现代机械设计中的减振降噪技术研究
张强1 曾云辉1 陈燎2
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张强1 曾云辉1 陈燎2,. 现代机械设计中的减振降噪技术研究[J]. 中国机械研究,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.160743.
摘要: 机械设备生产期间,经常会产生噪声、振动等情况,并且噪音、振动的产生不仅会给环境带来污染,也会导致生产环境产生变化,不符安全、稳定、可持续发展理念。所以,在机械设计期间,必须注重噪声和振动等方面设计与优化,通过利用减振降噪技术解决噪音和振动问题,确保机械设备稳定、安全运行。对此,本文首先介绍机械设备噪音和振动来源,其次明确减振降噪技术要点,最后阐述减振降噪技术在机械设计中的具体应用,目的就是提升机械设计效果,凸显出减振降噪技术存在的意义,也希望给相关研究工作,提供一定参考。
关键词: 机械设计;减振降噪技术;噪音;振动
DOI:10.12721/ccn.2025.160743
基金资助:

引言:

振动、噪音是机械设备长期运行中常见的一种情况,看似问题不大,但是如果不解决,就会影响机械设备正常运行,并且给周围环境也会造成一定影响。因此,在机械设计中,为有效解决噪声和振动问题的产生,将减振降噪技术运行到其中,利用各项技术形势,对噪声源和造成传播途径进行严格控制,实现对机械设备消声、吸声,以及减振等作用,提升机械设备减振、降噪的作用,确保机械设备可以稳定、安全运行,提升相关生产效益。

1、机械设备噪音、振动来源

1.1机械设备振动来源

首先从机械结构角度来说,如果存在设计缺陷,就会出现机械设备振动问题;其次,对于安装方面,在机械设备长期运行期间,如果组装和检修装配不到位,这样也很容易引起振动问题产生【1】;最后,在机械设备长期运行期间,如果操作不当,或者机械设备出现损伤,磨损较为严重,这样也会增加振动问题产生的可能性。

1.2机械设备噪音来源

机械设备噪声一般可以分为两个方面,主要有气动噪声、机械噪声等,并且在机械设备长期运行期间,如果设备各个部件在旋转、碰撞、振动等作用下,很容易产生噪音问题,例如:摩擦噪音、齿轮噪音、轴承噪音、结构噪音、电磁噪音等。同时,气动噪音主要因为气流稳定较差,或者气流速度较高,以及气流与物体之间产生作用,进而产生噪声,主要包括:喷射噪声、燃烧噪声、旋转噪声等。

2、减振降噪技术要点

减振降噪技术主要包括吸声技术、消声技术、隔振技术等,这几项技术内容详细内容。

2.1吸声技术

吸声技术是减振降噪技术中常见的一种技术形式,并且从机械设计阶段来说,主要吸收机械设备各个部件的声音,并且使用吸声材料的导热性以及黏度,吸收设备运行产生的声波振动,抑制噪音传播;对于机械设备运行环境来说,主要是在墙壁或者屋顶使用吸声材料,以此降低噪音【2】

2.2消声技术

消声技术与吸声技术有着很大不同是,分为主动和被动,其中主动消声技术相对较为常用,主要是利用专业消声设备,对噪声进行消除处理,以此提升机械设备产生抗噪性能。同时,消声器主要包括电阻消音器、阻尼消音器、阻抗孔排气管和主动消声器等,确保气流可以顺利通过,预防和抑制噪音的传播。同时,对于空气所产生的噪声,可以利用喷口排气设备进行噪音处理,确保机械设备稳定运行。

2.3隔振技术

噪音和振动是机械设备长期运行中不可避免的,并且为保证机械设备稳定运行,可以使用防振弹性元件对噪音进行抑制,结合实际情况,采取主动控制措施进行隔离处理,避免机械设备产生较大振动【3】。另外,隔振技术在应用期间,需要对新材料进行充分利用,这样可以对噪声源进行优化,以此对噪声和振动进行有效控制。

3、减振降噪技术在机械设计中的具体应用

减振降噪技术在机械设计应用期间,主要从振动筛结构、齿轮结构、液压泵结构等方面展开,通过对不同结构的优化,以此消除振动和噪声,以此提升机械设计方案的可靠性,确保机械设备运行的稳定性和可靠性。

