噪聲與振動(dòng)控制論文噪聲控制論文

噪聲與振動(dòng)控制論文噪聲控制論文電動(dòng)機(jī)噪聲及其控制摘要：本文敘述了噪聲的基本概念和電動(dòng)機(jī)噪聲對(duì)人體健康的危害。根據(jù)聲學(xué)原理，著重分析了電動(dòng)機(jī)的噪聲來(lái)源及降噪方法。以噪聲源控制、傳播途徑控制和保護(hù)接收者為途徑，介紹了降低電動(dòng)機(jī)噪聲級(jí)的輔助措施。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)噪聲主要降噪措施輔助措施噪聲是危害人類健康的殺手之一凡是使人煩惱的、破壞安靜的，影響人們正常生活、工作、學(xué)習(xí)的聲音，不管是樂音還是其他聲音，都稱之為噪聲。科學(xué)研究表明，讓一個(gè)健康的人在大于90分貝的環(huán)境中工作超過(guò)2小時(shí)，耳朵會(huì)嗡嗡作響，聽覺靈敏度下降；有的還會(huì)產(chǎn)生眼脹、眼痛、流淚、光適應(yīng)度降低等視力不清癥狀。受高強(qiáng)度噪聲長(zhǎng)期刺激，可引發(fā)各種疾病：中樞神經(jīng)發(fā)生紊亂，致使大腦皮層興奮或抑制失調(diào)，表現(xiàn)出非常煩躁不安、頭暈、頭疼、耳鳴、心慌等癥狀；能使人植物神經(jīng)功能發(fā)生紊亂，導(dǎo)致血壓升高或降低、心電圖發(fā)生改變、胃腸道功能障礙、抵抗力減弱等癥狀；還會(huì)影響胎兒發(fā)育和兒童智力；妨礙通訊，干擾控制信號(hào)的接收，進(jìn)而會(huì)誘發(fā)各類次生工業(yè)事故。因此噪聲是危害人類健康的殺手之一。電動(dòng)機(jī)噪聲來(lái)源電機(jī)的使用非常廣泛。據(jù)調(diào)查，目前國(guó)產(chǎn)的中小型電機(jī)噪聲多在90—100dB之間，大型電機(jī)噪聲均高達(dá)100dB以上。噪聲分為機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力性噪聲和電磁噪聲三大類。根據(jù)發(fā)聲機(jī)理，主要為振動(dòng)噪聲。由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲稱為機(jī)械噪聲，由空氣振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲稱為空氣動(dòng)力性噪聲，由電磁振蕩產(chǎn)生的噪聲稱之為電磁噪聲。主要來(lái)源有以下幾種。結(jié)構(gòu)噪聲源。電動(dòng)機(jī)主要由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成的，所有電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對(duì)于轉(zhuǎn)軸不可能做到完全對(duì)稱（包括質(zhì)量分布和力矩平衡），這就勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在做功時(shí)因偏心轉(zhuǎn)動(dòng)而使轉(zhuǎn)子與軸承間產(chǎn)生偏心振動(dòng)，通過(guò)連接部件傳到機(jī)體，使底座和基礎(chǔ)間發(fā)生松動(dòng)碰撞，進(jìn)行放大，放大的結(jié)果類似于偏心打夯機(jī)。一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，機(jī)械噪聲是最明顯的。轉(zhuǎn)子不平衡是主要激振力，安裝松動(dòng)是助長(zhǎng)放大的“溫床”。風(fēng)扇噪聲源。電動(dòng)機(jī)安裝風(fēng)扇是為了滿足散熱的要求，但高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，由于空氣與風(fēng)扇葉片之間的相對(duì)速度很大，葉片周期性打擊空氣，引起空氣的壓力脈動(dòng)，在葉片附近必然會(huì)出現(xiàn)大量渦流，從而形成強(qiáng)烈、寬頻帶的空氣動(dòng)力性噪聲，同時(shí)，激勵(lì)葉片振動(dòng)而發(fā)出振動(dòng)噪聲。進(jìn)氣、排氣噪聲源。風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流通過(guò)進(jìn)口、出口（風(fēng)罩）處發(fā)生氣流擾動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)渦流、層流及噴流等現(xiàn)象，形成通氣噪聲，屬低頻空氣動(dòng)力性噪聲。嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而尖厲的口哨噪聲。換氣噪聲源。風(fēng)扇進(jìn)行冷卻時(shí)，不斷抽換轉(zhuǎn)子和定子空隙之間的熱氣體，形成高速熱氣流，特別當(dāng)空隙存在間斷性和不均勻性時(shí)，氣流受阻引起非常強(qiáng)烈的笛鳴噪聲和渦流噪聲。電磁噪聲源。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲的因素十分復(fù)雜，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)理論，電機(jī)的電磁噪聲主要源于磁通穿過(guò)定子繞組與轉(zhuǎn)子鐵心間氣隙時(shí)所產(chǎn)生的徑向電磁力波，包括基波Blsinot，由定子繞組磁勢(shì)所造成的各種諧波磁通SBnsinnot，由轉(zhuǎn)子繞組磁勢(shì)所造成的各種諧波磁通SBksikot，等等，相互作用產(chǎn)生徑向力波形成電磁噪聲。其強(qiáng)度與磁通大小、電機(jī)結(jié)構(gòu)、振動(dòng)特性、定子聲輻射的性質(zhì)等有關(guān)。電動(dòng)機(jī)噪聲的主要降噪措施機(jī)械噪聲源的降噪。改善轉(zhuǎn)子平衡的程度是降低機(jī)械噪聲的關(guān)鍵措施之一，這很大程度上取決于電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和完善，制造、安裝水平的提高。①選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)材料，提高加工精度，使轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布和力矩相對(duì)于轉(zhuǎn)軸盡可能接近完全對(duì)稱，并保持不變形。②選擇更高精度的軸承。③保證軸承和軸承座端蓋之間的配合良好，如用焊接代替鉚接。④提高裝配技術(shù)，校準(zhǔn)中心，維持好動(dòng)態(tài)平衡，注意維護(hù)保養(yǎng)。⑤底座和基礎(chǔ)之間采取阻尼減振措施，如橡膠、彈簧等，或安裝減振器，加大機(jī)座的阻尼（如襯墊阻尼材料：J70-1防振隔熱阻尼漿、瀝青石棉絨阻尼漿、軟木防熱隔振阻尼漿等）。這些都是降低機(jī)械噪聲的方法?？諝鈩?dòng)力性噪聲源的降噪?？諝鈩?dòng)力性噪聲直接與氣流的線速度和氣壓差有關(guān)，因此，使風(fēng)路平滑，氣流順暢，減少突變，降低氣壓差和氣流速度，是降低空氣動(dòng)力性噪聲的關(guān)鍵。具體措施如下。3.2.1電動(dòng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的降噪。在額定轉(zhuǎn)速和不影響電機(jī)做功要求的前提下，合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加定子與轉(zhuǎn)子的間隙，盡可能減小轉(zhuǎn)子的表面積，以最小限度的風(fēng)速、風(fēng)量滿足電機(jī)的散熱要求，這樣產(chǎn)生的空氣動(dòng)力性噪聲降低就弱。提高制造工藝水平，使表面越光滑，不存在間斷性和不均勻性，對(duì)于降低電機(jī)產(chǎn)生的笛鳴噪聲，可以達(dá)到很好的效果。3.2.2冷卻系統(tǒng)的降噪。風(fēng)扇噪聲是由旋轉(zhuǎn)的葉片周期性打擊空氣而形成的渦流噪聲，所夾雜的基波和高次諧波與風(fēng)扇的葉片數(shù)、直徑、轉(zhuǎn)速有關(guān)，葉片數(shù)越多、直徑越大、轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的噪聲越強(qiáng)。因此，在滿足電機(jī)的散熱要求的前提下，改進(jìn)冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)形狀，葉片數(shù)量由多變少，縮小風(fēng)扇的外徑，是降低風(fēng)扇噪聲最有效的措施。要考慮設(shè)計(jì)合理的通風(fēng)途徑，即風(fēng)葉和風(fēng)罩間的風(fēng)道與風(fēng)口罩，改進(jìn)排氣口（風(fēng)罩）和進(jìn)氣口形式，使風(fēng)路平滑，減少突變，氣流順暢，以有效減少渦流、層流噪聲。電磁噪聲源的降噪。電磁噪聲是由電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子間的氣隙磁場(chǎng)中各次諧波磁場(chǎng)相互作用所產(chǎn)生的徑向力波形成的。