1.空壓機(jī)噪聲分析

    空壓機(jī)作為常用空氣壓縮設(shè)備被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域?？諌簷C(jī)是一種將氣體壓縮，使其壓力提高到兩個大氣壓以上，然后輸往貯氣容器或其他設(shè)備中的機(jī)械設(shè)備，屬通用設(shè)備?？諌簷C(jī)是一個綜合性噪聲源，它在壓縮過程中產(chǎn)生的噪聲主要是來源于: 進(jìn)氣、排氣口氣動噪聲，機(jī)械噪聲和電磁噪聲。進(jìn)氣噪聲，空壓機(jī)在工作過程中，氣缸進(jìn)氣閥交替地啟開、關(guān)閉，空氣被間歇地吸入氣缸，以脈動變化的形式形成的聲波從進(jìn)氣口輻射出來。機(jī)械噪聲，空壓機(jī)在運轉(zhuǎn)中，進(jìn)氣閥門開啟關(guān)閉產(chǎn)生的聲音、曲柄連桿系統(tǒng)中的沖擊聲和活塞往復(fù)運動時與氣缸壁的摩擦振動聲、活塞壓縮空氣時的撞擊聲和振動波，這些形成了機(jī)械噪聲。電動機(jī)噪聲、排氣及儲氣包噪聲，電動機(jī)噪聲主要有冷卻風(fēng)扇噪聲和軸承轉(zhuǎn)動時的機(jī)械噪聲;空壓機(jī)氣缸內(nèi)被壓縮的氣體隨著排氣閥的開啟、關(guān)閉間斷地排進(jìn)儲氣包，經(jīng)過排氣閥和管道時產(chǎn)生響聲形成排氣噪聲。進(jìn)入儲氣包的壓縮空氣與包內(nèi)空氣混合激發(fā)產(chǎn)生共振，并通過氣包及連接的管道輻射出來形成噪聲。

    2.空壓機(jī)現(xiàn)有消聲措施分析

    在空壓機(jī)噪聲治理上，不同的噪聲源有不同的治理方法; 同一類噪聲源，根據(jù)所處的地域、場所和標(biāo)準(zhǔn)要求的不同，采取的方案也不同。國外，日本、美國等大多將整臺空壓機(jī)采用隔聲罩加消聲器的措施。

    空壓機(jī)的降噪都是從空壓機(jī)本身結(jié)構(gòu)上來降低噪聲。對于大多數(shù)往復(fù)式空壓機(jī)，從當(dāng)前的技術(shù)水平來看，僅采取主動降噪幾乎不能達(dá)到人們所希望的效果，這是由其工作原理所決定的。由于噪聲的機(jī)理主要是壓力脈動所致，為空氣動力性噪聲，一般比機(jī)械噪聲、電磁噪聲高20dB。所以對往復(fù)式空壓機(jī)，一般采取被動消聲，就是通過吸聲、消聲、隔聲、減振來實現(xiàn)。其中對空壓機(jī)動力性噪聲采用安裝消聲器是比較有效的。

    消聲器是一種阻止聲傳播而允許氣流通過的降噪裝置，是控制氣流噪聲的主要技術(shù)措施。在消聲器發(fā)展過程中，首先出現(xiàn)的是無源消聲器，即:阻性消聲器、抗性消聲器及阻抗復(fù)合式消聲器。隨著技術(shù)的不斷成熟，無源消聲器取得了較好的消聲效果。特別是在排放法規(guī)和噪聲法規(guī)日益嚴(yán)格。

    為了改善我國大部分噪聲排放尚達(dá)不到要求，噪聲也比國外同類機(jī)型高的狀況，國內(nèi)研制開發(fā)了多種消聲器，已取得了良好的降噪效果。近年來，隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展以及電子控制裝置的性能成本比的提高，國際上又提出了有源消聲器的概念。

    3.空壓機(jī)進(jìn)氣口消聲器的優(yōu)化設(shè)計

    消聲器的優(yōu)化設(shè)計是一個多變量、多約束、多目標(biāo)的復(fù)雜優(yōu)化過程。在優(yōu)化過程中，而要不斷評選方案和選擇優(yōu)化參數(shù)?；谝陨蟽牲c，優(yōu)化設(shè)計的計算過程將是一個計算量龐人和復(fù)雜的過程。計算機(jī)輔助設(shè)計是解決這一問題的最佳途徑。消聲器的優(yōu)化設(shè)計需要綜合考慮聲學(xué)性能、空氣動力性能和結(jié)構(gòu)性能，最終要給出消聲器某種結(jié)構(gòu)的最優(yōu)兒何參數(shù)。利用計算機(jī)解決這些問題，必然要求我們建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，給出定的約束條件，再對問題進(jìn)行求解，從而給出最終結(jié)果。

