清淤機(jī)的消音器設(shè)計【獨(dú)家含proe三維及5張CAD圖】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】圖紙預(yù)覽詳情如下：

0清淤機(jī)的消音器設(shè)計摘要隨著 21 世紀(jì)改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)有了飛速的發(fā)展，加上科學(xué)技術(shù)的日益提高，人們的生活水平也有了質(zhì)的提升，清淤機(jī)開始走進(jìn)了千家萬戶，隨之而來的大氣污染和噪聲污染也一直困然著人們的生活和我們一直平靜祥和的大自然！這使得我國的清淤機(jī)數(shù)量迅速增加，帶來的交通問題也日益險峻，而其中，私家車增速最快，在大城市里，幾乎每個家庭都擁有一輛私家車，有的家庭里甚至人手一輛！這樣導(dǎo)致的噪聲污染就尤其嚴(yán)重。噪聲的危害是多方面的，輕微的噪聲會影響人們的休息與睡眠，嚴(yán)重的噪聲甚至?xí)p傷人的聽力、誘發(fā)各種疾病甚至影響人們的心理健康容易使人產(chǎn)生焦慮、失眠等狀況。德國柏林環(huán)境署在一份研究報告中指出，在平均 70 分貝的噪聲中可使人們心肌梗塞發(fā)病率增加 30％左右，特別是夜間受擾，發(fā)病率更高。在極強(qiáng)烈的噪聲如高達(dá) 140 分貝環(huán)境下，則會引起聽覺器官發(fā)生急性外傷，特別的噪聲還會損壞建筑物和儀器設(shè)備等。清淤機(jī)的噪聲包括了各種不同性質(zhì)噪聲的綜合性噪聲源，清淤機(jī)噪聲源大致可以分為發(fā)動機(jī)噪聲和底盤噪聲。發(fā)動機(jī)噪聲是清淤機(jī)噪聲源的主要部分。發(fā)動機(jī)噪聲再細(xì)分又可以分為空氣動力性噪聲、燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。其中空氣動力性噪聲主要包括進(jìn)氣、排氣和風(fēng)扇噪聲，而其中，排氣噪聲又是發(fā)動機(jī)最大的噪聲源，進(jìn)氣噪聲稍次之，隨著對噪聲控制要求的提高，發(fā)動機(jī)噪聲的處理問題顯得日益突出，國內(nèi)外都十分重視降低清淤機(jī)發(fā)動機(jī)噪聲。因此，為了降低我國清淤機(jī)噪聲水平，首先應(yīng)以控制發(fā)動機(jī)動力噪聲問主要目標(biāo)，把握關(guān)鍵，再輔助從其它方面更好的降低清淤機(jī)噪聲水平。關(guān)鍵詞 噪聲 消聲器 清淤機(jī)1AbstractSince the reform and opening up in twenty-first Century, China's economy has developed rapidly, and science and technology increasing, people's living standard also has been a qualitative improvement, the car started to enter thousands of households, air pollution and noise pollution there has difficulties with natural people's lives and we have been peaceful nature! This makes China's number of cars is increasing rapidly, the traffic problem has caused increasingly steep, and among them, the fastest growth rate of private cars, in the big city, almost every family has a car, some families even a staff! Noise pollution is particularly serious cause. Noise harm is various, slight noise will affect the rest and sleep of people, serious noise induced hearing, even disease damage people even affect people's mental health is easy to produce anxiety, in somnia and other conditions. Germany Berlin environment department said in a research report, the average 70 dB noise can make people 30% increase in the incidence of myocardial infarction, especially at night, disturbed, a higher incidence. The noise is very strong as high as 140 dB environment, will cause the auditory organ of acute trauma, noise also special damage to buildings and equipment etc..The noise of the car including a comprehensive noise source all kinds of noise, car noise source can be roughly divided into the noise of the engine and chassis noise. Engine noise is the main part of vehicle noise. The noise of the engine is subdivided and can be divided into the air dynamic noise, combustion noise and mechanical noise. The air dynamic noise mainly comprises an air inlet, exhaust and fan noise, of which, the exhaust noise is the biggest source of engine noise, the intake noise slightly