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1、引言

隨著生活質(zhì)量的提高，人們對個人居住品質(zhì)提出了更高要求。洗衣機作為家庭生活重要的輔助工具，其振動噪音直接影響用戶的感官體驗，成為衡量洗衣機性能及競爭力的一個重要指標。因此，越來越多的制造商將減小振動噪音、提高聲品質(zhì)作為產(chǎn)品開發(fā)的目標[1]。

滾筒洗衣機在結(jié)構(gòu)上主要由操控系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、內(nèi)外筒系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)組成。其中，進排水系統(tǒng)主要包括電磁進水閥、進水管、皂盒、排水泵、排水管，傳動系統(tǒng)主要包括電機、皮帶輪、皮帶、三腳架、軸承，內(nèi)外筒系統(tǒng)主要包括內(nèi)筒、外筒、配重、門封，支撐系統(tǒng)主要包括箱體、底腳、吊簧、減震器。完整的洗滌過程一般如下：操控系統(tǒng)控制洗滌程序選擇以及進排水系統(tǒng)中的電磁進水閥進水，傳動系統(tǒng)中的電機通過皮帶、皮帶輪帶動內(nèi)外筒系統(tǒng)中的內(nèi)筒做有規(guī)律的正反方向轉(zhuǎn)動，對衣物進行摔打揉搓，洗滌、漂洗、脫水完成后的污水通過排水泵排出筒外[2]。在此過程中，滾筒洗衣機各系統(tǒng)都會對其振動噪音產(chǎn)生一定影響。

研究滾筒洗衣機各系統(tǒng)對其振動噪音的影響主要有以下目的：

（1）有利于制造商通過一定改善措施使洗衣機的振動噪音水平滿足消費者的感官要求，提升用戶體驗；

（2）有利于防止或減少振動造成的機器故障，減少維修成本以及市場不良率；

（3）有利于降低噪音污染，保護消費者健康，滿足人們對高品質(zhì)綠色生活的追求。

為規(guī)范家電產(chǎn)品的振動、噪音品質(zhì)及指標，2000年以來，國際電工委員會及我國相繼出臺GB/T 4214.1-2000《家用電器及類似用途噪音測試方法第1部分通用要求》、GB/T 4214.4-2008《家用電器及類似用途噪音測試方法洗衣機和離心式脫水機特殊要求》、GB/T 4288-2008《家用和類似用途電動洗衣機》、IEC 60704-1 2010《家用電器及類似用途噪音測試方法第1部分通用要求》、IEC60704-2-4 2011《家用電器及類似用途噪音測試方法洗衣機和離心式脫水機特殊要求》等多項標準，要求洗衣機洗滌、脫水時的噪音不超過72dB[3]。這些標準的制定為洗衣機減震降噪研究指明了方向，為消費者選購提供了依據(jù)。

為增加洗衣機行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員對家用洗衣機振動噪音問題的了解，使其在減震降噪方面開發(fā)出噪音低、聲品質(zhì)好的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，本文按照振動噪音問題出現(xiàn)的先后順序，對進排水系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、內(nèi)外筒系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)等四個主要影響洗衣機振動噪音的系統(tǒng)進行了分析與總結(jié)。

2、滾筒洗衣機各系統(tǒng)對振動噪音影響

滾筒洗衣機振動噪音分正常振動噪音及異常振動噪音，其產(chǎn)生是各系統(tǒng)復合作用的結(jié)果，在研究振動噪音影響因素時，需要分析各系統(tǒng)（部件）單獨作用以及不同系統(tǒng)相互作用等不同維度下對滾筒洗衣機振動噪音的影響。

2.1 進排水系統(tǒng)對振動噪音的影響

進排水系統(tǒng)最重要的部件是電磁進水閥、排水泵。水龍頭中的水通過電磁進水閥進入皂盒，然后皂盒中的水帶著洗滌劑等進入外筒；當洗衣機洗滌、漂洗完畢，需要排水時，排水泵啟動，將外筒中的水抽離。

