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振動噪音產學技術聯盟

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運轉下迴轉式壓縮機之噪音特性與各部位振動關聯性探討

       現今人們對於生活品質的要求越來越高,因此產品要因應人們的需求,現在的業界對於產品性能品質可靠度中的品質越來越受重視。迴轉式壓縮機冷氣機系統組裝匹配噪音振動問題,一直也都是業界想了解與解決的重點之一。因此協助廠商建立一套冷氣機系統振動噪音量測診斷流程改善作業程序,找出冷氣機系統結構所產生的振動噪音來源,有助於廠商之研發人員能有改善設計之參考。
       本文主要探討定頻迴轉式壓縮機/無冷媒工況振動與噪音的差異。首先對壓縮機在有冷媒運轉下各位置噪音特性探討,在與壓縮機各部位振動關聯性分析找出高振動噪音貢獻度的頻率範圍後,再利用Receiver Test(R-Test)得出較高貢獻度的中心頻帶所對應的可能結構自然頻率在與Path Test(P-Test)實驗模態分析EMA操作模態分析OMA結果作比對,近而找出迴轉式壓縮機的噪音來源

屏東科技大學機械工程系所  振動噪音實驗室
實驗室主持人:王栢村教授
聯絡信箱:wangbt@mail.npust.edu.tw
聯絡電話:08-7703202 #7017 / 7036
實驗室網站:http://140.127.6.133/lab/

不同橡膠墊之剛性與阻尼係數測定及變更設計分析

       現今冷氣機不僅在自家使用,在百貨商場也越來越常見,冷氣機卻會產生出使人身心不舒適的噪音,這個噪音的核心就是壓縮機,為了防止這種惱人的噪音,必須利用隔振效果減少壓縮機對空氣壓力進行振動而發出噪音,而橡膠墊設計就是隔振的方法之一。
       將橡膠墊安裝於壓縮機腳架進行振動量測主觀客觀判斷,經不斷重複設計,來達到理想隔振效果,其時間人力以費用花費皆相當可觀,透過等效於結構有限元素模型,進行虛擬測試,了解橡膠墊幾何設計剛性之關聯性,以分析模型進行設計變更響應預測,來達到理想的設計目標,不僅可有效的縮短研發時程,也減少不必要的實作花費

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橡膠墊剛性和阻尼係數的實驗研究

             台灣地區為密集型住宅型態,而冷氣機幾乎是每戶人家夏天生活必需品,一般家庭式冷氣機為吊掛式大半機台露在室外,其振動噪音往往透過底盤樑架水管牆面傳遞到室內,影響到自己或鄰居引起身心的不舒適,而噪音源主要來自冷氣機心臟壓縮機,因此迴轉式壓縮機所匹配的空調系統,不能避免的就需要使用各種隔振方式減少壓縮機振動向空調系統傳遞,然而其中橡膠腳墊隔振設計為主要之一。
       本文透過橡膠墊剛性阻尼係數實驗測定,探討不同質量塊負荷下橡膠墊剛性與阻尼係數研究,並利用實驗模態分析有限元素分析進行模型驗證,建立質量塊與橡膠墊系統之等效有限元素模型,進一步探討系統實驗動態剛性分析靜態剛性差異,再次確認實驗剛性可信度,未來可提供橡膠墊隔振設計變更指標測定之參考依據。
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迴轉式壓縮機組裝於冷氣機之噪音特性探討

       迴轉式壓縮機冷氣機系統組裝匹配噪音振動問題,一直也都是業界想了解與解決的重點之一。因此協助廠商建立一套冷氣機系統振動噪音量測診斷流程改善作業程序找出冷氣機系統結構所產生的振動噪音來源,有助於廠商之研發人員能有改善設計之參考
       本文主要對迴轉式壓縮機組裝於冷氣機時的噪音特性探討首先是對壓縮機冷氣機噪音探討比較,找出壓縮機組裝在冷氣機噪音的貢獻度頻帶。在對冷氣機/無消音棉外殼噪音特性差異,了解消音棉對壓縮機組裝於冷氣機噪音之影響。

