機械設(shè)計中減震降噪的應(yīng)用解析

熊曉軍/重慶江東機械有限責(zé)任公司

機械設(shè)計中減震降噪的應(yīng)用解析

熊曉軍/重慶江東機械有限責(zé)任公司

大氣污染、噪音污染和水污染一直是世界三大污染之一，這些嚴重地影響了人的居住環(huán)境和身體健康。從19世紀的工業(yè)革命到如今21世紀全面進入工業(yè)化時代，如今的生產(chǎn)是越來越依賴機械和自動化，而且對于人們的生活工作方法也帶來了很大的變化，所以在如今機械運用如此廣泛的今天所帶來噪音污染十分嚴重。如何有效減少機械運行時帶來的噪音是現(xiàn)在的相關(guān)人員和部門所必須考慮的問題，在工程機械方面對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械設(shè)備運行中產(chǎn)生的噪音。

機械設(shè)計；減震降噪；應(yīng)用

一、噪音的來源和分類

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

(一）空氣動力性噪聲

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)噪音都是空氣動力性噪音。

（二）機械性噪音

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

二、在機械設(shè)計中減震降噪的措施

（一）使用消聲技術(shù)

在機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)中震動是不可避免的，所以有時候?qū)こ袒蛘邫C械設(shè)備會采用一定的隔震技術(shù)，如今在工程中運用得比較廣泛的是在預(yù)先設(shè)計的時候用阻力件與彈性原價在震動源、防震源和地基的物體進行連接。有效地隔絕或者減少震動來達到降噪的目的，因為彈簧振子和阻力件可以起到減少和隔離振動的作用來達到隔離震動降低噪音的目的。還有就是應(yīng)用吸聲技術(shù)，在使用這項技術(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，借用空氣和材料中細小的纖維震動，用熱能進行轉(zhuǎn)化利用然后進入到吸聲材料空隙的聲波聲能，然后進而把這股熱能消耗吸收點。一般為了控制機械設(shè)備運轉(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。比如使用細的吸聲棉放置機房頂，不僅可以直接對機房內(nèi)部噪音處理對向外的輻射聲也可以進行有效的處理，而且對用處傳來的噪音也可以通過吸聲處理來降低反射聲。但是這一技術(shù)也是有著缺點處理聲音來源比較近的直達聲直接接受效果沒有那么好，只能從遠處傳來的直達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種對噪音消聲進行劃分，分位主動和被動消聲控制。在如今的減震降噪中運用得十分廣泛的就是被動控制法，在高精度的設(shè)備中一般采用主動消聲技術(shù)，但是技術(shù)發(fā)展的年限比較短，有很大的進步空間。主動消聲技術(shù)通過對有機結(jié)合干擾聲音波和對噪音來源的抵抗，來達到消除或者大量降低噪音的來源。如今比較常見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空氣動力性噪聲就行有效的控制降低，通過氣流同時對噪音的傳播能夠有效的控制，但是消聲器無法控制機械性噪音和其他傳播途徑。因為這種消聲器降低噪聲是沿著管道傳播的，所以在排氣口運用消聲器來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主動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，因為是地下設(shè)備不僅不會占有過多的空間，而且施工起來也比較容易，也不會產(chǎn)生比較大的壓強損失，對大量的氣流運動有著明顯的消解作用。消聲百葉窗是如今比較先進的消聲工具，可旋轉(zhuǎn)阻力葉輪由著進氣流來驅(qū)動，而且在不同的溫度會產(chǎn)生不同阻力產(chǎn)生在葉輪軸承之間，從而有效的對噪音進行控制。

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

機械性噪音不是空氣動力性噪音，是機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)時所發(fā)出的噪音。這種噪音的發(fā)出不僅帶來的污染還對機械的使用性能造成一定的影響，而且可能會傷害到機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而縮短機械的使用壽命。機械的主要工作方式為振動，所以結(jié)構(gòu)振動輻射聲占據(jù)全部聲能的90%以上，所以為了達到降噪的目的。所以需要注重在機械設(shè)計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。可以從兩方面來努力，一是振動篩噪音和齒輪噪音。首先針對振動篩噪音，可以有針對性地對機械安裝減振器或者改變內(nèi)部軸承的滾動體結(jié)構(gòu)。如果軸承相對運動要求沒那么高，再根據(jù)實際情況選擇減震器。然后在軸承體和振動篩體安裝減振器降低機械運轉(zhuǎn)帶來的高頻響應(yīng)來達到降噪的目的，對于大型電動機、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)子和氣陗間距離來減少電磁噪音。針對齒輪組之間摩擦碰撞導(dǎo)致齒輪振動形成噪音，可以通過改變齒輪用人字齒輪或者斜齒輪來改變以前的直齒輪，讓齒輪的力傳遞的更加均衡減少負荷。也是能夠達到降噪的目的，當(dāng)然也可以在設(shè)計的時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）來建設(shè)齒輪。因為齒輪的設(shè)計參數(shù)和粗糙度還有加工精度對齒輪產(chǎn)生的噪音大小都有影響?；蛘邔X輪的尺寸或者間陗進行改變修齒。20度為最佳讓噪音能夠有效的降低，這樣對噪音都能夠進行有效的控制。

（四）選擇更為合適機械作業(yè)實際情況的材料來建設(shè)機械設(shè)備

為了降低機械性噪音，在對機械設(shè)備的構(gòu)建中。不僅要考慮優(yōu)化機械內(nèi)部結(jié)構(gòu)還要對構(gòu)建機械材料的選擇中進行考慮。因為不同材料所具內(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能力的大小，內(nèi)阻力材料（銅、鋁、鐵）越小所消耗的振動能量就越小，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)部分子會把振動能量轉(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)阻力材料來構(gòu)建機械設(shè)備可以達到良好的降噪效果。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)速要求和強度等實際情況，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)建齒輪可以帶來良好的降噪效果，所以可以看出材料的選擇來構(gòu)建機械設(shè)備對其運行時所產(chǎn)生噪音大小有著決定性的因素。所以有時候不必要盲目的選擇金屬材料可以根據(jù)實際情況選擇內(nèi)阻力大的材料進行替代來構(gòu)建機械設(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

如今機械在我國各項工程上面的普及范圍是越來越大，所以不可避免帶來了大量的噪音。機械噪音不但對機械的性能和使用壽命帶來影響，更對居住環(huán)境和人身健康也帶來了很大的危害。雖然如今的工業(yè)區(qū)已經(jīng)遠離城區(qū)，但是在廠區(qū)上班的工人無法避免。所以對機械噪音降噪和減震的研究一直在進行，所以可以從機械設(shè)計入手，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)備的材料進行實施，達到機械設(shè)備運行更為正常和綠色化的腳步進行發(fā)展。

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