚度、改善排气阀运动特性以及提高排气阀限位板阻尼均取得了明显的效果。

为改进因高频摩擦噪声引起的冰箱噪声异常，本文对压缩机曲轴及活塞销进行改进，并通过实验验证改进效果。

1 压缩机噪声源分析

冰箱压缩机是冰箱的主要噪声源，而电磁噪声、机械噪声和气流脉动噪声是压缩机主要的噪声源[9]。电磁噪声主要来自电机工作时的径向交变电磁力激发，分为径向脉动磁拉力产生的低频噪声和电源谐波在宽频域中产生振动的激励这两种情况。摩擦能激发物体振动并发出噪声，高速高压气体冲击排气阀片产生的脉动噪声，振动系统的固有频率与其结构性质有关，因此压缩机的机械噪声可以概括为摩擦噪声、阀片噪声和结构振动噪声。压缩机的吸气、压缩、排气、膨胀的周期性工作过程中吸气和排气是不连续性的，不连续的气流波动会产生噪声。压缩机的测量噪声实际上是电磁噪声、机械噪声和气流脉动噪声的叠加结果，不同的噪声源所反映的噪声频谱段是不一样的，因此可以通过噪声频谱确定出主要噪声源。机械噪声的波峰频段主要在(1,800～8,000) Hz的高频段；气流噪声主要是在630 Hz及(1,800～4,000) Hz之间有一个突出峰；电机噪声的频段主要是在(150～700) Hz之间为高峰段[14]。相同的运动环境中，摩擦系数越大，摩擦表面间辐射出来的摩擦噪声的强度也会相应增大，良好的润滑可以降低机器的摩擦噪声。

2 方案设计

HY公司的XTU型压缩机匹配到冰箱上，批量抽检出现共振，多次测试出现噪声超标，压缩机噪声主要反馈在5,000 HZ左右。初步分析箱体噪声大的主要原因为压缩机运行时产生的高频段摩擦噪声。本文尝试改变压缩机油路结构，从而改善润滑降低摩擦噪声。对出现噪声问题的 XTU型压缩机进行抽测，得到图1所示噪声频谱。

从上述频谱可知，噪声高峰段在5,000 Hz左右，可初步确定噪声问题主要是由机械噪声和气流脉动引起。为改进机械摩擦噪声引起的冰箱匹配时噪声异常，对曲轴和活塞进行改进，去掉现有曲轴上的油孔堵头，同时使用无油槽的活塞销，通过这种组合结构，改善活塞销的润滑情况，有效降低压缩机运行时产生的高频噪声。改进前后具体结构如图2所示。

图1 XTU型压缩机噪声

图2 XTU型压缩机改进前后结构对比

3 实验验证

分别选取改进前后的两台压缩机，进行对比实验，改进后的样机噪声测试结果如图3。

KF1219-7和KF1219-8为改进前样机，对应的KF1225-2和KF1225-3为改进后样机。改进后的压缩机2,000 Hz以上的高频摩擦噪声均出现下降。

为充分验证噪声改进前后压缩机匹配情况，再次与冰箱匹配测试，冰箱箱体噪声下降，匹配性能良好。噪声匹配情况具体见图4。

图3 XTU型压缩机改进前后噪声频谱

图4 XTU型压缩机改进前后匹配冰箱噪声频谱

为确保这种结构改进有效，进一步验证上述改进是否影响压缩机其他性能指标，对样机其他性能做出测量，具体实验结果见表1。

表1 改建前后样机性能对比表

改进后样机制冷量和COP性能基本保持不变，噪声都有明显降低，效果较好。

从频谱对比图来看，改进后样机 KF1225-2的噪声在1,000 Hz～6,300 Hz的高频噪声段特征峰都有所下降，特别是3,150 Hz～5,000 Hz之间噪声下降较大，综合改进效果也较为明显，整机噪声下降达1.5 dB。改进后样机KF1225-3的噪声在高频噪声段特征峰都有所下降。采用本方案可以改善压缩机高频噪声，同时通过降低高频摩擦噪声，压缩机匹配冰箱的箱体噪声也同步有所下降。

4 结论

通过对曲轴和活塞销结构进行改进，改变了压缩机油路结构，改善了活塞与活塞销之间、曲轴与曲轴箱之间的润滑效果，降低了压缩机的高频摩擦噪声，同时也降低了压缩机匹配冰箱的噪声。

[1]姜尔宁. 世界制冷压缩机发展趋势(三)[J]. 制冷技术,2010, 30(1): 46-53.

[2]盛正堂, 周晓文, 尹小兵, 等. 变频冰箱压缩机的摩擦分析和新技术——磁悬浮轴承[J]. 家电科技, 2016(3):50-54.

[3]郭维, 刘斌, 冯涛, 等. 冰箱压缩机机壳实验模态分析[J]. 噪声与振动控制, 2010, 30(3): 67-70.

[4]周更生, 张磊, 陈士发, 等. 冰箱压缩机配管振动噪声仿真及结构优化[C]// 中国家用电器技术大会, 2013.

[5]周慧, 杨骅, 武守飞, 等. 冰箱压缩机橡胶垫减振系统设计因素分析[C]// 中国家用电器技术大会, 2011:40-44.

[6]徐建中, 姚思, 查诚林, 等. 降低冰箱压缩机机械噪声的试验研究[J]. 家电科技, 2013(12): 84-85.

[7]窦作为, 方文杰, 陈刚. 一种冰箱压缩机吸气消声器的改进设计[J]. 家电科技, 2015(9): 70-72.

[8]沈海波, 巨小平. 降低冰箱压缩机噪声的试验研究[J].流体机械, 2003, 31(7): 8-9.

[9]戴竟雄, 何仁庶, 甘斌, 等. 往复活塞式冰箱压缩机气流脉动噪声探析[J]. 家电科技, 2010(9): 70-72.

[10]李洪亮, 黄协清, 陈花铃. 冰箱压缩机减振降噪的应用研究[J]. 机械科学与技术, 2002(S1): 9-10.

[11]管华, 杨家华. 冰箱压缩机降噪的实验分析[J]. 北京工业大学学报, 1996(2): 92-98.

[12]戴竟雄, 何仁庶, 甘斌, 等. 往复活塞式冰箱压缩机气流脉动噪声探析[J]. 家电科技, 2010(9): 70-72.

[13]姜国清, 陈雍乐. 冰箱压缩机噪声分析及降噪措施的研究[J]. 重庆大学学报: 自然科学版, 1995, 18(2):74-80.

[14]蔡建程, 储呈国, 李艳, 等. 往复式制冷压缩机壳体振动声辐射特性的初步研究[J]. 制冷技术, 2011, 31(4):5-9.

[15]杜荫祺. 旋转式制冷压缩机的噪声降低技术[J]. 制冷技术, 1991, 11(2): 31-34.

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，助理工程师，工学学士。研究方向：压缩机研发及制造工艺。联系地址：华意压缩机股份有限公司，邮编：333000。联系电话：15079850531。E-mail：lq@hua-yi.cn。