机械设备噪声控制技术研究与应用

机械设备噪声控制技术研究与应用

李焱

天津联维乙烯工程有限公司，天津市滨海新区古林街，300270

摘要:本文概述机械设备噪声控制技术基本原理，方法及其在不同领域的应用。首先对噪声控制理论基础以及常见降噪方法进行介绍，主要从源头控制，传播途径干预以及接收端保护等方面进行阐述。其次对噪声测量和评价的技术手段进行了讨论，以期对噪声控制提供科学依据。应用中，本文对工业设备，运输工具，建筑机械及精密仪器等各种机械设备噪声控制技术革新与实践案例进行了细致分析。通过比较与实例分析论证噪声控制技术对改善环境质量与人类健康的意义。

关键词:噪声控制；降噪方法；噪声测量

1.机械设备噪声控制技术概述

1.1 噪声控制的基本原理与方法

噪声控制领域专家通过利用物理学与工程学原理制定出各种策略来降低或去除不必要的噪音。声源控制最为直接，包括更改设备设计，采用低噪声机械部件或者改造设备降低噪声。如机械部件的精密加工与平衡可以显着减小不平衡旋转部件产生的振动与噪声。对于传播路径的控制，工程师们设计了隔声、吸声的构造，比如隔音墙、吸音材料等，它们能有效降低工厂、办公室等场合声音的扩散。另外，还包括被动及主动噪声控制技术，被动技术一般涉及到物理障碍或者隔音材料等，主动噪声控制技术是以电子方式输出与噪声相反方向的声波以中和原噪声。主动噪声控制特别适合低频噪声，其原因是低频噪声波长较长，采用常规物理方法很难进行有效分离。主动噪声控制技术是将噪声信号探测出来，再产生相位相反的声波用于干涉以削减噪声能量。该方法广泛应用于航空航天，汽车和家用电器行业。

1.2 噪声测量与评估技术

噪声测量和评价是进行有效噪声控制策略研究的先决条件。精确的噪声评估有助于工程师们识别噪声的来源，性质和在周围环境中传播的规律。噪声测量一般涉及到声级计，频谱分析器和振动测量设备。这类仪器可以在各种频率下测得声压级并给出噪声在频谱上的分布情况，这将有助于确定控制噪声最为有效的措施。对于噪声的专业评估，它还涵盖了对噪声曝露程度的评估，这通常是基于国家或国际的标准来执行的。以工作场所为例，将按照职业健康和安全标准对雇员按规定时间接触噪声的情况进行评价。评价不仅与噪声强度有关，而且也与噪声持续时间及峰值水平有关。噪声评估不仅仅是物理上的测量，它还涵盖了对噪声影响的个人评估，例如人们对某一特定噪声水平的感受和反应。这些评估一般都是以问卷调查的方式或者运用心理声学的方法来完成的。理解人对噪声产生的主观情绪，对制定合适的噪声控制策略，提高环境噪声标准有着十分重要的作用。

2.机械设备噪声控制技术的应用

2.1 工业设备降噪技术应用

在对工业设备进行降噪技术应用时，工程师会在设计阶段即对噪声控制进行思考，并将降噪改进措施运用到已有设备中去，从而达到降低噪声之目的。新设备设计中使用低噪声电机及减震装置、对机械部件进行优化布置等是降低噪声行之有效的途径。对现有装置常用的降噪措施有：设置隔音罩、使用吸声材料遮盖装置表面、装置和地面间设置减振垫等。另外，优化生产流程还可以有效地降低噪声，如改变工艺流程、减小硬物撞击、降低操作速度等。实施噪声控制时，工业企业应兼顾经济性与运行可行性。比如将噪声源封闭起来处理，能够一定程度地减少噪声的传播，但是这样可能影响装置散热以及操作维护便捷性等。所以噪声控制方案的设计常常需要找到降噪效果和经济效益的平衡点。

