Размещено на http://www.allbest.ru/

БИРСКИЙ ФИЛЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологический факультет

Кафедра технологического образования

Курсовой проект

по дисциплине «промышленная акустика»

на тему: «Борьба с шумом в деревообрабатывающем производстве»

Направление подготовки: « Техносферная безопасность»

Выполнил: Калимуллин Г. Д.

Научный руководитель: Сайниев Н.С.

Бирск 2015

Содержание

Введение

Глава I. Общие сведения о шуме

1.1 Параметры, определяющие шум

1.2 Классификация шума по источникам возникновения

1.3 Классификация шума по временным характеристикам

1.4 Действие шума на организм. Специфическое и неспецифическое воздействие

1.5 Гигиеническое нормирование производственного шума. Измерение и оценка производственного шума

Глава II. Источники шума на производстве

2.1 Природа и закономерности механического шума

2.2 Зубчатые передачи

2.3 Деревообрабатывающие станки

2.4 Снижение производственного шума с помощью строительно-акустических мероприятий

Глава III. Устройство для снижения шума от дисковых пил

Заключение

Использованная литература

Введение

По своей физической сущности, шум - это звук. С гигиенической точки зрения, шумом является любой нежелательный для человека звук.Шум может вызывать неприятные ощущения, однако решающую роль в оценке «неприятности» шума играет субъективное отношение человека к этому раздражителю.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя кривыми: нижняя кривая определяет порог слышимости, т.е. силу едва слышимых звуков различной частоты, верхняя - порог болевого ощущения, т.е. такую силу звука, при которой нормальное слуховое ощущение переходит в болезненное раздражение органа слуха.

Шум, являясь информационной помехой для высшей нервной деятельности в целом, оказывает неблагоприятное влияние на протекание нервных процессов, увеличивает напряжение физиологических функций в процессе труда, способствует развитию утомления и снижает работоспособность организма.

Однако, кроме специфического действия на органы слуха, шум оказывает и неблагоприятное общебиологическое действие, вызывая сдвиги в различных функциональных системах организма. Так, под влиянием шума возникают вегетативные реакции, обусловливающие нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров, а также изменение артериального давления (преимущественно повышение). Шум вызывает снижение иммунологической реактивности и общей сопротивляемости организма, что проявляется в повышении уровня заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

В курсовом проекте рассматриваются различные источники шума как на деревообрабатывающем производтсве, так и в промышленности в целом. Производится обзор и анализ способов уменьшения шума на производстве. Как пример рассматривается изобретение для уменьшения шума от работы дисковых пил.

Цель исследования: снижение шума на деревообрабатывающем производстве.

Объект исследования: деревообрабатывающее производство.

Предмет исследования: изобретения и меры для снижения шума в деревообрабатывающем производстве.

Исходя из цели исследования были определены следующие задачи исследования:

1. Провести теоретический анализ литературы по теме исследования.

2. Изучить методы снижения шума.

3. Рассчитать эффективность мер по уменьшению звука дисковых пил.

1. Общие сведения о шуме

1.1 Параметры, определяющие шум

Шумом называют всякий нежелательный звук. Шум как акустический процесс характеризуется с физической и физиологических сторон. С физической стороны он представляет собой явление, связанное с волнообразным распространением колебаний частиц упругой среды. с физиологической стороны он характеризуется ощущением, вызванным воздействием звуковых волн на органы слуха. Шум частотой в 1000 Гц принят за эталонный при оценке громкости. Наименьшее звуковое давление, вызывающее ощущение звука на частоте 1000 Гц называется порогом слышимости. Звуковое давление 200 Па вызывает ощущение боли в органах слуха и называется болевым порогом [1].

Параметры:

-скорость колебания частиц в воздухе (скорость, м/сек)

-звуковое давление (в паскалях)

-интенсивность (ватт на метр в квадрате)

1.2 Классификация шума по источникам возникновения

Механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. спектр механического шума занимает широкую область частот. Наличие высоких частот делают шум особо неприятным.

