减振降噪技术在机械设计中的应用分析

2021-01-24王坚

设备管理与维修 2021年22期

关键词：隔声阻尼机械设备

王坚

（江苏省扬州技师学院，江苏扬州 225003）

0 引言

随着社会经济的快速发展，机械设备被越来越广泛的应用到了人们的生活中。由于机械设备在运行的过程中会产生一定的噪声污染和振动问题，对机械设备的正常工作具有一定的影响，所以最大化地消除机械设备运行过程中所产生的噪声污染和振动问题显得至关重要。

1 机械设计中减振降噪的控制方法

1.1 做好机械设备设计材料的选择

在机械设备进行长期工作时，内部的各种器件在撞击、摩擦的过程中会产生振动，并发出噪声，对机械设备的应用领域具有很大的限制。根据研究发现，机械设备的振动和噪声问题都与制造材料有关，材料的质量问题、隔声问题等都能对机械设备造成一定的影响。因此，相关机械设备的设计人员在进行机械设备的设计和制造的过程中要合理地选择制造材料，提高机械设备的噪声和振动控制效果：①做好机械设备制造原料的质量检测，通过将机械设备的制造材料放到XRD（X-Ray Diffraction，X射线衍射仪）设备中进行物象检测，分析机械设备制造原料的物质结构和内部的共振频率；②做好机械制造材料的阻尼系数的测定，通过阻尼测试仪和其他技术手段来确定机械制造材料的阻尼数值，计算机械制造材料内部的原子共振和分子振动所吸收的能量极限，通常情况下机械材料的阻尼系数越高其振动系数和噪声产生系数越小，因此相关技术人员在进行机械制造和设计的过程中应尽量选择物理性能较好且阻尼系数小的材料；③考虑材料的结构强度、硬度、耐磨性等因素，以防止机械设备在后续的使用过程中出现机械零件磨损的问题；④遵循经济适宜的原则，在保证机械制造材料质量合格的前提下，最大限度减少机械设备原材料的采购成本，提高机械制造企业的经济效益。

1.2 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。

2 减振降噪技术在机械设计中的具体应用

2.1 吸声技术

选用导热性、吸声性较好的吸声材料设计机械设备的内部结构：①将吸声材料填充到机械设备的振动源区域中，使这些区域产生的噪声能被有效吸收；②将吸声材料填充到机械的空隙处，实现吸声效果。目前，机械设备中的吸声材料会在使用过程中出现过热问题，造成吸声材料损坏，主要原因是声波与吸声材料在长期的振动作用下产生大量热能，这些热能在吸声材料中储存，最终达到吸声材料的熔点，使吸声材料出现融化的现象。因此，在进行吸声材料的选择和设计过程中，应该考虑吸声材料的熔点和散热问题，可与高熔点的材料进行复合使用，提高材料的熔点，延长吸声材料的使用寿命；也可在吸声材料的周边区域安装散热装置，对吸声材料进行及时的降温处理，使吸声材料能在机械设备中长期使用。

2.2 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。

2.3 使用消声设备

消声设备能有效地提高机械设备的降噪效果，并且对机械设备的性能和结构的影响不大，已成为设备制造企业首选的防噪技术。依据机械设备的内部结构，准确分析设备的噪声产生区域，在噪声产生区域内设置消声管、消声阀等，利用阻性消声器的特点，在机械设备的消声出气口和进气口内部设计并安装一定尺寸的消声器。消声器虽然能很好地降低机械设备转动装置产生的噪声，但是对机械设备的电磁噪声和结构控制噪声的影响不大。因此，应在机械设备内部安装一定功率的电磁屏蔽装置和结构控制器等，从源头上削弱电磁噪声、结构控制噪声。消声技术与吸声技术的工作原理不同，消声技术不需要经过机械噪声的吸收、消除等流程，可直接对机械设备的噪声进行物理消除，对机械设备的结构和相关仪器不产生影响，因此消声技术可以广泛应用到各种机械设备中。

2.4 隔振技术

隔振技术能有效提高机械设备的稳定性，对机械设备的正常运行具有重要影响。很多机械设备在使用过程中，受到外部环境和人为因素的影响，机械设备会产生一定的振动，这种振动不能完全消除，只能通过一系列的隔振措施来减弱降低。在机械设备的内部设计、安装隔振装置，在不影响机械设备功能的前提下，科学设计隔振层、隔振挡板。例如，设置一定大小的隔振动元器件来隔离振动源，使用弹簧、阻尼器装置对机械设备的振动源进行隔振设计，通过设置弹簧的匝数和阻尼器的阻尼大小进行科学的防振处理，使振动源区域产生的振动波能被防振装置有效阻隔和削弱。橡胶防振装置能很好地阻隔振动波与机械设备的共振效果，已成为了首选的防振技术。

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，机械振动在经过结构阻尼层时，一部分机械能被转换为热能释放，具有良好的减振降噪效果。但是，传统机械设计模式的设计理念滞后，阻尼技术手段较为单一，主要选择具有良好内阻尼性能的吸声材料铺设在机械结构处、设备用房墙体屋顶中，并未充分发挥阻尼技术的优势。因此，需要在机械设计方案中灵活采取各项阻尼技术措施，如阻尼涂料等，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；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；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，起到消耗振动能量、降低振动幅度的作用。