试论减振降噪技术在机械设计中的应用

试论减振降噪技术在机械设计中的应用

崔建

青岛昊悦机械有限公司 山东省青岛市 266043

摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，我国工业领域得到蓬勃发展，生产力持续提升，机械设备更新换代速度加快。但在实际生产中，机械设备生产过程中产生噪音，既造成了噪音污染问题，也使得生产环境复杂化，违背了安全生产、可持续发展理念，是机械设计领域一项重要研究课题。为有效解决这一问题，本文从技术角度切入，对减振降噪技术在机械设计领域中的应用情况进行探讨，主要阐述了噪声源的控制方法。

关键词：减振降噪；机械设计；应用

引言

噪声污染、大气污染及水污染是当今世界范围内的主要污染类型。高度工业化持续发展．机械化成为生产主流．机械设备是日常生活中广泛使用的产品之一．随之而来的是相关负面影响与缺陷等弊端．具体运行环节内所滋生的噪声污染不容忽视。运动机械噪声根据来源可以分为空气动力性噪声类型和机械性噪声类型两种形式。怎样合理科学的进行噪声降低是现在亟待解决的问题。工程防范应用噪声控制方案．以声源控制方案和传播途径控制方案为主．消声操作和隔音操作以及吸声操作可以在一定程度上进行噪声污染管控．使机械设备固有缺陷得到弥补。

1机械噪声的来源与分类

振动和降噪是机械设计过程中非常重要的一部分。要控制噪声传播，减少噪声污染，为人们提供舒适健康的生活和工作环境，保护自然生态环境。机械噪声根据其形状可分为两种类型，即气动噪声和机械噪声。它们受环境因素及其自身因素的影响，实际的机器操作不是很理想。对机械噪声进行处理，可以在机械运行中进行优化设计，减少振动和产生的噪声，提高机械的应用效率。根据机械噪声的来源，机械噪声可分为机械噪声和空气动力噪声。机械噪声主要由固体振动引起，它是机械操作过程中机械设备各部件之间旋转、碰撞和振动引起的噪声，如摩擦噪声、齿轮噪声、轴承噪声、结构噪声、电磁噪声等。气动噪声主要是由不稳定气流、高速气流与其他气流和物体之间的相互作用引起的，主要包括喷射噪声、燃烧噪声和旋转噪声。

2减振降噪技术在机械设计中的应用

2.1声源控制

若想对机械设备运行噪声进行合理降低．最为重要的一点就是对机械设备材料成分加以分析．由于材料各不相同．内阻尼性能各异．当材料处于激振力效果之下．材料本体内部分子吸收能量和消耗能量大小及对构件抑制能力大小．此时被称之为内阻尼性能。适当的内阻尼性能筛选．可以有效的进行声源控制．所以机械设计过程中．不仅要对材料力学性能要素和工艺性能要素以及化学物理性能要素进行透彻分析．最为关键的还要考虑到内阻尼性能。材料中内阻尼小的情况下．消耗振动产生能量相对来说就比较小．但是激振力效果下．材料构件表面噪声便会越大．最为常见的就是金属材料．以铜和铁最为典型。内阻尼过大且受到激振力影响．材料分析会达成热能转化且噪音得以消耗．噪音会降低。生产优质类型机械齿轮产品．此时应针对合理材料和高分子材料等提升其基础性应用效率．若想更好更优的降低噪声污染且控制噪音出现．机械设备组成材料方面的源头噪声控制是操作根本，机械设备构建阶段。内阻机性能强劲的材料被视为制作首选．降噪效果优良。

2.2选择合适的机械材料

机械设备材料是机械噪音产生的重要因素。机械设计师必须对材料及其性能进行全面研究，分析机械材料的物理、化学和机械性能，然后选择噪声较小的材料。在机械设计的实际工作中，设计师经常选择铜和铁等金属材料，因为它们噪音低。在长期使用这些材料期间，一些能量被机械装置的振动消耗，并且这些部件充当在产生激励力的过程中传播声音的载体，这样可以使噪声扩散到零件表面，大大降低了机械噪音。机械产品材料的选择需要综合考虑材料的性能，以满足机械要求，在实践和应用中必须考虑是否有降噪，材料的阻尼性能起着重要的作用，在设计的每一个过程中，激振力消耗材料时，具有能量吸收和抑制振动的能力，在加载的同时，更好地发挥阻尼合金的降噪功能。