Аэрогидродинамические шумы возникают при движении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодического выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.). Электромагнитный шум возникает в электрических машинах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также силы, возникающие при взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами (т.н. пондеромоторные силы)[3].

Гидравлические возникают при стационарных и нестационарных процессах в жидкости[4].

1.3 Классификация шума по временным характеристикам

Постоянный шум - шум, уровень звука которого за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не более чем на 5 дБ(А). Непостоянный шум - это изменение составляет больше чем 5 дБА.

Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные.

Также шум различают по частоте: инфразвук, просто звук, ультразвук[5].

производственный шум акустический нормирование

1.4 Действие шума на организм. Специфическое и неспецифическое воздействие шума

Шум - совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум - это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук[9].

Шум влияет на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, нарушает обмен веществ, язва желудка, гипертонические болезни, профессиональные болезни. Шум с уровнем звукового давления 30…35дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75дБ может привести к потере слуха. При действии шума высоких уровней 130дБ - разрыв барабанных перепонок, контузия, при более высоких - более160дБ - смерть. Снижение слуха на 10дБ неощутимо, на 20дБ - серьезно мешает человеку, т.к. нарушается способность слышать важные звуки, ослабление разборчивости речи.

Инфразвук при уровне 110-150 дБ вызывает субъективные ощущения в организме (нарушение ЦНС, сердечнососудистой системы, дыхательной системы и т.д.). Инфразвук вызывает психолого-физиологические изменения[10].

Ультразвук может воздействовать на человека через воздушную среду и контактно. Функциональные нарушения ЦНС, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, возможно изменение состава крови, нарушение капиллярного кровообращения[7].

1.5 Гигиеническое нормирование производственного шума. Измерение и оценка производственного шума

Нормирование производственного шума звукового диапазона осуществляется отдельно для постоянных и непостоянных шумов. Для постоянного шума устанавливается предельно допустимый уровень ПДУ звука в 9-ти октавных полосах со среднегеометрическим значением частот 63-8000Гц. Измерения производятся при помощи шумомера в октавном режиме в дБ.

Измеренное значение сопоставляется с ГОСТ 12.1.003-83

Непостоянный шум нормируется эквивалентным по энергии уровнем звука широкополосного постоянного шума, оказывающего такое же воздействие, как и непостоянный шум. Измерения производятся в режиме шумомера без учета октавных частот в дБ. Инфразвук нормируется в соответствии с санитарными нормами по предельно допустимым нормам.

Установлено, что общий ПАУ не должен превышать 100дБ.

Ультразвук нормируется в соответствии с ГОСТ 12.1.001-89 отдельно для распространяемого воздушным путем и отдельно для контактного[12].

Эквивалентным называется уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет тоже самое среднеквадратичное звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течении определенного интервала времени.

Кроме эквивалентного уровня звука для непостоянного шума установлены максимальные уровни звука (дБА) - наибольшее значение уровня звука за период измерения. Допустимые уровни звукового давления находят по таблицам. Допускаются в качестве характеристики непостоянного шума использовать дозу шума. Доза шума D(Па²*ч) - интегральная величина, учитывающая акустическую энергию, воздействующую на человека за определенный период времени[6].

2. Источники шума на производстве

2.1 Природа и закономерности механического шума

На ряде производств доминирует механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, движением материалов в трубопроводах или в лотках, колебаниями деталей машин, обусловленных силами немеханической природы, и т п.

Эти колебания служат причиной как воздушного, так и структурного шума. Поскольку возбуждение механического шума обычно носит ударный характер, а излучающие его конструкции и детали представляют собой распределенные системы с многочисленными резонансными частотами, спектр механического шума занимает широкую область частот. В нем представлены составляющие на указанных резонансных частотах и на частоте ударов и их гармоник.

