1、ICS 17.140 A 59 G昌和国国家标准11: ./、中华人民:i=品L严子GB/T 25078. 1-20 1 O/ISO/TR 11688-1: 1995 低噪声机器和设备设计实施建议第1部分:规划Acoustics-Recommended practice for the design of low-noise machinery and equipment-Part 1 : Planning (ISO/TR 11688-1:1995 ,IDT) 2010-09-02发布2011-04-01实施数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布G/T 25
2、078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 目次前言.m 引言.N l 范围-2 规范性引用文件.3 术语和定义4 系统化设计和声学方面的考虑.2 5 概念和详细设计.4 6 低噪声原型样机7 最终测试附录A(规范性附录)设计原则归纳17附录B(规范性附录)设计中的噪声控制要求.20 附录c(资料性附录)报告内容22参考文献.24 I GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 目lJ GB/T 25078(声学低噪声机器和设备设计实施建议分为2个部分:一一第1部分:规划;一一第2部分:低噪声设计的物理基础。本部分为GB/T25078的第
3、1部分。本部分等同采用ISO/TR11688-1: 1995(声学低噪声机器和设备设计实施建议第1部分:规划(英文版)。为便于使用，本部分对ISO/TR11688-1 :1995进行了编辑性修改，并在参考文献中加入了2002年出版的马大献主编的噪声与振动控制工程手册等较新的参考书目。本部分的附录A和附录B为规范性附录。本部分的附录C为资料性附录。本部分由中国科学院提出。本部分由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口。本部分起草单位:南京大学声学研究所、中国科学院声学研究所、同济大学声学研究所、西北工业大学、长沙奥邦环保实业有限公司。本部分主要起草人:邱小军、田静、程明昆、俞悟周、毛东
4、兴、陈克安、莫建炎。而且GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 引本部分为低噪声机器的设计提供实施建议。目前已提出的绝大多数标准给出了噪声测量和评估的方法，本部分的目标是对现有机器和正在设计中的新机器进行噪声控制，给出了低噪声机器和设备设计的基本原则和方法。在噪声控制实践中，非声学专业工程师的介入非常重要。他们对噪声产生和传递特性的基础知识的掌握和对噪声控制措施原理的理解对噪声控制的效果极为重要，本部分可以作为获得更多噪声控制知识的基础。需要通过标准化的方法来支持本部分所给出设计原则，为此，制定了在噪声控制领域的一系列标准。N GB/T 25078. 1-
5、2010/ISO/TR 11688-1: 1995 1 范围声学低噪声机器和设备设计实施建议第1部分:规划GB/T 25078的本部分有助于对机器和设备噪声控制基本概念的理解。本部分所推荐的方法旨在帮助在任何设计阶段的设计者控制最终产品的噪声。选择产品的系统化开发设计流程为基础，构成本部分的结构框架(见第4章)。本部分没有列出所有的设计原则。在设计阶段也可以采用其他等效的或更有效的降噪技术措施。若需要解决本部分涉及范围以外的问题，设计者可以参考本部分的参考书目。这些书目代表了在本部分出版时的声学手册的一般状况。另外，还可参考更多的解决声学问题的技术出版物。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过
6、GB/T25078的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 3767-1996 声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方近似自由场的工程法(eqv ISO 3744:1994) GB/T 3768-1996 声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法(eqv ISO 3746: 1995) GB/T 14574一2000声学机器和设备噪声发射值的标示和验证(eqvISO 48
