CN111508460B - 一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构 - Google Patents

一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，包括底板、安装在底板上的侧板、无粘性流体；侧板与底板围成一个具有开口和内腔的罩体，侧板和底板上均设有半球槽，半球槽位于内腔内，半球槽的槽口处设置有弹性薄膜，无粘性流体通过弹性薄膜密封在半球槽内，弹性薄膜上设有引伸管，半球槽通过引伸管与内腔连通，半球槽内设有用于将无粘性流体与引伸管隔离的柔性隔离膜。本针对冲击噪声的隔声吸能复合结构能够有效降低机械冲压过程产生的低、中、高频率区间脉冲噪声，满足冲压加工车间实际使用需求，属于隔声吸能结构的技术领域。

Description

一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构
技术领域
本发明涉及隔声吸能结构的技术领域，尤其涉及一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构。
背景技术
工业环境的噪声是一种普遍存在的污染，诸如冲压成型等加工车间的脉冲噪声远远超过正常人的听觉限制，冲压加工使得空气急剧压缩产生脉冲噪声，脉冲噪声最高可达110dB。该问题直接导致熟练的技术人员经常辞职以及年轻人普遍不愿意从事该类现场作业岗位，人力成本持续高增不下，从业人员匮乏。在整个生产车间建立消音室成本非常高，目前多数车间采用生产人员佩戴隔声耳罩的方法，但又不利于现场交流和作业。
一方面，冲压等生产过程中不可避免产生高强度噪声，无法根除噪声源；另一方面，缺少有效性的、低成本噪声隔离技术。因此，开发低成本和降噪性能好的一种隔声吸能方法具有重要现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，能够有效降低机械冲压过程产生的低、中、高频率区间脉冲噪声，满足冲压加工车间实际使用需求，得到最佳的加工效果。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，包括底板、安装在底板上的侧板、无粘性流体；侧板与底板围成一个具有开口和内腔的罩体，侧板和底板上均设有半球槽，半球槽位于内腔内，半球槽的槽口处设置有弹性薄膜，无粘性流体通过弹性薄膜密封在半球槽内。
进一步的是：弹性薄膜上设有引伸管，半球槽通过引伸管与内腔连通，半球槽内设有用于将无粘性流体与引伸管隔离的柔性隔离膜。噪声通过引伸管进入半球槽内后引起无粘性流体震荡，通过无粘性流体的震荡达到消音效果。
进一步的是：侧板和底板从内到外依次分为铝板层、吸音层、彩钢层；半球槽位于铝板层上。彩钢是一种带有有机涂层的钢板，具有耐蚀性好，色彩鲜艳，外观美观，加工成型方便及具有钢板原有的强度等优点而且成本较低等特点。
进一步的是：吸音层为无机纤维吸声材料。
进一步的是：针对冲击噪声的隔声吸能复合结构还包括穿孔空心杆点阵组件；穿孔空心杆点阵组件位于吸音层上，穿孔空心杆点阵组件包括若干根纵横交错的震动管；震动管两两连通，铝板层上设有与震动管连通的传音管，震动管通过传音管与内腔连通。通过传音管将噪声传递到震动管，通过震动管的震动进一步达到消音效果。
进一步的是：震动管上分布有若干个侧孔，无机纤维吸声材料填充在震动管的外部。通过侧孔将噪声传到无机纤维吸声材料进行消音。
进一步的是：若干条震动管的中部均汇聚在一起且相互连通。
进一步的是：穿孔空心杆点阵组件和传音管均有若干个；穿孔空心杆点阵组件均匀分布在吸音层，若干个传音管均匀分布在铝板层，若干个传音管与若干个穿孔空心杆点阵组件一一对应，相邻的穿孔空心杆点阵组件相互连通。穿孔空心杆点阵组件相互连通，噪声可以传递到整个侧板。
进一步的是：侧板上设有卡槽，底板上设有卡块，侧板通过卡槽与卡块可拆卸式安装在底板上。可拆卸式的底板和侧板，便于安装与拆卸。
进一步的是：无粘性流体通过弹性薄膜密封在侧板的半球槽内。防止噪声太大将无粘性流体震动出半球槽。
总的说来，本发明具有如下优点：
