(北方自动控制技术研究所 山西太原 030006)
摘要：随着当前科学技术的持续发展,在机械设计领域的科技进程也在不断加快,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。
关键词：机械设计；减振降噪；技术应用
引言
近年来我国进入高速发展的工业化时代,机械设备已广泛应用于各行各业,机械使用频率从一定程度上反映国家总体生产水平。但随着机械化程度提高,机械化也给民众的工作和生活带来负面影响。机械在运转过程中会产生源源不断的噪音,这在我们的日常工作和生活中是极为常见的,采取一定的减振降噪措施才能有效降低噪音污染。
1现代机械设计方式种类及特点
1.1现代机械系统化设计方式
在现代机械的设计中,通过应用系统化设计方式,进一步实现了设计中机械整体与部分之间的有效联系,从而提高了机械类产品的一体化构造模式,使机械类产品的使用性能得到了进一步提升。在应用系统化设计方式过程中,需要更好地体现系统原理在机械设计中的应用,并且在设计过程中需要将二者的紧密联系性进行提升。通过借助系统化的设计方式,能够更好地凸显机械产品的使用特点,从多个方面进行功能分类,实现机械产品在设计上的层次划分感。使机械产品在使用中能够呈现层次较为分明的系统。
1.2现代机械结构模块化设计方式
在现代机械产品设计中应用结构模块化设计方式,能够使机械产品结构当中部件功能得到更好发挥,在利用这种方式进行机械设计时,首先应结合零部件在机械产品中的功能及其特点,将各零部件在使用过程中可能出现的冲突情况进行提前预判,并且通过合理设计解决可能存在的问题,从而有效地提高机械产品的整体运行状态,而且能够在一定程度上减少机械产品在设计研发的过程中需要消耗的成本及应用损耗。结构模块化设计方式在具体应用的过程中,主要是通过将机械产品进行结构分层,进而实现在最大程度上,对机械制造过程中可能存在的风险进行合理规避,实现各个零部件在应用过程中优势最大化。
2机械设计中噪声的来源
2.1空气动力性噪声源
这一类的噪声,主要是由高速气流、不稳定气流,以及物体与气流发生相互作用所产生的,像大家平常了解到的喷射噪声、周期性排气噪声、燃烧噪声,以及旋转噪声、涡流噪声等等。
2.2机械性噪声源
机械性噪声源主要是由于固体振动所产生的,像在一些摩擦、撞击、交变机械应力,或者是磁性应力等内容的影响下,机械设备中的轴承、金属板、齿轮等由于振动、撞击而产生了机械噪声。这类噪声中主要有撞击噪声、齿轮噪声、轴承噪声、液压泵与管路噪声和建筑施工中机械所发出的噪声。
3机械设计中的噪声控制方法
3.1选择合适的机械材料
机械设备材料是机械噪音产生的重要因素。机械设计师必须对材料及其性能进行全面研究,分析机械材料的物理、化学和机械性能,然后选择噪声较小的材料。在机械设计的实际工作中,设计师经常选择铜和铁等金属材料,因为它们噪音低。在长期使用这些材料期间,一些能量被机械装置的振动消耗,并且这些部件充当在产生激励力的过程中传播声音的载体,这样可以使噪声扩散到零件表面,大大降低了机械噪音。机械产品材料的选择需要综合考虑材料的性能,以满足机械要求,在实践和应用中必须考虑是否有降噪,材料的阻尼性能起着重要的作用,在设计的每一个过程中,激振力消耗材料时,具有能量吸收和抑制振动的能力,在加载的同时,更好地发挥阻尼合金的降噪功能。
3.2机械结构优化设计