7、71: 1996) GBjT 16404-1996声学声强法测定噪声源的声功率级第1部分z离散点上的测量(eqv ISO 9614-1: 1993) GB/T 16404. 2-1999 声学声强法测定噪声源的声功率级第2部分:扫描测量(eqv ISO 9614-2: 1996) GBjT 16404.3-2006 声学声强法测定噪声源的声功率级第3部分z扫描测量精密法(lSO 9614-3: 2002 , IDT) GBjT 17248. 1-2000 声学机器和设备发射的噪声测定工作位置和其他指定位置发射声压级的基础标准使用导则(eqvISO 11200: 1995) GB/T 22156
8、一2008声学机器与设备噪声发射数据的比较方法(ISO11689:1996 ,lDT) GBjT 25078.2-2010 声学低噪声机器和设备设计实施建议第2部分:低噪声设计的物理基础(lSOjTR11688-2: 1998 , IDT) ISO 9611: 1996 声学关于连接结构声辐射固体声的声源的特性弹性安装的机械装置接触点处的振速测量3 术语和定义3.1 下列术语和定义适用于GBjT25078. 1的本部分。空气声、波体声和结构声airborne, Iiquid-borne and structure-borne 分别指空气、液体或者固体结构中传播的声。1 G/T 25078. 1
9、-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 3.2 有源噪声部件active noise components 机器中产生噪声的部件。在许多情况下，它们是动力转换设备，从如电能、机械能或磁能、液压、内力、或者摩擦等动力源产生机械功。其他类型的噪声部件可以是非定常流体和运动部件之间的接触面。3.3 无源噪声部件passive noise components 传递有源部件产生的噪声的部件;它们不包含声源，但可能是主要的声辐射部件。典型的元源噪声部件包括机器的结构零部件和覆盖面板。3.4 周期性噪声periodic noise 周期性重复的噪声。典型的周期性噪声源包括机器的齿轮和活塞。周
10、期性噪声呈现线谱特征。3.5 有调噪声tonal noise 主要由一个或几个可清楚辨认的单频声构成的噪声。3.6 宽带噪声broad band noise 由单一的冲击，如短时压力脉冲或者撞击，或者由在空气或液体中的揣流产生的噪声。宽带噪声的特征是通过频谱分析可以看见在较宽的一段频率范围内存在连续谱。3. 7 力激励force exdtation 激励力和被激励结构特性无关的激励;例如在相对硬而重的结构物体上的轻而软的振源。3.8 速度激励velocity excitation 激励速度和被激励结构特性元关的激励;例如被相对大质量的振源激励的轻而软的结构。3.9 准静态晌应quasi-sta
11、tic response 机器对低于其最低共振频率的激励的响应。3.10 共振晌应resonant r四ponse机器对某个频段区域的激励的响应，在这个频段，可明显区分机器的单个共振频率。3. 11 多共振晌应muIti-resonant response 机器对某个频段区域的激励的响应，在这个频段，机器有许多共振频率，无法明显区分单个共振频率。4 系统化设计和声学方面的考虑系统化设计是通过利用多学科的信息(如机器噪声控制)而形成的一种实施方法。这种方法建立了在设计和开发的各个阶段达到目标和决策的基础。设计过程可以分为如下4个逐渐细化的阶段(见图1)。随着每一个阶段信息量的增加，有可能按确定的
12、设计要求(如低噪声级等)来确定可供选择的解决方案。系统化设计的阶段是:2 a) 明确任务z将所有要求列表，该表是整个设计任务的控制文件。该表中噪声指标的制定可参考法规、当前技术发展水平、竞争者的产品性能、顾客需求或公司销售书中该机器噪声所占的权重(见附录白。b) 概念设计:本阶段设计过程主要集中于达到所希望的目标。本阶段几乎没有最终产品的信GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 息，通常通过与已经有的设计进行对比，评估噪声性能。设计过程噪声控制有关噪声性能的要求来自1 明确任务标准、法规阐明标准、错求、技术发展水平顾客需求、技术发展水平、竞争对手、销售指标