其強(qiáng)度決定于定子槽數(shù)、轉(zhuǎn)子槽數(shù)、極對(duì)數(shù)的配合數(shù)值。使轉(zhuǎn)子槽數(shù)減少且接近于定子槽數(shù)，并將轉(zhuǎn)子直槽改為斜槽，可增加漏抗，使各次諧波磁場(chǎng)在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中互相感應(yīng)的電流有不同程度的減小。這樣可有效控制和降低電動(dòng)機(jī)的電磁噪聲。降低電機(jī)噪聲的輔助措施前面介紹的都是對(duì)電機(jī)本身的噪聲源采取降低噪聲的措施。當(dāng)電機(jī)噪聲源的噪聲降低到一定程度后，要繼續(xù)降低到環(huán)境噪聲控制的要求，有時(shí)要花費(fèi)很多生產(chǎn)制造上的費(fèi)用，這就要分析和權(quán)衡，可考慮采取輔助措施降低電機(jī)噪聲。所謂輔助措施是指在聲源以外配裝輔助設(shè)備的降噪控制措施，通過(guò)在聲源處控制、在傳播途徑上控制和保護(hù)接收者，最大限度地減小噪聲對(duì)人類健康危害。噪聲源處控制。4.1.1消聲。用消聲器來(lái)降低噪聲。消聲器是一種既允許氣流順利通過(guò)，又能有效地阻止或減弱聲能向外傳播的裝置，可降低電機(jī)冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力性噪聲。目前應(yīng)用廣泛的是微穿孔板消聲器，其吸聲系數(shù)高，吸收頻帶寬，壓力損失很小，氣流再生噪聲低，且易于控制。4.1.2隔聲。把聲源封閉在有限的空間內(nèi)，使聲源與周圍環(huán)境隔絕，隔斷輻射，如配裝局部隔聲罩、箱式隔聲罩、組裝式隔聲罩等。甚至建造具有足夠隔聲量的墻體，以及有一定隔聲性能的門、窗組成的隔聲間，將噪聲源封閉。4.2.3隔振與阻尼。為了防止電機(jī)通過(guò)剛性基礎(chǔ)將振動(dòng)放大或傳給工作臺(tái)，在電機(jī)和基礎(chǔ)之間安裝減振器；在電機(jī)和其他結(jié)構(gòu)間鋪設(shè)具有一定彈性的襯里材料，如橡膠板、軟木、毛氈、石棉板等；在電機(jī)周圍挖一條深溝，內(nèi)填鋸末、膨脹珍珠巖等。噪聲傳播途徑的控制。噪聲是通過(guò)空氣媒質(zhì)傳播的，根據(jù)聲學(xué)基本原理，接受點(diǎn)離聲源的距離每增加一倍，聲強(qiáng)就會(huì)降低6分貝。因此，可在聲源與受影響者之間修建隔聲屏障，修建表面涂有吸聲材料的吸聲墻等，從噪聲的傳播途徑加以控制。若條件允許，可使電機(jī)和作業(yè)場(chǎng)所遠(yuǎn)離居民區(qū)，并在傳播路徑上種植有一定密度和寬度的樹叢和草坪，設(shè)立專門的綠化隔聲帶，或利用地形（如山崗、土坡等）阻斷、屏蔽噪聲的傳播。保護(hù)接收者。噪聲控制的最后一關(guān)就是保護(hù)接收者。首先，車間在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要具有吸聲效果，建材采用多孔性吸聲材料，以降低反射噪聲；直達(dá)噪聲仍超標(biāo)時(shí)，對(duì)車間操作人員要進(jìn)行直接保護(hù)，佩帶防護(hù)耳塞或防聲頭盔；對(duì)于強(qiáng)電磁噪聲環(huán)境下的工作人員，要進(jìn)行屏蔽保護(hù)?？紤]到工業(yè)噪聲對(duì)居民的影響，居民室內(nèi)可裝飾吸聲材料，安裝隔聲門窗，等等。結(jié)語(yǔ)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備之所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用量最大而且最為廣泛，是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)很容易將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，但同時(shí)不可避免地產(chǎn)生副作用一一噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲對(duì)人類健康造成了一定的危害，因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行噪聲分析及控制的研究具有理論和實(shí)踐的重要意義。綜上所述，要降低電機(jī)噪聲，重在改善電機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié)