機械設計中減振降噪的應用

王曉培

摘要：隨著我國工業水平的不斷發展，國家整體的工業機械化生產力也隨之提升，但與此同時，噪聲污染也成為近代工業發展的一項阻礙，因此，在工業生產中開展減震降噪技術，有著極為重要的意義。為了幫助相關人員對此展開深入化的理解和認識，文章針對機械設計中的減震降噪技術進行深入探究，希望能夠起到一些積極的參考作用。

關鍵詞：機械設計；減震降噪；應用

同水污染、大氣污染并稱為世界三大污染問題的噪聲污染，是阻礙工業發展的一項關鍵性難題。在當前這個工業化水平高度發展的時候，生產力的高低，是體現工業機械化程度的直接性內容。在日常生活中，機械設備的用途較為廣泛，為民眾生活帶來了便捷性，但與此同時，其在運行過程中出現的噪聲污染問題也不容忽視，根據機械運動所產生的噪聲情況，主要可以將其分為機械性噪聲和空氣動力噪聲，要想達到減震抗噪的目的，也需要把握這兩類噪聲的具體情況，像之前大家所采用的消聲、吸聲和隔音等措施，都可以對機械固有的設備不足問題進行解決，推動機械生產行業的發展與進步。

1 噪聲的來源

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

1.2 機械性噪聲源

機械性噪聲源主要是由于固體振動所產生的，像在一些摩擦、撞擊、交變機械應力，或者是磁性應力等內容的影響下，機械設備中的軸承、金屬板、齒輪等由于振動、撞擊而產生了機械噪聲。這類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械所發出的噪聲。

2 機械設計中噪聲源的控制內容

2.1 選擇合適的材料

針對機械設備內容進行選材設計的時候，需要對材料的物理性能、力學性能、工藝性能以及相關的經濟性因素進行考量，除了要達到降低噪聲的目的，同時還應該對材料自身的內阻尼性能展開深入的了解。在機械設計中，材料的首要選擇大多為鋁、鐵、銅等金屬，其內阻尼小，且消耗振動的能量較低，在激振力的作用下，整個構件表面輻射出較強的噪聲；在比較時可以發現，高分子材料、減振合金，其內阻尼較高，在激振力的影響下，合金內部通過摩擦會產生損耗效應，那些振動的能量，會以熱能消耗的形式散發掉，進而達到減噪效果。像在對機械齒輪進行設計的時候，為了避免出現轉速、強度過低的情況，可以利用一些非金屬來制造齒輪，這樣才能達到降噪的目的；而在粉塵環境中進行工作的時候，利用非金屬材料進行齒輪傳送工作，在降低噪聲的同時，也能夠應對具有腐蝕性的工作環境。

2.2 優化機械的機構

結構噪聲屬于一種輻射源，其并不會直接地暴露于空氣之中，而是通過結構內容來進行傳播，這類噪聲廣泛存在于各類機械的運轉過程之中。工作人員在進行機械設計工作的時候，需要針對結構機械的內容，展開必要的設計優化，這樣才能達到理想化的除聲降噪效果。

2.2.1 振動篩噪聲

一些具有旋轉性的機械設備，針對其振動篩，可以通過安裝減震器，或者是對軸承滾動體的結構進行改變，這樣能夠達到降低結構噪聲的目的。如果是軸間運動要求不高的情況，那么不妨在篩體和激振器之間安裝一組減震器，并且合理設置減震器的參數，這樣能夠確保其在工作頻率下可以獲得穩定振幅，確保振動機的正常化運行，達到理想化的減震效果；如果軸間相對運動精度要求較高，那么可以利用空心滾動體軸承，這樣能夠取得良好的降噪效果。

2.2.2 齒輪噪聲

在機械運作的過程中，當齒輪達到一定轉速的時候，其受迫振動頻率與齒輪體的固有頻率達到一致，進而產生共振，整體的噪聲級別也會急劇提升。根據這方面的情況，不妨采用以下這些措施來進行控制：首先，在滿足生產要求的情況下，可以利用斜齒輪來取代直齒輪，這樣力的傳遞能夠更加的均勻化，運動平穩，降低共振，進而達到減噪的設計目的；其次，在兼顧負載的基礎上，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，對于齒側間距也要進行正確的選擇，避免由于齒縫間距較小而發生撞擊噪聲；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的潤滑油，這樣能夠確保平穩的傳動狀態，減低噪聲問題。