13、列表协议个人经验 2. 概念设计一寻找解决原则对比不同解决方案的声学经验和知识对比不同概念声学原理选择概念粗略公式诊断信息经验和示例3. 设计和细节一选择尺寸、材料等文献、图样声学建模和有限元法(FEM)对比(计算和模拟声学设备选择详细设计部分源的源强度空气声源、结构声源、液体声源. . 4. 原型样机样机测量噪声性能估计用原型样机测量和减少噪声t._ - 与参照物对比分析和修改声学诊断最后测试与要求对比 图1设计流程的各阶段和相应噪声控制方法的支持c) 设计和细节:随着个别部件的设计和选择的进展，可以通过设计项选择来定量估计噪声性能。d) 原型样机:样机上的测量可获得主要噪声源和声传递途径的
14、量化数据。这些数据可能会指出需要采取某些特定的噪声控制措施，而这些措施会改变机器的设计。通过测量可以确定设计是否达到要求。下面的步骤可以用到上述4个阶段的各个阶段。要在设计的前期阶段去除最主要的噪声问题，遵循这个原则非常重要:a) 第一步:确定机器的主要噪声源，并按优先级(噪声影响程度)排序(5.2)。b) 第二步z在确定了主要噪声源后，进一步分析相应的噪声产生机理(5.3)。c) 第三步:分析和描述从声源到接收位置的直接噪声辐射，以及通过结构到辐射面的传递(5.4)。d) 最后一步:分析来自这些表面的噪声辐射，确定这些辐射面对接收位置声压级的各自贡献。e) 评估各种噪声控制措施组合的最佳者。
15、在设计低噪声机器过程中，应当在考虑因果关系链(图2)的前提下，确定所涉及的基本声学机理。3 G/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 所有设计过程都可重复进行。因此每个阶段都要决定是否进入下一个阶段，还是要重复前面的步骤。图3显示了不同噪声机理如何相互联系的。噪声控制中最重要的是确定声源。不同类型的声源列于图3中的第1圈和第2圈，相应的关键词对应着以下各章节的标题。一旦确定了声源类别，声披就会通过某种媒质进行传递，如图3中的第3圈所示。最后声波将被辐射到自由空间或激励结构。图中可以看到每个噪声源都有自己的特性、通过结构的特定传递途径和辐射面的激励。要控制具有
16、许多不同类型声源的某种机器的噪声，需要对每个声源、各传递途径和辐射面进行分析，从而能评估他们的相对重要性。第5章将给出一个对机器进行低噪声设计的示例。声学机理机器部分图2噪声产生的因果关系链图3机器噪声产生的基本模型5 概念和详细设计5. 1 概述因为任何一个设计方案总是要在物理工作原理的选择和功能系统的选择之间综合考虑，所以可以对设计概念的选择给出如下建议:4 a) 大多数情况下，最低速度和加速度工况的声学结果最佳。b) 对于给定的工作原理，可以通过改变结构的质量、刚度和阻尼来降低机器的噪声。设计参数如材料、形状、位置、部件个数、尺寸、连接的结构和方式等对声发射可能有较大影响。如果应用得当，
17、这种改变可以降低机器的振动和/或辐射。c) 气体和液体的定常流要比非定常流噪声低。在概念阶段和详细设计阶段，第4章介绍的步骤和接下来的章节中进一步的详细阐述可以用于诊GB/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 断和噪声控制措施。概念阶段可能只有粗略估计，可遵循一般的设计原则或和己有解决方法的比较。而在详细设计阶段，可应用详细计算、建模和调查实验的结果。5.2 基本步骤5.2. 1 声学建模和排序具有不同声源的机器的噪声性能可以通过机器的声学模型(见图2)来形象化地描述出来。要更详细地建模，设计者必须首先将机器分为有掠噪声部件和元源噪声部件。有源噪声部件和无源
18、噪声部件可以产生、传递和辐射空气声、液体声和结构声。所以有必要按这3种类型的噪声来分析噪声部件。进一步对噪声部件分类的目的是确定主要噪声源、传递途径和辐射面。接着，设计者必须分析能够传递噪声的途径。结构声、液体声和气体声的途径都要考虑。而且要考虑个别有源噪声部件可能产生的直接空气声辐射。最后，应确定辐射噪声的机器表面。当确定了最重要的噪声源及其传递途径后，必须进行过程参数分析。首先必须控制主要噪声的贡献。建议在处理声传递途径和辐射面之前先控制声源。有源噪声部件驱动频率和无源噪声部件共振频率的吻合可能导致严重的噪声问题。一般设计原则如下:a) 将机器分成有源噪声部件和无源噪声部件;b) 确定空气
