機械消聲通用結構設計分析

凌建平

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山 528311）

內燃機排氣消聲器通常具有比較復雜的內部結構，當頻率較高時，其內部聲場是三維的。為精確預測其聲學性能需要使用三維數值方法。內燃機消聲器具有很強的代表性，現在我們能夠通過一些已知的數據直接測定對消聲器傳遞損失的影響，同時內燃機的內部基本結構又能夠為我們提供一些提高消聲器性能的措施，為更加復雜的消聲器提供一些參考。

1 關于消聲器

1.1 消聲器的作用

所謂的消聲器，顧名思義就是為了降低聲音的傳播所制作的機械。消聲器的應用很廣泛，在一些內燃機，汽車發動機，冰箱里等都能會出現，因為這些機器在運作的時候往往會產生很大的噪音，這些噪音直接或者間接地影響到了人們的生活質量。我們知道噪音對我們的身體危害是比較大的，長期處于一個嘈雜的環境很可能會導致耳聾等。消聲器的出現就能夠在很大程度上解決噪音太多的問題了，一臺機械在內部附加有消聲器的話那該機器在運作時產生的噪音就大大地降低了，既保持了機械的正常運作又使得噪音降低了分貝，從而使得人們聽見的噪音大大地降低了，保障了人們的生活質量，這就是消聲器的作用。

1.2 消聲器的基本原理

消聲器的是通過自身而降低機械本身產生的噪音而產生的一中機器，它分成很多種類，有帶孔的和不帶孔的。帶穿孔管消聲器的消聲原理為：當氣流通過穿孔時，小孔孔徑中的氣體在聲壓作用下像活塞一樣做往復運動，使聲波與孔徑壁面相互摩擦，使一部分聲能轉化為熱能，達到衰減噪聲的目的。采用這種結構設計，不論在改善消聲器流體動力性能方面還是在提高消聲器消聲性能方面都具有很好的優越性。還有一種消聲器是不帶孔的，運用在一些震動比較大產生噪音的機械上，這種的基本原理就是控制噪音的傳播途徑，在噪音源進行隔離達到降低噪音的效果，靠生源越近，隔離的效果就越好，使得噪音的傳播后的聲音就越小。

1.3 消聲器的發展

消聲器在很久之前是很少或者說是沒有的，比如在大躍進的那個年代。后來隨著科技的不斷發展，社會也不斷進步，人們逐漸愈來愈加重視生活質量，在使用機器的同時又希望不會有噪音，就出于這樣的想法，消聲器就慢慢地誕生了。隨后，汽車已成為城市的主要噪聲污染源，其中發動機排氣噪聲是汽車最主要的噪聲源之一，而控制排氣噪聲的主要方法就是加裝消聲器，這就更加促進了消聲器的發展，從此廣泛地運用于汽車的噪音控制中，但是由于消音器的種類繁多，因此在各個領域的運用也有所不同，但是都是出于同一個目的：降低噪音。像現在，消聲器的發展以及基本成熟了，能夠在很大程度上對一些產生噪音的機械加以控制，達到很好地消聲效果。

2 消聲器的優缺點分析

2.1 當代消聲器的優點

隨著消聲器的不斷發展，當代的消聲器的優點變得越來越多，現在的消聲器采用多級消聲，消聲量較大，排汽消聲能消聲35 至40 分貝以上，在具有良好的消聲效果的同時，這些消聲器還具有體積小，重量輕，安裝簡便的特點，與此同時，當代的消聲器還易于維護。更多的是，現代的消聲器采用了優質不銹鋼，具有足夠高的強度很耐腐蝕性，在使用的時候不需要太過加以保護，而且，這些消聲器還能夠單獨固定，吸收排汽管道的垂直及水平熱位移，使排汽管道不因消聲器的安裝而受到額外的荷載，保障排汽管道在熱能工作下的安全性。

2.2 當代消聲器的缺點

消聲器的發展固然已經是得到了肯定，但是一些消聲器同樣存在著很多缺點，比如說一些消聲器的結構過于復雜，在其本身出現了很多不必要的結構。還有一些則重量太大，在操作時不利于進行。高溫氧化吸聲填料，高速氣流沖擊吸聲填料，這些原因就可能會導致消聲器的性能得到限制，而現在的消聲器有一部分不能夠有效地解決這類問題，這就直接影響到了消聲器的工作性能，造成消聲效果差，使用周期變短的情況。另一方面，現在的消聲器固然有很好的消聲效果，但是其成本也是很高的，制造一個消聲器的材料耗費比較高，同時在制造過程中還會有污染物產生，這也是消聲器的局限性所在。

2.3 如何提高消聲器質量

消聲器的使用已經十分普遍了，但是消聲器的質量還有待更進一步的提高，如何提高消聲器的質量已經是一個消聲器行業的熱門話題。提高消聲器的質量可以從多方面入手，比如在材質上，帶孔的消聲器就采用高強度的材料，充分利用其耐熱耐溫的特點。對于不帶孔的消聲器則要使用隔音效果好的材料，使其能夠對聲音的傳播有效地加以控制，提高消聲質量。與此同時，消聲器的重量方面還可以加以減輕，去除一些不必要的結構，讓消聲器在安裝的時候能夠簡便一些；在體積上消聲器還有待減小，一些比較大型的機械使用的消聲器一般體積比較大，這樣是不可避免的，但是我們可以通過現在的技術去盡可能地減小消聲器的體積。從這些方面都能夠對消聲器的質量加以很大程度上的提高，從而跟上日益增長的科技的步伐。

3 復雜消聲器的通用結構分析

3.1 微穿孔式

微穿孔消聲器綜合了最合理的消聲原理解決了消聲器的許多軟肋，微穿孔消聲器不適用任何阻性吸聲填料，采用微穿小孔多空腔結構，高壓氣流在消聲器內經多次控流進入空腔體內，逐級改變原氣流的頻率，工作時不怕起塵，不怕油霧，耐高溫而且耐高速氣流沖擊。微穿孔式消聲器具有良好的性能，因此其運用十分廣泛。

3.2 阻性式

阻性式消聲器是利用多孔吸聲材料來降低噪音的。把吸聲材料固定在氣流通道的內壁上或者按照一定方式在管道中排列，這就構成了阻性消聲器。當聲波進入阻性消聲器時，一部分聲音能夠在多孔材料的縫隙中摩擦而轉化成熱能消耗掉，使得通過消聲器的聲波變弱。阻性消聲器的吸聲材料類似于電阻，對于噪音的傳播有著很好地阻礙作用。

3.3 抗性式

抗性式消聲器是由突變界面和室組合而成的，好像是一個聲學濾波器，與電學濾波器相似，每一個帶管的小室是濾波器的一個網孔，管中的空氣質量相當于電學上的電感和電阻，稱為聲質量和聲阻。小室內的空氣體積相當于電學上的電容，稱為聲順。與電學濾波器相類似，每一個帶管的小室都有著自己的固有頻率。選取適當的管和室組合，就可以濾掉某些頻率成分的噪音，從而達到消聲的目的。抗性消聲器適用于一些低頻噪音。

4 結語

在我們的日常生活中消聲器的運用已經相當普遍了，尤其是在汽車行業消聲器更是層出不窮，消聲器的發展比較快，在消聲器的發展中我們要重視消聲器的基本原理，從消聲器的基本結構出發，優化消聲器的結構，從而實現良好的消聲效果。雖然現在我國的消聲器的發展比較完善，但是還有很多地方值得我們去注意，在機械化的現在讓噪音不再成為我們的煩惱，努力提高人們的生活質量。

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