2.1.1 電磁進水閥

電磁進水閥是水源控制開關(guān)，正常工作時，其產(chǎn)生異常振動的可能性極小，但卻可能因自身加工精度、內(nèi)部器件配合等問題產(chǎn)生較大的電磁噪音；另外，如果電磁進水閥被堵，無法正常進水，則電磁閥的電流會產(chǎn)生異常波動，導致異常電磁振動及噪音。解決以上問題的關(guān)鍵在于：

（1）盡量避免電磁進水閥在非進水狀態(tài)下長時間工作，從而防止內(nèi)部器件發(fā)熱導致的進水閥老化問題，減少電磁噪音；

（2）在進水閥開口端處增加過濾裝置，防止雜質(zhì)等進入進水閥內(nèi)，從而保證電磁進水閥進水通暢性，減少由于其堵塞而導致的異常電磁振動及噪音。

2.1.2 排水泵

對于上排水的滾筒洗衣機，洗滌完成后需要通過排水泵將水或者洗滌液排出，使得洗衣機正常工作的同時，其內(nèi)筒、外筒不會因殘水而發(fā)霉、發(fā)臭。排水泵可能引起的具體異常振動噪音問題如下：

（1）葉輪及排水泵剛剛啟動時會有較大振動噪音；

（2）對上排水滾筒洗衣機來說，當排水泵處于滿載或者空載時噪音很小；但在排水的最后階段，由于殘水較少，葉輪產(chǎn)生的離心力難以將殘水排出，循環(huán)倒流回泵體會使得葉輪拍打半水半氣混合物，從而產(chǎn)生聽感極差的離散異音[4]；

（3）由于自身加工誤差、內(nèi)部器件配合不良等問題產(chǎn)生電磁噪音。

行業(yè)內(nèi)洗衣機廠家針對以上問題的初步解決方案有：在排水泵可體內(nèi)增加泄流孔，使得最后的殘水通過泄流孔排出，減少半載噪音；通過在排水泵與箱體之間增加隔振的橡膠墊等來減少排水泵工作時的振動噪音；合理設(shè)計風機葉片的材料、形狀及厚度等，緩和葉片與水流之間的拍打力；提高排水泵制造精度及裝配精度，減少由設(shè)計公差或者安裝不到位等導致的異常振動噪音。

2.2 傳動系統(tǒng)對振動噪音的影響

傳動系統(tǒng)主要部件為電機、皮帶、皮帶輪、三腳架（含軸）、軸承。當滾筒洗衣機工作時，電機通過皮帶、皮帶輪和三腳架帶動內(nèi)筒轉(zhuǎn)動，對衣物進行洗滌、漂洗、脫水，其中三腳架和軸承用于支撐帶輪和內(nèi)筒轉(zhuǎn)動。傳動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不平衡時會導致洗衣機產(chǎn)生異常振動噪音[5]。

2.2.1 電機

滾筒洗衣機主要通過物理力將衣物上的污垢去除，電機一方面提供物理力的動力源，另一方面還起到整機配重的作用。電機種類、設(shè)計精度及其程序控制等是否合理，直接決定了洗滌效果以及整機振動噪音的大小。其可能引發(fā)的振動噪音問題如下：

（1）串激電機的碳刷摩擦電機，會引起較大摩擦噪音；變頻電機取消了碳刷，無此問題。

（2）電機轉(zhuǎn)子動平衡問題：不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子軸承上會引起振動，產(chǎn)生噪音并加速軸承磨損；電機轉(zhuǎn)速控制不當，可能引起電機與外筒共振，產(chǎn)生較大噪音。

（3）DD電機：定子、轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻或者轉(zhuǎn)子加強筋設(shè)計不合理可能會引起電機振動大、噪音大以及風阻大等。