19、声、液体声和结构声的声源;c) 确定空气声、液体声和结构声的声传递途径zd) 确定声辐射面;e) 辨识最主要的噪声贡献来源(声源、传递途径、辐射面等)。5.2.2 示例本例的目的是演示如何进行声学建模和进行噪声源的排序。图4所示是一个静压动力机组，其有源噪声部件包括电机、液压泵和阔门。它们都通过一个闭环路连接到一个贮液箱。1一一安全阀;2一一出口管(12mm); 3一一缩口管接头(25mm-12 mm); 4一一泵;5一一隔振法兰;6一一连接法兰;7一一罩亮;8一一联轴器;9一一电机;10一一贮液箱。图4静压动力机组5 G/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995
20、 这个动力机组的有源噪声源包含空气声、结构声和液体声的声源。为了形象化地描述来自机器不同声源的噪声传递，图5用方块图描述了该动力机组的噪声机理a表1至表3列出了噪声惊、传递途径和声辐射面。有源噪声部件无源噪声部件电机液压泵贮液箱、管道、机器构架阀门肌咛吵吵吵吵图5动力机组的声学模型表1静压动力机组:声源部件名称声源A S L 磁场电机风机十不平衡泵浦+ + 液压泵不平衡节流溢流阀阀门不稳定注:A空气声;S结构声;L液体声;+主要贡献者;一次要贡献者，6 GB/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 表2静压动力机组:传递途径部件名称途径A S L 安装点+ 电
21、机轴安装点+ 液压泵轴流体连接安装点安全阀流体连接联接联接件+ 钢管管路液体安装点+ 贮液箱壁板液体表3静压动力机组:辐射面部件名称辐射面A S L 电机机架和外壳十液压泵机架和外壳管路管璧贮液箱壁板+ 、-在静压动力机组上做了许多实验来确定与声发射有关的不同的声源、传递途径和辐射面。表4列出了在混响室内进行声功率测量的主要结果。所有实验都是在相同工况下进行的。表4静压动力机组z曝声控制措施效果动力机组噪声控制L WA 1500 r/min;180 bar dB 1 如图5所示，所有传递途径存在情况下90 2 将电机和液压泵放在一个单独的支架上，该支架和贮液箱罩通过隔振器连接。这个措施减89
22、少了贮液箱和机器结构间的结构声传递，噪声功率得到了少许降低3 将电机和泵的支撑架与贮液箱间的振动藕合去除。泵和阀门之间用2m长的水力制动用86 软管连接，进一步降低传递到贮液箱的结构声，噪声功率又降低了3dB 4 将贮液箱从混响室移出，去除来自它的空气声贡献。这个措施没有得到进一步的噪声降86 低。由此得出结论，贮液箱在上述第3步中已经较好地被解藕5 液压泵通过一个隔振器安装在电机的锥形法兰上。去除电机上的风机，用水冷却，又使噪声功率降低了1dB 85 6 最后，将电机用隔声罩包起来，降低由其表面辐射的空气声81 注:1 bar= 105 Pa. 从实验中可以得出如下结论:a) 从静液力泵表面
23、辐射的空气声的噪声功率级比整个静压动力机组的小9dB; 7 GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 b) 主要噪声源是静液力泵产生的结构声和液体声;c) 泵和电机以及泵和贮液箱之间的途径是结构声传递的主要途径;d) 电机和贮液箱表面是主要的辐射面。本例所用的液压泵并不是目前可以得到的典型装置。换用一个结构声和液体声声源强度小的液压泵将降低总声功率级。5.3 声源的控制5.3.1 空气声源所有流动的气体(例如空气)可能由于揣流、冲击和脉动产生噪声。5.3. 1. 1 瑞流揣流产生噪声的机理有许多不同的形式。端流流过圆柱体时可以产生纯音，例如烟囱道。气体流过腔
24、体，例如长笛或者木工机械中的切割机，也产生有调噪声。对管道里的流体，锐角、支杆或者阀门可以产生噪声。喷嘴中喷出的高速流体或者风机的边缘由于受到在喷嘴或者风机边缘附近静止的空气和被激励的空气流的接触区域的剪切力的作用产生被涡，导致宽带噪声。声级和频谱取决于流速、媒质的粘性和喷嘴的几何形状。降低接触区域的流速可以降低噪声。这可以通过在喷嘴或管道出口处降低压力差、加大喷嘴直径或通过分流来实现。通过对流体系统进行分析，寻找可能的障碍物来确定声源具体位置。通过改变杆子的直径、在烟囱中引人阻流片、改变其空气动力学形状或降低流速可有效降低噪声。设计风机时尽可能降低叶片端速(线速度)。使用可变的速度而不是节流
25、。转子和机架间的空间太小会增大噪声产生。去除障碍物，减少障碍物的数量或者改变其空气动力学形状(避免尖锐的边缘)，可以避免在障碍物后面产生揣流。通过采用分支或细缝来改变喷嘴或者阅门的几何形状增加所产生噪声的频率。这有利于吸声和隔声处理。控制气体揣流的设计原则za) 降低工作压力;b) 降低压降;c) 最小化流速;d) 优化设计喷嘴出口，减小流经喷嘴的速度变化;e) 降低转子叶片末端的速度;f) 避免流体中的障碍物;g) 改善流体流态。5.3. 1. 2 冲击和脉动在活塞式机器中，由于不均匀的体积流动，产生体积和压力脉动。因为这些机器中包含有旋转部件，脉动发生的频率正比于转动频率，产生有调噪声。如
26、果可能的话，可以通过降低转速和高压机器的工作压力来降低噪声。冲击产生于受压媒质向低压区域快速释放。在打开和关闭阀门以及高压气动电机和泵中会产生这种现象。通过减少压力差值或者延长变化时间来减缓压力时间变化可以降低冲击噪声。在超音速气流中，例如排气阀，产生准稳态的冲击。可以通过降低流速降低它们的噪声。通过设计开启阀门的喷口面积变化，使之仅能随时间缓慢变化，可以使噪声最小。通过均衡通道来避免对活塞或者齿轮泵中的存留流体进行压缩。从阀门出来的单个冲击是宽带声源(产生了很多频率)。但冲击也能周期性地发生，如高压泵和电8 GB/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 机，
27、导致在转动频率及其谐波处的周期性噪声。由于流速大于空气中的声速而在阀门排气口处产生稳定的冲击导致强烈的宽带噪声。这可以通过降低流速避免。控制气体中的冲击和脉动的设计原则:a) 降低压力变化的速度;b) 转子附近避免障碍物。5.3.2 液体声源与空气一样，液体也可以通过揣流、脉动和冲击方式产生噪声。所以5.3.1中的设计原则同样适用于液体。控制液体声的设计原则是za) 降低压降;b) 使流速最小;c) 避免流体中的障碍物;d) 改善流体流态;e) 减缓压力变化的速度。空化:当静态压强下降到低于蒸汽压力时，液体中产生空化。例如，阀门和泵中会发生这种现象。在压力小于蒸汽压的区域，空化气泡增大。在再次
28、压缩期间，空化气泡爆炸，产生高压。因为通过表面的流体停滞而时常发生再压缩，空化不仅产生噪声而且可能具有很强的腐蚀性。例如可以通过减少各个阅门处的压力下降来避免空化。引人更多的阀门可得到期望的总压力下降。空化是宽带噪声源。控制空化的设计原则是:a) 降低压降;b) 降低流速30 提高静态压强;d) 改善流体流态避免空化;e) 流体速度不要超过1.5 m/s; f) 缩短进液管;g) 贮液箱液面高于泵进口;h) 使用低流动阻力的部件，例如滤网、间门等。5.3.3 结构声源5.3.3. 1 撞击撞击噪声是机械噪声源中最主要的一种。许多噪声的产生机理可以看作是周期性的撞击。撞击噪声中最主要的参数是撞击
29、体的质量、速度以及撞击持续的时间。通过对撞击噪声的频谱分析，发现因为撞击持续的时间很短，频谱主要是以高频为主的宽带噪声。周期性撞击产生周期性噪声。频谱分量为撞击频率及其倍频。控制撞击噪声的设计原则是:a) 延长撞击时间;b) 降低撞击速度;c) 使自由撞击体的质量最小;d) 增加固定被撞击体的质量;9 GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 e) 避免其他负载下的部件松动。5.3.3.2 齿畸合齿啃合是撞击噪声的一种特殊形式，发生在例如齿轮箱和链条的传动中。主要的参数有接触部件(齿)的接触周期、接触期间力时间一变化以及接触部件(齿)的刚度。齿缺陷可能引起附
30、加的力变化并因此增加噪声。齿啃合主要导致纯音的产生(啃合频率的倍数)。影响齿啃合的措施有通过齿的几何形状和接触面(齿顶和齿根的修形、斜齿轮)的变化来增加接触率、提高齿轮的精度和调整或增加齿数。彼此接触的车轮的齿数应当这样选择使相同配对的齿尽可能很少地碰在一起(例如采用素数)。齿和轴的弯曲和几何形状的变化要同时考虑。齿轮的齿形可以在有限的负载范围内优化，但无法对所有负荷条件进行优化。在低负载情况下(例如家用电器齿轮)，可以采用塑料做齿轮材料。在高的特定负荷情况下，改变材质对噪声的产生影响不大。控制齿啃合产生的结构声的设计原则:a) 增加接触时间;b) 采用斜齿轮;c) 增加齿数量4d) 提高质量