    消聲器的結(jié)構(gòu)形式多樣、優(yōu)化參數(shù)繁多，消聲器的基本結(jié)構(gòu)型式必須在優(yōu)化設(shè)計前給定，確定其結(jié)構(gòu)型式可用原有或相近的消聲器為參考，再根據(jù)所提出的具體要求做適當(dāng)?shù)男薷?。我們可以選定多種結(jié)構(gòu)型式，將每一種結(jié)構(gòu)型式的消聲器作為一個方案，通過計算來決定這種方案的可行性。每一種消聲器都可以有很多種結(jié)構(gòu)參數(shù)，我們不可能對所有的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，我們只能根據(jù)實際問題，將一些對消聲器性能影響較為明顯的結(jié)構(gòu)參數(shù)選為優(yōu)化變量，根據(jù)消聲器結(jié)構(gòu)尺寸的要求，限定這些參數(shù)的范圍，通過計算，最終選出最優(yōu)的參數(shù)。

    3.1 空壓機(jī)進(jìn)氣口消聲器優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)

    消聲器優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的選取需要對消聲器性能評價的兩個方面進(jìn)行綜合考慮，有較大消聲量的消聲器必然要求消聲器腔數(shù)多，擴(kuò)張比大，長度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這必然會加大消聲器的阻力損失，同時也會使其結(jié)構(gòu)性能變差。所以，消聲器的設(shè)計必然要同時兼顧這兩個方面?？偟膩碚f，一個性能良好的消聲器，在進(jìn)氣噪聲的整個頻率范圍內(nèi)，應(yīng)該具有足夠的消聲量，阻力損失小，耐高溫、耐腐蝕、消聲器外形尺寸與整機(jī)相協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、成本低。

（1）消聲量最大：

（2）壓力損失最?。?/p>

    3.2 優(yōu)化設(shè)計的初始條件

    制定新消聲器消聲頻率特性初始條件根據(jù)現(xiàn)有消聲器就消聲頻率特性的要求，擬將設(shè)計消聲器的消聲頻率特性定義為三段:低頻消聲峰值頻率(<5OOHz)，中低頻消聲峰值頻率(5OOHz-2000Hz)，中高頻消聲峰值頻率(>2000Hz)。

    3.2.1 低頻消聲峰值頻率(<5OOHz)由帶穿孔管的共振型消聲器子結(jié)構(gòu)提供:為滿足消聲量的要求，設(shè)主管道直徑30-60mm，旁接共振頻率5OOHz 的共振器如果要求在200-5OOHz 的頻率分為內(nèi)消聲量至少在5dB以上，估計該共振器的容積。

    3.2.2 中低頻消聲峰值頻率(SOOHz- 2000Hz ) 由內(nèi)插式雙級擴(kuò)張消聲器子結(jié)構(gòu)提供:如圖(1)所示選取內(nèi)插式雙級擴(kuò)張消聲器的基本參數(shù)，由消聲量及消聲頻率特性得出選取的參數(shù)的初始范圍為:

    （1）內(nèi)插式雙級擴(kuò)張消聲器的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖

    3.2.3 中高頻消聲峰值頻率(>2000Hz). 由阻性吸聲消聲器子結(jié)構(gòu)提供: 為滿足中頻頻段的消聲性能，擬采用阻性吸聲消聲子結(jié)構(gòu)消除2000Hz-4000Hz 的中高頻噪聲。根據(jù)實際情況，該設(shè)計消聲子結(jié)構(gòu)應(yīng)具有每米40 分貝的消聲量。在設(shè)該種消聲器時，需首先考慮兩個方面的限制。一方面是頻率方面的限制，能有效消聲的頻率范圍大致與有效吸聲范圍相協(xié)調(diào)。共振吸聲結(jié)構(gòu)很難完成高頻良好吸聲性能，故不宜采用。多孔吸聲材料層在中高頻范圍內(nèi)有良好吸聲性能，宜優(yōu)先采用。而且吸聲材料層的吸聲性能由于材料厚度的增加可以向低頻方向擴(kuò)展。當(dāng)吸聲材料層厚度加倍時，有效吸聲范圍約略向低頻方向移過一個倍頻程。這樣不僅可以有效地減小中高頻段的噪聲，也可以彌補中頻頻段不足的吸聲性能。另一方面的限制來自幾何尺寸，山于同心圓型消聲器，當(dāng)長度一定時，使它有較高的消聲量就應(yīng)選擇較小的通道寬度。但山于吸聲結(jié)構(gòu)占據(jù)了給定的截面積，因此通道寬度越小，通道有效截面在總結(jié)面所占比例也就越小。如果通道截面面積保持一定，那么消聲器總截面就越大，這不能不受到客觀條件的限制。