3.1振动筛结构

由于机械设备集成化较高,封闭性也相对较高,所以在机械设计期间,为了实现封闭壳体的功能性,需要将振动筛应用到其中,通过振动筛产生结构振动辐射一般可以达到90%~95%,并且通过利用减振降噪技术对振捣筛进行优化处理,以此避免振动和噪声的产生。就以旋转机械设备为例,在优化振动筛期间,可以从两种情况展开,第一,如果设备轴间相对运动较低,这时减振降噪技术在机械设计应用期间,可以利用激振器和筛体间合理安装减震器, 并且严格控制各项参数,促使设备振动幅度趋向于接近平稳的情况,以此减少噪音和振动现象的产生;第二,如果设备轴间相对运动精准度较高,所以减振降噪技术在机械设计应用期间,应当对空心滚动体轴承的外圈、内圈、保持架等进行综合考虑,并且结合实际情况,对轴承滚动体进行调整,以此设备噪音进行有效控制。

3.2齿轮结构

齿轮结构是机械设计中的一项重点内容,并且从齿轮结构来说,振动和噪声主要来源于齿轮之间的摩擦和碰撞,所以减振降噪技术在设计应用期间,应当将因果关系逻辑作为基础,对齿轮结构进行优化,避免产生较大摩擦和碰撞【3】。例如:在机械设备中,人字齿轮和斜齿轮相对较常用,主要因为这两种齿轮之间的力传递相对较为稳定,可以适当降低荷载的冲击力,避免产生较大噪音和振动。同时,减振降噪技术在齿轮设计期间,可以根据齿轮使用所出现的噪声,适当减少压力角,并且对齿轮侧间间隙进行严格控制,并且结合实际情况,适当增加润滑剂的使用量,对内阻尼性能材料进行改变,以此提升齿轮的抗噪性能。

3.3液压泵结构

机械设备种类较多,并且很多机械设备会运用到液压泵,这样很容易产生机械噪声或者液体噪音等,严重影响机械设备正常、稳定运行。同时,液压泵噪音主要因为介质流动产生较大冲击和摩擦,并且由于泵体结构自身的阻尼性理想度不高,最终导致噪声和振动问题的产生。所以,在机械设计期间,需要对液压泵结构作为重点考虑对象,利用减振降噪技术对结构进行优化,可以使用金属石墨、陶瓷等材料,以此提升液压泵结构的阻尼性能,并且结合实际情况,适当增强润滑效果,以此降低噪声和振动。同时,减振降噪技术在液压泵结构设计应用期间,可以根据降噪、降振等相关要求,增加导阀弹簧刚度,并且根据芯锥阀头部流动情况做好调整工作,目的是保证阀压力之间处于平衡,减少压力波动的产生,实现良好的抗噪和抗振性能【4】。此外,减振降噪技术在应用期间,可以根据相关要求,对阀体回流腔大小进行调整,并且使用长通道减少旋涡,以此减少振动和噪音。

结束语:

综上所述,减振降噪技术在机械设计应用期间,通过对不同结构优化,从而对噪音和振动进行有效控制,提升机械设备运行性能。另外,减振降噪技术的应用,可以有效提升机械设计方案的质量,强化机械设备运行的安全性和稳定性,为机械制造提供基础性的保障,实现良好的机械效益。

参考文献:

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[2]张春幸, 秦梦涛. 减振降噪在机械设计中的应用 [J]. 南方农机, 2022, 53 (13): 146-148+151.

[3]王坚. 减振降噪技术在机械设计中的应用分析 [J]. 设备管理与维修, 2021, (22): 112-113.  

[4]栗叶丹. 减振降噪技术在机械设计中的应用分析 [J]. 内燃机与配件, 2021, (02): 189-190.  

[5]杨金水, 马力, 吴林志, 等. 减振降噪点阵复合材料结构设计及性能表征[C]// 中国力学学会固体力学专业委员会,国家自然科学基金委员会数理科学部. 2018年全国固体力学学术会议摘要集(下). 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院先进船舶材料与力学工信部重点实验室;哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所;, 2018: 1.

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