身份证号：36243019881007xxxx 广东佛山 528000
摘要：洗碗机的出现解放了的双手洗餐具的累赘，克服了手洗餐具的不清洁卫生、费时费力等弊端。自改革以来，我国家电普及程度逐渐提高，然而家用洗碗机却一直是有着巨大市场而却又未被开发的领域。这主要是因为传统的洗碗机并不能适应中餐等餐具的洗涤要求，而且存在洗涤时间较长、耗电大、噪音大等问题。因此，为了实现对家用洗碗机的进一步推广应用，本文将对家用洗碗机的振动噪声优化设计思路进行具体分析和研究。
关键词：家用洗碗机；振动噪声；优化设计
引言：目前在各类家用厨房电器设备中，家用洗碗机发展已逐步趋于成熟，它是一种集碗碟器皿洗涤去污、消毒杀菌及烘干于一体的多功能厨房家电设备。随着人们生活水平的提升，现阶段人们在对洗碗机进行选购时，要求也越来越高，而洗碗机的振动噪声水平也已逐渐成为了衡量洗碗机性能的主要性能指标之一。因此，相关从业人员就有必要提高对家用洗碗机振动噪声优化设计工作的重视。
1、家用洗碗机的分类及工作原理
1.1家用自动洗碗机的分类
为了适应不同消费者餐饮习惯、餐具样式、家庭条件等，各大洗碗机制造企业开发出不同类型的家用自动洗碗机，按照安装方式、洗涤工作原理等有不同的更多的分类方法。例如，根据安装方式可以分为：台式、独立式和嵌入式等。台式自动洗碗机体积小巧，可以放在橱柜台面上，适合于2～3口之家使用。而独立式可根据厨房条件自由摆放，安装位置较灵活。嵌入式洗碗机凭借空间利用率高、外形美观及“隐身”的特性，成为真正的主导产品。
1.2家用洗碗机的工作原理
家用自动洗碗机的洗涤工作原理主要有四种：叶轮式、波轮式、超声式和喷淋式。由于叶轮式和波轮式洗碗机用水量相对较大，而且洗净度不高，现在基本已经退出家用自动洗碗机市场。超声式，则是依靠在机体底部和侧面的超声波振动元件，发出10~50kHz左右的超声波，利用超声波产生的空泡剥离污渍，清洗餐具。这种类型洗碗机具有较好的洗净度，但工作时噪音较大。而目前市面上90%以上的家用洗碗机都采用直喷或喷淋的清洗方式。喷淋式洗碗机是借助洗涤泵，将洗涤水通过喷淋器高压喷出，高压水柱直接剥离餐盘上的污渍；而水流的反作用迫使喷淋器高速旋转，最终使得水流达到洗碗机内的任何角落，实现360°无死角冲刷。
2、当前洗碗机中常见的降噪措施
2.1洗碗机降噪技术应用
目前行业里面对洗碗机的降噪研究方向主要是以被动降噪为主，其实现措施是通过结构优化，增加隔音、吸音、阻尼等材料的方式。虽然此类被动降噪方案也能降低噪音，但其降噪效果并不明显，而且会占用大量的空间布局、降低产品的有效容量，导致产品体型加大，从而导致产品整体成本的上升。同时，由于大部分隔音、吸音材料都具有一定的可燃性，因此被动降噪方案同时也会大大降低产品的安全系数。
目前来说，一般会采用阻尼减振降噪以应对低频噪声；采用吸音棉吸声降噪以应对中高频噪声；采用隔音降噪技术以应对全频噪声。通过多种噪声控制技术并用的方式，有针对性地根据降噪前的测试分析进行降噪处理，达成实际降噪效果。
2.2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。当声波进入材料孔隙时，引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩擦和粘滞阻尼作用，声能变为热能而耗散掉。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。
2.3隔声结构降噪
常见的隔声结构有单层隔声结构和双层隔声结构等多种形式，衡量隔声效果的两个重要指标是声强透射系数和隔声量。
通常双层壁之间空气层厚度增加，隔声量也会随着增加。但如果空气层厚度超过 lOcm 后，其隔声量就几乎不再增加了。因此，实际应用中一般取空气层厚度为 8-10cm。
