在噪声源控制噪声

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第398页（3374字）

工厂中主要的噪声源有电动机、泵、通风机、压缩机、鼓风机、涡轮机、发电机、空气锤、各种金属切削机床、电锯、有梭布机、风动工具、加热炉、锅炉、控制阀、管道系统、冷却塔、喷射器等。

控制噪声的第一步就是在噪声源将噪声降低到允许的声级。这是控制噪声最好和最有效的方法。首先要确定产生噪声的具体原因，然后分析噪声的频率，提出控制噪声的方案。有旋转轴、齿和轴承的设备是主要调查对象。噪声可能有几个来源。由于噪声是一个特定频率的压力波，任何振动都会产生在可听到频率范围内的声音。因此任何旋转零件的振动都应加以检验。这种振动可能是由于轴与轴承间松动而使轴转动时产生径向移动而造成的。也可能是轴承磨损，轴的轴承表面磨损以及缺乏润滑。正常的润滑往往是减少噪声最简单的方法。

如果旋转的部件有齿轮的齿、叶片或任何其他均匀间隔的零件，这些障碍物在旋转中会引起振动。其振动频率f是零件转速，以r／s表示乘以齿数N即

f=r／s×N

例如一个有24个齿的正齿轮转速为1200r／min。则所产生的振动频率为

f=1200／60×24=480Hz的声波。

如果轴或其他旋转零件弯曲、不圆或不平衡时，也会造成频率等于旋转零件的转速或成倍转速的振动。如果这种零件从中心位置来回移动，产生的频率将是正常转速的两倍。其他形式的不平衡也可能产生转速的其他倍数的振动。降低旋转零件噪声的方法有：

1．正确的润滑；

2．更换磨损或损坏的零件；

3．改变转速使频率降低到允许范围；

4．改变障碍物的间距以便破坏振动的发生。

由转动轴产生的噪声与振动零件所传递的功率有关，其经验式为：

L₂=L₁+17log(W₂／W₁)

式中 L₂——增加的声强；dB；

L₁——原来的声强，dB；

W₂——增加的功率，W；

W₁——原来的功率，W；

如果振动的原因是由于不平衡，则噪声强度还和旋转零件的转速有关。很明显，不平衡的振幅是一个因素，但噪声的强度与转速的平方成正比。因此转速越高，对产生噪声的强度影响越大。

在同一平面上旋转的齿轮、皮带轮和其他零件可以在适当位置加减重量来达到静平衡。但在两个支承点之间的距离大于所支承的轴或其他旋转零件最大的直径时应进行动平衡。但应该注意保证所加减的重量不会成为新的障碍物或增加噪声。

含有扁平或接近扁平状的零件往往会弯曲，并以驱动力的频率在零件的固有频率下振动。机械零件几乎总是受到制约而不会象自由振动体那样起作用。当一个运动体用弹簧或减振装置装在固定的支座上时，可以数学模拟成振动体。在零件和支承件或某些其他部件间可能有摩擦力，运动体内可能有内摩擦力。这种机械构件很少能模拟成自由振动体。

在这种振动系统中，减少噪声的方法有：

1．通过从结构上把扁平零件从强制产生振动的零件上分开，来消除产生振动的驱动力；

2．改变驱动部件的转速以避免扁平零件在固有频率下振动。驱动频率与固有频率之比应大于1～1．4；

3．通过下列方法改变扁平零件的固有频率；

(1)增加或减少其质量；

(2)增加强肋或幅板。

4．在扁平零件加一个减振零件。

通常机械的机架和外壳及其部件是由钢板、铝板或铸件制成的。铸件已广泛地用作机械的机架。铸铁中的内摩擦力形成良好的减振作用，尤其在低频时更为显着。铸件重而且体积大，现在许多工厂已改用焊接钢板。增加交叉肋并焊接到钢板上或把叶片整体铸成一个铸件，这不仅能改变固有频率而且会增加强度。这是减少扁平叶片产生噪声最常用和最有效的方法。

在工业上，许多轻型设备是用薄金属板做成外壳、底座和盖。这些薄金属板往往由于弯曲振动而产生噪声。通过使用更厚的金属板或在大的平面上做成折痕以减少这些部件的振动。

有时在薄板上加上一层阻尼材料，可以使薄金属板起到减振作用。使用肘，阻尼材料至少应和被阻尼的金属薄板一样厚，最好比薄板厚几倍。阻尼涂层一般可以用填料、粘合剂和辅助材料按一定比例配好后涂在平板的一面，或两面各涂一半。如果把阻尼材料夹在两层薄板间，减振效果会更好。

当机械运转时，一个零件与另一零件接触也会产生噪声。噪声的大小取决于两种零件的材料、零件间的距离、零件对另一零件的冲击力等。这主要是由于相邻零件磨损或制造时尺寸不合格造成的。加润滑剂可减少零件间的间隙并起到吸收能量的作用。当一个零件是钢，另一个零件是铸铁时，问题特别麻烦。解决的办法是将其中一种零件用其他材料如黄铜、铝甚至塑料来代替。许多情况下钢或铸铁齿轮已用塑料代替，这样可以降低噪声。

互相重复碰撞的零件，加辗压或往复运动，在设计时，可以使其成一定角度相接触。这样会减少噪声，设计斜齿轮或螺旋齿轮代替正齿轮就是一个例子。木工及金属切削刀具也往往设计成这种形式。

流动的流体在有些情况下，也会产生噪声。这时会涉及两种现象：当发生湍流时流体的摩擦力：由于压力波动造成流体内部气泡的形成和消失，这种现象称为气蚀或空穴现象。

流动流体中压力和速度的关系非常密切。流体流动所产生的噪声可用下式估算：

I₂－I₁=60log(V₂／V₁)

式中 V₁，V₂——相应的流速，m／s；

I₁，I₂——相应的噪声强度，dB；

由上式可知当流速增加一倍，噪声强度增加18dB。

当配管系统中管子改变方向时，管道中流动的流体可以产生大量噪声，这种噪声是由于流体冲击管子的弯头以及流体内的湍流所造成的。液体中的大气泡在流体经过弯头时会产生锤击声，在跟随的液体向前流动时，会撞击管壁井将声音传得很远。

为了使流体流动时减少噪声，最有效的方法是在设计管路系统时，使压力、流速和方向的变化尽可能最少，并保持流体流动均匀而连续。但是要达到这样的目的，往往费用很大，因而是行不通的要减少输气管道中高速气流产生的噪声时，可在管道外壁表面覆盖一层阻尼材料(如防振阻尼浆，沥青，毛毡、橡胶等)作阻尼层，阻尼层外紧附一层玻璃棉或矿渣棉作吸声层，再加一层钢丝网水泥保护层作隔声层，这样可显着降低管壁的声辐射。