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| 基于LMS Test.Xpress测试系统的薄型天埋室内机噪音诊断 |
| 洪有明 甘国瑞 |
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随着建筑业的飞速发展和人们生活上追求多样性、舒适度的标准不断提高，空调不仅在性能上要满足人们的要求，而且在样式上也面临着巨大的挑战。
1.机型简介：
薄型天埋室内机是应市场多样性的需求和整体装修空间的变化而发展起来的新机型，适用于安装和维修宽度较小的场合（例如门头走廊和玄关位置），作为现有产品系列的补充，扩大市场份额。配合日立改型的SET FREE 和 SET FREE mini 外机，使用环保R410A 型冷媒。送风系统采用新构造，使用新型两排热交换器，热交压力损失减小，全新流路，提高热交效率。采用清水日立新型弧线形出风蜗壳，配合ABS工程塑料注塑成型离心叶轮，风扇电机使用拉伸刚度壳端盖，安装支架使用侧向（轴向）紧固，并通过硅胶高温成型减震器与电机建立减振软连接，具有启动、低运行噪音，结构小巧，安装和维修方便，在具有特殊尺寸要求的场合有着其他机型无法比拟的优势。详见以下附图： （图片） （图片） 2.测试中发现的问题：
测试在整机声振实验室进行，利用LMS TX 系统对薄型天埋机做声诊断测试。具体安装如下图：（图片） 整机声振试验测试FFT 实时频谱曲线在工频整数倍（100Hz）处有异常突起尖峰值，噪音现象表现为整机运行过程中机组正下方和侧前方可听到连续均匀的低频“嗡嗡”声，机器下后盖（底板）振动幅度较大。
3.原因初步分析：
整机结构与原来机型相比，机体变窄，出风口、回风口面积减小，采用新型蜗壳，宽度由原来的186mm变更到200mm，相应的与风扇电机和整机侧板之间的间距缩短，同时要求满足相同的整机容量和出风量，叶轮转速需增加，风速加快，空气流动摩擦力加大，整机噪声同比会增大，是产生噪音的原因之一；
电机支架固定安装位置加长，电机传动轴由Φ15 变更为Φ12，电机稳定性能略低，轴扰动增加，会带来与电机直接接触的电机支撑板的振动并影响风扇叶轮运行过程中的动平衡稳定性，其原因之二；
电机安装位置和角度不理想，运行中的机械振动传导，使整机钣金发生振动，经过外围钣金连接传导，导致整个机体产生共振，发出低频响声，其原因之三。
4、试验分析与改进措施：
4.1.整机结构的变更，是为了适应市场特殊化的安装空间的需求，整机窄体尺寸基本确定，变更可能性很小，为在现有尺寸基础上尽可能的增大进、出风口面积，减小风阻，采用了左右侧板外翻边结构的钣金设计；同时考虑到叶轮位置的摆放，电机支架摆放位置和支撑板上两出风口位置以及蜗壳与整机侧板的位置尽量调整保持均匀，使得进风口的风速和空气流动性均衡；（图片） 4.2.为加固电机本体与整机的连接牢固度，将固定电机支架的风扇支撑板的厚度由原来的1.2mm 增加到1.5mm，同时两侧面板也相应的加厚，增加整个机体的刚度，使振动减小，加严控制电机外伸轴端的径向跳动，杜绝因为轴径变细产生的叶轮运行不平衡现象，从对比测试数据看，整机振动有所改善，噪音水平也好于初始样品机，主观评判运行“嗡嗡”声极其轻微，声振试验效果达到使用要求，频谱分析100Hz处明显尖峰值仍然未消除，存在噪声隐患，需要在后续量产试验中进一步验证。
5、最终解决方案：
经过第一批量产工艺验证，整机噪音抽检测试出现部分整机低频噪声。频谱分析，FFT 曲线波形正常或相应较平滑的试验整机主观噪声评判良好，未出现运行杂音；出现整机噪音的机器频谱值均不同程度的超出日立室内机频谱判定标准，且底板振动较大。对比试验测试频谱如下：
正常机器频谱：（图片） 存在噪声的机器频谱：（图片） 拆解两台试验机，安装工序和零部件对比均无明显差异，两台运转部件------风扇电机的单体噪音和性能测试一致，不存在个体差异。
将两台电机和整机壳体进行互换试验，测试频谱结果如下：
正常机器壳体+噪声机器电机：（图片） 正常机器电机+噪声机器壳体（图片） 以上试验数据说明整机装配仍存在噪音隐患，在不同的零件匹配方式下，电机本体对整机噪声的影响略大。
综合上述试验数据，对整机装配系统原因进行进一步讨论，产生整机异常噪音的原因如下：从噪声产生的根源上分析，振动才发出声音，声音的强弱由声响决定，即声强。振动的幅度越大，频率越高，响度也就越大，人耳也就越难以承受。整个机体的震源即声源来自于以固定转速圆周运行的转子，它带动两侧的叶轮旋转，引起周边的空气流动。叶轮的转动是悬空的，除和转子轴接触。那么转子的圆周运动引起的振动只能通过支撑转子的轴承传递到其他部件上，其传递路径如下：转轴→轴承→端盖→支架→钣金，然后由连接部件到整个机体。
由于电机、支架、钣金之间均由螺栓螺钉等紧固件刚性连接，相对自由度极小，控制了其出现明显的振动。但经试验发现，电机的振动还可通过定子上的引出线接触钣金传递出去，这种振动的传播可以看做是从一个点声源向面声源的扩散，由于接触点的随机性和钣金形状的不规则性，使得产生的振动和噪音也存在不一致和不确定性，这样就可以解释为什么在首批量产抽检的机器中，相同的工艺性和组装材料，会出现不同的噪声检测效果。
以下试验结果使上述分析得以验证：
原先装配工艺：电机引出线与下盖板直接接触，机体振动通过电源线与底板的接触点向整机壳体扩散，形成共振，产生噪声。（图片） 频谱测试如下：（图片） 改进装配位置：旋转电机的出线孔角度，使得电机的引出线沿着支撑板和下盖板的接触折角方向出线，同时避免了其直接与下盖板和风扇支撑板接触，传递振动。效果图如下：（图片） 频谱测试效果明显改善：（图片） 从对比测试结果看：100Hz 的尖峰值完全消除，其余频段的测试值基本无变化，同时机器底板振动也减小，噪音效果改善明显。
总结：经过多次对比测试，可确定此100Hz 频段出现的FFT 频谱尖峰值，表现为低频噪声，与整机装配有密切关系，大部份是机械振动所产生。避免振动部件与声源扩散部件的直接接触，阻断或削弱传声途径，才是彻底解决此类整机异常噪声的根本方法。
4/21/2011
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