times, along with the noise control requirements increase, deal with the problem of engine noise is becoming increasingly prominent, at home and abroad have attached great importance to reduce engine noise. Therefore, in order to reduce the noise level of our car, first of all should be to control the engine noise asked the main goal, grasp the key, then assisted in other ways, better to reduce automobile noise level.Keywords：Noise Muffler Dredging machine2目錄第一章 緒論 ......................................................................................................................................41.1 清淤機(jī)消聲器現(xiàn)狀 .............................................................................................................41.2 清淤機(jī)消聲器模型快速研制的任務(wù)和特點(diǎn) .....................................................................5第二章 清淤機(jī)消聲器的總體設(shè)計 ..................................................................................................62.1 消聲器分類 .........................................................................................................................62.2 消聲器工作原理 .................................................................................................................82.3 消聲器的選擇 .....................................................................................................................82.4 消聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................................9第三章 快速研制的加工工藝 ........................................................................................................103.1 產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建 .......................................................................................................103.2 三維模型的零件設(shè)計 .......................................................................................................103.3 零件成型加工 ...................................................................................................................12第四章 實(shí)體零件的性能分析 ........................................................................................................144.1 消聲器的聲學(xué)性能 ...........................................................................................................144.2 消聲器的空氣動力性能 ...................................................................................................144.3 消聲器的結(jié)構(gòu)性能 ...........................................................................................................16第五章 結(jié)論 ....................................................................................................................................17致謝 ..................................................................................................................................................18參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................................193第一章 緒論1.1 消聲器現(xiàn)狀在消聲器研究和發(fā)展的歷史進(jìn)程中，首先出現(xiàn)的是無源消聲器，主要包括以下幾種類型：阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合型消聲器。