在以振动为主要工作模式的振动筛、齿轮箱等闭式套管机的结构中,振动辐射声占总声能的90%。为了在机械设计中实现有效降噪,必须优化结果,并消除结构中的噪声源,如电磁噪声、齿轮噪声、振动屏噪声、管道噪声、液压泵噪声以及进气和排气噪声等。通常是通过机械结构改善噪声,尤其是在其运营过程中产生的噪声,这种方法可以改善振动噪声,改变噪声产生的因素,以减少结构噪声,是优化的主要措施。为此,可以用来控制结构的设计过程中的实践,应用合理的机械和结构振动噪声技术,确保结构的科学。
结构噪声不存在于空气中,而是由噪声源通过机械装置本身的机械结构产生的,这在机械操作中是常见的。其不仅会影响机器的性能,还会损坏机械结构,缩短机器的使用寿命。
3.3降低机械设备齿轮操作的噪音
在机械设备运行期间,最常见的噪音来自齿轮操作。齿轮的工作频率不同于齿轮的工作频率,并且齿轮产生的噪音水平也不同。齿轮箱中润滑油的设计参数、加工精度和粘度会影响齿轮运行时产生的噪音水平。在设计机器时,设计者应设计具有一定倾斜度的齿轮。同时,齿轮的冲击力和冲击载荷小,运行过程相对稳定,从而使后齿轮运行时产生的噪音最小化。除了设计齿轮的形状外,确定齿轮压力角也是降低噪音的有效方法。此外,齿轮可以通过设计适当的间隙修剪齿,在操作期间使用润滑剂,以及选择具有更好内部阻尼特性的合金和聚合物材料,从而降低齿轮噪音。
4控制噪声传播的技术
4.1吸声技术
声音设计技术分为两个部分:一是在设计阶段,在使用的机械和设备组件部分更好地吸声,利用吸声材料的粘度和导热性,在传输中的噪声材料吸声声音间隙中产生的声波振动,通过振动有效降低噪声传播。二是在机械和设备的环境中应用吸声技术,在建筑内部的墙壁和屋顶用吸声材料,进一步降低噪音向外传播。
可以在机械设计中选择具有良好吸声性能的材料,材料通过强大的声波传播的途径吸收声能,吸音材料和隔音材料的结构可以隔音或用作声能传播的屏障。隔音技术通常可互换使用,以获得良好的降噪效果。
4.2消声技术
消声技术可分为主动和被动噪声消除,控制方法相当成熟和普遍。主动噪声控制技术是一项新技术,需要高科技设备,用于抗噪声干扰的来源和早期的声音声波,组合使用是最常见的一种方法。排气管的消声器主要分为电阻消音器、阻尼消音器、阻抗孔排气管和主动消声器,气动噪音控制措施可使气流顺畅通过,有效预防或减少声能的传播。需要指出的是,气动装置的排气管能减小沿管道传播的噪声,电磁噪声的装置的结构和作用不明显。同时,对空气中的噪音,噪声控制中的喷口排气设备可以减少噪音。
虽然使用的不是消声器系统中的能量,属于被动噪声控制,但是可以调整频率,降低噪音。研究人员致力于行业研究,并有一个智能有源噪音控制系统,可自动调整噪音的声阻抗频率。通过输入电阻阻止声能,取得很好的效果,压力损失小。空气脉冲期间,施工方便,成本低。风机是一种新的方法和装置,排气流驱动的消声方法使用的是排气管与变量旋转叶轮,随着温度变化有不同的耐磨性,使空气驱动时叶轮的气体有不同的衰减,静音效果好,因为旋转叶轮与气流的能量存储,所以叶轮对气流脉动或暂时的压力不变,脉动气流稳定。
4.3隔振技术
噪声和振动是不可避免的,在工业实践中使用合适的分离技术,采取防振的弹性元件抑制和隔离噪声,采取主动控制的隔离,隔振对象与源分离的单独的隔振技术是一个重要的组成部分,新材料的应用能改善噪声源,解决衰减控制的问题。
结语
综上所述,在机械设备运行的过程中,振动和噪音都是影响设备高质量运行的关键,而要降低振动和噪声,就要在机械设计中注意相关问题,并在技术上采取改进措施。通常采用的方法是对噪声源予以控制,在机械设计中采取控制噪声的措施,以更好地达到减振降噪的效果。
参考文献：
[1]刘松,李新强.减振降噪在机械设计中的应用分析[J].山东工业技术,2017(20):31.
[2]杨磊.减振降噪在机械设计中的应用分析[J].现代工业经济和信息化,2017,7(02):32-33.