減振降噪在機械設計中的應用

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生嚴重的負面影響。在科學技術的不斷發展和社會不斷進步之下，工業生產、建筑施工等逐漸朝著機械化與集約化的方向發展，機械設備也在諸多的領域中廣泛地應用。但是在機械的運行過程中往往會產生一定的機械噪音，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重視，如何降低機械設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計中的應用進行了探討，提出了相關建議。

關鍵詞：噪音污染；機械設計；減振降噪

機械設計過程中，減振降噪是非常重要的一環，并且根據機械設備的設計情況制定新的、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境，起到保護自然生態環境的目的。

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生的，是在機械運行過程中，機械設備的零件相互之間因旋轉、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、構噪聲、電磁噪聲、結轉動系統振動噪聲等等。空氣動力性噪音主要是因不穩定氣流、高速氣流等氣流和物體之間發生相互作用而產生的，主要有噴射噪聲、燃燒噪聲與旋轉噪聲等等。

二、機械設計中噪聲源控制要點

結構噪聲并不存在于空氣當中，而是噪聲源通過機械設備本身的機械結構產生的噪聲，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，同時還會對機械結構造成損害，縮短機械的使用壽命。

1.機械設備材料應噪聲較少。機械設備材料是機械產生噪音的一個重要因素，所以在進行機械的設計制造時，需要對設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。機械設計實際工作中，設計者往往會選擇銅、鐵等金屬材料，由于這類材料的噪聲較小，所以被廣泛應用，這些材料在長期的使用過程中，由于機械設備的振動消耗部分能量，激振力的產生過程中使得構件承擔起了擴散聲音的載體作用，進而讓噪聲擴散到構件的表面上，大大降低了機械噪聲。

2.降低機械設備齒輪運轉時的噪聲。機械設備運行過程中，最常見的一類噪聲來自齒輪運轉，由于齒輪的制造材料為金屬，因此在齒輪與齒輪之間發生相互摩擦、相互碰撞，就會導致齒輪體發生振動，從而產生噪聲。齒輪的運轉頻率和齒輪體不同，其產生的噪聲級別也存在較大的差異，另外，齒輪的設計參數、加工精度，以及齒輪箱內潤滑油的黏稠度都將影響齒輪運轉過程中產生噪聲的級別。根據上述問題，在機械的設計時，設計者應設計有一定斜度的齒輪，或者設計“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，同時齒輪碰撞力、沖擊荷載均較小，運行過程也比較平穩，從而最大限度地減少后齒輪運轉產生的噪聲。除了對齒輪形狀進行設計，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，還可以通過設計合適的齒側間隙，修齒，運行時使用潤滑劑，選擇內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.優化機械結構，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，其結構振動輻射聲在總聲能中所占比例達到90%-95%，因此在機械設計中為達到有效的降噪效果，必須對結果進行優化，從結構方面消除噪聲源，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、機械設計中減振降噪的具體應用技術

1.吸聲技術的應用。吸聲技術實質是采用具有吸聲特點的材料，將其應用到機械設計材料當中，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生振動，發出熱能，并在極短時間內完全消耗，進而阻止聲音傳播。在機械設備房間內部和屋頂上均可適當地使用一些吸聲材料，起到降低機械設備房間內噪聲和阻止噪聲傳播到屋外的作用。

2.隔音技術的應用。隔聲技術的關鍵在于選擇使用有隔聲特點的材料，讓機械設備房間內的噪聲被抵擋回去，達到降低噪聲的效果。為了提高降低噪聲的效果，在機械設計中可以同時結合應用吸聲技術與隔聲技術，機械設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用原理基本相似，均可根據具體操作的隔聲需要設計合適的隔聲屏，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境造成影響。

3.隔振技術的應用。在機械設備的運行過程中，振動是必然出現的一種情況，而振動也是噪聲產生的一個必要條件，所以進行機械設計時，可以對振動源產生有效的隔振技術，進而有效地降低噪聲。設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，即將機械振動阻尼構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生。隔振系統主要是由阻尼器與彈簧構成，隔振原理時讓阻尼器與彈簧進入到隔振系統當中，然后發揮各自的隔振作用，進而避免噪聲的產生。

4.消聲裝置的應用。除了上述吸聲技術、隔聲技術與隔振技術之外，在機械設計中合理的應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計中有著廣泛地應用。目前，消聲器使用最為廣泛，這種設備的科技含量高，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被消除，從而避免噪聲散播到居住環境當中。需要注意的是，消聲裝置不適合在電磁噪聲、結構噪聲機械中使用，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，所以需要根據噪聲的實際情況決定是否采用消聲裝置。

四、結語

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

參考文獻：

[1]胡志豪.減振降噪在機械設計中的應用[J].現代經濟信息，2017，（21）：328.

[2]劉松，李新強.減振降噪在機械設計中的應用分析[J].山東工業技術，2017，（20）：31.

[3]蓋希峰.機械設計中應用減振降噪方法的有效性[J].考試周刊，2017，（30）：22.

[4]楊磊.減振降噪在機械設計中的應用分析[J].現代工業經濟和信息化，2017，7（02）：32-33.