2.2 运输设备噪声控制策略

在运输领域中，噪声控制策略在提高乘坐舒适度的同时，对于减少环境噪声污染也有着至关重要的作用。汽车，铁路等运输工具及航空器噪声控制问题，已成为制造商及使用者所关心的焦点。汽车工业采用更精细发动机部件、加装隔音层、优化车身气动设计等措施可明显降低噪声。另外，轮胎与路面之间的交互作用是噪声产生的一个重要根源，所以研制低噪声轮胎及路面材料是降低汽车运行噪声行之有效的方法。铁路运输时，对轨道及车辆进行设计优化还可降低噪声。利用平滑的轨道表面及列车设计时隔音材料、减震系统等均可降低运营过程中的噪音。对航空器来说，控制发动机噪声是个重大难题，工程师通过对发动机叶片进行优化设计，采用隔音材料和改善飞机外部形状等措施以达到减小噪声的目的。在这些运输工具噪声控制策略当中，科技的革新与物资的发展不断促进噪声控制效果。比如通过集成主动噪声控制系统可以对内部环境的噪声进行实时的监控与调整，该技术已经被高端汽车、飞机等设备所采用。

2.3 建筑机械噪声管理

建筑机械对城市建设及基础设施工程起到了至关重要的作用，但往往也是噪声污染产生的重要原因。对这些机械所发出的噪音进行治理，既有利于保护现场附近住户的生活质量又有利于遵守日益苛刻的环境法规。建立一个行之有效的噪声管理计划一般都包括及时保养建筑机械，保证它尽可能顺利地工作并降低不必要的噪音。使用润滑剂并经常更换磨损部件，有利于减小机械操作时的摩擦与振动，进而降低噪声。另外，建筑机械运行过程中使用隔音屏障与围挡策略可以有效隔绝噪音向现场外的扩散。采用吸声材料对机械及施工场地等特定部位进行覆盖还可以明显降低噪声影响。工程规划阶段合理安排作业时间、选用低噪声机械等措施可进一步缓解周围环境噪声影响。建筑机械的噪音管理也涵盖了使用现代、静音的建筑工具，这些工具在设计阶段就已经考虑到了降低噪音的需求。电动机械应用也在逐步增加，该机械比传统燃油机械能产生更小噪声与排放。更进一步的是建筑行业正在倾向于使用预制的建筑部件来减少场地的建设工作继而降低场地的噪声水平。

2.4 精密仪器噪声抑制技术
精密仪器对于环境噪声比较敏感，需要严格控制操作环境中噪声。精密实验室及工业环境下，噪声不但会对测量结果产生干扰，而且也会对仪器正常工作产生影响。应用噪声抑制技术所以在精密仪器领域非常关键，常用的方法有利用隔音室、隔振台等隔离外界振动、声波干扰等。隔音室一般由高密度吸声材料搭建而成，可有效屏蔽外界噪声对仪器运行环境的干扰。同时隔振台还可以抑制地面振动向仪器的传递，尤其适用于对振动异常敏感的仪器，例如电子显微镜、光学仪器等。另外精密仪器本身声音隔离亦是如此，需要在设计中考虑内部零件之噪音与振动控制问题，例如使用低振动之风扇与泵、机械部件间添加隔振材料等。电磁干扰有可能对精密仪器的工作性能造成不良影响，因此在技术抑制过程中，电磁噪声的屏蔽也是一个必须考虑的因素。采用屏蔽电缆及金属外壳、设计电磁兼容电路等均为保证精密仪器抗电磁噪声干扰。从更为宏观的角度讲，实验室环境的总体声学设计以保证各种操作环境与设备一起组成低噪声系统也是精密实验与测量的关键。采取这些综合措施可以使精密仪器在噪声控制较好的情况下稳定准确。

结束语

通过深入分析机械设备噪声控制技术及应用情况，文章凸显出不同机械领域开展有效噪声控制的重要性与迫切性。今后随着科技的发展以及人们环境保护意识的增强，噪声控制技术也会越来越精细化与智能化，有助于营造一个更加安静的居住与工作环境。经过不断地技术创新及应用优化可预期机械设备噪声控制技术对保护环境及提高人类健康有更大的效果。

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