減振降噪在機械設(shè)計中的應(yīng)用

蔡浩

摘 要：噪音污染是世界三大污染之一，對人們的身心健康都將產(chǎn)生嚴重的負面影響。在科學技術(shù)的不斷發(fā)展和社會不斷進步之下，工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工等逐漸朝著機械化與集約化的方向發(fā)展，機械設(shè)備也在諸多的領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用。但是在機械的運行過程中往往會產(chǎn)生一定的機械噪音，從而慢慢形成噪音污染。隨著人們生活水平的提高，人們對機械噪音污染越發(fā)重視，如何降低機械設(shè)備的噪音成了一個重點需要解決的問題。在此背景下，本文對減振降噪在機械設(shè)計中的應(yīng)用進行了探討，提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：噪音污染；機械設(shè)計；減振降噪

機械設(shè)計過程中，減振降噪是非常重要的一環(huán)，并且根據(jù)機械設(shè)備的設(shè)計情況制定新的、適合的、有效的減振降噪方案才能做好噪音的傳播控制，減少噪音污染，給人們提供一個舒適、健康的生活與工作環(huán)境，起到保護自然生態(tài)環(huán)境的目的。

一、機械噪音的來源及噪音類型

按照機械噪聲源的不同可以將機械噪音分為機械性噪音與空氣動力性噪音。機械性噪音主要是由于固體振動產(chǎn)生的，是在機械運行過程中，機械設(shè)備的零件相互之間因旋轉(zhuǎn)、碰撞、震動等導致的噪音，如摩擦噪聲、齒輪噪聲、周期性作用力引起的噪聲、軸承噪聲、構(gòu)噪聲、電磁噪聲、結(jié)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)振動噪聲等等?？諝鈩恿π栽胍糁饕且虿环€(wěn)定氣流、高速氣流等氣流和物體之間發(fā)生相互作用而產(chǎn)生的，主要有噴射噪聲、燃燒噪聲與旋轉(zhuǎn)噪聲等等。

二、機械設(shè)計中噪聲源控制要點

結(jié)構(gòu)噪聲并不存在于空氣當中，而是噪聲源通過機械設(shè)備本身的機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲，這種噪聲在機械的運行中普遍存在，不僅影響著機械的使用性能，同時還會對機械結(jié)構(gòu)造成損害，縮短機械的使用壽命。

1.機械設(shè)備材料應(yīng)噪聲較少。機械設(shè)備材料是機械產(chǎn)生噪音的一個重要因素，所以在進行機械的設(shè)計制造時，需要對設(shè)備材料的各種性能做出考慮，為盡可能地減少機械噪聲，機械設(shè)計者必須對材料及其使用中的性能進行全面的研究，分析機械材料的物理、化學以及力學性能等，然后選擇使用噪音較少的材料。機械設(shè)計實際工作中，設(shè)計者往往會選擇銅、鐵等金屬材料，由于這類材料的噪聲較小，所以被廣泛應(yīng)用，這些材料在長期的使用過程中，由于機械設(shè)備的振動消耗部分能量，激振力的產(chǎn)生過程中使得構(gòu)件承擔起了擴散聲音的載體作用，進而讓噪聲擴散到構(gòu)件的表面上，大大降低了機械噪聲。

2.降低機械設(shè)備齒輪運轉(zhuǎn)時的噪聲。機械設(shè)備運行過程中，最常見的一類噪聲來自齒輪運轉(zhuǎn)，由于齒輪的制造材料為金屬，因此在齒輪與齒輪之間發(fā)生相互摩擦、相互碰撞，就會導致齒輪體發(fā)生振動，從而產(chǎn)生噪聲。齒輪的運轉(zhuǎn)頻率和齒輪體不同，其產(chǎn)生的噪聲級別也存在較大的差異，另外，齒輪的設(shè)計參數(shù)、加工精度，以及齒輪箱內(nèi)潤滑油的黏稠度都將影響齒輪運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生噪聲的級別。根據(jù)上述問題，在機械的設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)設(shè)計有一定斜度的齒輪，或者設(shè)計“人字形”齒輪，這類型的齒輪和直齒輪相比一方面能夠保證齒輪的勻速運轉(zhuǎn)，同時齒輪碰撞力、沖擊荷載均較小，運行過程也比較平穩(wěn)，從而最大限度地減少后齒輪運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲。除了對齒輪形狀進行設(shè)計，齒輪壓力角大小的確定也是降低噪聲的一個有效方法，研究實踐顯示20°為最理想的壓力角。此外，還可以通過設(shè)計合適的齒側(cè)間隙，修齒，運行時使用潤滑劑，選擇內(nèi)阻尼性能較好的合金、高分子材料制造齒輪等方式來減少齒輪噪聲。