之后從二十世紀(jì)三十年代開始，消聲器的研究工作進(jìn)入了一個快速發(fā)展的時期，德國物理學(xué)家研究并制造出了一種不同于無源消聲器的消聲器，即現(xiàn)在所稱的有源消聲器。在清淤機(jī)工程應(yīng)用領(lǐng)域，排氣噪聲的控制主要是安裝無源消聲器，這種廣泛的應(yīng)用所帶來的經(jīng)濟(jì)效益又更能促進(jìn)無源消聲器的研究，這也使得無源消聲器的技術(shù)越來越成熟[2]。 消聲器的理論研究歷史比較久遠(yuǎn)，上世紀(jì)二十年代美國首先提出了抗性聲濾波器理論。而 50 年代到 70 年代是消聲器理論研究發(fā)展最快的時期，在六十年代末期，日本教授福田基一在消聲器理論研究方面做出了杰出的貢獻(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)研究方面，上世紀(jì) 50 年代才越來越多，我國在這一方面的研究與世界發(fā)達(dá)國家相比要晚很多，從 1979 年頒布機(jī)動車輛噪聲標(biāo)準(zhǔn)以后才開始的。消聲器研究設(shè)計知識面廣，工作復(fù)雜，早期主要采用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究。90 年代后，在充分掌握了消聲器設(shè)計計算的基本理論和分析方法后，已經(jīng)能比較精確地計算穿孔消聲器的消聲性能。而王詩思和高宗英在抗性消聲器插入損失模型上的研究發(fā)現(xiàn)，以及胡立臣推導(dǎo)出六種不同消聲單元的傳遞矩陣并在實(shí)際中的具體應(yīng)用，都對消聲器的理論研究起到了很大的推動作用。當(dāng)然，這些分析計算都是基于一維理論開展的，而在實(shí)際的聲波傳播都是二維或者三維的，上述理論在實(shí)際應(yīng)用中的準(zhǔn)確性就有待商榷了。在面對這一難題的時候，計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)產(chǎn)生了很大的作用，有限元法和邊界元法[5]數(shù)據(jù)量大，由于計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展得以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。通過計算機(jī)模擬計算，節(jié)省了消聲器開發(fā)成本，加快了消聲器開發(fā)進(jìn)程，目前，各消聲器研究機(jī)構(gòu)和廠商都在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，計算機(jī)在消聲器設(shè)計上的應(yīng)用也日臻成熟。本文也是基于有限元法對消聲器消聲性能進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)。1.2 高阻尼材料鎂合金的應(yīng)用 隨著工業(yè)和交通業(yè)的不斷發(fā)展，振動和噪聲已成為三大公害之一。由疲勞、噪聲和4振動產(chǎn)生的危害可以通過減低材料或結(jié)構(gòu)的振動幅度來降低，主要有三種方法：(1)　將結(jié)構(gòu)件設(shè)計得足夠龐大和堅固，以降低振動振幅；(2)　巧妙設(shè)計結(jié)構(gòu)件，以使它避開共振條件；(3)　振動能夠被很快地衰減下來。第一種方法從成本和重量方面考慮是不可取的；第二種方法是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計所經(jīng)常采用的方法，但如果振動譜非常復(fù)雜，則這種方法也只能部分解決問題。在前兩種傳統(tǒng)的防噪減振措施不能滿足需要時，人們希望有一個根本解決問題的方法，即尋找高阻尼材料，將振動和噪聲抑制在發(fā)生源處。阻尼本領(lǐng)是材料的一種性質(zhì)，它能夠?qū)⒉牧系臋C(jī)械振動能量通過內(nèi)部機(jī)制不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?通常是熱能)。高阻尼材料可以分為兩大類：有機(jī)系統(tǒng)和金屬系統(tǒng)。具有粘彈性阻尼特性的有機(jī)涂層或夾層具有較高的阻尼本領(lǐng)，且對外加電磁場不敏感，而在室溫附近得到了較多的應(yīng)用，但由于很容易被環(huán)境(水、油等)所污染，所以它們只在特定的頻率和溫度范圍內(nèi)才是有效的。某些金屬和合金，在具有足夠的強(qiáng)度和韌性而作為結(jié)構(gòu)材料的同時，還具有不依賴于頻率、相對于塑料來說較小地依賴于溫度的、較高的內(nèi)稟阻尼特性，因此得到了廣泛的應(yīng)用。在所有金屬結(jié)構(gòu)材料中，鎂合金阻尼性能最好，阻尼系數(shù)是鋁合金的 15 倍，鋼的60 倍，阻尼系數(shù)越大，振幅衰減越快，減振性能越好；高的阻尼容量和良好的消振性能，使其可承受較大的沖擊振動負(fù)荷，適用于制造承受沖擊載荷和振動的零部件。此外，鎂合金是比重最小的金屬結(jié)構(gòu)材料，比重約是鋁的 2/3，鋼的 1/4，因此在輕量化方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。正是由于以上兩大特質(zhì)以及電磁屏蔽性等其他優(yōu)點(diǎn)，鎂合金廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事等尖端領(lǐng)域和交通、3C 等民用領(lǐng)域。鎂合金可滿足航空航天、軍事領(lǐng)域?qū)p質(zhì)材料吸噪、減振、防輻射的要求，可大大改善飛行器的氣體動力學(xué)性能和明顯減輕結(jié)構(gòu)重量。在國外，B—36 重型轟炸機(jī)每架用4086kg 鎂合金簿板；噴氣式殲擊機(jī)“洛克希德 F—80”的機(jī)翼用鎂板，使結(jié)構(gòu)零件的數(shù)量從 47758 個減少到 16050 個；“德熱來奈”飛船的起動火箭“大力神”曾使用了600kg 的變形鎂合金；“季斯卡維列爾”衛(wèi)星中使用了 675kg 的變形鎂合金；直徑約 1米的“維熱爾”火箭殼體是用鎂合金擠壓管材制造的。