減振降噪技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

王 堅(jiān)

（江蘇省揚(yáng)州技師學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225003）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備被越來越廣泛的應(yīng)用到了人們的生活中。由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲污染和振動(dòng)問題，對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常工作具有一定的影響，所以最大化地消除機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲污染和振動(dòng)問題顯得至關(guān)重要。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中減振降噪的控制方法

1.1 做好機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)材料的選擇

在機(jī)械設(shè)備進(jìn)行長期工作時(shí)，內(nèi)部的各種器件在撞擊、摩擦的過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并發(fā)出噪聲，對(duì)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的限制。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)和噪聲問題都與制造材料有關(guān)，材料的質(zhì)量問題、隔聲問題等都能對(duì)機(jī)械設(shè)備造成一定的影響。因此，相關(guān)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造的過程中要合理地選擇制造材料，提高機(jī)械設(shè)備的噪聲和振動(dòng)控制效果：①做好機(jī)械設(shè)備制造原料的質(zhì)量檢測，通過將機(jī)械設(shè)備的制造材料放到XRD（X-Ray Diffraction，X射線衍射儀）設(shè)備中進(jìn)行物象檢測，分析機(jī)械設(shè)備制造原料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的共振頻率；②做好機(jī)械制造材料的阻尼系數(shù)的測定，通過阻尼測試儀和其他技術(shù)手段來確定機(jī)械制造材料的阻尼數(shù)值，計(jì)算機(jī)械制造材料內(nèi)部的原子共振和分子振動(dòng)所吸收的能量極限，通常情況下機(jī)械材料的阻尼系數(shù)越高其振動(dòng)系數(shù)和噪聲產(chǎn)生系數(shù)越小，因此相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)盡量選擇物理性能較好且阻尼系數(shù)小的材料；③考慮材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、硬度、耐磨性等因素，以防止機(jī)械設(shè)備在后續(xù)的使用過程中出現(xiàn)機(jī)械零件磨損的問題；④遵循經(jīng)濟(jì)適宜的原則，在保證機(jī)械制造材料質(zhì)量合格的前提下，最大限度減少機(jī)械設(shè)備原材料的采購成本，提高機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)會(huì)對(duì)設(shè)備的噪聲和振動(dòng)產(chǎn)生影響。由于機(jī)械設(shè)備在長期使用過程中內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生松動(dòng)、變形等問題，使得機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的輻射源通過設(shè)備的表面結(jié)構(gòu)傳遞出來，產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)問題，對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用壽命、工作質(zhì)量造成一定的影響。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造的過程中，一定要優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的振動(dòng)傳導(dǎo)和聲音傳導(dǎo)：①優(yōu)化機(jī)械設(shè)備內(nèi)部齒輪箱的齒輪結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)內(nèi)部傳動(dòng)裝置的外殼結(jié)構(gòu)，最大程度降低機(jī)械設(shè)備內(nèi)部傳動(dòng)裝置的噪聲；②增加內(nèi)部齒輪之間的閉齒效果，通過減少齒輪之間的摩擦力來減小因齒輪撞擊產(chǎn)生的振動(dòng)，在齒輪表面涂潤滑油，降低齒輪表面的摩擦損耗；③在傳動(dòng)裝置、振動(dòng)篩與激振器之間設(shè)置振動(dòng)緩沖裝置，吸收振動(dòng)應(yīng)力，達(dá)到減少運(yùn)動(dòng)噪聲的目的；④合理控制電磁裝置的電流和電壓，防止電磁線圈在使用的過程中因電流和電壓過大而出現(xiàn)磁性碰撞的問題。

2 減振降噪技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 吸聲技術(shù)

選用導(dǎo)熱性、吸聲性較好的吸聲材料設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：①將吸聲材料填充到機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)源區(qū)域中，使這些區(qū)域產(chǎn)生的噪聲能被有效吸收；②將吸聲材料填充到機(jī)械的空隙處，實(shí)現(xiàn)吸聲效果。目前，機(jī)械設(shè)備中的吸聲材料會(huì)在使用過程中出現(xiàn)過熱問題，造成吸聲材料損壞，主要原因是聲波與吸聲材料在長期的振動(dòng)作用下產(chǎn)生大量熱能，這些熱能在吸聲材料中儲(chǔ)存，最終達(dá)到吸聲材料的熔點(diǎn)，使吸聲材料出現(xiàn)融化的現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行吸聲材料的選擇和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮吸聲材料的熔點(diǎn)和散熱問題，可與高熔點(diǎn)的材料進(jìn)行復(fù)合使用，提高材料的熔點(diǎn)，延長吸聲材料的使用壽命；也可在吸聲材料的周邊區(qū)域安裝散熱裝置，對(duì)吸聲材料進(jìn)行及時(shí)的降溫處理，使吸聲材料能在機(jī)械設(shè)備中長期使用。

2.2 隔聲技術(shù)