2.3使用消声设备

从消声方式层面来看，吸声技术属于被动消声方式，所使用吸声材料会被动地对所经过机械噪声进行吸收、消除，技术应用模式较为单一，并不适用于特殊机械设备、复杂设备运行背景中。因此，在条件允许前提下，为取得更为良好的机械降噪效果，消除所产生机械噪声，可选择采取主动式消声技术，在机械设备结构、生产环境中配置各类消声设备。现阶段，在机械设计领域中，应用较为常见的消声设备为消声器，包括阻性消声器、阻抗消声器、抗性消声器。在机械设备进气口、出气口等部位设置消声器，可以起到促进空气气流流通、削弱沿管道传播的机械噪声的作用，主要被用于控制空气流动性噪声，并不适用于控制结构噪声、电磁噪声等。以阻性消声器为例，这类消声器以多孔吸声材料为原材料，吸声材料在气流通道内壁结构中按特定形式进行排列。在机械噪声传播期间，部分声能将会在阻性消声器的气流通道中持续被吸声材料转换为热能释放。

2.4采用隔振技术消除噪音

在机械设施运转中，因为振动而出现的噪音是无法规避的。利用隔振技术能够有效减小噪音，即在进行机械设计时，针对振动源能够采取抗振动措施，就是将需要避免振动的阻尼件和弹性部件相连接，采取一定的防御措施能够减少振动幅度，避免噪声出现。对振动实现隔离的方式有许多，主要涉及被动隔振法与主动隔振法。被动隔振需要将极易产生振动的物体和振动源相隔离。主动隔振是指有效隔离支撑振动源的基本功能。从原理方面来说，隔振系统主要由弹簧、阻尼器所构成。当振动扩散到隔振系统内后，弹簧振子及阻尼器会发挥出隔离作用，令振动效应逐渐衰减以降低振动率，最后增加隔振效果。

2.5阻尼技术

材料内阻尼性能是机械减振降噪效果的主要评价指标，振动机械能在经过结构阻尼层时，一部分机械能将会被转换为热能释放，具有良好的减振降噪效果。但是，在传统机械设计模式中，由于设计理念滞后，阻尼技术手段较为单一，主要选择使用具有良好内阻尼性能的吸声材料在机械设备结构、设备用房墙体屋顶中进行铺设，未充分发挥阻尼技术优势。因此，需要在机械设计方案中灵活采取各项阻尼技术措施，常见措施包括：①阻尼涂料。在设备结构与金属板结构表面均匀涂刷阻尼涂料，与环氧底漆进行组合使用；②研制新型阻尼合金，替代普通钢作为机械设备结构材料，克服早期弹性阻尼材料刚性不足的性能缺陷，如双晶型锰铜合金；③弹性阻尼材料。在减振结构表面以片状形式铺贴弹性阻尼材料，要求阻尼层具有充足的阻尼损耗因子。

2.6结构降噪

齿轮降噪是有效的噪声控制管理办法之一．通常来讲．机械设备运转的整个过程中．齿轮和齿轮之间的相互摩擦和相互撞击会产生振动．齿轮噪声由此出现．齿轮噪声诱因众多．机箱油粘稠度要素和齿轮精细度要素以及粗糙程度要素等都关乎噪声产生与否．结构降噪中。控制齿轮噪音是关键。首先要在充裕经济支撑下且以不影响生产为前提．使用斜齿轮来替换直齿轮．由于斜齿轮本体传递力相对来说比较均匀．可以将载荷冲击力降低，这样一来，机械设备便会安全平稳运行，共振不会出现，噪声也会大幅度的降低：其次是对齿轮运转态势进行观察，随之予以针对性的检查维修，提升运转效率的同时，弥补相应质量误差现象。降低基础性撞击力度：最后是材料控制．阻尼合金材料和高分子材料以及非金属材料被视为首选．此种降噪效果十分优异．

结语

综上所述，为全面提高机械设计水平、延长机械设备使用年限、改善机械使用性能，有效解决机械振动噪声问题，设计时应积极采取各项减振降噪技术措施，优化机械结构、设置消声装置、控制机械振动、隔离吸收机械噪声。同时，加强减振降噪技术研发力度，不断对技术体系进行创新改进，为我国机械制造行业的可持续发展提供有力的技术支持。

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