31、(调准、齿精度he) 低负荷时采用塑料。5.3.3.3 滚动滚动声是由于滚动接触面粗糙或者不规则而产生的。滚筒和滚珠轴承间、运送装置系统、铁路和公路交通工具中产生滚动噪声。滚动噪声也和接触面的弹性有关。滚动噪声是宽带噪声。在实际中，常常遇到在激励中有周期性单元(如滚珠轴承)的情况，此时，滚动噪声也具有周期性成分。控制滚动噪声的设计原则是za) 保持滚动面光滑zb) 采用合适的润滑剂;c) 采用精密的滚珠轴承;d) 减少机架公差(要适合安装的轴承he) 采用滑动轴承Ff) 增加接触面的弹性。5.3.3.4 惯性质量块的加速度产生力，从而产生噪声。它以多种多样的效果表现出来，例如撞击、滚动、摩擦或
32、脉动。摆动的质量块或者不平衡或旋转部件导致惯性力。在某些情况下，(例如曲柄机构)惯性力可激励部分机械结构以转动频率的整数倍振动。如果滚动轴承有惯性力时，要注意滚动噪声。通过平衡、降低转动速度、降低带有加速度的质量块或者加速度本身可减少惯性力。在某些情况下，盘形转子的单面平衡就足够了，而在其他情况下，需要采用动力平衡。控制由惯性引起的结构声的设计原则是:a) 通过平衡转子或者平衡可移动质量使惯性力最小;b) 使带有加速度的质量最小;c) 提高运动的稳定性。5.3.3.5 摩擦，自激因摩擦引起的粘滑现象的机理是潜在的噪声源。这里遇到的力的变化类似于撞击，它可能激励结构共振，或以自激共振的形式出现。
33、摩擦产生的噪声如刹车片、带钱链门柱的尖叫等都与选择的材料和润滑剂有关。10 电GB/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 总的来说，滑动产生宽带噪声，但由于结构共振的激励，在产生的声音中时常有很强的单频分量。控制由摩擦和自激引起的结构声的设计原则是:a) 选择合适的材料控制摩擦;b) 采用合适的润滑剂控制摩擦;c) 增加可能自激的结构的阻尼。5.3.3.6 磁场磁场应用在诸如电动机等机器中产生旋转动力。在一个旋转中，力矩的不均匀变化导致轴承和电机的静态零部件受力发生变化，引起振动。磁场引起的噪声和负载有关。在应用低噪声轴承和好的热设计的电动机情况下，磁场噪声
34、可能成为主要噪声。对通过转换器控制的变速驱动，可能产生高频率噪声。变压器噪声由两倍主频(50H)及其低于600Hz的高次谐波构成。通过磁现象(如依赖于材料选择的磁致伸缩)在变压器铁芯中产生的结构声是通过冷却介质和安装点传递并通过机架和外壳辐射。必须仔细固定电力变压器的绕组以避免振动和其引起的低频声。控制由磁场产生的结构声的设计原则是:a) 选择磁隙的数量避免激励转子和定子中的共振;b) 避免磁隙与磁极平行;c) 使磁芯的位置和形状公差最小来获得磁场对称;d) 优化磁极的形状;e) 考虑由于变速驱动的转换器引起的磁致噪声50 选择变压器铁芯材料减少结构声的产生。5.4 噪声传递5.4.1 空气声
35、传递机器零部件中产生的空气声发射到环境中。有几种方式控制这种能量传递za) 隔声罩zb) 声屏障;c) 消声器zd) 声吸收。在这些噪声控制措施中采用到的物理现象是反射和吸收。5.4. 1. 1 隔声罩这是封闭的隔声罩子。甚至很小的开口也应密封。通常采用薄金属板做成隔声罩来反射噪声。为了提高隔声罩的噪声衰减量，在隔声罩内采用多孔材料制成的吸声衬里。吸声衬里的厚度取决于控制的最低频率。机器的基本设计或者是采用隔声罩来完成，或改造现有的机器罩作为隔声罩。如果需要开口(通风、材料流动、电缆等)，开口处应安装消声器。维护保养用的开口在机器运行期间应密闭。为了避免结构声传递到机器罩，应当在装配连接处采用
36、隔振器(5.4.3)。用隔声罩控制空气声传递的设计原则是:a) 完全封闭噪声源，即使是小缝或者小洞(例如裂口、接合点)也很重要，应密封zb) 隔声罩的外壳采用密实的板材(隔声材料); c) 内部使用吸声材料;d) 在通风口、电缆、管道、传送材料的开口处使用消声器zd 机器与隔离罩之间避免刚性连接，减少安装点的数量;11 G/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 f) 对部件的隔声罩也可能有效。5.4. 1. 2 声屏障声屏障可以安装在有高噪声发射的小机器部件附近。它们的有效性比隔声罩低很多，且在很大程度上倚赖于方向和距离。然而在某局部地区(操作者位置)，它可
