機(jī)械設(shè)計(jì)中減震降噪的應(yīng)用解析

熊曉軍

【摘 要】大氣污染、噪音污染和水污染一直是世界三大污染之一，這些嚴(yán)重地影響了人的居住環(huán)境和身體健康。從19世紀(jì)的工業(yè)革命到如今21世紀(jì)全面進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代，如今的生產(chǎn)是越來(lái)越依賴機(jī)械和自動(dòng)化，而且對(duì)于人們的生活工作方法也帶來(lái)了很大的變化，所以在如今機(jī)械運(yùn)用如此廣泛的今天所帶來(lái)噪音污染十分嚴(yán)重。如何有效減少機(jī)械運(yùn)行時(shí)帶來(lái)的噪音是現(xiàn)在的相關(guān)人員和部門所必須考慮的問(wèn)題，在工程機(jī)械方面對(duì)噪音的控制一般是傳播途徑的控制和噪音的聲源控制，都可以一定程度的消除機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；減震降噪；應(yīng)用

一、噪音的來(lái)源和分類

根據(jù)機(jī)械所產(chǎn)生的噪音源的不同可以把噪音分位機(jī)械性噪聲和空氣動(dòng)力性噪聲。

（一）空氣動(dòng)力性噪聲

空氣性噪聲主要是氣流（不穩(wěn)定氣流、高速氣流等）與物體之間相互作用才產(chǎn)生的，比如噴射噪音、燃燒噪音和旋轉(zhuǎn)噪音都是空氣動(dòng)力性噪音。

（二）機(jī)械性噪音

機(jī)械性噪音主要是指機(jī)械固體的震動(dòng)產(chǎn)生的，在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中會(huì)具有大量的震動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致引起機(jī)械設(shè)備內(nèi)部（金屬板、齒輪和軸承）之間容易產(chǎn)生摩擦、碰撞、震動(dòng)和旋轉(zhuǎn)從而發(fā)出噪音。所以摩擦噪音、齒輪噪音、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的震動(dòng)噪音、定期作用力噪音電磁噪音和內(nèi)部撞擊帶來(lái)的噪音等都是機(jī)械性噪音。

二、在機(jī)械設(shè)計(jì)中減震降噪的措施

（一）使用消聲技術(shù)

在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)中震動(dòng)是不可避免的，所以有時(shí)候?qū)こ袒蛘邫C(jī)械設(shè)備會(huì)采用一定的隔震技術(shù)，如今在工程中運(yùn)用得比較廣泛的是在預(yù)先設(shè)計(jì)的時(shí)候用阻力件與彈性原價(jià)在震動(dòng)源、防震源和地基的物體進(jìn)行連接。有效地隔絕或者減少震動(dòng)來(lái)達(dá)到降噪的目的，因?yàn)閺椈烧褡雍妥枇梢云鸬綔p少和隔離振動(dòng)的作用來(lái)達(dá)到隔離震動(dòng)降低噪音的目的。還有就是應(yīng)用吸聲技術(shù)，在使用這項(xiàng)技術(shù)的前提必須要選擇吸聲材料和結(jié)構(gòu)。吸聲技術(shù)用吸聲材料所具有的導(dǎo)熱性、內(nèi)摩擦作用和粘治滯性的特點(diǎn)，借用空氣和材料中細(xì)小的纖維震動(dòng)，用熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用然后進(jìn)入到吸聲材料空隙的聲波聲能，然后進(jìn)而把這股熱能消耗吸收點(diǎn)。一般為了控制機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音，把吸聲材料安裝在屋頂和墻面效果十分明顯。比如使用細(xì)的吸聲棉放置機(jī)房頂，不僅可以直接對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)部噪音處理對(duì)向外的輻射聲也可以進(jìn)行有效的處理，而且對(duì)用處傳來(lái)的噪音也可以通過(guò)吸聲處理來(lái)降低反射聲。但是這一技術(shù)也是有著缺點(diǎn)處理聲音來(lái)源比較近的直達(dá)聲直接接受效果沒(méi)有那么好，只能從遠(yuǎn)處傳來(lái)的直達(dá)聲變成反射聲的處理吸聲技術(shù)材料就可以發(fā)揮很大的作用，所以吸聲材料的擺放位置十分重要。

（二）使用消聲器

一般分位2種對(duì)噪音消聲進(jìn)行劃分，分位主動(dòng)和被動(dòng)消聲控制。在如今的減震降噪中運(yùn)用得十分廣泛的就是被動(dòng)控制法，在高精度的設(shè)備中一般采用主動(dòng)消聲技術(shù)，但是技術(shù)發(fā)展的年限比較短，有很大的進(jìn)步空間。主動(dòng)消聲技術(shù)通過(guò)對(duì)有機(jī)結(jié)合干擾聲音波和對(duì)噪音來(lái)源的抵抗，來(lái)達(dá)到消除或者大量降低噪音的來(lái)源。如今比較常見(jiàn)的就是小孔消聲器和復(fù)合型消聲器。只要安裝到位可以對(duì)空氣動(dòng)力性噪聲就行有效的控制降低，通過(guò)氣流同時(shí)對(duì)噪音的傳播能夠有效的控制，但是消聲器無(wú)法控制機(jī)械性噪音和其他傳播途徑。因?yàn)檫@種消聲器降低噪聲是沿著管道傳播的，所以在排氣口運(yùn)用消聲器來(lái)處理噪音效果是十分明顯的，可以最大限度地把噪音降到最低。而且消聲器不僅作為一個(gè)主動(dòng)消聲的手段還可以作為其他消聲器材（消聲百葉窗、消聲坑）的輔助工具，因?yàn)槭堑叵略O(shè)備不僅不會(huì)占有過(guò)多的空間，而且施工起來(lái)也比較容易，也不會(huì)產(chǎn)生比較大的壓強(qiáng)損失，對(duì)大量的氣流運(yùn)動(dòng)有著明顯的消解作用。消聲百葉窗是如今比較先進(jìn)的消聲工具，可旋轉(zhuǎn)阻力葉輪由著進(jìn)氣流來(lái)驅(qū)動(dòng)，而且在不同的溫度會(huì)產(chǎn)生不同阻力產(chǎn)生在葉輪軸承之間，從而有效的對(duì)噪音進(jìn)行控制。

