機(jī)械消聲通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

凌建平

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528311）

內(nèi)燃機(jī)排氣消聲器通常具有比較復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)頻率較高時(shí)，其內(nèi)部聲場是三維的。為精確預(yù)測其聲學(xué)性能需要使用三維數(shù)值方法。內(nèi)燃機(jī)消聲器具有很強(qiáng)的代表性，現(xiàn)在我們能夠通過一些已知的數(shù)據(jù)直接測定對消聲器傳遞損失的影響，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)又能夠?yàn)槲覀兲峁┮恍┨岣呦暺餍阅艿拇胧?，為更加?fù)雜的消聲器提供一些參考。

1 關(guān)于消聲器

1.1 消聲器的作用

所謂的消聲器，顧名思義就是為了降低聲音的傳播所制作的機(jī)械。消聲器的應(yīng)用很廣泛，在一些內(nèi)燃機(jī)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，冰箱里等都能會出現(xiàn)，因?yàn)檫@些機(jī)器在運(yùn)作的時(shí)候往往會產(chǎn)生很大的噪音，這些噪音直接或者間接地影響到了人們的生活質(zhì)量。我們知道噪音對我們的身體危害是比較大的，長期處于一個(gè)嘈雜的環(huán)境很可能會導(dǎo)致耳聾等。消聲器的出現(xiàn)就能夠在很大程度上解決噪音太多的問題了，一臺機(jī)械在內(nèi)部附加有消聲器的話那該機(jī)器在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的噪音就大大地降低了，既保持了機(jī)械的正常運(yùn)作又使得噪音降低了分貝，從而使得人們聽見的噪音大大地降低了，保障了人們的生活質(zhì)量，這就是消聲器的作用。

1.2 消聲器的基本原理

消聲器的是通過自身而降低機(jī)械本身產(chǎn)生的噪音而產(chǎn)生的一中機(jī)器，它分成很多種類，有帶孔的和不帶孔的。帶穿孔管消聲器的消聲原理為：當(dāng)氣流通過穿孔時(shí)，小孔孔徑中的氣體在聲壓作用下像活塞一樣做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使聲波與孔徑壁面相互摩擦，使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到衰減噪聲的目的。采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不論在改善消聲器流體動(dòng)力性能方面還是在提高消聲器消聲性能方面都具有很好的優(yōu)越性。還有一種消聲器是不帶孔的，運(yùn)用在一些震動(dòng)比較大產(chǎn)生噪音的機(jī)械上，這種的基本原理就是控制噪音的傳播途徑，在噪音源進(jìn)行隔離達(dá)到降低噪音的效果，靠生源越近，隔離的效果就越好，使得噪音的傳播后的聲音就越小。

1.3 消聲器的發(fā)展

消聲器在很久之前是很少或者說是沒有的，比如在大躍進(jìn)的那個(gè)年代。后來隨著科技的不斷發(fā)展，社會也不斷進(jìn)步，人們逐漸愈來愈加重視生活質(zhì)量，在使用機(jī)器的同時(shí)又希望不會有噪音，就出于這樣的想法，消聲器就慢慢地誕生了。隨后，汽車已成為城市的主要噪聲污染源，其中發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲是汽車最主要的噪聲源之一，而控制排氣噪聲的主要方法就是加裝消聲器，這就更加促進(jìn)了消聲器的發(fā)展，從此廣泛地運(yùn)用于汽車的噪音控制中，但是由于消音器的種類繁多，因此在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用也有所不同，但是都是出于同一個(gè)目的：降低噪音。像現(xiàn)在，消聲器的發(fā)展以及基本成熟了，能夠在很大程度上對一些產(chǎn)生噪音的機(jī)械加以控制，達(dá)到很好地消聲效果。

2 消聲器的優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 當(dāng)代消聲器的優(yōu)點(diǎn)

隨著消聲器的不斷發(fā)展，當(dāng)代的消聲器的優(yōu)點(diǎn)變得越來越多，現(xiàn)在的消聲器采用多級消聲，消聲量較大，排汽消聲能消聲35 至40 分貝以上，在具有良好的消聲效果的同時(shí)，這些消聲器還具有體積小，重量輕，安裝簡便的特點(diǎn)，與此同時(shí)，當(dāng)代的消聲器還易于維護(hù)。更多的是，現(xiàn)代的消聲器采用了優(yōu)質(zhì)不銹鋼，具有足夠高的強(qiáng)度很耐腐蝕性，在使用的時(shí)候不需要太過加以保護(hù)，而且，這些消聲器還能夠單獨(dú)固定，吸收排汽管道的垂直及水平熱位移，使排汽管道不因消聲器的安裝而受到額外的荷載，保障排汽管道在熱能工作下的安全性。

