機(jī)械設(shè)計(jì)中減振降噪的應(yīng)用

王曉培

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)水平的不斷發(fā)展，國(guó)家整體的工業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)力也隨之提升，但與此同時(shí)，噪聲污染也成為近代工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)阻礙，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中開(kāi)展減震降噪技術(shù)，有著極為重要的意義。為了幫助相關(guān)人員對(duì)此展開(kāi)深入化的理解和認(rèn)識(shí)，文章針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的減震降噪技術(shù)進(jìn)行深入探究，希望能夠起到一些積極的參考作用。

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

同水污染、大氣污染并稱(chēng)為世界三大污染問(wèn)題的噪聲污染，是阻礙工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵性難題。在當(dāng)前這個(gè)工業(yè)化水平高度發(fā)展的時(shí)候，生產(chǎn)力的高低，是體現(xiàn)工業(yè)機(jī)械化程度的直接性?xún)?nèi)容。在日常生活中，機(jī)械設(shè)備的用途較為廣泛，為民眾生活帶來(lái)了便捷性，但與此同時(shí)，其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的噪聲污染問(wèn)題也不容忽視，根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲情況，主要可以將其分為機(jī)械性噪聲和空氣動(dòng)力噪聲，要想達(dá)到減震抗噪的目的，也需要把握這兩類(lèi)噪聲的具體情況，像之前大家所采用的消聲、吸聲和隔音等措施，都可以對(duì)機(jī)械固有的設(shè)備不足問(wèn)題進(jìn)行解決，推動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

1 噪聲的來(lái)源

1.1 空氣動(dòng)辦性噪聲源 這一類(lèi)的噪聲，主要是由高速氣流、不穩(wěn)定氣流，以及物體與氣流發(fā)生相互作用所產(chǎn)生的，像大家平常了解到的噴射噪聲、周期性排氣噪聲、燃燒噪聲，以及旋轉(zhuǎn)噪聲、渦流噪聲等等。

1.2 機(jī)械性噪聲源

機(jī)械性噪聲源主要是由于固體振動(dòng)所產(chǎn)生的，像在一些摩擦、撞擊、交變機(jī)械應(yīng)力，或者是磁性應(yīng)力等內(nèi)容的影響下，機(jī)械設(shè)備中的軸承、金屬板、齒輪等由于振動(dòng)、撞擊而產(chǎn)生了機(jī)械噪聲。這類(lèi)噪聲中主要有撞擊噪聲、齒輪噪聲、軸承噪聲、液壓泵與管路噪聲和建筑施工中機(jī)械所發(fā)出的噪聲。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中噪聲源的控制內(nèi)容

2.1 選擇合適的材料

針對(duì)機(jī)械設(shè)備內(nèi)容進(jìn)行選材設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)材料的物理性能、力學(xué)性能、工藝性能以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性因素進(jìn)行考量，除了要達(dá)到降低噪聲的目的，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)材料自身的內(nèi)阻尼性能展開(kāi)深入的了解。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，材料的首要選擇大多為鋁、鐵、銅等金屬，其內(nèi)阻尼小，且消耗振動(dòng)的能量較低，在激振力的作用下，整個(gè)構(gòu)件表面輻射出較強(qiáng)的噪聲；在比較時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，高分子材料、減振合金，其內(nèi)阻尼較高，在激振力的影響下，合金內(nèi)部通過(guò)摩擦?xí)a(chǎn)生損耗效應(yīng)，那些振動(dòng)的能量，會(huì)以熱能消耗的形式散發(fā)掉，進(jìn)而達(dá)到減噪效果。像在對(duì)機(jī)械齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)速、強(qiáng)度過(guò)低的情況，可以利用一些非金屬來(lái)制造齒輪，這樣才能達(dá)到降噪的目的；而在粉塵環(huán)境中進(jìn)行工作的時(shí)候，利用非金屬材料進(jìn)行齒輪傳送工作，在降低噪聲的同時(shí)，也能夠應(yīng)對(duì)具有腐蝕性的工作環(huán)境。

2.2 優(yōu)化機(jī)械的機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)噪聲屬于一種輻射源，其并不會(huì)直接地暴露于空氣之中，而是通過(guò)結(jié)構(gòu)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行傳播，這類(lèi)噪聲廣泛存在于各類(lèi)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程之中。工作人員在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，需要針對(duì)結(jié)構(gòu)機(jī)械的內(nèi)容，展開(kāi)必要的設(shè)計(jì)優(yōu)化，這樣才能達(dá)到理想化的除聲降噪效果。

