摘要：通过仿真模拟与实验验证，这种先提升离心风机的抗压能力，然后将风机尺寸减小的技术路线，在保证了风量与功率的基础上，将原方案噪音降低了3.5dB，达到了行业领先水平，且通过对比优化前后风机的P-Q曲线、功率曲线和效率曲线，优化后风机的各项参数皆优于原方案。
关键词：洗碗机；隔声；噪声；降噪；减振
1引言
洗碗机中通常采用吸音棉等材料进行保温和隔音，但使用场景中，其功能以保温为主，对消音降噪的功能偏弱。本文重点研究了现有结构状态下，如何改善洗碗机中吸音棉的隔音降噪性能，从原理上解释和改善吸音棉的应用方法。重点研究如何将洗碗机中吸音棉的消声降噪性能发挥出来，利用洗碗机内胆、外壳、夹层吸音棉等多层结构的复合隔声特性，在最大程度上发挥降噪能力。
2吸声降噪
2.1吸声材料降噪
噪声控制工程中常用的吸声材料都是多孔材料，如矿渣棉、石棉、玻璃棉、毛毡、木丝板等，这些材料表面富有细孔，孔和孔之间互相联通，并深入到材料内层，声波容易顺利地透入。当声波迸入材料孔隙时,引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩檫和粘滞阻尼作用，声能变为热能而耗散掉。多孔吸声材料的吸声特性随声的频率变化而变化。低频时，由于孔隙中的空气在单位时间内的振动次数少，对声波的衰减作用不大，故吸声系数很低。随着频率的提高，吸声系数逐渐增大，达到某一值后,增加不再明显。同一种多孔吸声材料在实际使用中增加吸声材料的厚度，可以提高低、中频的吸声效果，但厚度增加到一定程度后，效果就变得不明显了。在实际使用中，温度、湿度和气流等环境条.件对吸声材料的吸声性能也有一定影响。温度增高，吸声峰值向高频移动。使用时不要超过材料的温度使用范围，否则材料会被破坏，失去吸声作用。当吸声材料吸水受潮时，会引起材料变质，使材料中的间隙和小孔被水堵塞，使孔隙率减小，从而影响吸声性能。气流则会使材料纤维飞散，还会引起声波长变化，使吸声峰值向高或低移动，呈现特性不稳定的情况。同一种多孔吸声材料的密度对吸声系数有—定影响，这是因为它直接与流阻有关。一般来讲，吸声材料的密度增加，低频吸声效果增加，高频吸声效果下降。因此，对吸声材料的密度必须合理地选择，以求最佳的吸声效果。
2.2吸声结构降噪吸声结构
降噪包括薄膜共振吸声结构、穿孔板吸声结构、微穿孔板吸声结构等。穿孔板的穿孔直径减小到1mm以下，则可增加吸声系数，拓宽吸声频带。微穿孔板吸声结构通常指板厚小于1mm的薄板上穿以孔径小于1mm的微孔，穿孔率在1％- 5%，板后面留有5 20mm厚度空气层的吸声结构。
3多层隔声结构工作原理
多层隔声结构工作原理是：当声波入射到第一层板时，激起第一层板振动，墙板的振动向板间空气层辐射声音，声波在夹层中继续衰减前进，再次激发第二层墙板振动，由于第二层墙板向邻室空间辐射声音。由于声波经过多次反射而使声强逐级衰减的缘故，所以除了墙板本身的因素外，还附加了较大的空气层衰减，从而使墙板总的隔声量提高。当在两层板之间填充吸音棉时，由于空气振动引起纤维材料的振动，空气声能量转换为热能量耗散掉，从而起到消声的作用。吸音棉的消声作用的核心在于声能量必须在吸音棉材料中多次反复传播，才能大幅度获得衰减。如今仅仅穿过一次便从缝隙逃逸掉，就不能实现有效降噪。
作为多层隔声结构中的关键因子，“弹簧”系统材料的密度及材料中的声速，决定了在双层板墙结构中声阻特性。采用单纯吸音棉材质，和采用空气层+吸音棉层结构，对噪声的衰减会有明显的差异。
4洗碗机中的多层隔声结构