我國的殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、民用機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、飛船上均選用了鎂合金構(gòu)件：一個型號的飛機(jī)最多選用了 300~400 項(xiàng)鎂合金構(gòu)件；一個零件的重量最重近300kg；一個構(gòu)件的最大尺寸達(dá) 2m 多。5鎂合金應(yīng)用于交通領(lǐng)域尤其是汽車零件的不僅可減輕整車重量，間接減少燃油消耗量；而且減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可降低噪聲，用于座椅、輪轂可以減少振動，提高汽車的安全性和舒適性。目前用于汽車上的鎂合金零件至少有 60 種，主要有儀表盤、座椅骨架、方向盤、引擎蓋、變速箱、進(jìn)氣歧管、輪轂等。使用鎂合金輪轂可減少汽車引擎、懸吊托架及變速箱的振動，提高其使用壽命；同時也提高了汽車行駛過程中的平穩(wěn)性、安全性和舒適性。據(jù)報道，美國研制的一種鎂合金汽車輪轂，在輪胎被扎破之后仍能以不高于 48km/h 的速度行駛，汽車不受損害，可防止人身事故。而對騎摩托車或自行車的人而言，更低的振動性意味著更高價值的享受。高阻尼材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合的一個很好的例子是泡沫鎂合金，由日本名古屋工業(yè)研究所于 1999 年 5 月研發(fā)成功，具有極好的吸振和耐高溫性能，可用于汽車防撞桿和消聲器。3C 產(chǎn)品 (計算機(jī)、通訊、消費(fèi)類電子產(chǎn)品)是當(dāng)今全球發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)，鎂合金非常適合制造便攜式 3C 產(chǎn)品外殼。雖然密度是塑料的 1.5 倍，但在剛度、散熱性和可回收方面都優(yōu)于塑料。鎂合金良好的減振性能可大大減少噪聲和振動，有助于減少外界振動源對內(nèi)部精密電子、光學(xué)組件的干擾。早在 1992　年日本筆記本電腦廠商就推出了鎂合金產(chǎn)品，1998 年以后日本所有的筆記本電腦廠商，諸如 Sony、Sharp、Hitachi 和Panasonic 等均推出了鎂合金外殼機(jī)型，目前 38mm　以下機(jī)種已全部采用鎂合金外殼。2003 年日立金屬將鎂合金成功運(yùn)用于卡西歐(Casio) 的數(shù)碼相機(jī) EXILIM　EX—S3　的外殼中，并獲得當(dāng)年國際鎂合金協(xié)會的最優(yōu)化設(shè)計的獎勵。我國聯(lián)想和華碩也在部分高端產(chǎn)品中逐漸開始采用鎂合金外殼。隨著消費(fèi)者對輕、薄、短、小以及時尚新潮的要求越來越高，在 3C　產(chǎn)品的外殼應(yīng)用上，鎂合金已有逐步取代 ABS、PC　等材料的趨勢。開發(fā)具有大的阻尼本領(lǐng)的阻尼材料在減振、防噪和提高結(jié)構(gòu)件的性能等方面具有重要的意義，將成為 21　世紀(jì)材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。對于具有高阻尼性能的鎂合金而言，如何解決阻尼性能和力學(xué)性能之間的矛盾，開發(fā)同時具有高阻尼和足夠力學(xué)性能的鎂基阻尼合金是高性能鎂合金開發(fā)的重要課題之一。目前已開發(fā)及使用的鎂基阻尼合金基本為鑄造鎂合金，通過熱機(jī)械加工工藝如擠壓、熱軋和等通道角擠壓等以及熱處理工藝，研究和開發(fā)鎂基阻尼合金將是未來該領(lǐng)域的重要方向。(來源: 重大裝備技術(shù))61.3 清淤機(jī)消聲器模型快速研制的任務(wù)和特點(diǎn)（1）用計算機(jī)輔助軟件設(shè)計和構(gòu)建出清淤機(jī)消聲器三維模型（2）把計算機(jī)構(gòu)建的三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)換成 STP 文件（3）對消聲器實(shí)體零件加工進(jìn)行分析（4）分析消聲器實(shí)體零件性能達(dá)到一定的消聲效果，具有實(shí)用性。此次畢業(yè)設(shè)計是一次好的學(xué)習(xí)和鍛煉機(jī)會。通過計算機(jī)的三維模型構(gòu)建，設(shè)計出具有一定實(shí)用性的清淤機(jī)消聲器，較好完成本課題的畢業(yè)設(shè)計及提交合格論文。 1.3 本文研究內(nèi)容隨著我國清淤機(jī)保有量的不斷增加，清淤機(jī)噪聲逐漸成為主要的環(huán)境污染源?？刂魄逵贆C(jī)噪聲成為非常迫切的問題。 國家規(guī)定清淤機(jī) A 噪聲限值為 74dB。一個好的消聲器可大大降低清淤機(jī)排氣噪聲，因此研制高性能的排氣消聲器，便成為降低清淤機(jī)噪聲，從而降低城市環(huán)境噪聲的首要任務(wù)。7第二章 清淤機(jī)消聲器的總體設(shè)計2.1 消聲器的分類消聲器是噪聲減噪控制過程中應(yīng)用極為廣泛，是一種能同時讓氣流通過而又能阻礙和衰減噪聲向外傳播的裝置，通常用在空氣動力性噪聲的控制，主要安裝在氣流進(jìn)、排氣口或氣流通道上，一個消聲性能良好的消聲器，可降低 20～40dB 由氣流產(chǎn)生的噪聲。消聲器的種類很多，按消聲機(jī)理和結(jié)構(gòu)，可大致分為以下五類：阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合性消聲器，有源消聲器和微穿孔板消聲器，特別是前三種應(yīng)用最為廣泛。1．阻性消聲器阻性消聲器主要是利用能量吸收的原理，在氣流通道內(nèi)填充吸聲材料，聲波在消聲器通道內(nèi)傳播時會與多孔吸聲材料產(chǎn)生摩擦阻力和粘滯阻力，使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，起到消聲作用。阻性消聲器的消聲頻率范圍（頻帶）較寬，特別是對中、高頻率的噪聲具有較好的減噪作用，但是對低頻噪聲則基本沒什么作用，因此常使用阻性消聲器控制進(jìn)排氣噪聲。常用吸聲材料有玻璃纖維絲、低碳鋼絲網(wǎng)、毛氈等。形式有單通道直管式、片式、蜂窩式（或列管式） 、彎頭式、迷宮式等。主要運(yùn)用于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)管道、機(jī)房進(jìn)出風(fēng)口等。2．抗性消聲器抗性消聲器是根據(jù)聲波的過濾原理來制造的，借助于管道截面的突然擴(kuò)張（或收縮）或旁接共振腔，使沿管道傳播的某些頻率的聲波經(jīng)過這些個消聲單元，會向聲源方向發(fā)生干涉和反射等，通過改變聲波的傳播特性，阻礙聲波能量向外傳播， 。