噪聲源分類及基本特性——噪聲源發聲機理機械噪聲
機械噪聲
各廠礦企業都有多種機械噪聲,如沖床的沖壓聲、車床的切削聲、齒輪變速箱噪聲以及金屬的撞擊聲等。
當機器的零部件受到諸如撞擊力、摩擦力、交變機械力或電磁力等的作用時,這些部件就會形成一個振
動系統,并向空間輻射噪聲。這些機械的振動部分,如外殼、軸桿、機架等,都可看成是機械性噪聲源。
機械部件振動強度與交變作用力的大小成正比,還與作用力的交變頻率有關。當作用力的交變頻率趨于
機械的共振頻率時,則振動增強;若交變頻率等于共振頻率時,機械部件產生共振,振動強度最大。共
振時,部件的振動強度與其內摩擦阻尼特性有關,內阻大的振動就小,內阻小則振動就大。
物體振動會產生輻射噪聲。一般來說,當振動物體的表面積尺寸大于聲波波長時,才能有效地輻射高于這
一頻率的聲波。特別縣尺十較小的機組不易輻射低頻率噪聲,只有大面積的機組才既易于輻射低頻率噪聲
又易于粗射直頻案喝聲,例如,較大尺寸的紙盆喇叭其發聲頻帶就寬(向低頻范圍擴展,音質就好)減小
機照不以要的幅板,也是控制機械噪聲的基本方法之一。
機械噪聲來源于機械部件之間的方亦力 這此力的往遞和作用一般分為三類,即撞擊力、周期性作用力和摩
擦力。實際上機械部件之間往往同時且有三種力的作用,只不過是其中某一種力的作用較強或較弱罷了。除
需要對這二種力作田面產生的噪聲進行分析外,還需要對其他振動噪聲源進行分析研究。
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(1)撞擊噪聲
利用沖擊力做功的機械會產生較強的撞擊噪聲,如沖床、鍛錘、汽錘和鑿巖機等機械在工作時,每一個工作循
環會產生一個由撞擊引起的脈沖噪聲,稱為撞擊噪聲。鍛錘的撞擊噪聲最強,現以鍛錘為例分析撞擊噪聲。
鍛錘工作時,其機械能分為四部分:第一部分做功;第二部分克服各種阻力轉化為熱能:第三部分通過地基以固
體聲的形式向四周大地傳播,第四部分則轉化為使機件產生彈性形變的振動能。這種振動能的一部分以聲波形式
向四周空間輻射,形成撞擊噪聲,其發聲機制有以下四種:
①撞擊瞬間,由物體間的高速流動空氣所引起的噴射噪聲。
②撞擊瞬間,在錘頭、錘模、鐵砧碰撞面上產生突然形變,以致在該面附近激發強的壓力脈沖噪聲。
③撞擊瞬間,由于部件表面的形變,在這些部件表面的側向產生突然的膨脹,形成向外輻射的壓力脈沖噪聲。
④撞擊后引起的受撞部件結構共振所激發的結構噪聲。
上述四種發聲機制中,以結構噪聲影響最強,其輻射噪聲的維持時間最長,可達100ms。結構噪聲可用聲級計的“快”
和“慢”擋測量。撞擊激勵頻率與撞擊的物理過程有關,較硬的光滑物體相撞,作用時間短,作用力大,激勵的頻帶
寬,激發物體本征模態就多,呈寬頻帶撞擊噪聲;較軟的不光滑的物體相撞,則作用時間長,作用力小,激勵的頻帶
窄,激發的模態少。如冷鍛或空氣錘就比熱鍛輻射較強的撞擊噪聲,且具有較多的頻率成分(向高頻范圍發展)。另
外三種機制產生的撞擊噪聲是在撞擊瞬間產生的一次壓力脈沖,其強度很高,在鍛錘附近操作的工人人耳位置的脈沖
聲級高達155dB(A),但其維持時間很短,最長不過幾毫秒,所以使用聲級計“快”“慢”擋根本測量不準這種噪聲。
如3t鍛錘在熱鍛方鋼時,以1次/s的速率連續鍛壓,距鍛壓件1m處測量得到的“脈沖”A聲級為127dR.而“快”擋則僅有
106dB(A)。其他類似的機械撞擊噪聲,如沖床沖壓聲、鑿巖機中活塞與鈺桿的撞擊聲、金屬相互撞擊聲等,都是以結構
在撞擊后的鳴響聲為主。所以,降低結構噪聲是控制撞擊噪聲的主要措施。
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