洗碗机中从外至内有外壳+吸音棉+内胆，其中吸音棉夹在两层金属钣金之间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在传统设计中，由于保温的需要，通常紧紧约束在内胆上，距离外壳有5～10mm的间隙。洗碗机的噪声由内部水流冲击内胆而产生，声能量穿过内胆和吸音棉后，直接通过外壳与吸音棉之间的间隙逃逸掉（由于洗碗机结构限制，无法将间隙设计成密封空气层）。声能量基本没有机会从外壳反射回来，再次进入到吸音棉进行能量耗散，从而产生多次反射实现消声降噪。
为了解决传统隔声设计中噪声逃逸问题，重新修改了降噪方案，将外壳和吸音棉做紧密接触，确保外壳、吸音棉、内胆之间没有空隙的存在。从而实现双层金属板内部空间完全填充吸音棉的方案，将系统设计为真正的多层复合隔声系统。
理论分析可知，重新设计多层复合隔声结构后，两层钣金结构组成双层隔声墙。中间填充的吸音棉材料具有较高的ρc声阻特性，因此会对噪声产生较大的能量衰减。从理论上分析，双层钣金中间完全填充吸音棉，比留出空气层结构，对中高频段噪声具有更好的衰减作用。
5多层隔声结构在驻波管中的测试
为了验证前述理论分析，对多层隔声装置在不同安装位置情况下的隔声量进行了对比测试，带空腔的结构对比不带空腔结构的隔声量测试结果。从对比结果来看，不带空腔结构的多层隔声装置，在中高频段隔声量明显优于带空腔结构。尤其在中高频段（3200-5800Hz），完全填充吸音棉（不带空腔结构）后，噪声隔声量增加3-4dB左右。因此在该种隔声结构情况下，预期整机的隔声降噪性能将会有明显的提升。
6洗碗机整机测试
在洗碗机中，传统吸音棉作为保温材料放置在内胆周围，只作为辅助行材料进行隔音降噪。根据理论分析，吸音棉材料只有填充到内胆与外壳之间，才能有效起到消耗噪声能量的作用。根据该研究结论，对洗碗机的吸音棉安装方式重新进行了设计，原始状态吸音棉与外壳之间有明显的空隙，修改后的方案确保了吸音棉与外壳之前是紧密填充状态。通过修改内胆、吸音棉、外壳的组合方式，确保了从内胆辐射出的噪声只能从多层结构中被消耗后，穿透辐射出去。不会经过吸音棉与外壳之间的缝隙直接辐射出去。在整机上进行测试分析，新方案在传统方案基础上降低噪声值约1.5dB，尤其在中高频段噪声改善明显。对比测试了洗碗机在传统状态下，和新型隔声方案情况下的噪声情况。
蜗舌的冲击，对噪音更有利。而原机横向流动更强，送风效率比较低。在截面四处两方案流场基本一致。
7特性曲线对比分析
在风量为480m3/h的工况处，优化方案的抗压能力要高于原方案，这与设计的初衷一致，所以风量得到了保证，优化方案的功率略低于原方案。优化方案的效率得到了更大的提升。总体而言，优化方案在三项重要指标中，都优于原方案。
结束语
传统洗碗机中采用吸音棉进行降噪，但在设计上存在缺陷，导致降噪材料性能无法有效发挥。本文中根据多层隔声理论分析，优化了吸音棉与钣金材料的安装方式，以多层隔声结构的方式，实现降噪效果的最大化。本研究内容不仅针对洗碗机方案设计，也对同类产品的噪声改善起到指导作用。
参考文献
[1].2019年2月洗碗机市场占有率(%)及均价(元)[J].现代家电,2019(10):63.
[2]邓雅静.洗碗机:竞争加剧,普及速度或加快[J].电器,2019(05):18-20.
[3]张丽.品牌集中度持续攀升,急速扩张的洗碗机市场将迎拐点?[J].家用电器,2019(05):48.
[4]白洋.厨卫市场动能释放的关键之年[J].现代家电,2019(07):54-56+39+8.
[5]秦丽.瞄准细分市场,美的套系化新品夺目AWE2019[J].电器,2019(04):48-49.
论文作者:张薇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：结构论文; 吸音棉论文; 隔声论文; 噪声论文; 洗碗机论文; 材料论文; 降噪论文; 《基层建设》2019年第17期论文;