主要適用于消除低、中頻率的窄帶噪聲，對寬帶高頻率噪聲則效果差，因此常用來消除如內(nèi)燃機(jī)排氣噪聲等。形式有擴(kuò)張式（或膨脹式） 、共振式、微穿孔板式、干涉式等。主要用于消除柴油機(jī)等中低頻為主的設(shè)備噪音。 ?3．阻抗復(fù)合型消聲器阻抗復(fù)合型消聲器是同時把阻性與抗性兩種消聲結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合起來而構(gòu)成的，將擴(kuò)張室、共振室和吸聲材料組合在一起而構(gòu)成的消聲元件，其同時具有抗性、阻性的共同特點(diǎn)，對各個頻帶的聲音都有很好的減噪效果，其優(yōu)點(diǎn)是耐高溫、耐腐蝕、阻力小等；缺點(diǎn)是加工復(fù)雜，造價高。常用的阻抗復(fù)合式消聲器有 “阻性-共振腔復(fù)合式” 、 “阻性-擴(kuò)張室共振腔復(fù)合式” 、“阻性-擴(kuò)張室復(fù)合式”和“微穿孔板”消聲器。在對一些高強(qiáng)度、寬頻帶噪聲的控制工程中，一般都采用這幾種復(fù)合式消聲器進(jìn)行降噪，在實(shí)際應(yīng)用中阻抗復(fù)合型消聲器的消聲值通常由實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H測量確定（靜態(tài)和動態(tài)消聲性能） 。4．微穿孔板消聲器 [4]8微穿孔板消聲器是我國在長期的噪聲控制過程中研發(fā)的一種新型消聲器。它主要是利用了微穿孔吸聲的原理，通過選擇微穿孔板上的不同穿孔率與板后的不同腔深，能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)獲得良好的消聲效果。與阻性消聲器不同的是，它用許多微孔取代了吸聲材料，孔的孔徑一般為 0.8-1.0mm，開孔率控制在 1%-3%之間。由于采用金屬結(jié)構(gòu)代替消聲材料，因此微穿孔板消聲器比前述消聲器具有更廣泛的適應(yīng)性，它能耐高溫、耐腐蝕、不怕油霧和水蒸氣，還能在高速氣流下使用，尤其適用于內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)的放空排氣。5.有源消聲器有源噪聲控制是有別于利用吸收、隔離、阻尼等被動手段的無源消聲技術(shù)的一種噪聲控制技術(shù)，他是基于聲波的干涉原理，利用人為附加聲源或者次級聲源（如圖 2-2 所示） ，來與噪聲源或初級生源（如圖 2-1 所示） ，形成相抵消干涉來達(dá)到消聲的效果，特別適用于采用無源方法難以控制的低頻噪音 [5]。初級聲源與次級聲源相抵消的效果（如圖 2-3 所示） 。其控制原理有三種：抵消、改變原始噪聲的輻射特性、吸收。有源噪聲控制系統(tǒng)以其在低頻段具有消聲量大、體積小、不會造成氣流阻力等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。不過其不適合用于車輛的消聲控制中，而是適用于空調(diào)房、錄音室、播音室、聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室等接受噪聲的對象不再是人耳的場合。圖 2-1 原始聲源發(fā)出的波形圖 2-2 次聲源發(fā)出的波形92.2 消聲器工作原理清淤機(jī)消音器的原理就是其排氣管是由兩個長度不同的管道構(gòu)成，這兩個管道先分清淤機(jī)消聲器開再交匯。由于兩個管道的的長度差值等于清淤機(jī)所發(fā)出的聲波的波長的一半，使得兩列聲波在疊加時發(fā)生干涉時相互抵消而減弱聲強(qiáng)，使聲音減小，從而起到消音的效果。 阻性消聲器主要是利用多孔吸聲材料來降低噪聲的。把吸聲材料固定在氣流通道的內(nèi)壁上或按照一定方式在管道中排列，就構(gòu)成了阻性消聲器。當(dāng)聲波進(jìn)入阻性消聲器時，一部分聲能在多孔材料的孔隙中摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，使通過消聲器的聲波減弱。阻性消聲器就好象電學(xué)上的純電阻電路，吸聲材料類似于電阻。因此，人們就把這種消聲器稱為阻性消聲器。阻性消聲器對中高頻消聲效果好、對低頻消聲效果較差。 2.3 消聲器的選擇消音方法的選擇：方案一，將結(jié)構(gòu)件設(shè)計得足夠龐大和堅固，以降低振動振幅；方案二，巧妙設(shè)計結(jié)構(gòu)件，以使它避開共振條件；方案三，振動能夠被很快地衰減下來。第一種方法從成本和重量方面考慮是不可取的；第二種方法是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計所經(jīng)常采用的方法，但如果振動譜非常復(fù)雜，則這種方法也只能部分解決問題。在前兩種傳統(tǒng)的防噪減振措施不能滿足需要時，人們希望有一個根本解決問題的方法，即尋找高阻尼材料（減振合金） ，將振動和噪聲抑制在發(fā)生源處。與其他材料相比具有足夠的強(qiáng)度和韌性而作為結(jié)構(gòu)材料的同時，還具有不依賴于頻率、相對于塑料來說較小地依賴于溫度的、較高的內(nèi)稟阻尼特性，即采用第三種方案。設(shè)計思路：了解消音器與清淤機(jī)內(nèi)部的聯(lián)接，討論整合清淤機(jī)消音器的種類和方法，根據(jù)要求進(jìn)行消音器裝置參數(shù)的確定并選擇減振合金為此消音器的金屬材料，設(shè)計出消音器的裝配圖，并且做好其間的計算說明書。作為清淤機(jī)消聲器的設(shè)計，主要從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，將選擇抗性共振式消聲器，擴(kuò)張室消聲器因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、消聲性能良好式抗性消聲器最常使用的結(jié)構(gòu)形式。因其結(jié)構(gòu)簡單，所以加工制造成本低廉而廣為各大廠商所采用，故我也選擇了這種結(jié)構(gòu)。102.4 消聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計通過多通道使住氣流分流，再由各分氣流相互沖擊，使氣流流速減緩，經(jīng)過多次這樣的過程，達(dá)到廢氣通過排氣管緩慢流出，以達(dá)到消音目的或減緩廢氣的壓力！