（4）電機定子與轉(zhuǎn)子、內(nèi)筒軸與皮帶輪等的安裝同心度，也會對整機振動噪音產(chǎn)生一定影響。

2.2.2 皮帶及皮帶輪

皮帶及皮帶輪用于將電機輸出的扭矩作用于內(nèi)筒軸，使得內(nèi)筒轉(zhuǎn)動。皮帶與皮帶輪配合是否合理直接影響電機驅(qū)動內(nèi)筒轉(zhuǎn)動的效率以及整機振動噪音的大小。其引發(fā)振動噪音的原因如下：

（1）皮帶打滑：當皮帶摩擦力不足、帶輪粗糙度不足或者負載過高、啟動或暫停時慣性矩產(chǎn)生的載荷過大時，會引起皮帶打滑，進而產(chǎn)生異常振動及異音；此時可通過增加皮帶張力或楔數(shù)或表面粗糙度、增加帶輪直徑或粗糙度、對傳動重新設(shè)計、優(yōu)化電機啟動時的轉(zhuǎn)速等減小皮帶打滑的可能性。

（2）皮帶與皮帶輪之間存在異物時，會引起傳動時的磨擦振動及異音；此時需要清理皮帶及皮帶輪。

（3）皮帶輪跑偏，使得皮帶輪與內(nèi)筒不同軸，從而產(chǎn)生異常振動及異音，此時需要矯正皮帶輪同軸度或平行度。

為了減少異常振動及噪音的產(chǎn)生，要合理設(shè)計皮帶及皮帶輪的粗糙度以及皮帶張力。粗糙度越大，噪音越大，也越容易因磨損而減少皮帶壽命；粗糙度太小會使得皮帶因摩擦力不足而打滑。皮帶張力過大會使得傳動噪音增大，張力過小容易引起打滑和跳帶，使得異常振動及噪音加大。

2.2.3 三腳架及軸承

三腳架與內(nèi)筒剛性連接為一體，軸承預裝于外筒軸承座內(nèi)，兩者用于支撐帶輪和內(nèi)筒的轉(zhuǎn)動；三腳架傳動軸與軸承裝配不合理，會導致內(nèi)外筒組件的異常振動噪音。具體影響如下：

（1）三腳架傳動軸與軸承配合間隙較大、三腳架軸表面粗糙度大會導致軸被磨細，軸本身剛度不足會導致其變形，軸磨細、軸變形均會產(chǎn)生軸承失效風險，并引發(fā)工作時的異常振動及噪音；此時可通過將公差配合間隙減小、改善表面粗糙度、增加熱處理工藝或采用更好的材料保證軸本身剛度等防止軸磨細或者變形。

（2）與三腳架傳動軸配合的水封被磨損，會使得軸承進水，導致其生銹，從而產(chǎn)生軸承異音。

（3）如果雜質(zhì)等進入軸承，經(jīng)滾珠碾壓，會引起軸承異常振動及噪音。

（4）軸承與三腳架傳動軸裝配不同心或運轉(zhuǎn)過程中不同心，導致高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生異常振動及噪音。

2.3 內(nèi)外筒系統(tǒng)對振動噪音的影響

內(nèi)外筒系統(tǒng)由內(nèi)筒、外筒、配重、門封等組成。其中，外筒用于盛水、固定電機和配重以及通過軸承定位內(nèi)筒；內(nèi)筒在電機帶動下通過轉(zhuǎn)動對衣物進行洗滌、摔打；門封在門玻璃配合下，用于密封內(nèi)筒、外筒，保證洗滌過程不漏水。

2.3.1 內(nèi)筒、外筒及配重

滾筒洗衣機運行時，內(nèi)筒、外筒的振動需要靠配重來調(diào)節(jié)，配重塊會增加外筒運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，抑制內(nèi)外筒系統(tǒng)的振動[6]。內(nèi)筒、外筒、配重的剛度、結(jié)構(gòu)等是否合理，直接影響滾筒洗衣機的整機振動噪音大小。其可能引起的振動噪音問題如下：

（1）內(nèi)筒：如果內(nèi)筒半徑偏差較大，會導致內(nèi)外筒之間的間隙不合理，加大內(nèi)筒沿徑向方向的跳動，嚴重時會造成內(nèi)筒摩擦外筒；內(nèi)筒剛度弱，則容易產(chǎn)生變形，導致內(nèi)筒振動量加大，一方面產(chǎn)生噪音，另一方面可能會摩擦或者撞擊外筒。

