Miele公司在新型洗衣机设计阶段早期“清除”噪音

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欢迎访问e展厅 展厅 5 洗衣机/吸尘器展厅 工业洗衣机, 干衣机, 沙发清洗机, 吸尘器, 洗地机... ——Novicos咨询公司采用LMS Virtual.Lab Acoustics帮助家电制造商Miele在保持产品高品质的同时更快地开发新型洗衣机 目前，工程师采用一种已经被证实的方法——在开发周期的早期设计更安静的产品，从而取代在开发后期通过盲目的修改和无数样机试验来衰减噪音的方法。这种预测能力大幅度缩短开发时间，同时也是公司进一步拓展洗衣机新市场，快速在全球范围内推广的策略之一。 从外表看，一台洗衣机像一个简单的金属盒子。但是，其内部紧密集成了很多动态部件和子系统，所以洗衣机比其他任何家电都有更多的潜在噪声源。因此，设计能够安静运转的洗衣机是工程部面临的一项挑战。特别是洗衣机甩干时的噪声控制，因为洗衣机甩干时，滚筒高速旋转能够产生剧烈振动，并引起结构共振。 世界最大的家电公司，Miele & Cie. KG，比其他公司更了解如何减少洗衣机的这种噪音。总部设于德国的制造商Miele公司是享誉欧洲的家电之父，追求品质和设计的完美，并一直为开发高品质产品投入大量资金和工作。Miele公司计划深入拓展其在美国和亚洲的市场，因此必须快速开发新的模型，同时继续保持其产品的完美品质。 为了实现这一战略性商业目标，Miele公司摒弃了家电行业常用的比较耗时的开发方法，这些传统开发流程通常是在设计后期进行大量物理样机试验，匆忙甚至盲目地进行设计修改，来减少部分噪音。取而代之的，Miele公司与工程咨询公司Novicos合作，采用LMS Virtual.Lab Acoustics声学分析软件，使用虚拟样机技术预测噪声辐射。这样，工程师能够尽可能早地判定噪声级，并凭借其专业经验快速修改洗衣机的动力学特性，从而更有效地在开发早期阶段降低辐射噪声。 竞争性战略的关键因素 声学仿真技术是Miele公司战略性策略中的关键因素。Miele公司的常务董事，Eduard Sailer博士着重指出了虚拟样机技术在公司未来商业发展过程中扮演了重要角色。 “为了塑造全球市场的良好形象，我们必须尽可能快地开发新机型，同时还要保持公司一百多年来优于竞争对手的完美品质。”Sailer博士解释道。“采用先进技术是这一战略性策略的关键所在。其中，声学仿真技术能够让我们的工程师通过在开发过程早期使用虚拟样机模型和计算机分析来有效地设计更安静的新型洗衣机。” Sailer博士还指出，Miele公司在开发洗衣机低噪音、可靠性和方便性方面，比其他任何家电制造商都具有更丰富的经验，采用这些工具将进一步加强公司的技术专家的开发能力。“先进技术的使用进一步证明了我们在家电行业的技术领先地位，同时我们将继续保持我们传统的顶级品质标准和客户满意度。” 噪声预测过程 Miele公司为了辅助其声学仿真工作，与Novicos GmbH公司进行合作。Novicos GmbH咨询公司是专业从事于噪声和振动领域的工程咨询公司，拥有广大的客户群，例如空客、BMW、DaimlerChrysler和大众汽车。Miele公司和Novicos GmbH公司合作的目的之一是开发并制定一套噪声预测流程，能够在Miele公司开发周期中系统地使用，从而在新型洗衣机设计的早期精确预测噪声级。 Miele公司开发的分析流程的第一步是，利用有限元分析计算单独零部件的静态位移和结构振动模态，例如发动机和泵。然后，将有限元分析的结果传入柔性多体动力学模型中，该模型考虑机器的不平衡质量，重心，刚体惯量，发动机特性，弹簧加速运转情况和特性曲线，阻尼器，支撑和门封等等。这种多体动力学分析能够以模态坐标的形式提供结构共振模态和瞬态响应的数据，因此可以表现整机的总体动态特性。FEA/MBD分析的输出则传入由Novicos公司编写的MATLAB脚本和FORTRAN程序。这些客户化的接口将数据转换为LMS Virual.Lab Acousitcs声学分析软件能够直接识别的格式，用于输入特征向量和声学网格表面速度幅值。声学软件采用间接边界元法，这种方法不同于传统的直接边界元法，能够对存在自由边和分支表面的结构区域分析其声场辐射。这样，Novicos公司的工程师使用LMS Virtual.Lab Acoustics声学分析软件准确地预测洗衣机周围的辐射声场，并且将结果以各种图形格式进行显示，包括在某特定频率上洗衣机周围的声压分布，整个频率范围内指定位置的声压幅值，或者显示主要噪声贡献量的幅值—频率的彩色图等等。 