减振降噪在机械设计中的作用

摘要：主要以噪声的来源和分类作为切入点，研究和分析在机械设计中噪声源的控制方式。在机械设计中要达到减振降噪的效果，应该从材料选取、机械结构优化、隔震技术等方面实施，从而保障机械运行的常态化、绿色化发展。

关键词：减振降噪；机械设计；应用分析

噪声污染是世界上三大污染之一，与大气污染、水污染一样严重影响人们的身心健康。随着经济技术的不断发展，工业生产、建筑施工等方面也越来越趋向于机械化、集约化。在生活生产中，机械设备被广泛运用，机械运行过程不可避免地会产生机械噪声，进而形成一定的噪声污染问题。减少和消除运行的机械设备所产生的噪声一直以来是人们关注的焦点问题。在工程方面，控制运行机械所产生的噪声的方式主要有噪声源的控制和噪声传播途径的控制。在生活中，控制噪声采取的方式主要有消声、隔声、吸声等方式，在一定程度上可以消除机械设备在运行过程中所产生的噪音。

1噪声的来源和分类

根据机械的噪声源的不同，可以将噪声划分为空气动力性噪声和机械性噪声[1]。空气动力性噪声主要是由高速气流、不稳定气流等气流与物体之间相互作用而产生的，包括燃烧噪声、喷射噪声、旋转噪声等。机械性噪声主要是因为固体的震动而产生的，在机械运行的过程中，由于机械设备零件之间的碰撞、旋转、震动导致噪声的产生。这类噪声包括齿轮噪声、周期性作用力激发的噪声、构噪声、摩擦噪声、轴承噪声、结转动系统的振动噪声、电磁噪声等。

2在机械设计中噪声源的控制方式

要降低机械运行的噪声，首先就应该考虑构建机械设备本身的材料因素，因为不同材料的内阻尼性能都有所不同[2]。内阻尼性能表示一种材料受到激振力的作用时，内部分子消耗吸收能量和抑制构件振动的能力大小。选取合适的内阻尼性能，能够有效地避免噪声的产生。所以，在机械设计的过程中，不但要注重材料中的工艺性能、力学性能、化学性能、物理性能等方面，更应该考虑内阻尼性能。材料的内阻尼较小，消耗振动的能量就少，在激振力的作用下，容易使材料的构件表面产生很大的噪声，例如铝、铁、铜等金属材料。材料的内阻尼较大，在激振力的作用下，内部分子会将振动能量转化为热能消耗掉，以达到降噪的效果，例如合金、高分子材料等。所以，在机械设备的齿轮设计上，可以根据转速要求、旋转强度等实际情况，适当地运用非金属材料、合金材料、高分子材料等来生产机械的齿轮。可见，机械的组成材料对于机械运行所产生的噪声因素有着决定性的作用，选取好的内阻尼性能材料来构建机械设备，能从噪声源处消除噪声的产生。结构噪声不是存在于空气中，而是辐射源通过机械设备本身的机械结构而产生的一种噪声。这种噪声普遍存在于机械运行过程中，对机械使用性能有着很大的影响，甚至导致机械内部结构损害，缩短机械使用的年限。齿轮箱等封闭壳体的机械和以振动为主要工作方式的振动筛，结构振动辐射声占总声能比例的90%~95%。在机械设计的过程中，要达 到降噪效果，必须要注重优化结构，从结构上消除噪声源。结构噪声的产生主要是由齿轮噪声、振动筛噪声、电磁噪声、液压泵与管路噪声、进排气噪声等部分产生。齿轮噪声是由于齿轮组之间进行碰撞和摩擦导致齿轮体震动而形成的一种噪声。针对齿轮噪声可以采取斜齿轮或人字齿轮代替直齿轮，使齿轮间的力传递均匀，减少冲击载荷，从而达到降噪的效果；或者，减少压力角来降低噪声；或者，设计合适的齿侧间隙，对齿轮进行修齿；或者，在机械运行时使用润滑剂保证齿轮的运行；或者，选取适当的材料来构建齿轮，例如内阻尼性能较好的合金、高分子材料等。针对振动筛噪声，可以在机械设备上安装相应的减振器或者改变轴承滚动体的结构来降低噪声[3]。具体来说，就是在轴承与筛体之间安装一组减振器，能够有效地保证振动机正常工作，降低机体的高频响应，从而达到降噪的效果。电磁噪声是由于电磁力的不平衡而产生的机械振动，例如大型电动机、变频器、变压器都能产生电磁噪声。直流电动机和同步交流电动机产生的电磁噪声是一样的，可以改变气隙间距或者改变斜槽转子来减少电磁噪声。交流异步电动机电磁噪声的解决方式，可以闭口齿槽来消除高次谐波，也可以采用斜槽转子来削弱高次谐波，还可以降低气隙磁密，减小由基波磁通和定子转子各高次谐波的磁势幅值来减小径向作用力。振动是产生噪声的必然结果，但在工程实际中，振动是不可避免，因而可以针对工程的实际情况采用隔振技术。隔振技术是工程实践中除声降噪比较常见的方式，是指设计者在振动源与地基或需要防振的物体之间，用弹性元件和阻尼件进行连接，隔绝或减弱振动的方法来达到降噪效果。弹簧振子与阻尼器共同起到隔离和衰减振动的作用，使得系统输出的振动濒率大为降低，以达到隔离振动的目的。

3结语

随着科学技术的发展，机械在工程实践中的运用越来越普及，因其运行而产生的噪声污染越来越受到人们的关注。机械噪声不但影响机械本身的使用性能和使用年限，同时也会影响人体健康和社会环境。因而，对于机械噪声减振降噪的研究一直备受人们的关注。消除或降低机械噪声的方式可以从机械设计入手，从材料选取、机械结构优化、隔振技术等方面实施，达到机械运行的正常化和绿色化发展。

作者:杨磊 单位:郑州飞机装备有限责任公司

参考文献:

[1]姜子豪,李浩,阚江明.减振降噪在机械设计中的应用[J].森林工程,2013,5(12):55-59;63.

[2]张华.轻质减振降噪方法的设计与分析[D].大连:大连理工大学,2014:25-38.

[3]梁红丽,慕媛媛.减振降噪在机械设计中的应用[J].低碳世界,2015,23(5):125-127.