Шумы и вибрации электромеханических бытовых машин и приборов являются одним из основных проявлений действия сил необходимых для совершения рабочих процессов в этих машинах. К таким силам относят вынуждающие силы, т.е. силы активирующие рабочие процессы, силы инерции, упругости, сопротивления и внешних воздействий (возмущений). Основными источниками шумов и вибраций электромеханических систем являются генераторы вынуждающих сил и их взаимодействие с элементами системы. Колебания электромеханической системы под действием вынуждающих сил называются вынужденными. Колебания системы продолжающиеся после снятия вынуждающих сил называются свободными и происходят под действием внутренних сил, образовавшихся из накопленных системой кинетической и потенциальной энергий.
Для подавляющего числа электромеханических БМП характерны следующие причины появления шумов и вибраций :
- штатная и нештатная работа электроприводов ;
- возвратно - поступательные или вращательные движения рабочих органов машины (компрессоров, вентиляторов, барабанов, активаторов и т.д.);
- взаимодействие между рабочими органами и электроприводами (редукторы, кулисы, кривошипно - шатунные механизмы и т.д.);
- взаимодействие между рабочими органами и рабочими средами необходимыми для функционирования (фреонами, воздухом, моющим раствором и т.д.);
- колебания корпуса или основания бытовой машины под воздействием вынуждающих сил, особенно для крупногабаритных БМП.
Основными виброактивными элементами бытовых машин являются электроприводы (электродвигатели), рабочие органы и элементы кинематической связи между ними.
Существенный вклад в виброактивность машины в целом вносят явления резонанса ее различных составных частей особенно корпусов.
Обобщенно можно выделить два типа устойчивых изменений вибраций и шумов: монотонное (тренд), вызываемое изменением структурных параметров механизмов в процессе износа и старения, и дискретное (скачкообразное), связанное с поломками (дефектами) или ремонтными работами.
Наиболее характерные виды износа, влияющие на изменение вибрации, следующие :
- разбалансировка, расцентровка, нарушение плотности посадки валов или отдельных узлов ротора электродвигателя, происходящие под действием длительного воздействия переменных сил и вызывающие увеличение вибрации на частоте вращения. При расцентровке и прогибе ротора значительно увеличивается вибрация на второй гармонике частоты вращения, при ослаблении посадки узлов ротора и общем ослаблении крепежных деталей в спектре вибрации машины обычно проявляются гармоники с кратностью 1/2,1 1/2,2 1/2 и т.д. ;
- механический износ пар трения приводящий к увеличению зазоров, а значит и динамических сил взаимодействия в рабочих узлах машин, что усиливает вибрацию и шум ;
- коррозионный и эрозионный износ деталей, находящихся в жидкости, в первую очередь бытовых насосов, посудомоечных и стиральных машин. Разрушение лопастей или поверхностей обтекания увеличивает вероятность кавитации и может привести к резкому росту вибрации;
- изменение нагрузки приводящее к увеличению сопротивления движению рабочих органов, например засорение капиллярной трубки агрегата БКХ увеличивает вибрацию компрессора;
- ухудшение качества смазочных масел, вызывающее повышение вибрации подшипников электроприводов и рабочих органов;
- старение резины и пружин, используемых для амортизации приводов и рабочих узлов машин, увеличивающее жесткость их крепления к корпусу, а значит и вибрацию и шум корпусных элементов.
Дискретное изменение вибрации может быть связано либо с развитием дефектов (появление трещин, поломок зубьев и т.д.), либо с проведением ремонтных работ (разборки, сборки, замены смазки, отдельных деталей, амортизаторов, прокладок и т.д.). Под влиянием этих факторов вибрация на одних частотах увеличивается, а на других уменьшается. Величина изменения зависит от особенностей механизма и технологии его ремонта.
Далее подробно будут рассмотрены причины появления вибровынуждающих сил в электроприводах основных бытовых машин, в узлах подшипников и вентиляторов.