機械設(shè)計中減震降噪的應(yīng)用探究（1）

王紅梅

【摘要】 當(dāng)前階段，社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，推動了相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)代化進程，也使得產(chǎn)業(yè)技術(shù)的改革迫在眉睫。噪聲污染作為三大污染源之一，在機械產(chǎn)業(yè)的使用環(huán)節(jié)，帶來了安全隱患的同時，也阻礙了社會發(fā)展的腳步。為此，本文從機械設(shè)計中的設(shè)備基礎(chǔ)材料篩選和設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩方面出發(fā)，對在噪音產(chǎn)生的源頭實現(xiàn)減震降噪進行技術(shù)探究。

【關(guān)鍵詞】 非金屬材料；結(jié)構(gòu)噪聲；內(nèi)阻尼性能

城鎮(zhèn)現(xiàn)代化進程的加快使得工程建筑行業(yè)進入了發(fā)展的黃金時期，這在一方面促進了城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展與完善；在另一方面，也對機械設(shè)計中減震降噪技術(shù)提出了新的要求。工程建設(shè)等方面的噪音不僅對附近居民的正常生活與學(xué)習(xí)帶來了負(fù)面影響，對于機械的操作效率也產(chǎn)生了極為不利的阻礙作用。為保證在施工項目中，將機械使用時帶來的噪音影響降到最低，把噪音污染從源頭開始控制起來，在機器設(shè)計時，將減震降噪的技術(shù)同設(shè)計目標(biāo)結(jié)合，實行必要的噪音傳播防衛(wèi)措施勢在必行。

一、對于生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)材料進行篩選

設(shè)計師進行機械的設(shè)計時對于需要使用的材料進行優(yōu)先篩選，在考慮機器設(shè)備使用效率的同時，將其對環(huán)境的噪音影響作為重要的參考因素。一些機械設(shè)備的設(shè)計包含的專業(yè)知識涉及面非常廣泛。這就需要設(shè)計團隊對各項準(zhǔn)備材料進行性能方面的測試，包括力學(xué)、分子生物、化工學(xué)科等，同時也要掌握專業(yè)器材的操作流程和材料的加工技術(shù)等等。針對材料在降噪方面的性能檢測，主要采取內(nèi)阻尼性能實驗，一次外標(biāo)準(zhǔn)確定材料的選用是否符合設(shè)計目標(biāo)。內(nèi)阻尼性能是在噪音振動的激振力的沖擊時，被檢測物質(zhì)的構(gòu)成分子對于激振力的消耗和吸收，降低激振力的沖擊力度，抑制設(shè)備使用時產(chǎn)生的振動等形成的對于抗噪性能進行衡量的參數(shù)。

在當(dāng)前階段，相較于內(nèi)阻尼性能較高的高分子合金材料，在設(shè)備的設(shè)計中，設(shè)計是優(yōu)先考慮的材料以鐵、銅等內(nèi)阻尼參數(shù)比較小，但實用性高、價格低廉、采購方便的金屬材料為主。在機械使用的過程中鐵、銅等材質(zhì)受到噪聲的激蕩力沖擊時，其構(gòu)成分子對于震動能力的消耗能力不強，對噪音的吸收程度也很低，不但無法充分發(fā)揮內(nèi)阻尼的對于激蕩力的阻擋作用，還會成為噪音傳遞的載體。合金材料比普通的金屬材料通常擁有的內(nèi)阻尼性能更強，在機械的減震方面發(fā)揮著尤為重要的作用。當(dāng)機械設(shè)備在運行時產(chǎn)生了激蕩力，高分子材料對于產(chǎn)生的沖擊振動會通過合金分子之間的摩擦被消耗，在震動的傳遞方面，也起到了滯后的效果，多方面性能的疊加，為機械設(shè)備的減震降噪提供了基礎(chǔ)。

以機械設(shè)計中的齒輪為例，齒輪在設(shè)備運轉(zhuǎn)時，由于采用的材料不同，運轉(zhuǎn)速度不同，產(chǎn)生的噪音危害程度也有著較大的差距。因此，為降低噪音，減小振動的激蕩力，設(shè)計師在機械設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)考慮將普通的金屬材料替換為合金或非金屬材料。特別是機械設(shè)計的目的是為了應(yīng)用于冶金產(chǎn)業(yè)或機械運轉(zhuǎn)的環(huán)境中粉塵的含量高于一般標(biāo)準(zhǔn)，對于齒輪的設(shè)計材料通常選用非金屬。非金屬齒輪對于激蕩力的消耗較于普通金屬有著較強的優(yōu)勢，處于粉塵含量較高的環(huán)境下，也不會影響齒輪的使用效率，可以有效的降低齒輪的損耗，從源頭上實現(xiàn)了減震降噪的效果。在工程建設(shè)與工業(yè)生產(chǎn)等方面實現(xiàn)降噪，對于提升機器使用過程中的環(huán)境質(zhì)量有著重要幫助。即使在齒輪快速的使用過程中，如果采用的內(nèi)阻尼性能較強的 材料，因其對于載荷具有相當(dāng)一部分的承受能力，可以對齒輪產(chǎn)生的噪音分貝進行有效的吸收，將噪音轉(zhuǎn)化為熱能，實現(xiàn)振動能量消耗的目的。