结果验证 为了验证噪声预测方法的精确度，Miele公司和Novicos公司在初始的项目中仿真已有的洗衣机的声级，并根据噪声测量结果来检验分析结果。Miele公司的工程师利用六个时间序列麦克风记录声级，来测量不同甩干速度下洗衣机的声级，并通过分析这些信号来判定声音辐射的特性。 Miele公司负责与Novicos公司合作项目的资深机械工程师，Hans-Walter Beckmann认为，Novicos公司由LMS Virtual.Lab Acoustics声学软件计算的结果非常符合从已有洗衣机测量的结果，因此足以证明这一方法的准确性。“我们已经证实了在设计早期仿真声级的可行性，并且验证了这种声音预测方法能够支持我们可靠地预测新型洗衣机噪声辐射问题。”Beckmann解释道。 Beckmann还指出，尽管Miele公司非常坚信虚拟样机技术的潜力，但是硬件物理样机的试验方法在开发过程中仍占据重要地位。“LMS公司的测试系统为我们提供了多年的优质服务，而且将继续发挥它的重要作用，验证新设计是否能够满足Miele公司优秀品质的高标准。毫无疑问，我们认为声学仿真作为一项先进技术能够帮助我们在探究噪声问题方面更有针对性的投入，而且与以往相比需要更少的试验。” 早期阶段声学仿真的优点 Bechmann博士说，声学仿真能够为噪声源产生以及声源如何通过结构传递提供相当多的深入理解。Novicos公司和Miele公司发现了一个新问题，侧面面板传递到外部的音量比早前设想的要高得多。这一发现可以引导工程师进一步研究如何采用吸音材料。“我们研究这些机械已经十多年了，但是声学分析软件为我们揭示了很多我们以前没有注意到的噪声辐射方面的问题。”Beckmann说。 “声学仿真技术对于我们的产品开发来说非常有价值，能够帮助我们预测辐射噪声，并比较容易地通过修改设计方案来降低声级，”Beckmann说。“修改设计并运行新的仿真模型和构建物理样机与测试相比要快得多。这样无疑能够压缩产品开发周期，因此能够帮助我们的工程师团队在更短的时间内开发更多新的高品质家电模型。” 出于竞争因素的考虑，Miele公司没有透露如何节省开发时间的具体细节。然而，作为洗衣机行业内的领先者，通常要承受五或六项耗时几周的样机试验周期，完全可以设想一下，采用仿真技术能够帮助家电制造商至少减少一半试验数量，这样可以将先前开发流程所需时间缩短几个月的时间。 前沿技术 首先与Marian Markiewicz博士合作并为Miele公司开展声学仿真工作的Novicos公司首席执行官Olgierd Zaleski先生在阐述使用LMS Virtual.Lab Acousitcs声学分析软件的优势时，将其描述为这样一种方法：“在为Miele公司进行设计时，LMS Virtual.Lab Acoustics声学分析软件中最具价值的功能之一是优化，”他说。“这项技术让我们能够通过了解各种因素，例如悬置刚度、板壳厚度、马达位置、框架和侧面板之间的间隔、或者声音阻尼绒垫的位置等，的影响，来减少声级。” Zaleski还评价了LMS Virtual.Lab Acoustics声学分析软件中简便且功能强大的自动化特点。仅需要简单地点击鼠标就可以设定边界条件，代替了以前需要多次操作才能定义模型边界、自由边、分支表面和其他条件的方法。“这些工作的自动化能够加速工作进程，保证正确地设定边界条件，并且确保不会遗漏任何一项条件。”Zaleski指出。 “使用LMS仿真工具时，我们还获得其他相似的优势，例如抽取表面网格和包裹网格功能可以更容易从由有限元模型获得的几何结构快速准备声学网格。”他解释道。“LMS的这种功能使我们能够在数小时内创建高质量的声学网格，而无需像以前那样花费几天的时间。在其他项目中，因为对于模型比较细致的部分常需要大量的单元，所以如果没有这种自动化功能，根本不可能创建精确的网格划分。” “从纯工程角度来看，在统一集成的软件环境中具有功能强大的分析工具能够让我们尽可能地在开发早期预测噪声级，并有助于Miele公司更早地设计出最‘安静’的产品，”Zaleski先生解释道。“从商业角度来看，我们作为客户服务商， LMS Virtual.Lab Acoustics声学分析软件毫无疑问具有重要的商业价值，能够让我们的客户极大地压缩开发时间，设计安静、创新、高品质产品，提高品牌价值并驱动高利润的持续增长。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/29/2008)