双层壁隔声也存在同单层壁一样的吻合效应，若两壁为厚度相同的同种材料时，其吻合临界频率与单层壁相同，可使隔声量明显下降。若两壁采用不同材料或设计成不同厚度时，可便两个单层壁的临界频率互相错开，从而避免出现隔声量低谷过深的吻合效应区域。在双层壁的中间空气层填入适量的吸声材料，可以消除共振及吻合效应对隔声效果的影响，一般在壁的中间空气层填充一些内阻较大的材料，如玻璃棉、矿植棉等，这样会吸收声能，进一步提高结构的隔声效果，可以提高结构隔声量。
3、家用洗碗机部件模态分析及优化设计思路
3.1洗碗机箱门的优化设计
由于洗碗机箱门是洗碗机向外界辐射噪声的主要部件之一。因此，研究洗碗机振动噪声与结构固有频率的关系，洗碗机箱门是重点需要关注的对象。利用CAE软件Hyperworks对洗碗机的零部件进行网格划分、模态分析及结构优化。洗碗机内外门为薄板结构，利用 Hypermesh 划分网格，然后利用Radioss 对洗碗机的内门和外门作模态分析，记录前十阶模态固有频率。再对洗碗机内门和外门进行模态分析结果，并以此得出内门薄板结构第1阶和第6阶模态的固有频率分别在100Hz和200Hz附近，外门第 2、3、4 阶的模态频率在100Hz 附近。
结合前面的试验结果，振动和噪声主要集中在 100Hz 和 200Hz 附近，说明洗碗机箱门结构固有频率对洗碗机噪声有较大的影响。由于洗碗机薄板结构较多，并且在100Hz和200Hz附近有比较多的薄板模态。由于结构表面声压和结构表面振动速度成正比，因而对于薄板其模态的振幅与噪音辐射成正比关系，因此可以通过改变这些结构辐射噪音的模态的方式来降低噪音，如：①可提高模态频率减小振幅，或者避免结构共振；②减小洗碗机内部激励源传到箱门的能量。
2.洗碗机塑料内胆的优化设计
在洗碗机等家电产品中，其结构一般以钣金为主，并且厚度通常较薄，极易被激励振动并发出噪声。就目前来说，洗碗机的价格相对来数要高于一般家电产品，因此为了不断满足各种家庭状态的用户，洗碗机企业都会生产性价比相对较高的塑料内胆洗碗机。但是由于由于塑料内胆材质一般为聚丙烯，其与阻尼粘着剂的粘着性差，通常导致其上面附着的阻尼材料易脱落，因此传统贴阻尼的降噪方式并不适合用来对塑料内胆进行降噪，因而，当前技术方案很难降低塑料内胆洗碗机的噪声。
针对上述问题，相关人员可以通过研发一种降噪结构来对塑料内胆进行降噪处理。首先，该降噪结构包括电机和金属板体，且金属板体需要设置在电机的周围，板体上还应铺设 有填充层，该填充层与板体相对固定；其次，可以将隔热板设置在内胆的底面，隔热板上铺设填充层，填充层与所述隔热板也要相对，且要电机设于隔热板下方。需要说明的是，这里“电机的周围”应当理解为沿环绕电机轴线或垂直或倾斜于电机轴线中的至少一处，例如，板体可以设于电机的上侧、下侧、左侧、右侧、前侧或后侧中的至少一处。其中，板体设在电机的周围，板体可以与电机表面接触或非接触，板体的设置区域应当可以吸收至少一部分电机产生的噪音。
结束语：
总之，要想让洗碗机能够被更多家庭所接受，相关人员在对洗碗机进行设计制造时就要密切关注其噪声问题，以防止其噪声影响到用户的整体体验。而引起洗碗机噪声的原因也比较复杂，因此如何找出问题所在，进一步地优化洗碗机的功能；且如何在适当降低洗碗机的工作噪音以及如何提高和改善其品质等问题就仍需要相关从业人员在今后对其进行更进一步的研究。
参考文献：
[1]张利平.解析家用洗碗机振动噪声优化设计[J].建筑工程技术与设计，2020.
[2]欧阳志军.噪声控制技术在洗碗机中的应用[J].科学与财富，2019.
[3]毛璐瑶，郭伟科，吴智恒，等.家用洗碗机振动噪声优化设计[J].机械设计与制造，2018.
[4]闵金才.家用洗碗机振动噪声优化设计[J].建筑工程技术与设计，2018.