電機的振動、結構噪聲和空氣噪聲的傳輸路徑有哪些?

2021-01-22 老趙說製造

傳輸路徑是振動從電機傳遞到我們聽覺或觸覺的路徑,它從振動源作為結構噪聲延伸到振動源表面,並從那裡作為結構噪聲穿過安裝系統進入驅動裝置,延伸到外部設備外殼表面,電機表面會產生空氣噪聲。在安裝電機時,這種噪聲衝擊外殼的內表面,並作為附加結構傳播的噪聲從外殼壁傳遞到設備的外表面。如果外殼有開口,「內部」氣載噪聲也會直接逸出到外部,並添加到來自振蕩外殼表面的氣載噪聲向內外輻射。通過我們的觸覺,我們可以感受到外殼表面的振動,如果空氣中的噪音達到了我們的聽覺時,我們可以感受到從外殼表面傳遞到外殼或安裝系統的振動。

下圖通過比較電機在安裝狀態(淺藍色光譜)和未安裝狀態(深藍色光譜)下產生的噪聲,可以看出結構噪聲路徑(質量分布和彈性)特性對產生空氣噪聲的表面的影響。

未安裝的電機由於其較小的表面積和振動分布,幾乎總是顯著地安靜,其產生的空氣噪聲很小,並且在聲學上很大程度上是短路的,因為其尺寸比聲音振蕩的波長小。事實上,它仍然可以被聽到是因為我們的聽覺提供了很大範圍的敏感度。在這種情況下,我們只能聽到高頻噪聲成分,這些成分在聲學上比低頻噪聲成分短路的要少一些,我們的聽覺對低頻噪聲成分也不太敏感,這就是為什麼未安裝電機產生的聲音原因。

由已安裝的電機生產的通常差別很大,用於在設備中安裝電機的系統只傳輸安裝點處存在的結構振動,安裝系統的性質對聲學和振動起著非常重要的作用!如果電機直接安裝在亞克力板,亞克力板的中心被選為安裝位置-理論上是最壞的情況。第一自然振蕩模式的波腹與丙烯酸板相應的最低自然頻率位於這裡。因此,在這一點上施加振動具有最大的效果,並且將產生最大的可想像的噪聲輻射,這是絕對不可取的。

我們觸覺的傳遞路徑僅限於通過結構傳播的噪聲將振動傳遞到被觸摸的表面,空氣傳播的噪音和結構傳播的噪音通常是一起工作的,一個日常的例子是電動剃鬚刀,它的馬達振動在我們的皮膚上被感覺到,並用我們的耳朵聽到。當這些措施應用於噪聲源和/或結構傳播噪聲的路徑時,尤其是在電機安裝區域,通常最有效的措施是減少不期望的空氣傳播噪聲。

在鼓風機、警報器等的可變流量條件下,空氣噪聲也會產生,導致空氣壓力的局部波動,如果我們想減少這種噪音,我們必須設計風機,使風機前面、內部和下遊的氣流儘可能均勻和恆定。通過減小物體表面的振動偏移,減小表面積,以及利用不同位置表面振動的時相位置(自然波形分布,因此聲學短路),可以減少由振動表面引起的空氣噪聲。這種短路也可以通過外殼上的開口來實現。因此,振蕩穿孔板與實心板相比是安靜的。

在設計揚聲器時採用了完全相反的方法,在磁場中振動的線圈很小(上圖),因此,像一個小馬達一樣,它只能自己產生少量的空氣噪聲。由於希望產生儘可能多的空氣噪聲,線圈被儘可能剛性地安裝在揚聲器振膜上,為了使該膜片在其表面上的所有位置儘可能地在同一相位振動,它被設計成輕質的並且基本上是剛性的,因此不是平坦的而是圓錐形的或凹的,並且在其外側邊緣上彈性地和彈性地附接在殼體上,為了防止振膜前後之間的聲音短路,揚聲器安裝在相對較大的牆壁(隔音牆)或外殼中。

結論

小型電機通常安裝在設備的狹小空間內,因此即使在實際熱輸出很小的情況下,它們所產生的熱量也可能特別不利,因為周圍的設備本身往往提供很少的散熱機會。由於這些電機通常靠近人類和他們的耳朵和觸覺,噪音和震動相對而言,它們被允許的噪音明顯低於大型電機的噪音。

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