具體結(jié)構(gòu)請看二維建模后的效果圖圖 2-4 清淤機(jī)消聲器二維結(jié)構(gòu)2.5 消聲器的三維建模方案從這個消聲器的結(jié)構(gòu)來說，我將使用 ProENGINEER 4.0 進(jìn)行消音器的三維建模設(shè)計。首先確定消聲筒的外形尺寸，然后做出外形，之后再根據(jù)起結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行單個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。11圖 2-7 清淤機(jī)消聲器的三維模型2.6 難點(diǎn)及解決方案就是在于如何使消音量做到最優(yōu)化，如何設(shè)計出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，兼顧經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性！解決方案就是通過調(diào)整諧振腔 1 和諧振腔 2 的大小來測試消音量12第三章 快速研制的加工工藝3.1 產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建根據(jù)消音器的原理圖設(shè)計結(jié)構(gòu)，通過計算得出的尺寸進(jìn)行消音器聲筒及其內(nèi)部零部件的三維模型創(chuàng)建。首先消聲筒是一個橢圓筒，通過實(shí)體測量，筒長大概為 400mm，橢圓界面的尺寸為 200mm×100mm；然后進(jìn)氣管和排氣管的尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過計算得出的。3.2 三維模型的零件設(shè)計通過 ProENGINEER 4.0 里的零件造型模塊進(jìn)行每個零部件的三維造型設(shè)計，之后再進(jìn)行其所有零件的裝配！消音器的工藝參數(shù)為：蒸汽排放絕對壓力：40 kg/ cm2，排汽溫度：390℃，蒸汽比容 ρ： 0.0721 m3/ kg，排汽流量 Q：8t/h；噪聲達(dá)到 110dB 以上，要求消音器的噪聲小于 85dB 的環(huán)保要求。一、 設(shè)計原理。 復(fù)合式小孔噴注消音器是利用節(jié)流作用降低小孔噴注前的駐壓，預(yù)先消耗部分聲能，再dB 與小孔降噪相結(jié)合，達(dá)到較高的消聲量；其原理是利用節(jié)流降壓與小孔噴注兩種消聲機(jī)理，通過適當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的。 1. 小孔噴注消音器 小孔噴注消音器的設(shè)計機(jī)理是根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所馬大猷教授等人提出的小孔噴注噪聲極其控制理論，從發(fā)聲機(jī)理上使它的干擾噪聲減少，由于噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比，若噴口直徑變小，噴口輻射的噪聲能量將叢低頻移向高頻，于是低頻噪聲被降低，高頻噪聲反而增高，當(dāng)孔徑小到一定值（達(dá)到mm 級） ，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)孔徑≤4mm 時具有移頻作用，噴注噪聲將移 第 2 頁 共 5 頁 2 到人耳不敏感的頻率范圍（聽覺最敏感的區(qū)域 250~5000 赫茲） ；根據(jù)這一機(jī)理將一個大的噴口改為許多小孔來代替，便能達(dá)到降低可聽聲的目的。從實(shí)用角度考慮，孔徑不能選得過小，因?yàn)檫^小的孔徑不僅難于加工，同時易于堵塞，影響排汽。一般選用直徑 1~3mm 的小孔為宜。2.節(jié)流降壓消音器 節(jié)流降壓消音器是利用節(jié)流降壓原理而制成的。根據(jù)排汽流量的大小，適當(dāng)設(shè)計通流截面，使高壓氣體通過節(jié)流孔板時，壓力都能最大限度地降低到臨界值。這樣通過多級節(jié)流孔板串聯(lián)，就能把排空的一次壓降分散到若干個小的壓降。由于排汽噪聲13功率與壓力降的高次方成正比例，所以把壓力突變排空改為壓力在消音器內(nèi)就逐漸降下來再排空，這樣能使消音器內(nèi)流速控制在臨界流速下，不致產(chǎn)生激波噪聲，壓力在最大限度地降到臨界值，使消音器獲得較好的消聲效果。同時節(jié)流降壓后小孔噴注層的駐壓大大變小，小孔噴注層強(qiáng)度設(shè)計所需的壁厚也大為減薄，這樣給小孔噴注層的鉆孔加工減小難度。 消音器入口處的壓力通常是給定的，當(dāng)排放壓力較高時，為了取得所需的消聲值，經(jīng)過幾次節(jié)流降壓，使汽體進(jìn)入小孔噴注前的壓力由消音器入口處的壓力 P1 按比例降低設(shè)計；通常情況下，節(jié)流降壓消音器的各級壓力選擇為等比級數(shù)下降，設(shè)節(jié)流孔板級數(shù)為 n，臨界壓力比為 q (q＜1) 。 二、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)上述原理，經(jīng)綜合分析，本消音器考慮采用節(jié)流降壓與小孔噴注相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，首先為保正小孔噴注有良好的消音效果，據(jù)資料[2]上的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，將小孔噴注層的駐壓確定為 5~10kgf/cm2，則小孔噴注將獲得較好的效果；再根據(jù)預(yù)定的小孔噴注層的駐壓及[1]式，就可確定消音器節(jié)流降壓所需要的級數(shù)。 1）節(jié)流前后的降壓比 q 值的確定 節(jié)流前后的壓降比 q 值的取值，對高壓排放的節(jié)流降壓裝置，通常按臨界狀態(tài)或亞臨界狀態(tài)設(shè)計；根據(jù)資料[1] ，臨界狀態(tài)下，過熱蒸汽的壓降比為 q=0.546，q 值過大，各級壓力降低緩慢，所需節(jié)流級數(shù)增多，致使消音器體積增大；q 值過小，不能有效地把流速控制在臨界流速下，仍會產(chǎn)生強(qiáng)烈的激波噪聲，會使消音器的性能下降。由于本消音器的氣源壓力較高，按接近臨界狀態(tài)選取各級壓強(qiáng)比，經(jīng)查閱有關(guān)資料，按亞臨界狀態(tài)設(shè)計 第 4 頁 共 5 頁 4 比按臨界狀態(tài)設(shè)計的的消音效果好，因此本設(shè)計采用亞臨界狀態(tài)設(shè)計，取 q=0.45；取小孔噴注層的駐壓為 8.1kgf/cm2，則根據(jù) [1]式，需要的節(jié)流孔板級數(shù)為 n=2。 