简析减振降噪技术与机械设计的结合

简析减振降噪技术与机械设计的结合

Summary：机械设备在使用的过程中，由于使用材料或者结构设计不合理的原因，会因为振动而产生一定的噪声，对生产环境及周边地区造成了严重的影响，同时还对机械设备自身产生一定的损耗。噪声作为三大污染之一，应该在机械设备设计阶段进行优化，减少机械设备在使用过程中的振动，降低噪声的产生。本文主要探究了机械设计中减振降噪的方法以及技术要点。Keys：减振降噪；机械设计；方法；技术引言：随着科学技术的不断发展，我国机械设计领域的发展进程不断加快，已成为当前推动我国社会经济增长的重要力量。但是，现阶段我国机械设计中仍存在一些问题，特别是机械设备运行时的噪音已成为当前机械设计中亟待解决的重要问题，如若不能对其进行合理控制，会对机械设备的实际应用造成直接影响。要想从根源上解决上述问题，就必须要在机械设计中应用减振降噪技术。一、机械噪声产生的原因与分类在进行机械产品设计时，减振和降噪是必须要考虑的内容。因为机械设备在运行时会出现振动并产生噪声，为了降低噪声污染对整个生态环境所带来的影响，就需要对噪声的传播进行控制，通过采取一定的措施降低噪声带来的污染。根据噪声产生原因的不同，一般将噪声划分为空气动力性噪声源和机械性噪声源。其中空气动力性噪声源是气流和物体相互作用产生噪声，比如高速气流流经某物的时候发出大量声响。这种声源产生的噪声主要是喷射噪声、旋转噪声以及涡流噪声，也包括一些不常见的燃烧噪声以及激波噪声等。机械性噪声源则是因为固体振动发出的声音，固体发生撞击或者摩擦，以及受到交变的机械应力或者磁性应力的情况下，齿轮或者轴承等会相互碰撞，进而发生振动，这就会导致机械噪声的产生。机械噪声包括撞击噪声摩擦噪声和齿轮噪声等。二、机械设计中减振降噪的方法1、材料选择材料选择是机械设计的首要内容，出于机械减振降噪的考虑，在选择材料时需着重考虑其阻尼性能，还要考虑到材料的物理、化学性能，以及材料制造过程中选择使用的工艺等，综合分析评价材料的各项性能，以保证机械的高品质设计。从机械制造常用的几种金属材料来看，阻尼性能无法满足减振降噪的需求，像铜、铁、铝等，这些金属在激振力的作用下，振动能量消耗过少，从而产生较大的噪声。而阻尼材料或是高分子材料则表现出了良好的阻尼性能，当材料遭到激振影响时，材料组分阻碍振动，并将振动能量转化为热量，达到降低振动噪声的目的。基于此，在机械减振降噪设计中，针对噪声源选择使用阻尼材料或高分子材料，以此形成对振动噪声的有效控制。例如，机械设备的运行环境粉尘过多，机械齿轮选用阻尼材料制造，不仅可以减少噪声，避免不良工作环境导致的齿轮腐蚀问题。2、优化机械结构机械设备的内部结构和相关参数会对设备的噪声和振动产生影响。由于机械设备在长期使用过程中内部的机械结构会发生松动、变形等问题，使得机械设备内部的辐射源通过设备的表面结构传递出来，产生噪声和振动问题，对机械设备的使用寿命、工作质量造成一定的影响。在进行机械设备设计和制造的过程中，一定要优化机械设备的内部结构，减少机械设备内部的振动传导和声音传导：①优化机械设备内部齿轮箱的齿轮结构，合理设计内部传动装置的外壳结构，最大程度降低机械设备内部传动装置的噪声；②增加内部齿轮之间的闭齿效果，通过减少齿轮之间的摩擦力来减小因齿轮撞击产生的振动，在齿轮表面涂润滑油，降低齿轮表面的摩擦损耗；③在传动装置、振动筛与激振器之间设置振动缓冲装置，吸收振动应力，达到减少运动噪声的目的；④合理控制电磁装置的电流和电压，防止电磁线圈在使用的过程中因电流和电压过大而出现磁性碰撞的问题。三、减振降噪技术与机械设计的结合1、吸声技术吸声技术主要应用了吸声材料的导热性以及粘滞性等性能，通过内摩擦作用来缓解声音携带的能量。首先，将携带能量的声波导入到含有空隙的吸声材料当中，随后通过纤维振动和空气振动将声音转化为热能，再将热能散发出去。隔声技术是采用了一系列能够隔绝声音的材料来进行隔声，或者采用隔声结构，最终目标是阻挡声音传播。一般为了达到比较良好的降噪效果，会将吸声技术和隔声技术综合应用。2、隔声技术隔声技术在机械制造和设计过程中的合理应用，能够将机械设备传动装置产生的噪声限制在隔声设备的狭小空间内，从而达到有效阻碍噪声传播的目的。在隔声装置的设计过程中，应该考虑机械设备的内部结构，在保证隔声设备不影响机械设备的正常工作下，科学合理地设计隔声装置，如隔声装置的形状、密闭空间的体积和材料等。但是，这种隔声技术并不适用于精密机械设备。由于隔声装置内部是封闭环境，在噪声产生、传播的过程中，机械设备的相关器件和功能构件受到噪声振动的影响而发生转动、移动，导致机械设备的结构和功能发生微小变化，对机械设备的精密性产生较大的影响。因此，需科学、合理地选择减振降噪技术，以达到更好的效果。3、消声技术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、复杂设备德的运行。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。4、隔振技术机械设备在实际运行中往往因为振动而引起噪音，为了从根本上消除噪音，就要降低机械设备在运行过程中产生的震动，而隔振技术的应用能够有效实现这一要求。例如，在进行机械设计的过程中，需要对机械设备中的振动源采取隔振措施，将阻尼件以及震动元件相互连接，这种方式能够降低震动产生的噪音分贝。隔振技术在实际应用中主要分为主动隔振技术以及被动隔振技术，其中，主动隔振技术应用的原理是将振动源与支撑振动源的原件相互隔离，被动隔振技术是将震动源与容易发生震动的物体相互隔离，以上两种方式都能够起到隔离震动的效果。隔振系统主要由弹簧以及阻尼器两部分构成，当噪音传输到隔振系统中，弹簧以及阻尼器会对震动源进行充分隔离，降低震动的频率，最终达到降振的效果。由此可见，在机械设计中利用隔振技术，能够对振动源进行有效的控制，阻碍振动声波的传播效果，进而达到降低噪音的目的。四、结束语综上所述，在机械设备的设计中，必须在保证机械设备正常运行的基础上，确保机械设备的减振和降噪，在机械使用时要控制好振动和噪声，最大限度消除污染。为了防止机械设备的振动和降噪，在机械设计中采用如吸声技术、隔振技术、隔声技术、消噪装置等一系列的控制措施，各种噪声控制技术可以根据实际情况联合应用，以达到最佳的抗振降噪效果。Reference[