電子設(shè)備振動和噪聲的成因和解決方法
噪聲來源于振動解決好了振動問題噪聲問題也會迎刃而解所以本文表面是探討振動和噪聲兩個問題其實是同一個問題。
振動的兩個基本指標(biāo)是振幅和頻率解決振動問題就圍繞著這兩個概念展開要么降低振幅要么調(diào)整振動頻率點。
頻率可分為固有頻率Wn和激勵頻率W固有頻率源于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征由質(zhì)量、質(zhì)量分布、質(zhì)心位置、剛度等多個因素和多個因素間的相互作用所確定。固有頻率計算公式為（公式1）k是物體的剛度m是物體的質(zhì)量。激勵源的頻率點應(yīng)避開固有頻率Wn。當(dāng)Wn=W的時候就發(fā)生了諧振諧振時候的振幅最大。
公式1：Wn=（k/m開平方）；
公式2：W/Wn>1.414；
當(dāng)頻率比（公式2）即進入隔振區(qū)使振動傳遞系數(shù)小于1才有減振和隔振效果。在機械質(zhì)量m已確定的情況下降低其可降低固有頻率。
若Wn<< />既增大衰減率又遠(yuǎn)離“共振區(qū)”。例如當(dāng)阻尼比<0.1頻率比為3.6時就可衰減90%的振幅。
有了以上的理論基礎(chǔ)下面是幾個基于上面理論的解決辦法。
1從振動發(fā)生源上處理
從振動源上處理：既然是激勵頻率落進了1.414Wn的范圍內(nèi)那就想辦法使激勵頻率提高常見辦法有：
如果是步進電機就對步數(shù)細(xì)分通過細(xì)分改驅(qū)動脈沖的步進頻率加倍使步與步之間的差距縮小；
如果有減速器、傳送帶、傳送齒輪就通過改變主動輪與從動輪的半徑比值改變傳動比這樣被驅(qū)動的終端要想保持原來的速度主動輪的轉(zhuǎn)速勢必要加快轉(zhuǎn)速和激勵頻率成正比例激勵頻率提高后面的震動感應(yīng)固有頻率未變兩個頻率錯開震動自然減弱；
2從振動傳遞路徑上處理
如果振動源是不可避免的那就在傳遞路徑上加隔振措施處理從原理上看剛性越強解決辦法如下：
傳動軸用彈性聯(lián)軸器這樣避免了軸和軸不同心的轉(zhuǎn)動下力矩傳遞不受損失且軸和軸不對心而帶來的相互周期性剛性位移也可改觀這種周期性相對位移是震動和噪聲的根源；
傳動之間用皮帶輪柔性連接振動源與支撐件基座間加緩沖減震材料或裝置；
彈簧懸掛振動源對緩沖減震很有作用但會有三個問題需要克服一是啟停時機器會抖動二是不能傳遞力矩因為彈簧本身是不能傳遞扭矩的三是運輸時要考慮固定裝機后還要拆去比較麻煩；
設(shè)計導(dǎo)振措施把振動導(dǎo)走振動仍在，設(shè)備點檢系統(tǒng)但離我們較遠(yuǎn)了。常見的是大發(fā)電機在固定在地面的時候在基座四周挖溝孤零零的形成一個溝里的地樁振動從地下傳出去到了樓房的時候再通過樓房地基往上返會把振動減弱好多。
3對振動感應(yīng)系統(tǒng)的處理
振動源解決不了傳播路徑解決不了或者解決成本太高可以在受震動點改進雖然這個辦法不是首選具體的方法如下：
在滿足強度要求的情況下選用低剛度材料制作構(gòu)件（特別是制作支承件）是一種減振的有效途徑。Wn降低遠(yuǎn)離了激勵源頻率W；對自行式機械將剛性懸掛改為彈性懸掛；對固定設(shè)備將彈性件、阻尼件和質(zhì)量件構(gòu)成串和并聯(lián)、先串后并或先并后串等多種形式組合系統(tǒng)的彈性支承裝置都能按照我們的預(yù)定要求使系統(tǒng)的等效剛度低于原有的剛度從而達(dá)到減振的目的。
加重固定基座的質(zhì)量降低固有頻率點；
注意單純依靠降低剛度、降低固有頻率來提高減振性能有時并不可取。一是隨著剛度的降低系統(tǒng)設(shè)備的靜態(tài)位移也會增加會使空間布置、彈性尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來困難。二是對于不同工作要求的設(shè)備通常有一個最低剛度的限制值尤其是有力矩傳遞、力傳遞的時候單純降低剛度也不是辦法。