2.2.1 振動(dòng)篩噪聲

一些具有旋轉(zhuǎn)性的機(jī)械設(shè)備，針對(duì)其振動(dòng)篩，可以通過(guò)安裝減震器，或者是對(duì)軸承滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，這樣能夠達(dá)到降低結(jié)構(gòu)噪聲的目的。如果是軸間運(yùn)動(dòng)要求不高的情況，那么不妨在篩體和激振器之間安裝一組減震器，并且合理設(shè)置減震器的參數(shù)，這樣能夠確保其在工作頻率下可以獲得穩(wěn)定振幅，確保振動(dòng)機(jī)的正?；\(yùn)行，達(dá)到理想化的減震效果；如果軸間相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求較高，那么可以利用空心滾動(dòng)體軸承，這樣能夠取得良好的降噪效果。

2.2.2 齒輪噪聲

在機(jī)械運(yùn)作的過(guò)程中，當(dāng)齒輪達(dá)到一定轉(zhuǎn)速的時(shí)候，其受迫振動(dòng)頻率與齒輪體的固有頻率達(dá)到一致，進(jìn)而產(chǎn)生共振，整體的噪聲級(jí)別也會(huì)急劇提升。根據(jù)這方面的情況，不妨采用以下這些措施來(lái)進(jìn)行控制：首先，在滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的情況下，可以利用斜齒輪來(lái)取代直齒輪，這樣力的傳遞能夠更加的均勻化，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，降低共振，進(jìn)而達(dá)到減噪的設(shè)計(jì)目的；其次，在兼顧負(fù)載的基礎(chǔ)上，要降低齒輪的壓力角，這樣也能夠起到削弱噪聲的目的；然后，對(duì)于齒側(cè)間距也要進(jìn)行正確的選擇，避免由于齒縫間距較小而發(fā)生撞擊噪聲；最后，在確保齒輪傳遞功率的前提下，需要選擇那些黏度較強(qiáng)的潤(rùn)滑油，這樣能夠確保平穩(wěn)的傳動(dòng)狀態(tài)，減低噪聲問(wèn)題。

2.2.3 電磁噪聲

在工業(yè)生產(chǎn)中，變頻器、變壓器和電動(dòng)機(jī)等機(jī)械是產(chǎn)生電磁噪聲的主要來(lái)源。像電動(dòng)機(jī)的運(yùn)用中，直流電動(dòng)機(jī)和同步交流電動(dòng)機(jī)的噪聲特性相同，在理論上，可以采取增大氣縫間距來(lái)降低一些不平衡力，但是這樣規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容的同時(shí)，也有可能會(huì)由于磁極磁通密度的限制，導(dǎo)致電機(jī)功率、效率降低，溫升增大。所以，不妨采取變化式的氣隙間距來(lái)降低電磁噪聲；而交流異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁噪聲，主要是定子、轉(zhuǎn)子之間各種諧波相互作用，屬于槽噪聲。在解決的時(shí)候，可以利用斜槽轉(zhuǎn)子來(lái)削弱齒諧波；降低氣隙的齒密，減小徑向作用力；增大定子轉(zhuǎn)子氣隙，能夠改善磁場(chǎng)的均勻性，同時(shí)增加加工精度，可以使氣隙更加的均勻化。

3 噪聲傳播途徑的控制

3.1 隔聲技術(shù)與吸聲技術(shù)的應(yīng)用

借助隔聲材料與隔聲結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)聲能傳播進(jìn)行控制的方法，被稱(chēng)之為隔聲技術(shù)；而借助吸聲材料的內(nèi)摩擦作用于粘滯性，能夠?qū)⑦M(jìn)入材料空隙中的聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，達(dá)到吸收和耗散目的的技術(shù)屬于吸聲技術(shù)。在具體應(yīng)用過(guò)程中，這兩種方法經(jīng)常會(huì)被交叉使用，以便達(dá)到更好的降噪效果。例如針對(duì)絲織廠，不妨在機(jī)房的屋頂、墻面上安裝吸聲材料，降低機(jī)房?jī)?nèi)部的混響聲和向外輻射的噪聲，而在工業(yè)用的鋼球磨煤機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用上，可以從以下幾個(gè)方面入手：首先，可以在簡(jiǎn)體內(nèi)安裝多層耐熱材料復(fù)合的隔聲套，將簡(jiǎn)體內(nèi)的噪聲，經(jīng)過(guò)阻尼材料的內(nèi)耗衰減；其次，隔聲罩是利用罩形結(jié)構(gòu)，將整個(gè)鋼球磨煤機(jī)的齒輪箱、本體和電機(jī)等部件所產(chǎn)生的噪聲，封閉在一個(gè)相對(duì)較小的空間中，這樣能夠避免噪聲向周?chē)M(jìn)行輻射；最后，可以通過(guò)設(shè)立隔聲屏來(lái)對(duì)聲源進(jìn)行阻隔。在進(jìn)行類(lèi)似內(nèi)容的設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需要注意到，當(dāng)與噪聲源的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)首選吸聲措施，其能減弱反射聲，對(duì)于直達(dá)聲并無(wú)作用。

