機(jī)械設(shè)計(jì)中減振降噪的應(yīng)用分析

白云磊

摘要：機(jī)械設(shè)備是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，隨著國(guó)家對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，對(duì)機(jī)械設(shè)備在使用過程中產(chǎn)生的噪聲有了更高的要求。振動(dòng)和噪聲不僅會(huì)影響到操作人員的身體健康，同時(shí)也不利于機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。長(zhǎng)期處于振動(dòng)狀態(tài)下，會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高維護(hù)費(fèi)用，降低生產(chǎn)效率。所以在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分考慮減震降噪，降低機(jī)械設(shè)備使用過程中的振動(dòng)和噪聲，為生產(chǎn)提供一個(gè)良好的環(huán)境，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；振動(dòng)；噪聲；控制

機(jī)械設(shè)備在使用的過程中，由于使用材料或者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的原因，會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而產(chǎn)生一定的噪聲，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境及周邊地區(qū)造成了嚴(yán)重的影響，同時(shí)還對(duì)機(jī)械設(shè)備自身產(chǎn)生一定的損耗。噪聲作為三大污染之一，應(yīng)該在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)階段進(jìn)行優(yōu)化，減少機(jī)械設(shè)備在使用過程中的振動(dòng)，降低噪聲的產(chǎn)生。為了提高機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)水平，首先應(yīng)該對(duì)機(jī)械使用過程中產(chǎn)生噪音的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而提出有效的改進(jìn)措施。現(xiàn)階段，根據(jù)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生噪聲的因素，在機(jī)械設(shè)計(jì)階段所能夠采取的減震降噪措施主要有改善機(jī)械設(shè)備使用的材料，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用吸聲、隔聲、消聲等措施降低噪音的分貝。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)該根據(jù)機(jī)械設(shè)備的性能和應(yīng)用環(huán)境等條件采取相應(yīng)的減振降噪措施，最大限度的降低機(jī)械設(shè)備的噪音。

1、噪音來源分析

機(jī)械設(shè)備在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生不同程度的噪音，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)生噪音的原理，可以將噪音源分為空氣動(dòng)力性噪音和機(jī)械性噪音。空氣動(dòng)力性噪音主要是機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于高速噴射或者旋轉(zhuǎn)等原因與不穩(wěn)定氣流或者高速氣流相互作用而產(chǎn)生的噪音。另一種機(jī)械性噪音主要是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，內(nèi)部組件之間產(chǎn)生的摩擦、碰撞、振動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的噪音，比如軸承、齒輪、金屬板等就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械性噪音。在對(duì)噪音來源進(jìn)行分析后，就可以有針對(duì)性的采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施，減少振動(dòng)，降低噪音。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)噪聲源的減振降噪措施

2.1 選擇噪聲較小的機(jī)械設(shè)備材料

機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中所選擇的材料對(duì)減振降噪有直接的影響，機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生噪音不僅與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，所使用的材料也是關(guān)鍵因素。不同性能的機(jī)械設(shè)備材料，其內(nèi)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(nèi)阻尼是機(jī)械材料的性能之一，在機(jī)械材料受到激振力的情況下，機(jī)械材料的內(nèi)部分子會(huì)吸收或者消耗一定的機(jī)械振動(dòng)能量。內(nèi)阻尼性能越大的機(jī)械材料，其吸收和消耗振動(dòng)能量的能力將越強(qiáng)，比如合金和高分子材料在降噪方面可以達(dá)到較好的效果。內(nèi)阻尼越小的機(jī)械材料，其吸收和消耗振動(dòng)能量的能力就會(huì)相應(yīng)降低，比如銅、鋁、鐵等材料，所以機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)噪音就會(huì)越大。在機(jī)械設(shè)備實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)閮?nèi)阻尼較小的銅、鐵、鋁等金屬材料的實(shí)用性高，價(jià)格低廉，采購(gòu)方便等原因而被廣泛應(yīng)用，所以在受到激振力的作用下，就會(huì)發(fā)出較大的噪音，還需要采取其他的措施來達(dá)到減震降噪的目的。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，不僅要注重對(duì)材料在力學(xué)性能、化學(xué)物理性能以及工藝性能等方面的考慮，還要結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際需求、轉(zhuǎn)速要求以及強(qiáng)度等因素，選擇適宜的機(jī)械材料，當(dāng)然內(nèi)阻尼性能較強(qiáng)的高分子及合金材料是最佳選擇，可有效消耗振動(dòng)能量，并且還可減弱振動(dòng)的傳播，進(jìn)一步達(dá)到減震降噪的效果。