2）節(jié)流降壓層及小孔噴注層開孔面積及參數(shù)的確定 根據(jù)科學(xué)院聲學(xué)研究所的研究證明，只有當(dāng)小孔總面積與排氣管截面積之比為 1.6 時，才能使排氣管排氣無阻，因此修正系數(shù) μ 取 1.66；由式（2） ，根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，通過計算第一級節(jié)流孔板的通流面積為 S1=7.65 cm2，為了便于實(shí)際加工而不影響消音器性能，本設(shè)計的穿孔直徑取為 d=6mm，即得第一級穿孔數(shù) N1=27 個，實(shí)取 28 個；在計算出第一級節(jié)流孔板通流面積 S1 后；由于各級降壓后汽體溫度可考慮為近似保持不變（氣流在消音器器中流動，流速很高，氣體來不及與外界發(fā)生熱交換即排出） ，則其它各級的計算與第一級相同，各級計算結(jié)果列表如下： 各級節(jié)流降壓小孔噴注復(fù)合消音器設(shè)計參數(shù) 級數(shù) 單位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 進(jìn)口壓力 Kg/cm2 40 18 8.1 通流面積 S cm2 7.65 17 37.8 比容 cm3/ Kg 0.0740 0.1526 0.3179 壓降比 q 0.45 0.45 孔徑 d mm 6 4 3 孔數(shù) n 27 135 535 第 5 14頁 共 5 頁 5 3）消音量的計算 ㈠、根據(jù)資料（ 3） ，節(jié)流降壓的消聲量按下式計算 3 1012 10 3.7()10lg ppLknpp??? 式中 k----- 經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，取 0.9±0.2；取 0.9 P1-------消音器入口前排氣壓力 kg/cm2，取 40 kg/cm2 p0-------環(huán)境大氣絕對壓力kg/cm2，取 1.033kg/cm2。 n-------節(jié)流級數(shù)。 則 3 102 10 3.7()10lg ppLknpp???=10×0.9×lg 3 2 3.7(401.033)2401.033 ????=16.4dB ㈡、小孔噴注消音器輻射的消聲量，根據(jù)資料（3）按下式計算： 227.530lg27.530lg3LD??????=27.5-14.3=13.2 dB 其中：D 為小孔孔徑 mm。 通過上述計算本消音器經(jīng)節(jié)流降壓及小孔噴注消音后的消聲量為 VL=VL1+VL2=16.4+13.2=29.6dB 則消音器的排放噪聲 110 dB 減去消音器的消聲量，尿素 CO2 壓縮機(jī)的主蒸汽排放噪聲經(jīng)消音器消聲后產(chǎn)生的噪聲為 80.4dB，小于國家環(huán)保的規(guī)定，因此本消音器的設(shè)計滿足現(xiàn)場實(shí)際的需要。 總之，由于本人對消音器的設(shè)計還缺乏經(jīng)驗(yàn)，雖然理論上計算滿足了生產(chǎn)實(shí)際的要求，是否能達(dá)到理論上的計算結(jié)果，還有待消音器實(shí)施安裝后經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn)。3.3 零件成型加工因?yàn)橄曂捕际潜〗饘贅?gòu)成，故大多數(shù)零件由沖壓折彎而成，對于連接處進(jìn)行焊接。首先是單個零部件，都是由沖壓模具對金屬薄板沖壓而成，然后將零件焊接在一起即可。3.4 成型零件的后處理沖壓出的零件要進(jìn)行打磨和表面處理，有些零件需要淬火，出于美觀要求，排氣管零件還需要電鍍！15第四章 實(shí)體零件的性能分析4.1 消聲器的聲學(xué)性能消音器的內(nèi)部是一組管道。這些管道用于創(chuàng)建彼此相長或相消的反射波。廢氣和聲波進(jìn)入中心管。然后從消音器后壁彈回，并通過孔隙反射到消音器的主體部分。它們通過一組孔隙傳到另一室，在這里發(fā)生轉(zhuǎn)換，然后傳出最后管道，并離開消音器。共鳴器通過孔隙連接到第一室。共鳴器包含特定的氣體量，并具有指定的長度，以產(chǎn)生抵消特定聲波頻率的波形。聲波沖擊孔隙時，一部分聲波繼續(xù)進(jìn)入氣室，另一部分聲波發(fā)生反射。聲波傳播到氣室，沖擊消音器的后壁，并彈回孔隙。 計算本氣室的長度，以便在下一個聲波反射到室外時，此聲波保留在共鳴器室內(nèi)。在理想情況下，來自氣室的聲波高壓部分與從氣室外部反射的聲波低壓部分排列在一起，并且兩個聲波彼此相消。事實(shí)上，發(fā)動機(jī)發(fā)出的聲波是不同聲頻的混和體，且由于它們中的許多頻率依賴于發(fā)動機(jī)速度，因此聲音幾乎從來不出現(xiàn)在此發(fā)生的精確頻率。共鳴器設(shè)計用于在發(fā)動機(jī)產(chǎn)生最大噪音的頻率范圍內(nèi)工作最佳。但是，即使頻率不是對共鳴器精確調(diào)諧的頻率，仍然會產(chǎn)生一些相消干擾。4.2 消聲器的空氣動力性能氣流對消聲器聲學(xué)性能的影響，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是氣流的存在會引起聲傳播和聲衰減規(guī)律的變化；二是氣流在消聲器內(nèi)產(chǎn)生一種附加噪聲，稱為氣流再生噪聲。下面首先討論氣流對噪聲傳播的影響。 有氣流時的消聲系數(shù)的近似公式如下， 式中 為沒有氣流時 ( 靜態(tài) ) 的消聲系數(shù)， 稱為馬赫 數(shù)，數(shù)值上等于消聲器內(nèi)流速與聲速之比。 由上式看出，氣流速度大小與方向不同，導(dǎo)致氣流對消聲器性能的影響程度也不同。當(dāng)流速高時，馬赫數(shù) 值大，氣流對消聲器的消聲性能的影響就越厲害；當(dāng)氣流方向與聲傳播方向一致時，馬赫數(shù) 值為正，上式中的消聲系數(shù)將變??；當(dāng)氣流方向與聲傳播方向相反時，馬赫數(shù) 值為負(fù)，消聲系數(shù)會變大。也就是說，順流與逆流相比，逆流有利于消聲。 氣流在管道中的流動速度并不均勻，就同一截面而言，管道中央流速最高；離開中心位置越遠(yuǎn)，速度越低；到接近管壁處，流速就近似為零了。如圖 8.13 所示，順流時管道中央聲速高，周壁聲速低；逆流時正好相反。 