機械設計中減振降噪的應用分析

白云磊

摘要：機械設備是我國工業(yè)生產中的重要組成部分，隨著國家對生產環(huán)境的規(guī)范標準不斷提升，對機械設備在使用過程中產生的噪聲有了更高的要求。振動和噪聲不僅會影響到操作人員的身體健康，同時也不利于機械設備的維護保養(yǎng)。長期處于振動狀態(tài)下，會降低機械設備的使用壽命，提高維護費用，降低生產效率。所以在機械設計過程中，應該充分考慮減震降噪，降低機械設備使用過程中的振動和噪聲，為生產提供一個良好的環(huán)境，同時提高生產效率。

關鍵詞：機械設計；振動；噪聲；控制

機械設備在使用的過程中，由于使用材料或者結構設計不合理的原因，會因為振動而產生一定的噪聲，對生產環(huán)境及周邊地區(qū)造成了嚴重的影響，同時還對機械設備自身產生一定的損耗。噪聲作為三大污染之一，應該在機械設備設計階段進行優(yōu)化，減少機械設備在使用過程中的振動，降低噪聲的產生。為了提高機械設備設計水平，首先應該對機械使用過程中產生噪音的原因進行分析，進而提出有效的改進措施。現(xiàn)階段，根據(jù)機械設備產生噪聲的因素，在機械設計階段所能夠采取的減震降噪措施主要有改善機械設備使用的材料，優(yōu)化機械設備內部結構設計，采用吸聲、隔聲、消聲等措施降低噪音的分貝。在實際應用過程中，應該根據(jù)機械設備的性能和應用環(huán)境等條件采取相應的減振降噪措施，最大限度的降低機械設備的噪音。

1、噪音來源分析

機械設備在使用過程中，會產生不同程度的噪音，根據(jù)機械產生噪音的原理，可以將噪音源分為空氣動力性噪音和機械性噪音。空氣動力性噪音主要是機械設備在運行過程中，由于高速噴射或者旋轉等原因與不穩(wěn)定氣流或者高速氣流相互作用而產生的噪音。另一種機械性噪音主要是因為機械設備在運行過程中，內部組件之間產生的摩擦、碰撞、振動以及旋轉而產生的噪音，比如軸承、齒輪、金屬板等就會產生機械性噪音。在對噪音來源進行分析后，就可以有針對性的采取相應的設計措施，減少振動，降低噪音。

2 機械設計中對噪聲源的減振降噪措施

2.1 選擇噪聲較小的機械設備材料

機械設備在設計過程中所選擇的材料對減振降噪有直接的影響，機械設備產生噪音不僅與內部結構有關，所使用的材料也是關鍵因素。不同性能的機械設備材料，其內阻尼各不相同，所以在減振降噪方面的作用有很大的差異。內阻尼是機械材料的性能之一，在機械材料受到激振力的情況下，機械材料的內部分子會吸收或者消耗一定的機械振動能量。內阻尼性能越大的機械材料，其吸收和消耗振動能量的能力將越強，比如合金和高分子材料在降噪方面可以達到較好的效果。內阻尼越小的機械材料，其吸收和消耗振動能量的能力就會相應降低，比如銅、鋁、鐵等材料，所以機械設備的振動噪音就會越大。在機械設備實際設計過程中，因為內阻尼較小的銅、鐵、鋁等金屬材料的實用性高，價格低廉，采購方便等原因而被廣泛應用，所以在受到激振力的作用下，就會發(fā)出較大的噪音，還需要采取其他的措施來達到減震降噪的目的。在機械設計過程中，不僅要注重對材料在力學性能、化學物理性能以及工藝性能等方面的考慮，還要結合生產的實際需求、轉速要求以及強度等因素，選擇適宜的機械材料，當然內阻尼性能較強的高分子及合金材料是最佳選擇，可有效消耗振動能量，并且還可減弱振動的傳播，進一步達到減震降噪的效果。