（2）外筒：與減震器配合的插入孔如果間隙過大，會使得減震器在外筒插入孔中晃動，導致減震器摩擦或者撞擊外筒的噪音增大，減弱了減震器的隔振效果。

（3）配重：過輕時，其抑制機器振動的能力較弱，會使得機器產(chǎn)生移位；此外還要注意，如果緊固配重的螺釘斷裂或者配重表面渣粒掉入螺釘孔中，會導致機器振動加大，產(chǎn)生異常噪音。

要解決如上問題，要從以下三方面入手：減小設(shè)計公差、提高制造精度；通過動力學仿真不同壁厚的內(nèi)外筒在不同偏心狀態(tài)下的內(nèi)外筒形變量及間隙變化，合理設(shè)計內(nèi)筒、外筒壁厚、加強筋等結(jié)構(gòu)，增大其剛度，防止內(nèi)外筒因變形而導致開裂、相互摩擦等問題；合理配置配重的重量及位置，減少因配重重量不足或放置位置不當導致的機器移位。

2.3.2 門封

門封的主要功能是在門玻璃的配合下形成密封的洗滌環(huán)境，保證在滾筒洗衣機工作過程中不漏水。當滾筒洗衣機運轉(zhuǎn)時，因內(nèi)筒、外筒是懸掛于箱體上的運動部件，由于不平衡造成的偏載振動，必然會通過門封傳遞到箱體上，造成整機振動噪音加大。門封可能引起的具體異常振動噪音問題如下：

（1）門封的硬度過大會使得整機的共振轉(zhuǎn)速降低，振幅增大；

（2）門封的硬度不足會使其容易松軟起皺，導致機體振動時，門封緩沖不足；

（3）當門封與門內(nèi)框之間的間隙設(shè)計不合理時，此間隙可能導致高速運轉(zhuǎn)時門封與門體之間的相對振動，產(chǎn)生異音。

要解決如上問題，要從以下幾方面入手：通過仿真分析來了解門封薄弱部位，并對薄弱處通過調(diào)整厚度、形狀、增加加強筋等進行改善；合理選擇耐高溫、耐磨損、不易松軟起皺或者不能過硬的門封材料，減少機器運轉(zhuǎn)過程中的門封變形、緩沖不足、撕裂等問題；門封兩條棱相接部位的倒角要盡量做大些，使得門封變形更均勻，振動傳遞更均勻，減小異常振動噪音；合理設(shè)計門封與門內(nèi)框接觸部位的間隙以及接觸面的大小，減小間隙不合理導致的門封與門體之間的相對振動。

2.4 支撐系統(tǒng)對振動噪音的影響

支撐系統(tǒng)主要包括箱體、底腳、吊簧、減震器以及箱體壁內(nèi)側(cè)貼附的吸音棉等，其中，吊簧、減震器[7]將內(nèi)外筒組件與箱體柔性連接起來。箱體強度及側(cè)面壓型、底腳吸振能力、吸音棉吸隔聲能力、吊簧的剛度及減震器的阻尼系數(shù)設(shè)計是否合理直接影響滾筒洗衣機內(nèi)外筒運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性以及箱體振動輻射噪音水平。

2.4.1 箱體

箱體一般采用優(yōu)質(zhì)薄鋼板加工而成，作為其他系統(tǒng)安裝的基體，在洗衣機工作時，箱體會間接受到內(nèi)筒等轉(zhuǎn)動部件的振動激勵的作用。從動力學角度來看，箱體的力學性能、固有頻率、動態(tài)響應等對洗衣機振動噪音大小有直接影響[8]。箱體對振動噪音的主要影響如下：