Наличие высокочастотных составляющих в механическом шуме приводит к тому, что обычно он субъективно очень неприятен. Колебания движущихся деталей передаются корпусу (станине, кожуху), который меняет спектр колебаний и излучаемого шума. Процесс возникновения механического шума весьма сложен, так как определяющими факторами здесь являются кроме формы, размеров, числа оборотов, типа конструкции, механических свойств материала, способа возбуждения колебаний также состояние поверхностей взаимодействующих тел, в частности трущихся поверхностей, и их смазывание. Расчетным путем определить излучаемое звуковое поле обычно не удается. Применение теории размерностей к расчету механического шума не дает однозначной его оценки[8].

2.2 Зубчатые передачи

Шум зубчатых передач вызывается колебаниями колес и элементов конструкций, сопряженных с ними. Причинами этих колебаний являются взаимное соударение зубьев при входе в зацепление, переменная деформация зубьев, вызванная непостоянством сил, приложенных к ним, кинематические погрешности зубчатых колес, переменные силы трения.

Спектр шума занимает широкою полосу частот, особенно значителен он в диапазоне 2000--5000 Гц. На фоне сплошного спектра имеются дискретные составляющие, основными из которых являются частоты, обусловленные взаимным соударением зубьев, действием ошибок в зацеплении и их гармониками. Составляющие вибрации и шума от деформации зубьев под на грузкой имеют дискретный характер с основной частотой, равной частоте пересопряжения зубьев. Частота действия накопленной ошибке зубчатого колеса кратна частоте вращения. Однако имеются случаи, когда накопленная ошибка окружного шага не совпадает с частотой вращения; в этом случае будет существовать еще одна дискретная частота, равная частоте действия этой ошибки.

Колебания возбуждаются также с частотами, определяемыми погрешностями зубчатой пары (перекос осей, отклонение от межцентрового расстояния и т. п.). Зубчатое зацепление представляет собой систему с распределенными параметрами и имеет большое количество собственных частот колебаний. Это приводит к тому, что практически на всех режимах работа зубчатого зацепления сопровождается возникновением колебаний на резонансных частотах. Снижение уровня шума может быть достигнуто снижением величины действующих переменных сил, увеличением механического импеданса в местах воздействия переменных сил, снижением коэффициента передачи звуковых колебаний от мест возникновения к местам излучения, снижением колебательных скоростей за счет улучшения конструкции колеблющегося тела, сокращением поверхности излучения увеличением внутреннего трения материала колес. Для изготовления зубчатых колес в основном используются углеродистые и легированные стали. В тех же случаях, когда необходимо обеспечить менее шумную работу передачи, для зубчатых колес используются неметаллические материалы. Раньше с этой целью зубчатые колеса изготовлялись из дерева и кожи; в настоящее время их делают из текстолита, древопластиков, полиамидных пластмасс (в тoм числе из капрона).

Зубчатые колеса, изготовленные из пластмасс, имеют ряд преимуществ по сравнению с металлическими: износостойкость, бесшумность в работе, способность восстанавливать форму после деформации (при невысоких нагрузках), более простую технологию изготовления и т п. Наряду с этим они имеют существенные недостатки, ограничивающие область их применения, относительно малую прочность зубьев, низкую теплопроводность, большой коэффициент линейного термического расширения. Наибольшее применение для изготовления зубчатых колес нашли термореактивные пластмассы на основе фенолформальдегидной смолы. Прочные изделия из них получаются путем введения в состав материала органического наполнителя. В качестве наполнителя применяют хлопчатобумажную ткань в количестве 40--50% к массе готовой пластмассы или древесину в количестве 75--80%, а также стеклоткань, асбест, волокна.