根據(jù)聲折射原理，聲波要向管壁彎曲，對阻性消聲器來說，由于周壁襯16貼有吸聲材料，所以順流時恰好聲能被吸收；而在逆流時，聲波要向管道中心彎曲，因此對阻性消聲器的消聲是不利的。 綜合上述兩方面的分析，消聲器用在順流與逆流各有利弊。由于工廠輸氣管道中的氣流速度與聲速比較起來都很小，因此氣流對聲傳播與衰減規(guī)律的影響一般不很明顯。一般來講，在低頻范圍逆向比順向消聲效果好；而在高頻范圍情況恰好相反，順向比逆向消聲效果好。但綜合起來看，順向與逆向的消聲性能并沒有很大差別。 圖 8.13 氣流對聲折射的影響 8.2.7 氣流再生噪聲對消聲器聲學(xué)性能的影響 氣流通過消聲器時，由于氣流與消聲器結(jié)構(gòu)的相互作用，還會產(chǎn)生氣流再生噪聲。氣流再生噪聲疊加在原有噪聲上，會影響消聲器實(shí)際使用效果。 氣流再生噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，大致有二：一是氣流經(jīng)過消聲器時，由于局部阻力和摩擦阻力而形成一系列湍流，相應(yīng)地輻射噪聲；二是氣流激發(fā)消聲器構(gòu)件振動而輻射噪聲。氣流再生噪聲的大小主要取決于氣流速度和消聲器的結(jié)構(gòu)。一般來說，氣流速度越大，或消聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則產(chǎn)生的氣流噪聲也就越大。與之相適應(yīng)，降低消聲器內(nèi)氣流再生噪聲的途徑是：①盡量減低流速； ② 盡量改善氣體的流動狀況，使氣流平穩(wěn)，避免產(chǎn)生湍流。 圖 8.14 消聲器試驗(yàn)臺示意圖 消聲器的氣流再生噪聲大小，可用試驗(yàn)方法求得。圖 8.14 是測量消聲器性能的試驗(yàn)臺示意圖。 在試驗(yàn)臺上，對阻性消聲元件在不同氣流速度下進(jìn)行試驗(yàn)，得出氣流再生噪聲與流速的關(guān)系。結(jié)果表明：當(dāng)流速增加一倍，相應(yīng)的噪聲級增加 18dB ，這說明氣流再生噪聲隨流速的六次方規(guī)律變化，屬于偶極子輻射的噪聲源。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可得出估算氣流再生噪聲的半經(jīng)驗(yàn)公式， 式中 為消聲器通道內(nèi)的流速，單位：米 / 秒。 氣流再生噪聲通常是低頻噪聲。試驗(yàn)結(jié)果同時表明：隨著頻率的增高，聲級逐漸下降。其基本規(guī)律是：每增加一個倍頻程，聲功率下降 ?？紤]頻率的影響，得出再生噪聲倍頻程的聲壓級 計算公式如下， 設(shè)消聲器入口噪聲級為 ，出口噪聲級為 ，再生 噪聲級為 ，出口處環(huán)境噪聲級為 。則現(xiàn)場使用消聲器的影響情況如下: (1) （相差超過 以上）時，則再生噪聲對消聲器的消聲性能無影響，此時消 聲量為 ，是該消聲器的實(shí)際消聲量。 (2) 時，再生噪聲對消聲器的消聲性能有一定程度的影響，按如下方法修正后得到實(shí) 際消聲量的近似值： 時， ； 時， 。 其中 按背景噪聲值修正方法算出。 (3) （相差超過 以上）時，氣流再生噪聲對消聲器性能影響較大，此時消聲 值為 。如果氣流速度很高，產(chǎn)生的再生噪聲級大于入口噪聲，這個消聲器的消聲量 就變成負(fù)值。 (4) 無論何種情況，出口端噪聲值均應(yīng)大于環(huán)境噪聲 以上，則消聲效果才不會受環(huán)境噪 聲的干擾。 設(shè)計消聲器時，應(yīng)注意流速不能選得過高，對空調(diào)消聲器的流速不應(yīng)超過 5 米 / 秒；對壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)消聲器，流速不應(yīng)超過 20~30 米 / 秒；對內(nèi)燃機(jī)、17鑿巖機(jī)消聲器，流速應(yīng)選在 30~50 米 / 秒；對于大流量排氣放空消聲器，流速可選為 50~80 米 / 秒。4.3 消聲器的結(jié)構(gòu)性能此消音器內(nèi)存在有助于以不同方式降低聲級的其他功能。將消音器體設(shè)計為三層：兩個金屬薄層以及其間較厚的絕緣層，此絕緣層的絕緣系數(shù)較低。這允許消音器體吸收一些壓力脈沖。將進(jìn)入主室的吸氣管和排氣管穿孔，可以使數(shù)千個微小的壓力脈沖圍繞主室跳躍，除被消音器殼體吸收外，還可以相互抵消一部分脈沖。消音器的一個重要特征是產(chǎn)生反壓的多少。由于排出的廢氣必須經(jīng)過所有拐角和孔隙，因此消音器將產(chǎn)生相當(dāng)高的反壓。這將造成發(fā)動機(jī)的功率減少一部分。18第五章 結(jié)論本文通過對消聲器的研究，設(shè)計出它的快速研制的方法！通過模擬的方法設(shè)計出最優(yōu)消音器。最后的進(jìn)行三維模擬和裝配！通過不斷的改進(jìn)，計算，設(shè)計出最經(jīng)濟(jì)實(shí)用消音效果最優(yōu)的消音器。19致謝論文完成了，這是在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下，親友和同學(xué)們的支持和關(guān)懷下完成的，在此向他們表示衷心的感謝!首先衷心感謝我的指導(dǎo)教師老師，本文從開題到撰寫以及課題實(shí)施過程中都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的，在此期間，導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏捷開闊的思路以及為人的謙虛仁德給我留下深刻印象，使我受益匪淺。其次，感謝在我大學(xué)四年期間關(guān)心過、幫助過我的老師和同學(xué)，尤其是實(shí)習(xí)工廠里悉心教導(dǎo)我們的老師傅們，祝他們在學(xué)習(xí)和工作中百尺竿頭，更進(jìn)一步!最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給我的父母和家人，感謝父母的辛勤養(yǎng)育、無私關(guān)愛、鼓勵與信任，對他們所作的一切，我都將銘記在心。20參考文獻(xiàn)[1] 方丹群. 噪聲控制技術(shù)[M]. 上海：上?？茖W(xué)出版社，1986 [2] 趙省良. 噪聲振動與控制技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [3] 馬大猷. 噪聲與振動控制工程手冊[M]. 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