37、以起到降低噪声的作用。它们的效果受频率的限制，屏障的长度和宽度至少等于或大于空气声的波长，才有效。采用声屏障控制空气声传递的设计原则是:a) 使用密实的板材(隔声材料)做屏障;b) 对操作者位置使用声屏障;c) 面向机器的屏障面应当采用吸声覆层。5.4. 1. 3 消声器消声器是防止空气声通过开口传递的部件。吸声(阻性)消声器是一种多孔衬里管道。为了不降低隔声罩的效果并保证散热，吸声消声器常常与隔声罩和风机组合在一起使用。反射(抗性)消声器的工作原理是基于在管道突然变化的横截面上的声的反射(通常应用于内燃机的进气口和排气口)。消声器通常是吸声和反射类型的组合。气动阀的扩张噪声是用扩张式消声器来
38、控制的。通过消声器控制空气声传递的设计原则是:a) 对宽带噪声采用吸声消声器;b) 吸声消声器中流动媒质的速度应在20m/s以内Ec) 使用反射类型消声器控制低频噪声;d) 压缩排气口处使用充气式扩张式消声器。5.4.2 渡体声传递管道中常出现液体声的传递。可以在管道系统入口、系统内部或者出口处控制噪声。控制方法是反射和吸收。在管道或者软管端头使横截面发生变化、或者用软管和管子的组合改变管壁的刚性，都可以获得声反射。软管、钢丝绒或者气体填充的堆积物可提供液体声吸收。软管可以降低液体声但增加空气声。控制液体声传递的设计原则是:a) 将管子和软管组合在一起使用;b) 使用消声器。5.4.3 结构声
39、的传递由声源到辐射面的结构声的传递受传递结构的质量、刚度和阻尼分布变化的影响。选择的噪声控制策略依赖于多种情况，例如:a) 是否允许增加重量?b) 受力激励或者速度激励(或者中间特征的激励)?c) 是窄频还是宽带激励?d) 是低频还是中频或者高频激励?这些频率范围值与结构的准静态响应、共振响应和多共振响应有关系。如果允许增加重量，增加系统质量，尤其是在激励区域附近可能是很有效的，这种方法尤其适用于多共振响应频段和力激励的情况。在力激励的情况下，通过增加受激励区域的质量而增加输入阻抗是非常有效的，尤其对多共振响应频段。如果是速度激励，增加激励区域的质量没有效果。在这种情况下，声源隔离是更合适的方
40、式。当激励只是在有限个数的窄频带发生时，如周期信号激励，通过重新分配质量和刚度可以有效改变结构共振频率，对噪声振动控制是有效的，但条件是激励在共振频率范围内。在这种情况下，增加阻尼. GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 也是有效的。对宽带激励来说，改变共振频率不是有效的方法，目标应当是降低宽带传递。在低频范围内(包括准静态响应).唯一有效的方法是隔振(见5.4.3.1)。在中频范围内(有明显的共振响应).下列方法可能是有效的(取决于激励的类型): a) 在激励点增加质量;b) 增加阻尼;c) 隔离振源;d) 利用不连续处的反射，见图60在高频范围内(有
41、多共振响应)1下列方法可能是有效的za) 增加激励区域的质量或者刚度;b) 隔离振源;c) 将不连续机理和在源侧增加阻尼组合使用，见图60在这种情况下，仅增加阻尼不是有效的方法。有必要细化上面所涉及的两种方法:a) 隔振;b) 阻尼。5.4.3.1 隔振隔振等效于在局部引人相对的低刚度。使用隔振器(是由橡胶、气囊、螺旋形弹簧或者其他有弹性的部件组成的).或者弹性层(由橡胶、软木或者其他软的材料制成)可实现隔振。当在隔振器或者弹性层受振端的结构足够硬和重时，只有在受振方有足够的阻抗失配时才能获得较大的隔振。此时，增加底座阻抗和降低隔振器(或者弹性层)的刚度同样重要。可以通过不同方式隔振:a) 隔
42、离振源;b) 使传递途径不连续(见图的;c) 隔离机器外部壳层和机器其他所有剩余部分的联系;这种结构可以是用于降低来自原结构表面的空气声辐射的隔声罩。通过隔振控制结构声传递的设计原则是:a) 使用有足够弹性的部件或者弹性层;b) 应用足够硬而重的底座。5.4.3.2 阻尼增加阻尼被用来更多地耗散结构振动能量，在共振响应频段和结构不连续机理一起在被激励的地方(例如靠近声源)使用时尤其有效。只有在原阻尼相对低的时候，采用额外阻尼的方法才有效。可惜通常不是这种情况。复杂机器，由于存在多种机理，一般不需特殊的阻尼处理就已经有较大的阻尼。可以通过各种方式增加结构阻尼，例如:a) 特殊的阻尼层;b) 有阻