一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，本发明不仅可以实现削弱低、中、高频冲击脉冲噪声的效果，能够在机床生产中有效降低噪声对人体产生的不利影响，实现冲击噪声产生的声能转化为热能和机械能多重耗散，进而达到减弱低、中、高频脉冲噪声的效果，而且本发明的结构简单，制造成本低，这对于提升车间加工环境和保证生产人员身体健康具有现实意义。
附图说明
图1是针对冲击噪声的隔声吸能复合结构的结构示意图。
图2是侧板的结构示意图。
图3是侧板的截面图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：
1为底板，2为侧板，3为无粘性流体，4为半球槽，5为弹性薄膜，6为引伸管，7为柔性隔离膜，8为震动管，9为传音管，10为侧孔，11为卡槽，12为卡块，13为无机纤维吸声材料。
结合图1、图2、图3所示，一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，包括底板、安装在底板上的侧板、无粘性流体；侧板与底板围成一个具有开口和内腔的罩体，底板呈方形，四块侧板竖直分布在底板的四周并与底板固定连接。侧板和底板上均设有半球槽，半球槽为半个球体状的凹槽，半个球体的圆面与底板或侧板的表面重合。半球槽位于内腔内，半球槽的槽口处设置有弹性薄膜，无粘性流体通过弹性薄膜密封在半球槽内，弹性薄膜与底板或侧板的表面重合。半球槽中承载无粘性流体和空气，所述无粘性流体和空气被弹性薄膜封住，无粘性流体与侧板、底板和弹性薄膜均不发生化学反应，并可以在半球槽中自由流动。无粘性流体与空气在半球槽中的体积比为0.2:1～1:0.2，可根据实际工程的冲击噪声强度确定无粘性流体与空气的体积比例。半球槽的内壁光滑，具有可以反射声波并汇集反馈到弹性薄膜的作用，由于弹性薄膜的振荡主要分布在弹性薄膜的圆心附近，从而提高弹性薄膜的振荡耗散声波能量。通过以上途径，半球槽可以辅助整个结构降低冲击噪声。
弹性薄膜上设有引伸管，引伸管的一端位于空腔内，引伸管的另一端穿进半球槽内，半球槽通过引伸管与内腔连通。半球槽内设有用于将无粘性流体与引伸管隔离的柔性隔离膜，柔性隔离膜与无粘性流体的表面贴合并随着无粘性流体形状改变而改变，柔性隔离膜防止无粘性流体从引伸管流出。
侧板和底板从内到外依次分为铝板层、吸音层、彩钢层；半球槽位于铝板层上。侧板和底板靠近内腔的是铝板层，中间是吸音层，最外端是彩钢层。
吸音层为无机纤维吸声材料。无机纤维吸声材料孔隙率高，空气流阻率小，因此隔声吸能复合结构的空气能够自由流通，从而达到声波噪声通过空气介质在整个隔声吸能复合结构传播。
针对冲击噪声的隔声吸能复合结构还包括穿孔空心杆点阵组件；穿孔空心杆点阵组件位于吸音层上，穿孔空心杆点阵组件包括若干根纵横交错的震动管；震动管两两连通，铝板层上设有与震动管连通的传音管，震动管通过传音管与内腔连通。穿孔空心杆点阵组件可以在不失隔音罩力学性能的情况下，减少材料的使用，并且能够继续减弱透过铝板层板来到吸音层的冲击声波，最终使得扩散到彩钢层外部的声强更少。
震动管上分布有若干个侧孔，无机纤维吸声材料填充在震动管的外部。震动管内部中空，在震动管的圆周侧面具有周期排列的侧孔，用无机纤维吸声材料填充满所述的震动管外部的空隙。
若干条震动管的中部均汇聚在一起且相互连通，若干条震动管都是从一个点发散出去的，噪声可以通过各种路径进行传播。
穿孔空心杆点阵组件和传音管均有若干个；穿孔空心杆点阵组件均匀分布在吸音层，若干个传音管均匀分布在铝板层，若干个传音管与若干个穿孔空心杆点阵组件一一对应，每个穿孔空心杆点阵组件都通过一条传音管与罩体的内腔连接，相邻的穿孔空心杆点阵组件相互连通，噪声通过传音管传到穿孔空心杆点阵组件，也可以通过相邻的穿孔空心杆点阵组件依次传递到整个隔声吸能复合结构的穿孔空心杆点阵组件。
侧板上设有卡槽，底板上设有卡块，侧板通过卡槽与卡块可拆卸式安装在底板上。侧板和底板组装时除了通过卡槽和卡块配合，还需要泡沫粘接剂密封处理。