二、在機械設(shè)計過程中優(yōu)化結(jié)構(gòu)

設(shè)計師在機械設(shè)計師應(yīng)優(yōu)先考慮使用內(nèi)阻尼性能較大材料，在此基礎(chǔ)之上，對于設(shè)備在使用過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪音，也應(yīng)該加強技術(shù)層面的防御。由于結(jié)構(gòu)噪聲的輻射源是通過機械設(shè)備的構(gòu)造方式的不同而產(chǎn)生的或大或小的噪音，其噪聲源隱藏在機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不會展露于空氣中，存在于機械設(shè)備運轉(zhuǎn)的各個環(huán)節(jié)，比較典型的有設(shè)備使用過程中發(fā)生振動噪音的振動篩和在密閉環(huán)境中發(fā)生振動效應(yīng)的齒輪箱等。跟設(shè)備材料產(chǎn)生的振動有所差別，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲能在總聲能占據(jù)百分之九十以上的比例，因此，控制設(shè)備設(shè)計的結(jié)構(gòu)噪音，對于設(shè)備使用中產(chǎn)生的總噪音量有著決定性的影響。

（一）機械設(shè)備的齒輪在運轉(zhuǎn)的過程中所產(chǎn)生的噪聲

機械設(shè)備的齒輪在運轉(zhuǎn)的過程中所產(chǎn)生的噪聲，是由于齒輪之間相互撞擊或者由于齒輪之間相互摩擦就會導(dǎo)致齒輪體出現(xiàn)震動，齒輪的噪聲就會產(chǎn)生。當(dāng)齒輪處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)并達到一定的運轉(zhuǎn)速度的時候，就會由于振動頻率等同于齒輪的箱體、固有頻率以及齒輪體都是相等的而有共振產(chǎn)生，輻射噪聲的級別也會有所提高。包括加工齒輪的時候所能夠達到的精度、其設(shè)計參數(shù)，齒輪箱內(nèi)的潤滑油所具有的粘稠度達到，都會不同程度地影響齒輪運轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的噪聲。

（二）機械設(shè)備的振動篩在運轉(zhuǎn)的過程中所產(chǎn)生的噪聲

機械設(shè)備運轉(zhuǎn)的過程中，為了避免處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的振動篩產(chǎn)生結(jié)構(gòu)噪聲，可以對軸承滾動體的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，也可以采用安裝減振器的方式消除結(jié)構(gòu)噪聲。如果對軸之間所產(chǎn)生的相對運動不高，就可以在軸承與振動篩之間或者激振器與振動篩之間安裝減振器。對于減振器的選擇，要求減振器的參數(shù)可以使機械設(shè)備運行的過程中保持振幅穩(wěn)定，且振動機可以處于正常的運行狀態(tài)，隨著振動機的高頻響應(yīng)逐漸降低，噪音降低的效果就會更為顯著。

三、結(jié)語

降低機械設(shè)備在使用中產(chǎn)生的噪音，相關(guān)部門應(yīng)從噪聲源頭進行有效控制，加強在機械設(shè)計過程中對非金屬材料和合金材料的應(yīng)用，以確保材料的內(nèi)部分子對噪聲沖擊力進行足夠的消耗與吸收。與此同時，由于結(jié)構(gòu)噪聲在總聲量中占據(jù)相當(dāng)大的比例，因此設(shè)計師在進行機械設(shè)計時，要將影響機器性能結(jié)構(gòu)的因素放在參考的首要位置。結(jié)構(gòu)噪聲產(chǎn)生的主要構(gòu)件是齒輪箱和振動塞，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，要重點考慮這兩部分。在機械設(shè)計中實現(xiàn)減振降噪，是保證機械設(shè)備在工程產(chǎn)業(yè)等方面提升使用效率，保障生產(chǎn)過程的環(huán)境質(zhì)量安全，推動機械設(shè)計行業(yè)全方位發(fā)展的重要前提。

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