搜索LMS Test.Lab在空調(diào)壓縮機降噪中的運用
2013-06-06 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
運用Test.Lab軟件的ODS分析和模態(tài)試驗分析,本文將公司產(chǎn)品A與產(chǎn)品B進行了比較。在此基礎(chǔ)上,提出改變殼體結(jié)構(gòu),以降低高頻段噪音。裝機試驗表明,該方法取得了較為顯著的效果,同時也證明了Test.Lab軟件的分析手段的有效性和快速性,也為公司產(chǎn)品的進一步降噪打下了堅實的基礎(chǔ)。
靳海水 何繼訪 來源:LMS
關(guān)鍵字:LMS Test.Lab 空調(diào)壓縮機
1 引言
和參考樣機B相比, 本公司產(chǎn)品A的噪音在630Hz~4000Hz頻段幅值較高(參見圖1.1),從OA值看,X 方向高2.2dB,Y方向高3dB 。因此計劃降低這一頻段的噪音,同時使OA值降低2-3dB,以其達到與競爭對手相當?shù)乃健Ｓ蓤D1.1可知,2000Hz以上頻段,A樣機的平均噪音都遠大于B樣機,根據(jù)以往的測試數(shù)據(jù)推測是殼體引起的。因此,本文首先比較分析A樣機和B樣機殼體ODS和模態(tài)試驗的試驗結(jié)果,提出了解決方法降低2500Hz以上頻段噪音較高的問題,最后裝機驗證。
圖1.1 A樣機和B樣機噪音值對比
2 使用的硬件可軟件介紹
2.1 統(tǒng)組成
LMS Test Lab 振動測試系統(tǒng)的組成為:LMS SCADAS 305 多通道數(shù)采前端,以及用作測試分析的Test Lab軟件部分。
2.2 硬件
LMS SCADAS 305 多通道數(shù)采前端的主機箱為24 輸入機箱,包括SCSI 接口,功率要求約為260W,風機噪聲很低,很適合于振動與噪聲測量分析;輸入通道數(shù)為24通道電壓/ICP 測量,能很方便的擴展通道數(shù);并且能夠產(chǎn)生2 通道的用于模態(tài)試驗的激振器信號源,以及有兩路轉(zhuǎn)速測試通道。
2.3 軟件
LMS Test.Lab測試分析軟件主要包括幾何建模、常規(guī)信號采集與分析、錘擊法模態(tài)測試、工作變形分析以及PolyMAX方法模態(tài)分析等模塊組成,這些模塊均建立在軟件平臺之上,模態(tài)分析軟件由前端驅(qū)動程序通過SCSI接口將動態(tài)數(shù)據(jù)采集并存儲在計算機中。本論文主要運用模態(tài)測試以及工作變形分析(ODS)等相關(guān)模塊。
模態(tài)分析前進行幾何建模,模態(tài)測試主要有兩個模塊即常規(guī)信號分析模塊與錘擊法模態(tài)測試模塊來進行。模態(tài)分析有三種方法:模態(tài)分析、PolyMAX方法以及工作模態(tài)分析,其中PolyMAX方法是內(nèi)嵌在模態(tài)分析中的。
進行ODS分析時,首先由常規(guī)信號分析進行數(shù)據(jù)采集,然后再利用工作變形分析模塊進行數(shù)據(jù)分析與處理。
3 ODS測試和模態(tài)測試
ODS是英語Operational Deflection Shape的縮寫,即機器運轉(zhuǎn)時的振型,它綜合反映的機器運轉(zhuǎn)時的振動情況。通過測量殼體的ODS可大體推測主要噪聲源部位。
3.1 A樣機與B樣機殼體ODS試驗對比
從圖3.1中可以看出,A樣機殼體在1600Hz以下加速度幅值非常小,但是2000Hz以上加速度幅值急劇增加,且形成以2500Hz和4000Hz的兩個峰值;但B樣機在3150Hz以下加速度幅值都很小,只有到4000Hz以上幅值才較大。
(a) 樣機A的ODS幅值
(b) 樣機B的ODS幅值
圖3.1樣機A和B的ODS幅值比較
3.2 A樣機與B樣機殼體模態(tài)測試和對比
