减振降噪在机械设计中的应用

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摘 要：噪音污染是世界三大污染之一，對人们的身心健康都将产生严重的负面影响。在科学技术的不断发展和社会不断进步之下，工业生产、建筑施工等逐渐朝着机械化与集约化的方向发展，机械设备也在诸多的领域中广泛地应用。但是在机械的运行过程中往往会产生一定的机械噪音，从而慢慢形成噪音污染。随着人们生活水平的提高，人们对机械噪音污染越发重视，如何降低机械设备的噪音成了一个重点需要解决的问题。在此背景下，本文对减振降噪在机械设计中的应用进行了探讨，提出了相关建议。
关键词：噪音污染；机械设计；减振降噪
机械设计过程中，减振降噪是非常重要的一环，并且根据机械设备的设计情况制定新的、适合的、有效的减振降噪方案才能做好噪音的传播控制，减少噪音污染，给人们提供一个舒适、健康的生活与工作环境，起到保护自然生态环境的目的。
一、机械噪音的来源及噪音类型
按照机械噪声源的不同可以将机械噪音分为机械性噪音与空气动力性噪音。机械性噪音主要是由于固体振动产生的，是在机械运行过程中，机械设备的零件相互之间因旋转、碰撞、震动等导致的噪音，如摩擦噪声、齿轮噪声、周期性作用力引起的噪声、轴承噪声、构噪声、电磁噪声、结转动系统振动噪声等等。空气动力性噪音主要是因不稳定气流、高速气流等气流和物体之间发生相互作用而产生的，主要有喷射噪声、燃烧噪声与旋转噪声等等。
二、机械设计中噪声源控制要点
结构噪声并不存在于空气当中，而是噪声源通过机械设备本身的机械结构产生的噪声，这种噪声在机械的运行中普遍存在，不仅影响着机械的使用性能，同时还会对机械结构造成损害，缩短机械的使用寿命。
1.机械设备材料应噪声较少。机械设备材料是机械产生噪音的一个重要因素，所以在进行机械的设计制造时，需要对设备材料的各种性能做出考虑，为尽可能地减少机械噪声，机械设计者必须对材料及其使用中的性能进行全面的研究，分析机械材料的物理、化学以及力学性能等，然后选择使用噪音较少的材料。机械设计实际工作中，设计者往往会选择铜、铁等金属材料，由于这类材料的噪声较小，所以被广泛应用，这些材料在长期的使用过程中，由于机械设备的振动消耗部分能量，激振力的产生过程中使得构件承担起了扩散声音的载体作用，进而让噪声扩散到构件的表面上，大大降低了机械噪声。
2.降低机械设备齿轮运转时的噪声。机械设备运行过程中，最常见的一类噪声来自齿轮运转，由于齿轮的制造材料为金属，因此在齿轮与齿轮之间发生相互摩擦、相互碰撞，就会导致齿轮体发生振动，从而产生噪声。齿轮的运转频率和齿轮体不同，其产生的噪声级别也存在较大的差异，另外，齿轮的设计参数、加工精度，以及齿轮箱内润滑油的黏稠度都将影响齿轮运转过程中产生噪声的级别。根据上述问题，在机械的设计时，设计者应设计有一定斜度的齿轮，或者设计“人字形”齿轮，这类型的齿轮和直齿轮相比一方面能够保证齿轮的匀速运转，同时齿轮碰撞力、冲击荷载均较小，运行过程也比较平稳，从而最大限度地减少后齿轮运转产生的噪声。除了对齿轮形状进行设计，齿轮压力角大小的确定也是降低噪声的一个有效方法，研究实践显示20°为最理想的压力角。此外，还可以通过设计合适的齿侧间隙，修齿，运行时使用润滑剂，选择内阻尼性能较好的合金、高分子材料制造齿轮等方式来减少齿轮噪声。
3.优化机械结构，确保降噪的效果。以振动为主要工作方式的振动筛、齿轮箱等封闭壳体的机械，其结构振动辐射声在总声能中所占比例达到90%-95%，因此在机械设计中为达到有效的降噪效果，必须对结果进行优化，从结构方面消除噪声源，如电磁噪声、齿轮噪声、振动筛噪声、管路噪声、液压泵噪声、进排气噪声等。
三、机械设计中减振降噪的具体应用技术
1.吸声技术的应用。吸声技术实质是采用具有吸声特点的材料，将其应用到机械设计材料当中，由于吸声材料具有一定的导热性和粘滞性，因此在声音进入到这些材料当中的缝隙时，声波便能够与材料纤维产生振动，发出热能，并在极短时间内完全消耗，进而阻止声音传播。在机械设备房间内部和屋顶上均可适当地使用一些吸声材料，起到降低机械设备房间内噪声和阻止噪声传播到屋外的作用。
2.隔音技术的应用。隔声技术的关键在于选择使用有隔声特点的材料，让机械设备房间内的噪声被抵挡回去，达到降低噪声的效果。为了提高降低噪声的效果，在机械设计中可以同时结合应用吸声技术与隔声技术，机械设备的筒体位置安装隔声套，隔离开电机、齿轮箱等噪声源。隔离屏和隔离套的应用原理基本相似，均可根据具体操作的隔声需要设计合适的隔声屏，包括固定式或者移动式，进而最大限度地阻挡噪声，防止噪声外泄，对人们生活工作和环境造成影响。
3.隔振技术的应用。在机械设备的运行过程中，振动是必然出现的一种情况，而振动也是噪声产生的一个必要条件，所以进行机械设计时，可以对振动源产生有效的隔振技术，进而有效地降低噪声。设计人员在对机械振动源进行防震动措施时，可采用主动与被动隔振技术，即将机械振动阻尼构件与弹性元件之间想连接，同时利用合适的隔振材料或者防振技术来降低机械的振动频率与幅度，从而防治振动源上噪声的产生。隔振系统主要是由阻尼器与弹簧构成，隔振原理时让阻尼器与弹簧进入到隔振系统当中，然后发挥各自的隔振作用，进而避免噪声的产生。
4.消声装置的应用。除了上述吸声技术、隔声技术与隔振技术之外，在机械设计中合理的应用消声装置也是消除部分噪声的一种重要手段，安装消声装置作为一种被动消声方式在机械设计中有着广泛地应用。目前，消声器使用最为广泛，这种设备的科技含量高，尽管其耗费的成本也较高，但其消声效果非常的显著。在机械设计中，若噪声对空气动力有较大的依附性，则使用消声装置最为有效，由于消声装置能够让空气气流流通更加顺畅，因此可以有效地让噪声在机房内被消除，从而避免噪声散播到居住环境当中。需要注意的是，消声装置不适合在电磁噪声、结构噪声机械中使用，这是因为这两种类型噪声均无法使用消声器达到降低进气口、排气口噪声的作用，所以需要根据噪声的实际情况决定是否采用消声装置。
四、结语
机械设备的运行当中，若要确保运行的质量必须做好机械设备的防振降噪工作，最大限度地消除机械设备振动噪声，才可以保证机械设备正常的运行。为做好机械设备防振降噪工作，机械设计中可采用一系列的控制措施，如吸声技术、隔振技术、隔声技术、消声装置等，还可根据实际情况联合应用多种噪声控制技术，以求达到最好的防振降噪效果。
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