3.2 消聲裝置的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)分類(lèi)內(nèi)容，可以將噪聲的消聲分為主動(dòng)消聲和被動(dòng)消聲這兩種，其中，對(duì)噪聲進(jìn)行被動(dòng)控制的方法較為成熟，且在應(yīng)用上也比較廣泛，而主動(dòng)消聲屬于新興技術(shù)，主要被應(yīng)用于高精尖設(shè)備，應(yīng)用早期，通過(guò)干擾聲波與抗噪聲源的結(jié)合來(lái)使聲音消失。

常見(jiàn)的消音裝置主要是消音器，其可以分類(lèi)為抗性消聲器、阻性消聲器、阻抗符合式消聲器、小孔消聲器和有源消聲器這幾類(lèi)，針對(duì)控制空氣動(dòng)力性噪聲，安裝消聲器是最為有效的一種方法，其既保證了氣流的正常流通，同時(shí)也弱化了聲音向外傳播的問(wèn)題。這里需要注意，消聲器只是降低空氣動(dòng)力設(shè)備的進(jìn)排氣口噪聲，對(duì)于一些設(shè)備的結(jié)構(gòu)噪聲、電磁噪聲難以取得明顯的應(yīng)用效果。在進(jìn)排口空氣噪聲的應(yīng)用上，噪聲控制主要以氣流噪聲控制為主，可以將消聲設(shè)備安裝在進(jìn)排口處，進(jìn)而達(dá)到降低噪聲的目的。像在鍋爐房、空調(diào)房、冷凍機(jī)房等場(chǎng)所中，可以將設(shè)備機(jī)房安裝在進(jìn)出風(fēng)口，可以有效控制噪聲問(wèn)題。

3.3 隔振技術(shù)的應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械振動(dòng)是一項(xiàng)不可避免的問(wèn)題，只有對(duì)隔振技術(shù)進(jìn)行合理化的應(yīng)用，才能達(dá)到降噪除聲的目的。針對(duì)那些不可避免的振動(dòng)，設(shè)計(jì)人員可以從振動(dòng)源與地基的內(nèi)容入手，或者利用彈性原件和阻尼件，在振動(dòng)物體之間構(gòu)成阻隔，這是達(dá)到減振降噪目的的首要選擇。

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，針對(duì)隔振的問(wèn)題，也應(yīng)該進(jìn)行合理化的分類(lèi)。像隔振內(nèi)容，主要能夠分為主動(dòng)隔振與被動(dòng)隔振這兩種。主動(dòng)隔振是將振源與支撐振源的基礎(chǔ)進(jìn)行隔離；而被動(dòng)隔振，則是將需要防振的物體與振源進(jìn)行有效的隔離。在設(shè)計(jì)上，工作人員主要依據(jù)隔振系統(tǒng)的原理進(jìn)行工作，當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)被輸入到機(jī)械系統(tǒng)之后，彈簧振子和阻尼器之間，會(huì)對(duì)振動(dòng)起到衰減與隔離的作用，有效降低振動(dòng)頻率，進(jìn)而達(dá)到隔離振動(dòng)的目的。像轎車(chē)中所運(yùn)用的懸置隔振原理，就是主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振的一次交叉應(yīng)用。當(dāng)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，曲軸輸出脈沖扭矩會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的問(wèn)題，懸置隔振原理，能夠避免振動(dòng)向車(chē)身其他位置傳遞，避免發(fā)動(dòng)機(jī)引發(fā)共振，對(duì)轎車(chē)造成損害。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械的應(yīng)用變得越來(lái)越普及，要想能夠完善其應(yīng)用質(zhì)量，那么必須從根本上解決噪聲污染問(wèn)題。針對(duì)機(jī)械噪聲減震降噪內(nèi)容，要從設(shè)計(jì)方面入手，從材料選取、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和具體隔震技術(shù)的原理上實(shí)施，盡可能讓機(jī)械運(yùn)行達(dá)到綠色化的發(fā)展效果。