另外可以實施結(jié)構(gòu)的合理布局分析預(yù)計到產(chǎn)品使用中將處于既有豎向振動又有俯仰角振動等耦合振型時注意結(jié)構(gòu)的合理性質(zhì)量對稱分布的可能性并確定出振幅為零點結(jié)構(gòu)上的“節(jié)點”，以便對振動敏感的機械儀表、儀器或駕乘操作者坐椅能設(shè)置在“節(jié)點”或其附近。
4共鳴空腔的處理
有時候會遇到一種情況把機器裝起來噪聲很大但振動幅度也不是很大把機器拆開噪聲明顯減小這個現(xiàn)象是共鳴共鳴的產(chǎn)生是類似音箱效果的共振處理的辦法是把空腔破壞掉空腔內(nèi)的傳播介質(zhì)是空氣在空腔中波動空氣波激勵機殼產(chǎn)生輕微振動尤其是對開模具的注塑殼殼內(nèi)有電機等傳動裝置時容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。
針對其產(chǎn)生機理實施反向工程設(shè)計破壞其空腔和空氣震動傳播的路徑破壞殼體薄壁的震動解決的辦法是在機箱中加空氣隔板或海綿擋住空氣的震動傳播；另外是在殼體上加筋使殼體的剛性增強，這樣即使有震動空氣傳到壁上也不會產(chǎn)生殼體的微小變形產(chǎn)生震動進而成為共鳴。
5注意的問題
通過調(diào)整頻率點的方式實現(xiàn)減震時機器啟停的過程會出現(xiàn)瞬間加速或減速這樣激勵頻率會經(jīng)過固有頻率點例如步進電機支撐機構(gòu)固有頻率10Hz步進電機的頻率100Hz正常工作狀態(tài)下100Hz的激勵頻率肯定不會引起共振但啟動時得經(jīng)歷0Hz—10Hz—100Hz這樣的過程停機時得經(jīng)歷100Hz—10Hz—0Hz的過程所以會出現(xiàn)啟停過程的震動如果機器設(shè)計要求較高不能不考慮這個影響。
振動規(guī)律表明具有多種振動多種振型并且總是以最低的固有頻率所對應(yīng)的振型為主。在既有豎向振動又有俯仰振動的耦合振型時為避免產(chǎn)生劇烈的俯仰振動（因人和設(shè)備對俯仰振動耐受力更低破壞性更大）在激勵頻率W、俯仰角振動固有頻率Wn1.和豎向振動固有頻率Wn2之間使W>Wn1>Wn2成立實踐證明有利于系統(tǒng)動態(tài)特性。
設(shè)備的彈性支承能實現(xiàn)震動隔離但布置不當(dāng)則易引起耦合振動。當(dāng)彈性支承對稱布置于設(shè)備的四個角處當(dāng)質(zhì)心處于受到豎向干擾力作用時設(shè)備只作豎向方向振動并不會引進其他型式的振動當(dāng)干擾力大小位置不變彈性支承各頂點與質(zhì)心幾乎在同一平面但是由四個彈性支承沿縱向布置不對稱時設(shè)備會伴隨豎向作上、下振動的同時還作沿質(zhì)心橫軸的俯仰振動。這種多個方向同時發(fā)生的振動稱為耦合振動。如果在沿橫軸方向的支承布置也不對稱那么就會引起共振型同時出現(xiàn)的耦合振動。多一種振型就多一個固有頻率也就多了一次引起共振的機會。這對設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)不利也使彈性支承裝置的設(shè)計和使用帶來很多的困難。
激勵頻率的產(chǎn)生一是來自自身一是來自外界。自身的激勵頻率在多數(shù)工況下要么是工作任務(wù)要求所確定的（如在某一確定的轉(zhuǎn)速下工作）要么是隨機的無法控制的（如自行式設(shè)備由地面不平引起的激振）。由于旋轉(zhuǎn)的不平衡會使旋轉(zhuǎn)機械形成故障例如風(fēng)機轉(zhuǎn)子煙氣粉塵粘在葉片上引起風(fēng)機的不平衡運轉(zhuǎn)在工藝上過濾粉塵、烘干等措施都可以削減振動。
以上是震動和噪聲的常見問題和解決思路再有高深的就得找振動測試儀實地測一下確認(rèn)頻率和振幅順藤摸瓜逐步往外延伸測量跟蹤到振動源然后再分析找到在哪個環(huán)節(jié)解決問題的簡便而經(jīng)濟的辦法。
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