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迴轉式壓縮機本體組合結構之模型驗證

   現今全球產業開發新產品技術速度越來越快,因此縮短產品開發時程為首要條件,藉由理論分析實驗模態分析兩個手法交互使用,得到等效於實際結構的數學模型。壓縮機在產業界應用相當廣泛,除了應用於冷氣機空調機外,還應用於熱泵系統,壓縮機在運轉過程中產生惱人之噪音,而噪音來源可能為逆止閥片撞擊聲等不同方式。利用理論分析方法實驗量測手法建立起噪音診斷流程,進而有效的找出迴轉式壓縮機可能之異音來源,並針對產生異音之零件進行設計變更,使得整體壓縮機在性能品質可靠度皆能得到提升
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迴轉式壓縮機泵零件與泵組合件之模型驗證

        現今全球產業技術進步相當快速,無論在何種產業振動噪音都是一重要之相關議題,舉凡一般家電所使用的迴轉式壓縮機到大型工具機,都需深入探討振動噪音相關問題點,其中迴轉式壓縮機的應用更是與大眾息息相關,為了更有效解決迴轉式壓縮機之振動與噪音,運用有限元素分析實驗模態分析進行比對驗證,以有限元素分析作為內部結構之診斷用途,更可幫助後續之結構修整製程快速達到預期改善成果。
        壓縮機運轉的過程中在800Hz1200Hz為主要高噪音頻帶,因此為了探討泵組合件是否為此頻帶可能之噪音源,對零件與組合件進行模型驗證,藉由模型驗證探討部分零組件是否為主要之異音來源。本文主要運用模型驗證之手法,得到泵零件之正確材料參數等效於實際結構有限元素模型,並以泵零件之材料參數有限元素模型進行泵組合件模型驗證,建立起一體成型與標準接觸之分析模擬技術,並透過FEA分析結果與實驗進行比對,由實驗結果掌握模態特性,以分析結果對振動與噪音進行輔助診斷
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閥片與護片組件之模擬與實驗對迴轉式壓縮機之噪音評估

       市售之冷氣、冰箱等家電內部主要運作皆運用迴轉式壓縮機,為了使迴轉式壓縮機品質提升滿足客戶之需求,就需要針對振動噪音進行改善,因此透過有限元素分析之應用,可作為振動與噪音之輔助診斷,導入有限元素分析節省不必要之製程成本與時間,進行結構實驗分析進行比對能了解結構之模態特性,找出最有可能產生噪音之零組件進行改善,以達到最省成本與時間效益。
       迴轉式壓縮機在800Hz1200Hz高噪音貢獻度,在壓縮過程中,閥片會在腔室中釋放出氣體壓力,不確定是否為可能的噪音來源,本文目的主要針對閥片護片組件進行探討與噪音評估,為了解閥片護片組件是否為迴轉式壓縮機高噪音頻帶之可能噪音來源,所以探討閥片與護片組件之振動模態特性,並建立起實驗方法流程以及分析模擬技術,同時以FEA分析結果作為振動噪音之輔助診斷
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儲液瓶單一零組件之模型驗證與材料參數探討

       迴轉式壓縮機應用於一般常見之冷氣機,主要由壓縮機本體儲液瓶所組合而成。本文主要發展儲液瓶之各單一零組件理論有限元素模型,並探討其結構振動模態特性,有助於壓縮機振動與噪音之輔助診斷分析

       本文中分別採用理論有限元素分析(FEA)與實驗模態分析(EMA),進行儲液瓶之各單一零組件模型驗證。首先說明儲液瓶之九個零組件以及模型驗證之理念,每一個零組件結構皆執行EMA與FEA,以驗證實際結構與對應的理論有限元素模型結構模態參數,最後完成儲液瓶各個零組件模型驗證

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迴轉式壓縮機儲液瓶之模型驗證

       儲液瓶為迴轉式壓縮機將冷媒做液氣態分離的重要組件之一,迴轉式壓縮機主要應用於家用冷氣機及冰箱等家電用品,為了使產品不斷提升品以滿足顧客之需求與市場競爭針對迴轉式壓縮機進行改善設計研究,以導入有限元素法有效縮短製程成本,將3D繪圖軟體繪製之CAD圖檔匯入有限元素分析軟體進行結構之靜力分析,分析後可得知模型易受破壞的應力集中處,可由此作為輔助判斷直接進行圖型的改良,無須製作出實體測試後才能得到結構特性,以縮短開發時間並有效節省材料成本
       本文主要研究目的為確認儲液瓶之有限元素模型等效於實際結構,藉由堆疊儲液瓶次組合件之模型驗證流程已完成模型之確認。將儲液瓶分為8個層次,實驗部份分別運用麥克風加速規進行量測,以探討各個層次對於整體儲液瓶之影響,最後再以實驗得到之結構模態參數回到有限元素模型進行修正,以達成驗證之目的。
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冷媒壓力波動效應對雙螺桿壓縮機之噪音探討