43、尼的夹层板代替单层板;c) 采用只有有限接触点数的附加板(在两块板之间薄空气层流产生阻尼); d) 使用具有更大内在阻尼的材料;e) 以带阻尼质量弹簧系统形式调好的动力吸振器。上述动力吸振器只有在需要抑制有限个共振时才有效。通过阻尼控制结构声传递的设计原则是=a) 当原阻尼小时，增加额外阻尼;13 GB/T 25078. 1-2010/ISO/TR 11688-1: 1995 b) 在共振响应频段应用阻尼降低传递;c) 在声源附近应用阻尼;d) 对薄板要考虑增加阻尼(较难对硬而重的结构进行有效阻尼)。弹性层A伪斗、 反射质量儿今今I.t牙气|川|机弯曲/1.-今/1;M今1-截面变化A价: 1
44、/1.-今仍圄6不连续处结构声的反射5.5 噪声辐射5.5.1 开口处空气声的辐射空气声可以通过进气口和排气口辐射，例如隔声罩的进排气口或者管道末端。这类噪声有一定的指向性，常常沿管道轴向最高。在开阔空间或者自由场，可以修改开口来降低某一方向的噪声。控制空气声辐射的设计原则是za) 开口要开在合适的一边(考虑声传递的指向性); b) 在开口处采用消声器或者声屏障。5.5.2 结构声的辐射机器表面的辐射和其面积、形状、弹性、质量和阻尼有关。至于辐射，有利的设计是将那些承受负载的机器部件尽可能紧凑地装载在一起，这是因为小尺寸、高刚度和质量将降低噪声的辐射。要降低辐射就要减少辐射面积，或者改变涉及的
45、结构部件的刚度、质量或阻尼。也可以通过采用具有低辐射效率的面板来降低来自表面的辐射。另一个可能性是使用由弹性层和薄板组成的隔声板。14 控制结构声辐射的设计原则是:a) 减少辐射面积;b) 采用对主要频率有低辐射效率的覆盖面z一一用薄板而不用厚板;(注意:如果这个盖板是力激励的，要谨慎考虑)一一开孔板;一一一有阻尼层的盖板。GB/T 25078. 1一2010/ISO/TR11688-1: 1995 6 低噪声原型样机6.1 概述对原型样机测量可以检查出主要噪声源，并给出特定的措施供在详细设计和方法阶段改变设计(图1)。通过测量可以确认是否达到任务表(第4章和附录B)中的某些项的要求。6.2
46、检测第一步是通过测量进行分析来检测以下目标:a) 主要噪声源和它们的分类(噪声产生的机理); b) 从噪声源到受声者或者从结构到辐射面的噪声传递途径;c) 辐射噪声的机器零部件(开口、面板)。一般而言，分析首先采用相对简单的步骤以能够粗略确定噪声源和它们的空间、时间和频谱特性。结合对噪声源和传递途径的评估的进一步的研究只对机器的若干选定部件进行。对原型样机进行声学测试的一系列方法请参考GB/T25078.2-2010。按照不同的标准选择合适的测试方法:a) (部分地)为分析噪声产生模型专门设计的测量程序(图3):一一内部噪声源;一一机器内的噪声传递途径;一一机器的噪声辐射零部件。b) 某些测量
47、方法仅当机器操作条件(例如速度)可以变化时，或者当改变的设计可能是有效时(选择性隔离或屏障、弹性支座的变化、局部声源替换等)才能被采用。c) 大多数测量方法提供定性的结果值来描述机器原型样机的声学性能，并且构成了对比研究(分解不同的噪声产生原因、确定基本传递途径)的基础。某些测量过程允许定量估计特定噪声源或特定机器出口部件的辐射声功率。6.3 评估检测后噪声源的评估是通过对主要声源按噪声贡献大小排序列表来进行。在这个过程中，列出声源并记录它们的基本特性(声功率级、在参考测量点的声压级、时间函数、频谱、机器中的位置)。噪声源的排序可以通过对原型样机的测量得到，也可以从设计所依赖的噪声发射数据得到
48、。这很有必要。因为这不仅能用来推断如何对机器的噪声控制进一步采取行动，而且对所有的修改以及它们对机器噪声发射的影响提供了记录。如果目标是整个噪声级，但仅对部分噪声源进行噪声控制措施规划，这时应考虑许多特定特性za) 没有必要完全消除主要部分噪声源，这是因为整个噪声在消除主要噪声源后将由所有剩余部分的噪声源来决定。一般来讲，将主要部件的噪声减少到比残余噪声小大约5dB就足够了。此时，进一步减少那个部分噪声源的声级对整个噪声级来说影响很小。b) 当几个部分噪声源的强度近似相等时，必须对所有这些噪声源采取噪声控制措施。降低单个噪声源的噪声对整个噪声级的影响有限。c) 上面提到的关系只适用于不相干部分噪声源，例如，部分声源不是被同一激励掠激发的。6.4 改进噪声控制措施的目的是依照评估中建立的噪声源贡献大小顺序来逐个减少局部噪声源的噪声发射。每个局部噪声源由内部声源、传递途径和辐射噪声的机器
