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微型泵噪聲講解以及如何控制

作者:河源市柏爾科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2019-06-08 00:00:00

噪聲污染是環境污染的一種,與水污染、大氣污染、固體污染是世界范圍內最主要的環境問題。從物理學上講,噪聲是發生體做無規則振動時發出的聲音,通過空氣或其他彈性介質傳到人耳。從生理學上講,凡是妨礙人們正常休息、學習和工作的聲音,以及對人們要聽的聲音產生干擾的聲音都是噪聲。人耳可以聽到的頻率是20Hz~20000Hz。噪聲會引起人煩躁,降低工作效率,危害人身體和心理健康,各國對于噪聲的控制越來越重視。微型泵是儀器儀表的常用部件,廣泛運用于科研、醫療領域??蒲?、醫療單位對于噪聲控制要求較為嚴格。例如我國醫院管理標準要求手術室噪聲不高于38dB。而醫療器械是手術室主要的噪聲源,有的呼吸機、吸引器噪聲高達七十多dB。減少手術室的噪聲污染是現代醫學發展的必然。微型泵也是幾乎所有實驗室都會具備的常用設備。隨著客戶對于泵的噪聲問題日益重視,降低微型泵的噪聲已經成為生產廠家重要的努力方向。

隔膜泵是微型泵的一種,它是利用電機驅動薄膜往復運動產生真空,從而吸入和壓出流體。微型泵效率高;運動機構與輸送介質完全隔離、對介質無污染;非動密封,無泄漏;可靠性好;體積小、重量輕;不怕空轉;無需潤滑保養;自身噪音低。微型真空水泵在抽水使用時,無需灌泵,啟動后立即吸水排水,既能抽氣又能抽水,無水時也不怕干轉。微型泵的諸多優點使它在儀器儀表行業得到了廣泛運用。

從源頭上看,微型泵的噪聲主要分為:流體動力性噪聲、機械運動部件的機械性噪聲和電機噪聲三部分。

流體動力性噪聲是由于微型泵工作時,連續產生流體壓力的脈沖,從而激發泵體、閥和管道等部件振動向外界輻射出的噪聲。經愛家康公司研究人員實測,流體動力性噪聲是微型泵的最主要噪聲。微型泵的流體動力性噪聲屬于中、低頻噪聲。微型真空氣泵吸氣時,進氣閥開啟,出氣閥關閉,空氣被吸入泵腔,進氣口和閥腔內產生劇烈的壓力波動,氣體的壓力波動以聲波的形式從進氣口輻射出來,形成進氣口噪聲。進氣口噪聲是寬頻帶連續譜,其基頻可用公式f=2n/60(n為每分鐘轉速)計算。除了基頻外還有高頻諧波,但高頻諧波聲級比基頻聲級要低。轉速越高,真空度越大,流量越大,進氣口噪聲越大。排氣時,進氣閥關閉,出氣閥開啟,空氣膨脹,氣流迅速流經出口處產生聲波形成排氣口噪聲。排氣口噪聲也是一種寬頻帶連續譜。轉速越高,壓力越大,流量越大,排氣口噪聲越大。連接長的塑料管后進氣口和排氣口噪聲會有下降。微型真空水泵噪聲產生的原因比較復雜。由于泵腔內壓力的周期性波動,水不穩定流動產生大量渦流,水流對薄膜、泵腔和閥門的壓力快速變化以及水流與泵體摩擦產生噪聲。特別是當水溫較高、泵的真空度較低時,在吸入行程泵腔內的壓力可能低于水在該溫度下的飽和蒸汽壓,水會發生汽化,產生大量的氣泡,形成流態很復雜的兩相流。泵的壓縮行程時,在較高壓強的作用下,氣泡迅速破滅,以至氣泡周圍的水以很大的速度沖向氣泡中心,從而產生高頻率、高沖擊力的水擊,不斷打擊泵內部件。泵就出現振動和噪聲,這種現象稱為氣蝕。氣蝕發生在固體邊界上,是在高壓區內氣穴迅速破滅所產生的沖擊力對固體邊界不斷作用的結果。氣蝕危害較大,會損壞部件,降低效率,并產生振動和噪聲。微型真空水泵產生的噪聲屬于低頻噪聲。流體動力性噪聲是由真空泵工作原理決定的,改進泵體設計可以起到降噪作用,但這種主動式降噪的效果離人們的期望還有距離。

機械性噪聲不是微型泵噪聲的主要來源,它產生于泵內部薄膜的振動、軸承摩擦、曲軸和連桿的偏心運動、單向閥的撞擊等。這類噪聲帶有隨機性,呈現寬頻特性。在主動降噪方面,需要對材質選擇、設計、部件加工精度、平衡性等方面加以改進。