隔聲技術(shù)在機(jī)械制造和設(shè)計(jì)過程中的合理應(yīng)用，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備傳動(dòng)裝置產(chǎn)生的噪聲限制在隔聲設(shè)備的狹小空間內(nèi)，從而達(dá)到有效阻礙噪聲傳播的目的。在隔聲裝置的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在保證隔聲設(shè)備不影響機(jī)械設(shè)備的正常工作下，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)隔聲裝置，如隔聲裝置的形狀、密閉空間的體積和材料等。但是，這種隔聲技術(shù)并不適用于精密機(jī)械設(shè)備。由于隔聲裝置內(nèi)部是封閉環(huán)境，在噪聲產(chǎn)生、傳播的過程中，機(jī)械設(shè)備的相關(guān)器件和功能構(gòu)件受到噪聲振動(dòng)的影響而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生微小變化，對(duì)機(jī)械設(shè)備的精密性產(chǎn)生較大的影響。因此，需科學(xué)、合理地選擇減振降噪技術(shù)，以達(dá)到更好的效果。

2.3 使用消聲設(shè)備

消聲設(shè)備能有效地提高機(jī)械設(shè)備的降噪效果，并且對(duì)機(jī)械設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)的影響不大，已成為設(shè)備制造企業(yè)首選的防噪技術(shù)。依據(jù)機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確分析設(shè)備的噪聲產(chǎn)生區(qū)域，在噪聲產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)設(shè)置消聲管、消聲閥等，利用阻性消聲器的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)備的消聲出氣口和進(jìn)氣口內(nèi)部設(shè)計(jì)并安裝一定尺寸的消聲器。消聲器雖然能很好地降低機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的噪聲，但是對(duì)機(jī)械設(shè)備的電磁噪聲和結(jié)構(gòu)控制噪聲的影響不大。因此，應(yīng)在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部安裝一定功率的電磁屏蔽裝置和結(jié)構(gòu)控制器等，從源頭上削弱電磁噪聲、結(jié)構(gòu)控制噪聲。消聲技術(shù)與吸聲技術(shù)的工作原理不同，消聲技術(shù)不需要經(jīng)過機(jī)械噪聲的吸收、消除等流程，可直接對(duì)機(jī)械設(shè)備的噪聲進(jìn)行物理消除，對(duì)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)和相關(guān)儀器不產(chǎn)生影響，因此消聲技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到各種機(jī)械設(shè)備中。

2.4 隔振技術(shù)

隔振技術(shù)能有效提高機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要影響。很多機(jī)械設(shè)備在使用過程中，受到外部環(huán)境和人為因素的影響，機(jī)械設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，這種振動(dòng)不能完全消除，只能通過一系列的隔振措施來減弱降低。在機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部設(shè)計(jì)、安裝隔振裝置，在不影響機(jī)械設(shè)備功能的前提下，科學(xué)設(shè)計(jì)隔振層、隔振擋板。例如，設(shè)置一定大小的隔振動(dòng)元器件來隔離振動(dòng)源，使用彈簧、阻尼器裝置對(duì)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)源進(jìn)行隔振設(shè)計(jì)，通過設(shè)置彈簧的匝數(shù)和阻尼器的阻尼大小進(jìn)行科學(xué)的防振處理，使振動(dòng)源區(qū)域產(chǎn)生的振動(dòng)波能被防振裝置有效阻隔和削弱。橡膠防振裝置能很好地阻隔振動(dòng)波與機(jī)械設(shè)備的共振效果，已成為了首選的防振技術(shù)。

2.5 阻尼技術(shù)

材料內(nèi)阻尼性能是機(jī)械減振降噪效果的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，機(jī)械振動(dòng)在經(jīng)過結(jié)構(gòu)阻尼層時(shí)，一部分機(jī)械能被轉(zhuǎn)換為熱能釋放，具有良好的減振降噪效果。但是，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)模式的設(shè)計(jì)理念滯后，阻尼技術(shù)手段較為單一，主要選擇具有良好內(nèi)阻尼性能的吸聲材料鋪設(shè)在機(jī)械結(jié)構(gòu)處、設(shè)備用房墻體屋頂中，并未充分發(fā)揮阻尼技術(shù)的優(yōu)勢。因此，需要在機(jī)械設(shè)計(jì)方案中靈活采取各項(xiàng)阻尼技術(shù)措施，如阻尼涂料等，在設(shè)備結(jié)構(gòu)與金屬板結(jié)構(gòu)表面均勻涂刷阻尼涂料，與環(huán)氧底漆進(jìn)行組合使用；研制新型阻尼合金，替代普通鋼作為機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)材料，克服早期彈性阻尼材料剛性不足的性能缺陷，如雙晶型錳銅合金；彈性阻尼材料，在減振結(jié)構(gòu)表面以片狀形式鋪貼彈性阻尼材料，起到消耗振動(dòng)能量、降低振動(dòng)幅度的作用。

3 結(jié)束語

在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中，一定會(huì)存在不同程度的振動(dòng)與噪聲，對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常工作產(chǎn)生很大影響。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中采取一定的減振降噪措施，從材料、技術(shù)以及設(shè)備等方面入手，控制機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲，使機(jī)械設(shè)備能更加穩(wěn)定、高效地工作。