摘要：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。
关键词：减振降噪；机械设计；应用
随着生产环境的改善，加工车间对机械设计中减震降噪技术提出了新的要求。机床噪音不仅对车间操作人员带来了负面影响，对于机械的操作效率也产生了极为不利的阻碍作用。为保证在加工项目中，将机械使用时带来的噪音影响降到最低，把噪音污染从源头开始控制起来，在机器设计时，将减震降噪的技术同设计目标结合，实行必要的噪音传播防卫措施势在必行。
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。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在机械设计过程中优化结构
设计师在机械设计师应优先考虑使用内阻尼性能较大材料，在此基础之上，对于设备在使用过程中产生的结构噪音，也应该加强技术层面的防御。由于结构噪声的辐射源是通过机械设备的构造方式的不同而产生的或大或小的噪音，其噪声源隐藏在机械结构内部，不会展露于空气中，存在于机械设备运转的各个环节，比较典型的有设备使用过程中发生振动噪音的振动筛和在密闭环境中发生振动效应的齿轮箱等。跟设备材料产生的振动有所差别，结构产生的声能在总声能占据百分之九十以上的比例，因此，控制设备设计的结构噪音，对于设备使用中产生的总噪音量有着决定性的影响。
2.1齿轮在设备运转的过程中所产生的噪声
机械设备齿轮在工作过程中产生的噪声是由于齿轮的相互作用或齿轮之间的摩擦所引起的，导致齿轮振动和齿轮噪声。当齿轮处于运行状态并达到一定的速度时，将由于箱体振动频率等于齿轮和齿轮本体的固有频率而产生共振，而使噪声提高。齿轮加工时的精度、齿轮的设计参数和润滑油的粘度都会对齿轮工作时产生的噪声产生不同程度的影响。
2.2振动筛在设备运转的过程中所产生的噪声
机械设备运转过程中，为了避免处于旋转状态的振动筛产生结构噪声，可以对轴承滚动体的结构进行调整，也可以采用安装减振器的方式消除结构噪声。如果轴之间的相对运动不高，则可以在轴承和振动筛之间或励磁机和振动筛之间安装减震器。对于减振器的选择，要求减振器的参数可以使机械设备运行的过程中保持振幅稳定，且振动机可以处于正常的运行状态，随着振动的高频响应逐渐减小，其效果将更为显著。
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3在机械设计中噪声源的控制方式
3.1根据机械作业的实际情况，选取合适的材料构建机械设备
为了减少机械操作的噪声，首先要考虑机械设备的材料因素，因为不同材料的内部阻尼特性不同。内阻尼性能是指材料在受激振力作用下，内部分子吸收能量，抑制元件振动的能力。适当的内阻尼性能可以有效地避免噪声。因此，在机械设计过程中，不仅要注意材料的工艺性能、力学性能、化学性能和物理性能，还要考虑材料的内部阻尼性能。材料的内阻小，振动消耗的能量少。在激振力作用下，铝、铁、铜等金属材料的表面容易产生较大的噪声。而内部阻尼较大的材料，在激振力作用下，内部分子将振动能量转化为热能消耗，从而达到降低噪声的效果，如合金材料、高分子材料等。因此，在机械设备的齿轮设计中，要根据转速要求、转动强度等实际情况，适当使用非金属材料、合金材料、高分子材料等来制造机械齿轮。可见，机械组成材料对机械运行引起的噪声因素起着决定性作用，选用良好的内阻尼性能材料来构造机械设备，可以极大地减弱噪声源中的噪声。
3.2针对性地对机械结构进行优化，保障降噪效果
结构噪声不存在于空气中，而是由机械设备本身产生的辐射源的机械结构产生的噪声。这种噪声一般存在于机械运行的过程中，对机械性能有很大的影响，甚至会导致机械内部结构的损坏，缩短机械使用的年数。结构振动的声辐射占总声能的90%～95%。在机械设计过程中，为了达到降噪的效果，必须注意结构的优化和结构噪声的消除。结构噪声的产生主要是由齿轮噪声、振动筛噪声、电磁噪声、液压泵和管道噪声、进气噪声和排气噪声等因素引起的。齿轮噪声是由于齿轮组之间的碰撞摩擦引起的齿轮体振动引起的噪声。对齿轮噪声，可采用斜齿轮和人字齿轮代替直齿轮的方法，使齿轮传力均匀，从而减小冲击载荷，达到降低噪声的目的；或者，通过减小压力角来降低噪声；或者，设计适当的齿侧间隙、齿修复；或者，为齿轮选择合适的材料，如阻尼性能好的合金、高分子材料。针对振动筛的噪声，可以在机械设备上安装相应的减振器，也可以改变轴承滚动体的结构，降低噪声。具体地说，在轴承与筛体之间设置一组减震器，有效地保证振动器的正常工作，降低机体的高频响应，达到降噪的效果。此外还有由电磁力不平衡引起机械振动而产生的电磁噪声。例如，大型电动机、变频器和变压器会产生电磁噪声。直流电机和同步交流电机产生的电磁噪声，可以通过改变气隙空间或改变槽转子以减少电磁噪声。而异步电机电磁噪声，可采用槽配合或斜槽方法减少甚至消除电磁力波中的低阶径向力波，进而降低异步电机电磁噪声，这也为异步电机的设计提供了方向。
3.3合理使用隔振技术
噪声是振动的必然结果，但振动在工程实践中是不可避免的，因此可以根据工程实际情况采用隔振技术。隔震技术是除了降噪方法以外更常见工程实践，指的是设计师需要在物体振动的来源基础上或在弹性元件与阻尼片的连接方式上抗振动，隔离或减少振动达到降噪的效果。弹簧振子和阻尼器可以起到隔离和衰减振动的作用，大大降低系统的输出振动，达到隔振的目的。
4结论
降低机械设备在使用中产生的噪音，相关部门应从噪声源头进行有效控制，加强在机械设计过程中对非金属材料和合金材料的应用，以确保材料的内部分子对噪声冲击力进行足够的消耗与吸收。与此同时，由于结构噪声在总声量中占据相当大的比例，因此设计师在进行机械设计时，要将影响机器性能结构的因素放在参考的首要位置。结构噪声产生的主要构件是齿轮箱和振动筛，在进行结构设计优化时，要重点考虑这两部分。在机械设计中实现减振降噪，是保证机械设备在工程产业等方面提升使用效率、保障生产过程的环境质量安全和推动机械设计行业全方位发展的重要前提。
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论文作者:黄小乐
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：噪声论文; 齿轮论文; 机械论文; 振动筛论文; 结构论文; 阻尼论文; 机械设备论文; 《基层建设》2017年第24期论文;