電機也是微型泵的主要噪聲源,電機噪聲大致有三類:一、電磁噪聲,二、機械噪聲,三、空氣動力噪聲。電磁噪聲主要是電機中周期變化的徑向電磁力或不平衡的磁拉力使鐵心發生磁致伸縮和振動所引起。電磁噪聲還和定子、轉子本身的振動特性相關。當激振力和固有頻率共振時,即使電磁力很小也會產生很大的噪聲。為減少電磁噪聲,應盡量采用正弦繞組,減少諧波成份;選擇適當的氣隙磁密;選擇合適的槽配合;采用轉子斜槽;定、轉子磁路對稱均勻,迭壓緊密;應注意定、轉子的圓度與同軸度;注意避開它們的共振頻率。為了避免電磁力與機殼共振,可采用適當的彈性結構。機械噪聲是電機噪聲最主要部分,來源于軸承噪聲、轉子不平衡及裝配偏心等。碳刷也會產生振動而引起噪聲。為了減少機械噪聲,一般應采用密封軸承,防止雜物進入。軸承滾珠、內圈、外圈的機加工一定要達到設計要求,應有嚴格的退磁清洗工序。潤滑脂一定要清潔。軸承外圈與軸承室的配合、內圈與軸的配合一般不宜太緊。為消除轉子的軸向間隙,必須對軸承施加適當的壓力。對于噪聲要求特別嚴格的電機,宜選用低噪聲軸承。當負載不太大時,可采用含油滑動軸承,它比同尺寸的滾動軸承的噪聲有時可低10dB左右。充足的軸承油能有效降低噪聲。轉子的加工精度必須達到設計要求。對于速度較高的轉子必須校動平衡??刹捎脽o刷電機消除電刷噪聲??諝鈩恿υ肼暿请姍C帶的冷卻風扇造成的。電機鐵殼越厚,振幅越小,能吸收振動能量,屏蔽聲音傳播。 經實驗,如果鐵殼增厚不多,對dB改善不明顯。

除了以上微型泵的噪聲源外,使用時連接的管道系統也可能產生較大噪聲。流體在管道內快速流動時,周期性的壓力脈動、流體與管壁摩擦產生的噪聲穿透管壁傳播到外界。尤其是排氣的脈動,向下游排放的過程中它會激勵管道系統,形成多個噪聲源。泵體的振動還會直接傳遞到管道。在泵進出口用軟管連接能減小泵體對管道傳播的振動。管道噪聲主要和壓力波動的大小、頻率、流體的性質和流速流態,還和管道材質、阻力元件有關。降低管道內速度是控制噪音很有效的方法。增大壁厚也能降低噪音,當然會付出成本代價。

在生產實踐中,噪聲一般用吸聲、隔聲和消聲3種辦法來控制。吸聲是部分聲波能量被物體吸收轉化為其他能量而降低噪聲,這種技術主要用于室內空間。隔聲是把產生噪聲的機器設備封閉在一個小的空間,或把噪聲源與支架的連接由剛性連接改為彈性連接,使噪聲在傳播過程中受到很大的衰減或使物體的振動減小。隔聲屏障和隔聲罩是主要的兩種隔聲設計。消聲器是一種既能使氣流通過又能有效地降低噪聲的設備。消聲器主要分為:阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器、微穿孔板消聲器、小孔消聲器和有源消聲器這六大類。阻性消聲器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壁上或按照一定方式在管道中排列??剐韵暺魇峭ㄟ^管道截面的突變處或旁接共振腔等引起阻抗的改變而產生聲能的反射、干涉,從而降低由消聲器向外輻射的聲能。阻抗復合式消聲器是將阻性消聲器和抗性消聲器的消聲原理通過適當結構組合而成,兼有兩者的消聲特性。微穿孔板消聲器的孔徑在1mm以下,其聲阻比一般穿孔板大大增加,低的孔隙率能增加吸聲頻帶的寬度,合適的板后深度能改善共振吸聲峰的位置。小孔消聲器是使氣流經過小孔,噴氣噪聲的頻譜會移向高頻,使頻譜中的可聽聲成分降低,從而減少噪聲對人的干擾和傷害。 有源消聲器是用電腦控制電子發聲器產生一種與需消噪聲的頻率、強度相合,但相位相反的干涉聲波來消除噪聲。消聲器常用來降低各種空氣動力設備的進出口或沿管道傳遞的噪聲。

國內微型泵行業的領跑者AJK水泵多年微型泵開發經驗,依托***空氣動力研究機構和大學的技術力量,不斷優化泵體結構設計,選用高品質材料,制造過程中嚴格控制加工精度、減小配合間隙,有效降低了微型泵的噪聲。特別是***研發的長壽命、可調壓微型泵,有調壓真空泵、調壓氣泵(抽氣打氣兩用)、調速水泵(抽水抽氣兩用)諸多型號,率先采用了先進的進口無刷電機,不僅具有長壽命、無雜波干擾、能方便可靠調節流量、能輸出轉速反饋信號等優點,而且消除了電刷噪聲。優質的進口無刷電機噪聲顯著低于原有電機。無刷電機微型泵配有可旋轉的柔性減振支架,隔絕泵體的振動并方便用戶的安裝?!癆JK”公司還設計了微型泵專用消聲器,運用先進的多重消聲原理,壓力損失小,降噪效果好。在泵的進、出口都安裝專用消聲器則效果更佳。用戶在使用微型泵時,整個系統的噪聲還與氣路上的所有元件都相關。在允許條件下降低管道內流速能有效地降噪。使用“AJK”調速泵可以根據需要靈活地調節泵轉速和流量,降低噪音。還可以在管路中安裝緩沖罐,消除管路內壓力和流量的脈動,減小管路振動,降低系統噪音。在微型氣泵的排氣口或抽氣口接長一點的管道,并且故意彎曲、盤繞,試驗改變內徑等方法都可以改變噪聲的大小、頻率,除了降低噪聲的強度外,改變它的頻率也可以使噪聲聽起來不那么難受。實際使用中用戶的管道系統各不相同,需要對氣路系統整體調試才能得到***的降噪效果。

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