2.2 當(dāng)代消聲器的缺點(diǎn)

消聲器的發(fā)展固然已經(jīng)是得到了肯定，但是一些消聲器同樣存在著很多缺點(diǎn)，比如說一些消聲器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在其本身出現(xiàn)了很多不必要的結(jié)構(gòu)。還有一些則重量太大，在操作時(shí)不利于進(jìn)行。高溫氧化吸聲填料，高速氣流沖擊吸聲填料，這些原因就可能會導(dǎo)致消聲器的性能得到限制，而現(xiàn)在的消聲器有一部分不能夠有效地解決這類問題，這就直接影響到了消聲器的工作性能，造成消聲效果差，使用周期變短的情況。另一方面，現(xiàn)在的消聲器固然有很好的消聲效果，但是其成本也是很高的，制造一個(gè)消聲器的材料耗費(fèi)比較高，同時(shí)在制造過程中還會有污染物產(chǎn)生，這也是消聲器的局限性所在。

2.3 如何提高消聲器質(zhì)量

消聲器的使用已經(jīng)十分普遍了，但是消聲器的質(zhì)量還有待更進(jìn)一步的提高，如何提高消聲器的質(zhì)量已經(jīng)是一個(gè)消聲器行業(yè)的熱門話題。提高消聲器的質(zhì)量可以從多方面入手，比如在材質(zhì)上，帶孔的消聲器就采用高強(qiáng)度的材料，充分利用其耐熱耐溫的特點(diǎn)。對于不帶孔的消聲器則要使用隔音效果好的材料，使其能夠?qū)β曇舻膫鞑ビ行У丶右钥刂疲岣呦曎|(zhì)量。與此同時(shí)，消聲器的重量方面還可以加以減輕，去除一些不必要的結(jié)構(gòu)，讓消聲器在安裝的時(shí)候能夠簡便一些；在體積上消聲器還有待減小，一些比較大型的機(jī)械使用的消聲器一般體積比較大，這樣是不可避免的，但是我們可以通過現(xiàn)在的技術(shù)去盡可能地減小消聲器的體積。從這些方面都能夠?qū)ο暺鞯馁|(zhì)量加以很大程度上的提高，從而跟上日益增長的科技的步伐。

3 復(fù)雜消聲器的通用結(jié)構(gòu)分析

3.1 微穿孔式

微穿孔消聲器綜合了最合理的消聲原理解決了消聲器的許多軟肋，微穿孔消聲器不適用任何阻性吸聲填料，采用微穿小孔多空腔結(jié)構(gòu)，高壓氣流在消聲器內(nèi)經(jīng)多次控流進(jìn)入空腔體內(nèi)，逐級改變原氣流的頻率，工作時(shí)不怕起塵，不怕油霧，耐高溫而且耐高速氣流沖擊。微穿孔式消聲器具有良好的性能，因此其運(yùn)用十分廣泛。

3.2 阻性式

阻性式消聲器是利用多孔吸聲材料來降低噪音的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或者按照一定方式在管道中排列，這就構(gòu)成了阻性消聲器。當(dāng)聲波進(jìn)入阻性消聲器時(shí)，一部分聲音能夠在多孔材料的縫隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉，使得通過消聲器的聲波變?nèi)酢Ｗ栊韵暺鞯奈暡牧项愃朴陔娮?，對于噪音的傳播有著很好地阻礙作用。

3.3 抗性式

抗性式消聲器是由突變界面和室組合而成的，好像是一個(gè)聲學(xué)濾波器，與電學(xué)濾波器相似，每一個(gè)帶管的小室是濾波器的一個(gè)網(wǎng)孔，管中的空氣質(zhì)量相當(dāng)于電學(xué)上的電感和電阻，稱為聲質(zhì)量和聲阻。小室內(nèi)的空氣體積相當(dāng)于電學(xué)上的電容，稱為聲順。與電學(xué)濾波器相類似，每一個(gè)帶管的小室都有著自己的固有頻率。選取適當(dāng)?shù)墓芎褪医M合，就可以濾掉某些頻率成分的噪音，從而達(dá)到消聲的目的?？剐韵暺鬟m用于一些低頻噪音。

4 結(jié)語

在我們的日常生活中消聲器的運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)普遍了，尤其是在汽車行業(yè)消聲器更是層出不窮，消聲器的發(fā)展比較快，在消聲器的發(fā)展中我們要重視消聲器的基本原理，從消聲器的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，優(yōu)化消聲器的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)良好的消聲效果。雖然現(xiàn)在我國的消聲器的發(fā)展比較完善，但是還有很多地方值得我們?nèi)プ⒁?，在機(jī)械化的現(xiàn)在讓噪音不再成為我們的煩惱，努力提高人們的生活質(zhì)量。

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