（三）優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

機(jī)械性噪音不是空氣動(dòng)力性噪音，是機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所發(fā)出的噪音。這種噪音的發(fā)出不僅帶來(lái)的污染還對(duì)機(jī)械的使用性能造成一定的影響，而且可能會(huì)傷害到機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而縮短機(jī)械的使用壽命。機(jī)械的主要工作方式為振動(dòng)，所以結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲占據(jù)全部聲能的90%以上，所以為了達(dá)到降噪的目的。所以需要注重在機(jī)械設(shè)計(jì)中就需要考慮到降噪的因素和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從源頭上控制噪音?？梢詮膬煞矫鎭?lái)努力，一是振動(dòng)篩噪音和齒輪噪音。首先針對(duì)振動(dòng)篩噪音，可以有針對(duì)性地對(duì)機(jī)械安裝減振器或者改變內(nèi)部軸承的滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)。如果軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)要求沒(méi)那么高，再根據(jù)實(shí)際情況選擇減震器。然后在軸承體和振動(dòng)篩體安裝減振器降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的高頻響應(yīng)來(lái)達(dá)到降噪的目的，對(duì)于大型電動(dòng)機(jī)、變壓器和變頻器的電磁力不平衡產(chǎn)生的電磁噪音，可以改變斜槽轉(zhuǎn)子和氣陗間距離來(lái)減少電磁噪音。針對(duì)齒輪組之間摩擦碰撞導(dǎo)致齒輪振動(dòng)形成噪音，可以通過(guò)改變齒輪用人字齒輪或者斜齒輪來(lái)改變以前的直齒輪，讓齒輪的力傳遞的更加均衡減少負(fù)荷。也是能夠達(dá)到降噪的目的，當(dāng)然也可以在設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇一些更加合適材料（內(nèi)阻力性能好合金、高分子材料）來(lái)建設(shè)齒輪。因?yàn)辇X輪的設(shè)計(jì)參數(shù)和粗糙度還有加工精度對(duì)齒輪產(chǎn)生的噪音大小都有影響。或者對(duì)齒輪的尺寸或者間陗進(jìn)行改變修齒。20度為最佳讓噪音能夠有效的降低，這樣對(duì)噪音都能夠進(jìn)行有效的控制。

（四）選擇更為合適機(jī)械作業(yè)實(shí)際情況的材料來(lái)建設(shè)機(jī)械設(shè)備

為了降低機(jī)械性噪音，在對(duì)機(jī)械設(shè)備的構(gòu)建中。不僅要考慮優(yōu)化機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)還要對(duì)構(gòu)建機(jī)械材料的選擇中進(jìn)行考慮。因?yàn)椴煌牧纤邇?nèi)阻力性能都是不一樣的，內(nèi)阻力就是材料受到激振力下，內(nèi)部分子所吸收或者消耗能力和部件振動(dòng)能力的大小，內(nèi)阻力材料（銅、鋁、鐵）越小所消耗的振動(dòng)能量就越小，在激振力的作用下所產(chǎn)生的噪音更大。內(nèi)阻力越大材料，內(nèi)部分子會(huì)把振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為熱熱消耗掉，比如合金和高分子材料。所以選擇更大內(nèi)阻力材料來(lái)構(gòu)建機(jī)械設(shè)備可以達(dá)到良好的降噪效果。所以可以看出在材料的選擇上不但要注重力學(xué)性能、工藝性能和化學(xué)物理性能還要考慮內(nèi)阻力性能，可以根據(jù)生產(chǎn)需要、轉(zhuǎn)速要求和強(qiáng)度等實(shí)際情況，考慮一些非金屬材料比如前面提到了高分子和合金材料構(gòu)建齒輪可以帶來(lái)良好的降噪效果，所以可以看出材料的選擇來(lái)構(gòu)建機(jī)械設(shè)備對(duì)其運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生噪音大小有著決定性的因素。所以有時(shí)候不必要盲目的選擇金屬材料可以根據(jù)實(shí)際情況選擇內(nèi)阻力大的材料進(jìn)行替代來(lái)構(gòu)建機(jī)械設(shè)備，能從噪音源控制消除噪音的產(chǎn)生或者大小。

三、結(jié)束語(yǔ)

如今機(jī)械在我國(guó)各項(xiàng)工程上面的普及范圍是越來(lái)越大，所以不可避免帶來(lái)了大量的噪音。機(jī)械噪音不但對(duì)機(jī)械的性能和使用壽命帶來(lái)影響，更對(duì)居住環(huán)境和人身健康也帶來(lái)了很大的危害。雖然如今的工業(yè)區(qū)已經(jīng)遠(yuǎn)離城區(qū)，但是在廠區(qū)上班的工人無(wú)法避免。所以對(duì)機(jī)械噪音降噪和減震的研究一直在進(jìn)行，所以可以從機(jī)械設(shè)計(jì)入手，合理使用消聲器、消聲技術(shù)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化和構(gòu)建設(shè)備的材料進(jìn)行實(shí)施，達(dá)到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行更為正常和綠色化的腳步進(jìn)行發(fā)展。

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