2.2優(yōu)化機械設備的內部結構

振動是機械設備運行的必備條件，而振動又是噪聲產生的必備條件，所以在機械設計中，對振動源采取隔振技術是有效降低噪音的技術手段?？梢岳弥鲃痈粽窦夹g以及被動隔振技術，將機械振動的阻尼件與彈性元件連接起來，利用內阻尼較強的隔振材料或者相應的防振技術降低機械的振動幅度和振動頻率，從噪音的振動源上防止噪音產生。隔振系統(tǒng)的構成要素主要是彈簧和阻尼器，其隔振原理就是彈簧和阻尼器在振動進入隔振系統(tǒng)之后發(fā)揮各自的隔離作用，起到隔離振動的效果。從源頭上控制噪音，主要是振動篩噪音和齒輪噪音。對于振動篩噪音，可以對機械安裝減振器或者改變內部軸承的滾動體結構。針對齒輪組之間摩擦碰撞導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，讓齒輪的力傳遞更加均衡減少負荷。

3 噪聲傳播過程中的減振降噪設計

機械設備在設計階段，由于受到技術、資金、使用需求等各種因素的限制，在運行過程中還是會產生一定的噪音，在噪音源上無法有效控制。此時，就需要在噪音的傳播方面采取措施，利用吸聲、隔聲、消聲等方式，來減弱噪音在傳播過程中的振動，降低噪音的分貝。

3.1 吸聲技術

吸聲技術可分為兩部分設計，一方面是在機械設備設計階段，可以在部分組件中使用吸聲性能較好的材料，吸聲材料一般都具有較強的粘滯性和導熱性，在機械設備產生噪聲進行傳播的過程中，聲音會進入到材料的縫隙中，吸聲材料中的纖維會與聲波產生振動引發(fā)熱能，可快速消耗振動產生的噪聲，有效降低噪聲的傳播。另一方面還可在機械設備應用的環(huán)境中采取吸聲技術，如果機械設備的應用環(huán)境為封閉空間，可在建筑內部的墻壁以及屋頂貼吸聲材料，可進一步降低噪聲向外界的傳播。

3.2 隔聲技術

隔聲技術就是利用隔聲材料將機械設備產生的噪音隔擋回去，以此達到降噪的目的。在實際設計過程中，經(jīng)常會將隔聲技術與吸聲技術相結合使用，效果更佳。隔聲設備主要有隔聲套和隔聲屏等，隔聲套可安裝在設備的筒體部分，將齒輪箱和電機等設備產生的噪聲隔離起來。隔聲屏可根據(jù)實際需求采用固定式或者移動式，以最大限度隔離噪聲為目的。

3.3 消聲技術

消聲技術屬于被動消聲，是在產生噪聲后降低噪聲的技術，目前主要消聲技術是使用消聲器，如抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、小孔消聲器等。消聲裝置主要應用于對空氣動力性噪聲的控制，雖然無法將聲能注入系統(tǒng)中，但是可通過調整在有功率來源下的噪聲頻率，以此來消減噪聲。因為消聲器主要是降低沿管道傳播的噪聲，所以對于結構噪聲以及電磁噪聲無法達到消減的目的。消聲器一般會安裝在進排氣口，降低機械設備由于高速噴射或者旋轉與不穩(wěn)定氣流或者高速氣流相互作用而產生的噪音。目前消聲器應用范圍比較廣泛，但是消聲器的科技含量較高，所以制造成本較高，但是對于空氣動力性噪音的消聲效果較好，在尖端武器、潛艇中都有所應用。隨著科學技術的發(fā)展，消聲坑、消聲百葉窗等消聲設備也不斷的出現(xiàn)，由于不同的消聲裝置在使用環(huán)境、安裝施工難度以及成本等方面存在一定的差異性，所以在使用時應該根據(jù)實際情況來選擇。

4 結論

減振降噪已經(jīng)成為我國機械設計的重要原則，也是提高機械設備生產效率，改善生產環(huán)境的重要舉措。減振降噪技術的應用，應該結合多方面因素而定。首先從機械材料的選用、機械內部結構優(yōu)化設計方面入手，然后再從噪聲的傳播方面降低噪聲，采取合理的減振降噪技術，以達到最佳的降噪效果。隨著我國科學技術的快速發(fā)展，在機械設計減振降噪過程中，應該善于利用新材料、新工藝、新技術，不斷提升設計理念，改善設計工藝，為機械運行的綠色化發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

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