減振降噪在機械設計中的作用論文
摘要：主要以噪聲的來源和分類作為切入點，研究和分析在機械設計中噪聲源的控制方式。在機械設計中要達到減振降噪的效果，應該從材料選取、機械結構最佳化、隔震技術等方面實施，從而保障機械執行的常態化、綠色化發展。
關鍵詞：減振降噪；機械設計；應用分析
噪聲汙染是世界上三大汙染之一，與大氣汙染、水汙染一樣嚴重影響人們的身心健康。隨著經濟技術的不斷髮展，工業生產、建築施工等方面也越來越趨向於機械化、集約化。在生活生產中，機械裝置被廣泛運用，機械執行過程不可避免地會產生機械噪聲，進而形成一定的噪聲汙染問題。減少和消除執行的機械裝置所產生的噪聲一直以來是人們關注的焦點問題。在工程方面，控制執行機械所產生的噪聲的方式主要有噪聲源的控制和噪聲傳播途徑的控制。在生活中，控制噪聲採取的方式主要有消聲、隔聲、吸聲等方式，在一定程度上可以消除機械裝置在執行過程中所產生的噪音。
1噪聲的來源和分類
根據機械的噪聲源的不同，可以將噪聲劃分為空氣動力性噪聲和機械性噪聲[1]。空氣動力性噪聲主要是由高速氣流、不穩定氣流等氣流與物體之間相互作用而產生的，包括燃燒噪聲、噴射噪聲、旋轉噪聲等。機械性噪聲主要是因為固體的震動而產生的，在機械執行的過程中，由於機械裝置零件之間的碰撞、旋轉、震動導致噪聲的產生。這類噪聲包括齒輪噪聲、週期性作用力激發的噪聲、構噪聲、摩擦噪聲、軸承噪聲、結轉動系統的振動噪聲、電磁噪聲等。
2在機械設計中噪聲源的控制方式
要降低機械執行的噪聲，首先就應該考慮構建機械裝置本身的材料因素，因為不同材料的內阻尼效能都有所不同[2]。內阻尼效能表示一種材料受到激振力的作用時，內部分子消耗吸收能量和抑制構件振動的能力大小。選取合適的內阻尼效能，能夠有效地避免噪聲的產生。所以，在機械設計的過程中，不但要注重材料中的工藝效能、力學效能、化學效能、物理效能等方面，更應該考慮內阻尼效能。材料的內阻尼較小，消耗振動的能量就少，在激振力的作用下，容易使材料的構件表面產生很大的噪聲，例如鋁、鐵、銅等金屬材料。材料的內阻尼較大，在激振力的作用下，內部分子會將振動能量轉化為熱能消耗掉，以達到降噪的效果，例如合金、高分子材料等。所以，在機械裝置的齒輪設計上，可以根據轉速要求、旋轉強度等實際情況，適當地運用非金屬材料、合金材料、高分子材料等來生產機械的齒輪。可見，機械的組成材料對於機械執行所產生的噪聲因素有著決定性的作用，選取好的內阻尼效能材料來構建機械裝置，能從噪聲源處消除噪聲的產生。結構噪聲不是存在於空氣中，而是輻射源透過機械裝置本身的機械結構而產生的一種噪聲。這種噪聲普遍存在於機械執行過程中，對機械使用效能有著很大的影響，甚至導致機械內部結構損害，縮短機械使用的年限。齒輪箱等封閉殼體的機械和以振動為主要工作方式的振動篩，結構振動輻射聲佔總聲能比例的90%~95%。在機械設計的過程中，要達到降噪效果，必須要注重最佳化結構，從結構上消除噪聲源。結構噪聲的產生主要是由齒輪噪聲、振動篩噪聲、電磁噪聲、液壓泵與管路噪聲、進排氣噪聲等部分產生。齒輪噪聲是由於齒輪組之間進行碰撞和摩擦導致齒輪體震動而形成的一種噪聲。針對齒輪噪聲可以採取斜齒輪或人字齒輪代替直齒輪，使齒輪間的力傳遞均勻，減少衝擊載荷，從而達到降噪的效果；或者，減少壓力角來降低噪聲；或者，設計合適的齒側間隙，對齒輪進行修齒；或者，在機械執行時使用潤滑劑保證齒輪的執行；或者，選取適當的材料來構建齒輪，例如內阻尼效能較好的合金、高分子材料等。針對振動篩噪聲，可以在機械裝置上安裝相應的減振器或者改變軸承滾動體的結構來降低噪聲[3]。具體來說，就是在軸承與篩體之間安裝一組減振器，能夠有效地保證振動機正常工作，降低機體的.高頻響應，從而達到降噪的效果。電磁噪聲是由於電磁力的不平衡而產生的機械振動，例如大型電動機、變頻器、變壓器都能產生電磁噪聲。直流電動機和同步交流電動機產生的電磁噪聲是一樣的，可以改變氣隙間距或者改變斜槽轉子來減少電磁噪聲。交流非同步電動機電磁噪聲的解決方式，可以閉口齒槽來消除高次諧波，也可以採用斜槽轉子來削弱高次諧波，還可以降低氣隙磁密，減小由基波磁通和定子轉子各高次諧波的磁勢幅值來減小徑向作用力。振動是產生噪聲的必然結果，但在工程實際中，振動是不可避免，因而可以針對工程的實際情況採用隔振技術。隔振技術是工程實踐中除聲降噪比較常見的方式，是指設計者在振動源與地基或需要防振的物體之間，用彈性元件和阻尼件進行連線，隔絕或減弱振動的方法來達到降噪效果。彈簧振子與阻尼器共同起到隔離和衰減振動的作用，使得系統輸出的振動瀕率大為降低，以達到隔離振動的目的。
3結語
隨著科學技術的發展，機械在工程實踐中的運用越來越普及，因其執行而產生的噪聲汙染越來越受到人們的關注。機械噪聲不但影響機械本身的使用效能和使用年限，同時也會影響人體健康和社會環境。因而，對於機械噪聲減振降噪的研究一直備受人們的關注。消除或降低機械噪聲的方式可以從機械設計入手，從材料選取、機械結構最佳化、隔振技術等方面實施，達到機械執行的正常化和綠色化發展。
參考文獻:
[1]姜子豪,李浩,闞江明.減振降噪在機械設計中的應用[J].森林工程,2013,5(12):55-59;63.
[2]張華.輕質減振降噪方法的設計與分析[D].大連:大連理工大學,2014:25-38.
[3]梁紅麗,慕媛媛.減振降噪在機械設計中的應用[J].低碳世界,2015,23(5):125-127.