2.2優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

振動(dòng)是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的必備條件，而振動(dòng)又是噪聲產(chǎn)生的必備條件，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中，對(duì)振動(dòng)源采取隔振技術(shù)是有效降低噪音的技術(shù)手段。可以利用主動(dòng)隔振技術(shù)以及被動(dòng)隔振技術(shù)，將機(jī)械振動(dòng)的阻尼件與彈性元件連接起來，利用內(nèi)阻尼較強(qiáng)的隔振材料或者相應(yīng)的防振技術(shù)降低機(jī)械的振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率，從噪音的振動(dòng)源上防止噪音產(chǎn)生。隔振系統(tǒng)的構(gòu)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(dòng)進(jìn)入隔振系統(tǒng)之后發(fā)揮各自的隔離作用，起到隔離振動(dòng)的效果。從源頭上控制噪音，主要是振動(dòng)篩噪音和齒輪噪音。對(duì)于振動(dòng)篩噪音，可以對(duì)機(jī)械安裝減振器或者改變內(nèi)部軸承的滾動(dòng)體結(jié)構(gòu)。針對(duì)齒輪組之間摩擦碰撞導(dǎo)致齒輪振動(dòng)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(fù)荷。

3 噪聲傳播過程中的減振降噪設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)階段，由于受到技術(shù)、資金、使用需求等各種因素的限制，在運(yùn)行過程中還是會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，在噪音源上無法有效控制。此時(shí)，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(dòng)，降低噪音的分貝。

3.1 吸聲技術(shù)

吸聲技術(shù)可分為兩部分設(shè)計(jì)，一方面是在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)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(qiáng)的粘滯性和導(dǎo)熱性，在機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生噪聲進(jìn)行傳播的過程中，聲音會(huì)進(jìn)入到材料的縫隙中，吸聲材料中的纖維會(huì)與聲波產(chǎn)生振動(dòng)引發(fā)熱能，可快速消耗振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，有效降低噪聲的傳播。另一方面還可在機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的環(huán)境中采取吸聲技術(shù)，如果機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境為封閉空間，可在建筑內(nèi)部的墻壁以及屋頂貼吸聲材料，可進(jìn)一步降低噪聲向外界的傳播。

3.2 隔聲技術(shù)

隔聲技術(shù)就是利用隔聲材料將機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的噪音隔擋回去，以此達(dá)到降噪的目的。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)將隔聲技術(shù)與吸聲技術(shù)相結(jié)合使用，效果更佳。隔聲設(shè)備主要有隔聲套和隔聲屏等，隔聲套可安裝在設(shè)備的筒體部分，將齒輪箱和電機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生的噪聲隔離起來。隔聲屏可根據(jù)實(shí)際需求采用固定式或者移動(dòng)式，以最大限度隔離噪聲為目的。

3.3 消聲技術(shù)

消聲技術(shù)屬于被動(dòng)消聲，是在產(chǎn)生噪聲后降低噪聲的技術(shù)，目前主要消聲技術(shù)是使用消聲器，如抗性消聲器、阻抗復(fù)合式消聲器、小孔消聲器等。消聲裝置主要應(yīng)用于對(duì)空氣動(dòng)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(diào)整在有功率來源下的噪聲頻率，以此來消減噪聲。因?yàn)橄暺髦饕墙档脱毓艿纻鞑サ脑肼暎詫?duì)于結(jié)構(gòu)噪聲以及電磁噪聲無法達(dá)到消減的目的。消聲器一般會(huì)安裝在進(jìn)排氣口，降低機(jī)械設(shè)備由于高速噴射或者旋轉(zhuǎn)與不穩(wěn)定氣流或者高速氣流相互作用而產(chǎn)生的噪音。目前消聲器應(yīng)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(duì)于空氣動(dòng)力性噪音的消聲效果較好，在尖端武器、潛艇中都有所應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，消聲坑、消聲百葉窗等消聲設(shè)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(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選擇。

4 結(jié)論

減振降噪已經(jīng)成為我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要原則，也是提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境的重要舉措。減振降噪技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)該結(jié)合多方面因素而定。首先從機(jī)械材料的選用、機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面入手，然后再?gòu)脑肼暤膫鞑シ矫娼档驮肼暎扇『侠淼臏p振降噪技術(shù)，以達(dá)到最佳的降噪效果。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在機(jī)械設(shè)計(jì)減振降噪過程中，應(yīng)該善于利用新材料、新工藝、新技術(shù)，不斷提升設(shè)計(jì)理念，改善設(shè)計(jì)工藝，為機(jī)械運(yùn)行的綠色化發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

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