（1）箱體板材厚度：厚度不同，箱體的剛度也不同。厚度太小，會使得箱體剛度較小，固有頻率降低，使得箱體在內(nèi)筒低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時更容易產(chǎn)生共振；另外，因低轉(zhuǎn)速時，內(nèi)外筒部件振幅較大，如果箱體剛度不足，則在內(nèi)外筒部件的帶動下容易產(chǎn)生變形。厚度太大，會使得箱體剛度較大，導致振動噪音輻射效率增大。

（2）箱體壓型形狀及壓型深度，也會在一定程度上影響箱體的剛度大小，要在充分考慮不同壓型形狀及壓型深度對箱體固有頻率及箱體抵抗變形能力的影響下，合理設(shè)計其形狀，壓型形狀、大小的優(yōu)化，可以有效提高箱體剛度，在一定范圍內(nèi)減小箱體厚度，大大降低成本；另外，在保證箱體性能的情況下，還要提高壓型的美觀度。

（3）為了防止或減弱工作時內(nèi)部系統(tǒng)產(chǎn)生的振動噪

音，通常會在箱體壁內(nèi)側(cè)貼附用于隔振、吸音或防止內(nèi)外

筒等部件撞擊到箱體的吸音棉，以降低工作時的振動噪

音。應用吸音棉時，需研究、對比不同厚度、不同材料的

吸音棉在洗衣機高頻、中頻、低頻運行時的吸音、隔音效

果，根據(jù)不同機器的噪音實際情況，確定不同箱體應采

用的吸音棉類型。

2.4.2 底腳

底腳一般采用橡膠類材料制成，安裝于箱體下方的四個角處，形成對整機系統(tǒng)的穩(wěn)定支撐，主要用于滾筒洗衣機的吸振以及防止箱體移位。其剛度、阻尼力及摩擦力等均對箱體的振動噪音有一定影響。底腳的材料、硬度、形狀不同，其剛度、阻尼力及摩擦力等也大小不一。底腳設(shè)計時要考慮如下問題：

（1）構(gòu)成底腳的彈性材料的動/靜剛度比：動/靜剛度比是衡量底腳吸振能力的關(guān)鍵指標，其值越大，則在動態(tài)激勵作用下抵抗變形的能力越高，吸振效果越好；例如，丁腈橡膠的動/靜剛度比要比硅橡膠大一些，隔振效果則相對較好；另外，材料的損耗系數(shù)、耐候性、耐臭氧老化、耐化學品腐蝕等[9]性能也要作為材料選擇時的主要參考指標。

（2）底腳的硬度：構(gòu)成底腳的材料不同，其隨著硬度變化導致的振幅變化趨勢也不同；在洗衣機空筒、全載、半載的不同偏心狀態(tài)下，通過充分驗證構(gòu)成底腳的不同材料（丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠等）的不同硬度帶來的箱體振幅變化規(guī)律，合理選擇材料及硬度。

（3）底腳的形狀：底腳形狀（花瓣狀、網(wǎng)格狀、平面狀等）不同，與地面接觸的摩擦力不同，直接影響箱體位移量的大小，進而影響其振動及噪音；通過測試不同形狀底腳在不同地面的摩擦力大小，配合其對箱體振動噪音的影響，合理設(shè)計其與地面接觸的底面形狀。

2.4.3 吊簧

外筒通過吊簧吊裝于箱體上，吊簧主要用于減弱內(nèi)外筒系統(tǒng)向箱體傳遞的振動，進而減小箱體產(chǎn)生的噪音。其剛度、懸掛角度（位置）等對內(nèi)部系統(tǒng)的動態(tài)特性有很大的影響。吊簧對動平衡主要影響如下：