雙螺桿壓縮機噪音為業界重視之問題,而雙螺桿壓縮機引起噪音成因,包含冷媒壓力波動效應馬達轉動雙螺桿轉子接觸效應機殼結構振動傳遞等因素。本文主要探討壓縮機內部之冷媒壓力波動效應,對雙螺桿壓縮機外部噪音之影響。
      本文首先針對雙螺桿壓縮機進行改裝,將壓力感測器埋入雙螺桿壓縮機中,接著量測壓縮機運轉過程中冷媒壓力波動,包括:雙螺桿轉子壓縮室以及轉子排氣端的內部腔室之冷媒壓力量測同時,在壓縮機外部安置麥克風感測器,量測壓縮機外部之噪音。分別對所量測之內部冷媒壓力外部噪音數據進行頻譜分析,以探討運轉過程中內部冷媒壓力波動對壓縮機外部噪音之影響。
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Noise and Vibration Characteristic Studies of Twin Screw Compressor

       In examining the noise and vibration problems for machineries such as the oil-injected twin screw compressor studied in this work, both the receiver test and path test can be conducted, respectively, for identifying sources and transmission path effects.  This work presents the primary investigation for noise and vibration evaluation on the oil-injected twin screw compressor operating in different loading capacity conditions by performing receiver tests. The 1/3 octave band frequency analysis is first shown to calibrate the major contributed bands for compressor noise as well as the overall A-weighted sound pressure level (SPL). The narrow band or linear frequency analysis is also adopted to characterize the relation between the emission noise and compressor shell vibration. The physical interpretation of spectral contents for both noise and vibration is shown. 
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機械噪音測量和診斷定制程序:雙螺桿壓縮機之應用

       機械噪音問題,一直也都是業界想了解與解決的重點之一。因此協助廠商建立一套噪音量測診斷標準作業流程,提升研發人員噪音量測分析能力,協助產品品質控管之評估,是需要也是必需的環節。
       本文主軸為建立機械噪音量測程序與診斷分析流程,使研發與品管人員有效得知與評估噪音問題,並以雙螺桿壓縮機為例,首先闡述量測與診斷理念,再依品管與研發層次,透過1/3八音頻帶分析線性頻譜分析,定制不同目的之量測程序診斷流程,文中將透過雙螺桿壓縮機來進行實際應用,探討不同工作狀況下之噪音特性結構振動關聯性,並對雙螺桿壓縮機外殼進行實驗模態分析,探討高噪音貢獻度頻帶是否來自結構自然頻率共振效應
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雙螺旋壓縮機之聲功率與噪音值宣告

       凡是會動的機械必定會產生噪音,而在我們的生活環境中經常暴露於噪音底下,高分貝噪音會使人感到不舒適、煩噪甚至危害聽力造成永久性傷害,因而如何預防噪音所帶來的種種問題,就值得我們一同探究,已知聲音功率位準無法直接量測獲得,需透過量測聲音壓力聲音強度後計算而得,本文參考ISO/DIS 3746.2 國際標準訂定之聲音功率位準量測計算方式,建立雙螺旋壓縮機之噪音量測程序,也參考ISO/DIS 4871.2 國際標準,建立噪音值宣告方式
       本文主要依據ISO/DIS 3746.2ISO/DIS 4871.2國際標準,對單一雙螺旋壓縮機於一般典型工況下進行噪音檢測與評估,並建立雙螺旋式壓縮機聲音功率位準量測程序噪音值宣告。未來可依據求得的聲音功率位準來進行工廠或不同機型之噪音評估,而本文建立的量測程序亦可套用於其他機械噪音量測宣告
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雙螺旋式壓縮機之噪音與振動關聯性分析

       本文研究方法對應不同機種雙螺旋壓縮機,探討振動噪音特性之關聯性,並探討不同操作工況下之之噪音與振動特性。由噪音計量測獲得壓縮機工況運轉下之1/3八音頻帶,與頻譜分析儀使用麥克風量測獲得噪音線性頻譜,以及使用加速度規對壓縮機量測振動線性頻譜,進而探討噪音與振動之關聯性
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