論述洗碗機中噪聲控制技術的應用

王豪杰

摘 要：本文首先闡述了常見降噪技術，提出來洗碗機中噪聲控制技術的應用，然后簡要分析了洗碗機結構優化設計，僅供參考。

關鍵詞：洗碗機；噪聲控制技術；應用

1.常見降噪技術分析

被動控制和主動控制是最常用的降噪技術，所謂被動控制是指：在噪聲控制過程中，除噪聲源外沒有其他外加能量輸入的控制方法。傳統的吸聲、隔聲、消聲及隔振等均屬噪聲被動控制。家電及民用產品主要使用被動降噪技術，本文也主要探討被動降噪技術的應用。如果在噪聲控制過程中，在噪聲源以外，人為加入能量（次級聲源或次級力源等）來控制噪聲的方法稱為噪聲主動控制。

1.1 吸聲降噪

1）吸聲材料降噪

噪聲控制工程中常用的吸聲材料都是多孔材料，如礦渣棉、石棉、玻璃棉、毛氈、木絲板等，這些材料表面富有細孔，孔和孔之間互相聯通，并深入到材料內層，聲波容易順利地透入。當聲波進入材料孔隙時，引起孔隙中的空氣和材料的細小纖維波動，由于摩擦和粘滯阻尼作用，聲能變為熱能而耗散掉。多孔吸聲材料的吸聲特性隨聲的頻率變化而變化。低頻時，由于孔隙中的空氣在單位時間內的振動次數少，對聲波的衰減作用不大，故吸聲系數很低。隨著頻率的提高，吸聲系數逐漸增大，達到某一值后，增加不再明顯。同一種多孔吸聲材料在實際使用中增加吸聲材料的厚度，可以提高低、中頻的吸聲效果，但厚度增加到一定程度后，效果就變得不明顯了。在實際使用中，溫度、濕度和氣流等環境條件對吸聲材料的吸聲性能也有一定影響。溫度增高，吸聲峰值向高頻移動。使用時不要超過材料的溫度使用范圍，否則材料會被破壞，失去吸聲作用。當吸聲材料吸水受潮時，會引起材料變質，使材料中的間隙和小孔被水堵塞，使孑 L 隙率減小，從而影響吸聲性能。氣流則會使材料纖維飛散，還會引起聲波長變化，使吸聲峰值向高或低移動，呈現特性不穩定的情況。同一種多孔吸聲材料的密度對吸聲系數有一定影響，這是因為它直接與流阻有關。一般來講，吸聲材料的密度增加，低頻吸聲效果增加，高頻吸聲效果下降。因此，對吸聲材料的密度必須合理地選擇，以求最佳的吸聲效果。

2）吸聲結構降噪

吸聲結構降噪包括薄膜共振吸聲結構、穿孔板吸聲結構、微穿孔板吸聲結構等。穿孔板的穿孔直徑減小到 1mm以下，則可增加吸聲系數，拓寬吸聲頻帶。微穿孔板吸聲結構通常指板厚小于 1mm的薄板上穿以孔徑小于 1mm的微孔，穿孔率在 1%～5%，板后面留有 5～20mm厚度空氣層的吸聲結構。

1.2 隔聲結構降噪

常見隔聲結構有單層隔聲結構和雙層隔聲結構等多種形式，衡量隔聲效果的兩個重要指標是聲強透射系數（簡稱透射系數）和隔聲量。通常雙層壁之間空氣層厚度增加，隔聲量增加，但空氣層厚度超過 lOem后，隔聲量就幾乎不再增加，故實用上一般取空氣層厚度為 8- 10cm。

雙層壁隔聲也存在同單層壁一樣的吻合效應，若兩壁為厚度相同的同種材料時，其吻合臨界頻率與單層壁相同，可使隔聲量明顯下降。若兩壁采用不同材料或設計成不同厚度時，可便兩個單層壁的臨界頻率互相錯開，從而避免出現隔聲量低谷過深的吻合效應區域。在雙層壁的中間空氣層填入適量的吸聲材料，可以消除共振及吻合效應對隔聲效果的影響，一般在壁的中間空氣層填充一些內阻較大的材料，如玻璃棉、礦植棉等，這樣會吸收聲能，進一步提高結構的隔聲效果，可以提高結構隔聲量。

1.3 阻尼減振降噪

自由阻尼處理：拉壓變形耗散振動能量。約束阻尼處理：剪切變形耗散振動能量。以上是常用的被動降噪方法，在家電產品及洗碗機降噪處理中有較多的應用。

2.降噪技術在洗碗機中的應用

根據對前述噪聲控制技術的分析，我們采用阻尼減振降噪以應對低頻噪聲；采用吸音棉吸聲降噪以應對中高頻噪聲；采用隔音降噪技術以應對全頻噪聲。通過多種噪聲控制技術并用的方式，有針對性地根據降噪前的測試分析進行降噪處理，達成實際降噪效果。降噪處理前的洗碗機頻程與頻譜分析通過一系列的降噪措施后，從時間歷程上看，在整個洗碗機工作過程，洗碗機整體噪聲己有大幅下降；從頻譜上看，從低頻到高頻，各頻段上的洗碗機的噪聲都有所下降，己不再是全頻段均處于較高幅值的狀態，說明針對各頻段所釆取的降噪措施己發揮作用。

3.洗碗機結構優化設計

3.1 內膽底板結構優化方案

利用 Optistruct 軟件通過加入加強筋的方式對內膽底板進行結構優化。在優化內膽底板時，需要綜合考慮底板的對稱性和排渣的通暢性。以底板的固有頻率為目標函數，施加對稱約束和方向約束。

其中一個表示筋深度 10mm，另一個表示 0，中間表示（0～10）mm 之間。由于這個結果很不規則，只能作為加筋的參考。根據上面的加筋思路，結合實際，前面原來小橫筋去掉，加 3 條縱筋，后面原來寬筋去掉，加 2 條縱筋，左右各加 1 條橫筋，寬度均為 40mm，深度 5mm，優化后內膽底板布局，底板第五階模態優化前后相關對比，優化前模態（左）freq=114Hz、優化后模態（右）freq=128Hz，第五階模態固有頻率增加了 14Hz，結構優化后的內膽底板的第 5 階模態固有頻率顯著增加，能夠有效的避免內膽底板的共振。為了解內膽底板優化后內膽整體的振動響應情況，需要對內膽整體進行諧響應分析。

3.2 優化后樣機噪音測試

根據之前的試驗和仿真分析，通過優化內膽底板結構來避免內膽底板的共振，從而降低洗碗機的振動和噪音。對優化后的洗碗機樣機進行噪音測試，結果優化后的樣機噪聲為 38.87dB<39dB，滿足該洗碗機減振降噪的設計要求，這里所采用的洗碗機減振降噪方案是可行的。

結語

綜上所述，可知，噪聲控制技術在實際噪聲控制中是有效的，具有實際指導意義；通過一系列的降噪措施后，對洗碗機整體噪聲得到有效控制，噪聲大幅下降，不管是從歷程還是從頻譜上看，在各時間段、各頻段上的洗碗機的噪聲均已有所下降，說明針對各頻段所釆取的降噪措施已發揮作用。如何有效降噪以及如何降低降噪成本，在適當降低產品工作噪音時如何提高和改善其噪聲品質，值得在今后進一步研宄。

參考文獻

[1]熊好平，黃龍春.噪聲控制技術在洗碗機中的應用[J].家電科技，2014（8）：16- 18

[2]沈飛.遠程監控技術在網絡洗碗機中的研究與應用[D].廣東工業大學，2008.