（1）剛度過大，可能造成箱體移位及箱體振動輻射噪音大，在這種情況下，如果不能有效改善吊簧剛度，則需從底腳的吸振、耐摩擦性能方面入手解決箱體移位問題。

（2）吊簧剛度較小，則無法有效減弱內(nèi)外筒系統(tǒng)的振動及噪音。

（3）兩根吊簧的剛度或者初始長度不匹配時，會導致機器偏心，造成振動噪音；此時需要盡量減小設(shè)計公差，保證兩根吊簧的制造精度。

2.4.4 減震器

減震器主要用于提供阻尼力，降低內(nèi)外筒系統(tǒng)運行時的振幅，其阻尼力、安裝角度等對內(nèi)部系統(tǒng)的動態(tài)特性有很大影響。減震器選用或設(shè)計不當，會導致外筒撞箱體、箱體移位以及由此產(chǎn)生的振動噪音大的問題。使用減震器時要考慮如下問題：通過動力學仿真、樣機測試等，明確減震器在多種頻率下，其阻尼力隨加載周期延長的衰減曲線，選用穩(wěn)定性較好、性能不易衰減、耐久性強以及溫度敏感性較低的阻尼脂，保證其應用性能；一般情況下，箱體的固有頻率越高，減震器阻尼力衰減越嚴重，因此，為了獲得較佳減震效果，箱體固有頻率應設(shè)計的低一些。兩根減震器阻尼力匹配性及安裝角度分布的平衡性、對稱性；減震器固定銷子質(zhì)量問題或松動等等。對于滾筒洗衣機來說，在脫水啟動階段，振幅較大，此時減震器的阻尼越大越好；脫水穩(wěn)態(tài)階段，振幅較小，此時減震器的阻尼越小越好，以減少傳遞到箱體上的力。

3、總結(jié)

滾筒洗衣機振動噪音的產(chǎn)生是多系統(tǒng)、多因素綜合作用的結(jié)果，要有效減小振動噪音，設(shè)計人員需要在充分了解振動噪音源的基礎(chǔ)上，以理論和實踐為基礎(chǔ)，充分驗證改善方案的合理性，不斷優(yōu)化整機振動噪音性能指標。

未來，貼近消費者需求的減震降噪技術(shù)將聚焦以下幾個方向：通過3D加速度傳感器檢測機器的對角偏心情況，主動干預并控制懸掛系統(tǒng)等的動平衡；主控程序控制電機及傳動系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)速度、運轉(zhuǎn)狀態(tài)，此方法可在不增加成本的情況下有效降低振動噪音；精確檢測衣物重量及分布的電機控制技術(shù)及新型電機品類可以有效控制電機動態(tài)性能；建立聲品質(zhì)客觀分析及主觀評價等振動噪音測試系統(tǒng)；建立完善的振動噪音性能變化壽命試驗管理體系和辦法，提高產(chǎn)品可靠性；有效切斷或弱化振動噪音傳遞的阻尼或吸音材料的研究；主動降噪技術(shù)：通過增加主動降噪裝置，利用反相位聲波，及時抑制噪音，優(yōu)化整機聲品質(zhì)。

參考文獻

[1] 楊曉玲, 楊偉成, 廖瑋, 趙霞. 家電噪聲聲品質(zhì)發(fā)展現(xiàn)狀探究[J].家電科技, 2018,(6):54-55.

[2] 陳浩，保和平. 洗衣機原理與維修技術(shù)[M]. 河南:河南科學技術(shù)出版社，2001: 186.

[3] GB/T 4288-2008, 家用和類似用途電動洗衣機[S].

[4] 劉家峰，吉衛(wèi)喜. 滾筒洗衣機減振技術(shù)的發(fā)展[J]. 機械工程師，2013,(4): 41.

[5] 孫益民. 滾筒洗衣機振動特性分析與仿真[D]. 江蘇: 江南大學碩士學位論文，2008: (2).

[6] 中國家用電動洗衣機產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖（2015年版）[Z]. 北京: 中國家用電器協(xié)會，2015,(10).

[7] 付素芳，張秋菊，安偉，陳海衛(wèi). 滾筒洗衣機懸掛系統(tǒng)動力學建模分析[J]. 機械設(shè)計與研究，2007, 23(6): 109.

[8] 徐超，左言言，李曉川. 滾筒洗衣機箱體振動與噪聲控制[J]. 環(huán)境工程，2008, 26(1): 57-60.

[9] 翁國文，張馨. 橡膠材料的選用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2010: 26.