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电机的振动、结构噪声和空气噪声的传输路径有哪些?
2020-02-04 09:45:09 老赵说制造

传输路径是振动从电机传递到我们听觉或触觉的路径,它从振动源作为结构噪声延伸到振动源表面,并从那里作为结构噪声穿过安装系统进入驱动装置,延伸到外部设备外壳表面,电机表面会产生空气噪声。在安装电机时,这种噪声冲击外壳的内表面,并作为附加结构传播的噪声从外壳壁传递到设备的外表面。如果外壳有开口,“内部”气载噪声也会直接逸出到外部,并添加到来自振荡外壳表面的气载噪声向内外辐射。通过我们的触觉,我们可以感受到外壳表面的振动,如果空气中的噪音达到了我们的听觉时,我们可以感受到从外壳表面传递到外壳或安装系统的振动。

下图通过比较电机在安装状态(浅蓝色光谱)和未安装状态(深蓝色光谱)下产生的噪声,可以看出结构噪声路径(质量分布和弹性)特性对产生空气噪声的表面的影响。

未安装的电机由于其较小的表面积和振动分布,几乎总是显著地安静,其产生的空气噪声很小,并且在声学上很大程度上是短路的,因为其尺寸比声音振荡的波长小。事实上,它仍然可以被听到是因为我们的听觉提供了很大范围的敏感度。在这种情况下,我们只能听到高频噪声成分,这些成分在声学上比低频噪声成分短路的要少一些,我们的听觉对低频噪声成分也不太敏感,这就是为什么未安装电机产生的声音原因。

由已安装的电机生产的通常差别很大,用于在设备中安装电机的系统只传输安装点处存在的结构振动,安装系统的性质对声学和振动起着非常重要的作用!如果电机直接安装在亚克力板,亚克力板的中心被选为安装位置-理论上是最坏的情况。第一自然振荡模式的波腹与丙烯酸板相应的最低自然频率位于这里。因此,在这一点上施加振动具有最大的效果,并且将产生最大的可想象的噪声辐射,这是绝对不可取的。

我们触觉的传递路径仅限于通过结构传播的噪声将振动传递到被触摸的表面,空气传播的噪音和结构传播的噪音通常是一起工作的,一个日常的例子是电动剃须刀,它的马达振动在我们的皮肤上被感觉到,并用我们的耳朵听到。当这些措施应用于噪声源和/或结构传播噪声的路径时,尤其是在电机安装区域,通常最有效的措施是减少不期望的空气传播噪声。

在鼓风机、警报器等的可变流量条件下,空气噪声也会产生,导致空气压力的局部波动,如果我们想减少这种噪音,我们必须设计风机,使风机前面、内部和下游的气流尽可能均匀和恒定。通过减小物体表面的振动偏移,减小表面积,以及利用不同位置表面振动的时相位置(自然波形分布,因此声学短路),可以减少由振动表面引起的空气噪声。这种短路也可以通过外壳上的开口来实现。因此,振荡穿孔板与实心板相比是安静的。

在设计扬声器时采用了完全相反的方法,在磁场中振动的线圈很小,因此,像一个小马达一样,它只能自己产生少量的空气噪声。由于希望产生尽可能多的空气噪声,线圈被尽可能刚性地安装在扬声器振膜上,为了使该膜片在其表面上的所有位置尽可能地在同一相位振动,它被设计成轻质的并且基本上是刚性的,因此不是平坦的而是圆锥形的或凹的,并且在其外侧边缘上弹性地和弹性地附接在壳体上,为了防止振膜前后之间的声音短路,扬声器安装在相对较大的墙壁(隔音墙)或外壳中。

结论

小型电机通常安装在设备的狭小空间内,因此即使在实际热输出很小的情况下,它们所产生的热量也可能特别不利,因为周围的设备本身往往提供很少的散热机会。由于这些电机通常靠近人类和他们的耳朵和触觉,噪音和震动相对而言,它们被允许的噪音明显低于大型电机的噪音。

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