為了進一步確定聲源位置,對兩個樣機的殼體模態(tài)進行了測試。測試用錘擊法,即取固定點為參考點,測量加速度。用力錘巡回測量沖擊力,得到N條傳遞函數(shù)曲線。限于篇幅,這里省略了模態(tài)振型,主要分析固有頻率和傳遞函數(shù)。為了反映殼體綜合的聲輻射能力,將所得的N條曲線累加,得到圖3.2所示的樣機A和B的傳遞函數(shù)幅值。從圖中可以看出,樣機A峰值1670Hz、3100Hz和5000Hz左右,主要是3100Hz。樣機B的峰值在1500Hz和4600Hz左右,主要是4600Hz。
樣機B和樣機A比較,除了固有頻率高外,更重要的是在3500Hz以下剛度明顯大于樣機A。這就決定了樣機A的聲輻射能力高于B。因此要通過結(jié)構(gòu)改進提高A的剛度,降低其聲輻射能力,從而降低A的噪聲水平。
圖3.2 樣機A和B的傳遞函數(shù)和幅值比較
4 改進后結(jié)果測試和分析
根據(jù)上述分析,我們設(shè)計了三種新的方案,分別為殼厚分別為3.2mm、3.5mm、4.0mm的Case1、Case2和Case3,三者的結(jié)構(gòu)剛度都比樣機B大,分別通過模態(tài)測試和噪音測試,驗證更改殼體的效果。限于篇幅,這里省略了模態(tài)振型,主要分析固有頻率和傳遞函數(shù),
4.1 改進后傳遞函數(shù)測試和模態(tài)測試
圖4.1 樣機A新方案和B的傳遞函數(shù)幅值和之比較
(1)B樣機殼體前兩階固有頻率分別為4864Hz和5962Hz;A樣機量產(chǎn)品前三階固有頻率為3249Hz、5004Hz和5105Hz;更換新殼體后,Case1、Case2和Case3的第一階固有頻率分別為5692Hz、6029Hz和6028Hz,由此可見,更換新殼體,大大提高了其噪音振動性能。
(2)從五個殼體的前幾階固有頻率比較來看,A樣機量產(chǎn)品的固有頻率最低,case B的樣機試制品固有頻率最高。而case A的樣機試制品甚至還比case C的B樣機固有頻率高出800Hz。這是由于試制品的球面曲率小于B樣機的原因。
(3)從頻響函數(shù)的幅值來看,A樣機量產(chǎn)品的最高,Case C殼厚的A樣機試制品最低。
(4)從阻尼比來看,A樣機試制品與量產(chǎn)品差別較大,由于阻尼比與整機的噪音性能有很大影響,造成兩者之間差別大的原因需要進一步分析。
4.2 改進后噪音測試
在測試了殼厚分別為3.2mm、3.5mm、4.0mm的 Case1、Case2和Case3試制品的殼體模態(tài),并和B樣機和A樣機量產(chǎn)品進行了比較。在此基礎(chǔ)上,本次試驗測試了3臺Case3的4.0mm殼厚的噪音頻譜,并和B樣機和A樣機量產(chǎn)品進行比較。1/3倍頻程頻譜圖見圖4.2。
圖4.2 樣機A新方案Case3和樣機B的噪音比較
(1)A樣機殼體變更為4.0mm殼體后,其OA值X向平均下降了0.9dB,Y向平均下降了4.4dB。
(2)A樣機殼體變更為4.0mm殼體后,800Hz頻段以下、以及2500Hz頻段以上,X向和Y向噪音都較小;但在1000-2000Hz頻段,X向噪音依舊較大,在1600-2000Hz頻段,Y向噪音依舊較大。
(3)與A樣機批量品相比,變更為4.0mm殼體后,2500Hz以上頻段的X向和Y向的噪音都下降很多,這與模態(tài)測試的結(jié)論較為一致。
(4)與B樣機相比,A樣機變更為4.0mm殼體后,X向OA值比樣機B高1.2dB,Y向比樣機小0.7dB。Y向的噪音已經(jīng)達到較高的水平,接下來的主要考慮降低X向的噪音,而這主要是1250Hz和1600Hz的噪音較高引起的。因此下一步工作應(yīng)主要考慮這兩個頻段的降噪。
(5)由于本次只試驗了3臺4mm厚的試制品,因此還需要進一步驗證更改殼體的降噪效果以及優(yōu)化殼體的厚度與形狀。
5 結(jié)論
運用通過測試壓縮機殼體的ODS和模態(tài),確定殼體剛度低是造成噪音高的主要因素,通過改進,增加殼體剛度,使噪音又明顯下降,達到了預(yù)期目的。
使用Test.Lab進行常規(guī)態(tài)測試和模態(tài)測試,具有系統(tǒng)集成度高、測量速度快的特點,能夠大大提高效率。
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