无粘性流体通过弹性薄膜密封在侧板的半球槽内。优选的，底板的半球槽内可以不设置无粘性流体，因为无粘性流体在底板是的震动较小。弹性薄膜的厚度选择0.01mm～0.5mm较佳，弹性薄膜具有延展性和韧性，弹性薄膜封住半球槽时呈现平展状态，同时与罩体的内壁保持平行，罩体罩住冲击噪声声源，令大部分冲击噪声通过罩体向外扩散，当冲击噪音辐射到底板和侧板时，弹性薄膜受到冲击噪声声波，由于弹性薄膜的延展性和韧性，冲击噪声会激发弹性薄膜以初始平面为对称面反复振荡。当弹性薄膜向半球槽内部振荡时，会带动无粘性流体晃动，弹性薄膜的振荡和无粘性流体的晃动能够将声能转化为机械能耗散，并且无粘性流体由于惯性力的作用会促进弹性薄膜的振荡，而弹性薄膜的振动也会反馈给无粘性流体，增强无粘性流体的晃动，从而增大声能转换为机械能的能量耗散，以上过程主要吸收中频脉冲噪声。一方面，部分冲击噪声会通过弹性薄膜上的引伸管进入半球槽中，引伸管和半球槽中的空气形成赫姆霍兹腔，在无粘性流体晃动时会改变半球槽中空气的体积，从而改变赫姆霍兹腔的局部共振频率，局部共振则会引起空气和无粘性流体中分子振动，其振动会将部分声能转化为热能耗散，不仅能够吸收低频脉冲噪声，而且由于半球槽中的空气体积变化会改变低频吸声峰值频率区间，从而达到变频吸收声波的效果；另一方面，弹性薄膜的振荡会带动空气的压缩和膨胀，从而会促进声波能量转化为热能；由于无粘性流体介质与空气传播存在较大的速度差，声波在空气和无粘性流体之间的气-液界面会反复产生透射和反射，将进一步扰动冲击噪声，从而降低声波的强度，弹性薄膜也会反射部分的冲击噪声回到隔音罩内部，进而重复上述过程耗散声波能量。此外部分噪音也会通过传音管到达震动管引起震动管的震动，震动管通过自身的震动和侧孔将噪声传递给吸音层的无机纤维吸声材料进行消音，进一步加强降噪效果。
本针对冲击噪声的隔声吸能复合结构的工作原理：使冲压的机床处于隔声吸能复合结构的空腔内，启动机床进行冲压，冲压产生的一部分噪声会通过引伸管进入半球槽内，引起半球槽内的无粘性流体，利用弹性薄膜与无粘性流体相互耦合原理以及利用赫姆霍兹腔局部共振特性吸收低频噪声，并结合冲击噪声能够引起弹性薄膜振动和无粘性流体振荡的共振吸能特性吸收中频噪声；其余部分噪声通过传音管传递到穿孔空心杆点阵组件和无机纤维吸声材料中被吸收。通过隔声吸能复合结构实现冲击噪声产生的声能转化为热能和机械能多重耗散，进而达到减弱低、中、高频脉冲噪声的效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：包括底板、安装在底板上的侧板、无粘性流体；侧板与底板围成一个具有开口和内腔的罩体，侧板和底板上均设有半球槽，半球槽位于内腔内，半球槽的槽口处设置有弹性薄膜，无粘性流体通过弹性薄膜密封在半球槽内；
侧板和底板从内到外依次分为铝板层、吸音层、彩钢层；半球槽位于铝板层上；吸音层为无机纤维吸声材料；
针对冲击噪声的隔声吸能复合结构还包括穿孔空心杆点阵组件；穿孔空心杆点阵组件位于吸音层上，穿孔空心杆点阵组件包括若干根纵横交错的震动管；震动管两两连通，铝板层上设有与震动管连通的传音管，震动管通过传音管与内腔连通。
2.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：弹性薄膜上设有引伸管，半球槽通过引伸管与内腔连通，半球槽内设有用于将无粘性流体与引伸管隔离的柔性隔离膜。
3.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：震动管上分布有若干个侧孔，无机纤维吸声材料填充在震动管的外部。
4.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：若干条震动管的中部均汇聚在一起且相互连通。
5.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：穿孔空心杆点阵组件和传音管均有若干个；穿孔空心杆点阵组件均匀分布在吸音层，若干个传音管均匀分布在铝板层，若干个传音管与若干个穿孔空心杆点阵组件一一对应，相邻的穿孔空心杆点阵组件相互连通。
6.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：侧板上设有卡槽，底板上设有卡块，侧板通过卡槽与卡块可拆卸式安装在底板上。
7.按照权利要求1所述的一种针对冲击噪声的隔声吸能复合结构，其特征在于：无粘性流体通过弹性薄膜密封在侧板的半球槽内。
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