2.2.3 電磁噪聲

在工業生產中，變頻器、變壓器和電動機等機械是產生電磁噪聲的主要來源。像電動機的運用中，直流電動機和同步交流電動機的噪聲特性相同，在理論上，可以采取增大氣縫間距來降低一些不平衡力，但是這樣規劃設計內容的同時，也有可能會由于磁極磁通密度的限制，導致電機功率、效率降低，溫升增大。所以，不妨采取變化式的氣隙間距來降低電磁噪聲；而交流異步電動機所產生的電磁噪聲，主要是定子、轉子之間各種諧波相互作用，屬于槽噪聲。在解決的時候，可以利用斜槽轉子來削弱齒諧波；降低氣隙的齒密，減小徑向作用力；增大定子轉子氣隙，能夠改善磁場的均勻性，同時增加加工精度，可以使氣隙更加的均勻化。

3 噪聲傳播途徑的控制

3.1 隔聲技術與吸聲技術的應用

借助隔聲材料與隔聲結構來對聲能傳播進行控制的方法，被稱之為隔聲技術；而借助吸聲材料的內摩擦作用于粘滯性，能夠將進入材料空隙中的聲能轉變為熱能，達到吸收和耗散目的的技術屬于吸聲技術。在具體應用過程中，這兩種方法經常會被交叉使用，以便達到更好的降噪效果。例如針對絲織廠，不妨在機房的屋頂、墻面上安裝吸聲材料，降低機房內部的混響聲和向外輻射的噪聲，而在工業用的鋼球磨煤機設計應用上，可以從以下幾個方面入手：首先，可以在簡體內安裝多層耐熱材料復合的隔聲套，將簡體內的噪聲，經過阻尼材料的內耗衰減；其次，隔聲罩是利用罩形結構，將整個鋼球磨煤機的齒輪箱、本體和電機等部件所產生的噪聲，封閉在一個相對較小的空間中，這樣能夠避免噪聲向周圍進行輻射；最后，可以通過設立隔聲屏來對聲源進行阻隔。在進行類似內容的設計時，工作人員需要注意到，當與噪聲源的距離較遠時，應首選吸聲措施，其能減弱反射聲，對于直達聲并無作用。

3.2 消聲裝置的應用

根據相關分類內容，可以將噪聲的消聲分為主動消聲和被動消聲這兩種，其中，對噪聲進行被動控制的方法較為成熟，且在應用上也比較廣泛，而主動消聲屬于新興技術，主要被應用于高精尖設備，應用早期，通過干擾聲波與抗噪聲源的結合來使聲音消失。

常見的消音裝置主要是消音器，其可以分類為抗性消聲器、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，針對控制空氣動力性噪聲，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，同時也弱化了聲音向外傳播的問題。這里需要注意，消聲器只是降低空氣動力設備的進排氣口噪聲，對于一些設備的結構噪聲、電磁噪聲難以取得明顯的應用效果。在進排口空氣噪聲的應用上，噪聲控制主要以氣流噪聲控制為主，可以將消聲設備安裝在進排口處，進而達到降低噪聲的目的。像在鍋爐房、空調房、冷凍機房等場所中，可以將設備機房安裝在進出風口，可以有效控制噪聲問題。

3.3 隔振技術的應用

在工業生產過程中，機械振動是一項不可避免的問題，只有對隔振技術進行合理化的應用，才能達到降噪除聲的目的。針對那些不可避免的振動，設計人員可以從振動源與地基的內容入手，或者利用彈性原件和阻尼件，在振動物體之間構成阻隔，這是達到減振降噪目的的首要選擇。

在機械設計中，針對隔振的問題，也應該進行合理化的分類。像隔振內容，主要能夠分為主動隔振與被動隔振這兩種。主動隔振是將振源與支撐振源的基礎進行隔離；而被動隔振，則是將需要防振的物體與振源進行有效的隔離。在設計上，工作人員主要依據隔振系統的原理進行工作，當振動激勵被輸入到機械系統之后，彈簧振子和阻尼器之間，會對振動起到衰減與隔離的作用，有效降低振動頻率，進而達到隔離振動的目的。像轎車中所運用的懸置隔振原理，就是主動隔振和被動隔振的一次交叉應用。當轎車發動機在運轉的過程中，曲軸輸出脈沖扭矩會導致發動機出現扭轉振動的問題，懸置隔振原理，能夠避免振動向車身其他位置傳遞，避免發動機引發共振，對轎車造成損害。

4 結語

綜合言之，隨著科學技術的不斷進步，機械的應用變得越來越普及，要想能夠完善其應用質量，那么必須從根本上解決噪聲污染問題。針對機械噪聲減震降噪內容，要從設計方面入手，從材料選取、結構優化和具體隔震技術的原理上實施，盡可能讓機械運行達到綠色化的發展效果。