機械設計中減震降噪的應用探究

邢賓杰

【摘要】 當前階段，社會經濟的不斷發展，推動了相關行業的現代化進程，也使得產業技術的改革迫在眉睫。噪聲污染作為三大污染源之一，在機械產業的使用環節，帶來了安全隱患的同時，也阻礙了社會發展的腳步。為此，本文從機械設計中的設備基礎材料篩選和設備結構優化兩方面出發，對在噪音產生的源頭實現減震降噪進行技術探究。

【關鍵詞】 非金屬材料；結構噪聲；內阻尼性能

城鎮現代化進程的加快使得工程建筑行業進入了發展的黃金時期，這在一方面促進了城鎮基礎設施建設的發展與完善；在另一方面，也對機械設計中減震降噪技術提出了新的要求。工程建設等方面的噪音不僅對附近居民的正常生活與學習帶來了負面影響，對于機械的操作效率也產生了極為不利的阻礙作用。為保證在施工項目中，將機械使用時帶來的噪音影響降到最低，把噪音污染從源頭開始控制起來，在機器設計時，將減震降噪的技術同設計目標結合，實行必要的噪音傳播防衛措施勢在必行。

一、對于生產設備的基礎材料進行篩選

設計師進行機械的設計時對于需要使用的材料進行優先篩選，在考慮機器設備使用效率的同時，將其對環境的噪音影響作為重要的參考因素。一些機械設備的設計包含的專業知識涉及面非常廣泛。這就需要設計團隊對各項準備材料進行性能方面的測試，包括力學、分子生物、化工學科等，同時也要掌握專業器材的操作流程和材料的加工技術等等。針對材料在降噪方面的性能檢測，主要采取內阻尼性能實驗，一次外標準確定材料的選用是否符合設計目標。內阻尼性能是在噪音振動的激振力的沖擊時，被檢測物質的構成分子對于激振力的消耗和吸收，降低激振力的沖擊力度，抑制設備使用時產生的振動等形成的對于抗噪性能進行衡量的參數。

在當前階段，相較于內阻尼性能較高的高分子合金材料，在設備的設計中，設計是優先考慮的材料以鐵、銅等內阻尼參數比較小，但實用性高、價格低廉、采購方便的金屬材料為主。在機械使用的過程中鐵、銅等材質受到噪聲的激蕩力沖擊時，其構成分子對于震動能力的消耗能力不強，對噪音的吸收程度也很低，不但無法充分發揮內阻尼的對于激蕩力的阻擋作用，還會成為噪音傳遞的載體。合金材料比普通的金屬材料通常擁有的內阻尼性能更強，在機械的減震方面發揮著尤為重要的作用。當機械設備在運行時產生了激蕩力，高分子材料對于產生的沖擊振動會通過合金分子之間的摩擦被消耗，在震動的傳遞方面，也起到了滯后的效果，多方面性能的疊加，為機械設備的減震降噪提供了基礎。

以機械設計中的齒輪為例，齒輪在設備運轉時，由于采用的材料不同，運轉速度不同，產生的噪音危害程度也有著較大的差距。因此，為降低噪音，減小振動的激蕩力，設計師在機械設計環節應考慮將普通的金屬材料替換為合金或非金屬材料。特別是機械設計的目的是為了應用于冶金產業或機械運轉的環境中粉塵的含量高于一般標準，對于齒輪的設計材料通常選用非金屬。非金屬齒輪對于激蕩力的消耗較于普通金屬有著較強的優勢，處于粉塵含量較高的環境下，也不會影響齒輪的使用效率，可以有效的降低齒輪的損耗，從源頭上實現了減震降噪的效果。在工程建設與工業生產等方面實現降噪，對于提升機器使用過程中的環境質量有著重要幫助。即使在齒輪快速的使用過程中，如果采用的內阻尼性能較強的材料， 因其對于載荷具有相當一部分的承受能力，可以對齒輪產生的噪音分貝進行有效的吸收，將噪音轉化為熱能，實現振動能量消耗的目的。

二、在機械設計過程中優化結構

設計師在機械設計師應優先考慮使用內阻尼性能較大材料，在此基礎之上，對于設備在使用過程中產生的結構噪音，也應該加強技術層面的防御。由于結構噪聲的輻射源是通過機械設備的構造方式的不同而產生的或大或小的噪音，其噪聲源隱藏在機械結構內部，不會展露于空氣中，存在于機械設備運轉的各個環節，比較典型的有設備使用過程中發生振動噪音的振動篩和在密閉環境中發生振動效應的齒輪箱等。跟設備材料產生的振動有所差別，結構產生的聲能在總聲能占據百分之九十以上的比例，因此，控制設備設計的結構噪音，對于設備使用中產生的總噪音量有著決定性的影響。

（一）機械設備的齒輪在運轉的過程中所產生的噪聲

機械設備的齒輪在運轉的過程中所產生的噪聲，是由于齒輪之間相互撞擊或者由于齒輪之間相互摩擦就會導致齒輪體出現震動，齒輪的噪聲就會產生。當齒輪處于運轉狀態并達到一定的運轉速度的時候，就會由于振動頻率等同于齒輪的箱體、固有頻率以及齒輪體都是相等的而有共振產生，輻射噪聲的級別也會有所提高。包括加工齒輪的時候所能夠達到的精度、其設計參數，齒輪箱內的潤滑油所具有的粘稠度達到，都會不同程度地影響齒輪運轉中所產生的噪聲。

（二）機械設備的振動篩在運轉的過程中所產生的噪聲

機械設備運轉的過程中，為了避免處于旋轉狀態的振動篩產生結構噪聲，可以對軸承滾動體的結構進行調整，也可以采用安裝減振器的方式消除結構噪聲。如果對軸之間所產生的相對運動不高，就可以在軸承與振動篩之間或者激振器與振動篩之間安裝減振器。對于減振器的選擇，要求減振器的參數可以使機械設備運行的過程中保持振幅穩定，且振動機可以處于正常的運行狀態，隨著振動機的高頻響應逐漸降低，噪音降低的效果就會更為顯著。

三、結語

降低機械設備在使用中產生的噪音，相關部門應從噪聲源頭進行有效控制，加強在機械設計過程中對非金屬材料和合金材料的應用，以確保材料的內部分子對噪聲沖擊力進行足夠的消耗與吸收。與此同時，由于結構噪聲在總聲量中占據相當大的比例，因此設計師在進行機械設計時，要將影響機器性能結構的因素放在參考的首要位置。結構噪聲產生的主要構件是齒輪箱和振動塞，在進行結構設計優化時，要重點考慮這兩部分。在機械設計中實現減振降噪，是保證機械設備在工程產業等方面提升使用效率，保障生產過程的環境質量安全，推動機械設計行業全方位發展的重要前提。

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