3.優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)，確保降噪的效果。以振動為主要工作方式的振動篩、齒輪箱等封閉殼體的機械，其結(jié)構(gòu)振動輻射聲在總聲能中所占比例達到90%-95%，因此在機械設(shè)計中為達到有效的降噪效果，必須對結(jié)果進行優(yōu)化，從結(jié)構(gòu)方面消除噪聲源，如電磁噪聲、齒輪噪聲、振動篩噪聲、管路噪聲、液壓泵噪聲、進排氣噪聲等。

三、機械設(shè)計中減振降噪的具體應(yīng)用技術(shù)

1.吸聲技術(shù)的應(yīng)用。吸聲技術(shù)實質(zhì)是采用具有吸聲特點的材料，將其應(yīng)用到機械設(shè)計材料當中，由于吸聲材料具有一定的導熱性和粘滯性，因此在聲音進入到這些材料當中的縫隙時，聲波便能夠與材料纖維產(chǎn)生振動，發(fā)出熱能，并在極短時間內(nèi)完全消耗，進而阻止聲音傳播。在機械設(shè)備房間內(nèi)部和屋頂上均可適當?shù)厥褂靡恍┪暡牧?，起到降低機械設(shè)備房間內(nèi)噪聲和阻止噪聲傳播到屋外的作用。

2.隔音技術(shù)的應(yīng)用。隔聲技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇使用有隔聲特點的材料，讓機械設(shè)備房間內(nèi)的噪聲被抵擋回去，達到降低噪聲的效果。為了提高降低噪聲的效果，在機械設(shè)計中可以同時結(jié)合應(yīng)用吸聲技術(shù)與隔聲技術(shù)，機械設(shè)備的筒體位置安裝隔聲套，隔離開電機、齒輪箱等噪聲源。隔離屏和隔離套的應(yīng)用原理基本相似，均可根據(jù)具體操作的隔聲需要設(shè)計合適的隔聲屏，包括固定式或者移動式，進而最大限度地阻擋噪聲，防止噪聲外泄，對人們生活工作和環(huán)境造成影響。

3.隔振技術(shù)的應(yīng)用。在機械設(shè)備的運行過程中，振動是必然出現(xiàn)的一種情況，而振動也是噪聲產(chǎn)生的一個必要條件，所以進行機械設(shè)計時，可以對振動源產(chǎn)生有效的隔振技術(shù)，進而有效地降低噪聲。設(shè)計人員在對機械振動源進行防震動措施時，可采用主動與被動隔振技術(shù)，即將機械振動阻尼構(gòu)件與彈性元件之間想連接，同時利用合適的隔振材料或者防振技術(shù)來降低機械的振動頻率與幅度，從而防治振動源上噪聲的產(chǎn)生。隔振系統(tǒng)主要是由阻尼器與彈簧構(gòu)成，隔振原理時讓阻尼器與彈簧進入到隔振系統(tǒng)當中，然后發(fā)揮各自的隔振作用，進而避免噪聲的產(chǎn)生。

4.消聲裝置的應(yīng)用。除了上述吸聲技術(shù)、隔聲技術(shù)與隔振技術(shù)之外，在機械設(shè)計中合理的應(yīng)用消聲裝置也是消除部分噪聲的一種重要手段，安裝消聲裝置作為一種被動消聲方式在機械設(shè)計中有著廣泛地應(yīng)用。目前，消聲器使用最為廣泛，這種設(shè)備的科技含量高，盡管其耗費的成本也較高，但其消聲效果非常的顯著。在機械設(shè)計中，若噪聲對空氣動力有較大的依附性，則使用消聲裝置最為有效，由于消聲裝置能夠讓空氣氣流流通更加順暢，因此可以有效地讓噪聲在機房內(nèi)被消除，從而避免噪聲散播到居住環(huán)境當中。需要注意的是，消聲裝置不適合在電磁噪聲、結(jié)構(gòu)噪聲機械中使用，這是因為這兩種類型噪聲均無法使用消聲器達到降低進氣口、排氣口噪聲的作用，所以需要根據(jù)噪聲的實際情況決定是否采用消聲裝置。

四、結(jié)語

機械設(shè)備的運行當中，若要確保運行的質(zhì)量必須做好機械設(shè)備的防振降噪工作，最大限度地消除機械設(shè)備振動噪聲，才可以保證機械設(shè)備正常的運行。為做好機械設(shè)備防振降噪工作，機械設(shè)計中可采用一系列的控制措施，如吸聲技術(shù)、隔振技術(shù)、隔聲技術(shù)、消聲裝置等，還可根據(jù)實際情況聯(lián)合應(yīng)用多種噪聲控制技術(shù)，以求達到最好的防振降噪效果。

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