Слоистые пластмассы изготовляются двух типов текстолит и древесно-слоистый пластик (ДСП). Изделия из этих пластмасс получаются в большинстве случаев методом механической обработки. Из термопластических смол широкое распространение получили полиамидные смолы. Они сочетают в себе хорошие литейные качества, достаточно высокую механическую прочность и низкий коэффициент трения. Зубчатые колеса изготовляются как полностью из полиамидов, так и в сочетании с металлом. Применение полиамидов для венцов колес с металлическими ступицами дает возможность снизить вредное влияние большого коэффициента линейного термического расширения полиамидных смол на точность зубчатой передачи. Зубчатые колеса из полиамидных материалов не могут долго работать при температуре выше 100 °С и ниже 0 °С, так как они теряют механическую прочность. С целью увеличения механической прочности зубчатые колеса из пластмасс усиливаются посредством введения специальных деталей, изготовленных из металла, стеклопластика или другого материала с прочностью выше, чем прочность пластмассы. Из листа 0,1--0,5 мм изготовляют армирующую деталь, воспроизводящую форму зубчатого колеса, но значительно меньшею по наружным размерам. Деталь снабжается отверстиями и пазами для прохождения пластмассы и устанавливается в форму так, чтобы она полностью покрывалась пластмассой. В зависимости от толщины колеса вводят одну или несколько таких деталей. Подобным образом можно армировать не только прямозубые, но и глобоидальные колеса, а также червяки и кулачки.

Сравнительные испытания зубчатых передач с колесами из пластмасс и со стальными колесами, проведенные ЦНИИТМАШ, подтвердили эффективность применения пластмасс для снижения шума. Так, уровень звукового давления пар сталь -- капрон снизился по сравнению с уровнем звукового давления стальных зубчатых пар на 18 дБ. Повышение нагрузки пластмассовых зубчатых передач вызывает меньшее увеличение шума, чем у стальных. Сравнительная оценка шума зубчатых пар сталь -- капрон и капрон -- капрон на всех режимах работ показывает, что для снижения шума передач практически достаточно заменить одно зубчатое колесо пластмассовым.

Эффективность снижения шума за счет применения пластмассовых колес на высоких частотах выше, чем на низких. Материалом, находящим все новые и новые области применения в современной технике, стала резина. Прочность, надежность, долговечность резиновых деталей определяются правильным выбором конструкции, оптимальных размеров, марки резины, рациональной технологии изготовления деталей. Практика показала эффективность применения упругих зубчатых колес, а также колес с внутренней виброизоляцией. В качестве элементов таких изделий применяются гибкие резиновые шарниры. Упругость зубчатого колеса достигается путем укрепления резиновых вставок между ступицей и венцом колеса. Это способствует смягчению и уменьшению ударных нагрузок на зуб колеса.

Технология изготовления зубчатых колес, принцип зубообразования, вид инструмента для нарезания, припуски на обработку, точность станков не только определяют качество по отклонениям в отдельных элементах зацепления, но и предопределяют кинематическое взаимодействие элементов зацепления. Накопленные ошибки в окружном шаге зубчатых колес и сочетание этих ошибок вызывают, как правило, низкочастотные колебания.

К низкочастотным возбуждениям систем приводят также местные накопленные и единичные ошибки на профиле зуба, расположение которых по обороту колеса носит случайный характер. Дефекты работы червячной передачи зуборезного станка (неточность шага червячного колеса, биение червяка) вызывает образование на поверхности зубьев возвышений или переходных площадок (волн). Расстояние по окружности между линиями неровностей соответствует шагу зубьев делительного колеса станка, в связи с чем частота колебаний этого вида зависит от -- числа зубьев делительного колеса зуборезного станка. Интенсивный шум в области высоких частот обусловливается наличием отклонений от эвольвенты, размеров, формы и шага зубьев. В этих случаях направления действия сил, приложенных к зубьям; могут отличаться от направления теоретического действия сил в идеальном зацеплении. Это приводит к возникновению других форм колебаний. крутильных, поперечных с частотами, отличными от рассмотренных.

Кроме рассмотренных ошибок накопления, носящих циклический характер, имеют место так называемые ошибки обката. Одним из способов уменьшения вибрации и шума зубчатых колес является повышение точности их изготовления.

В результате применения этих операций величина циклически действующих ошибок уменьшается, и тем самым значительно снижается шумообразование (на 5--10 дБ). Длительная притирка зубьев не рекомендуется, так как она приводит к недопустимому искажению их профиля. Исключение и снижение циклических ошибок в элементах зацепления зубчатых колес достигаются повышением точности изготовления профиля зубьев и точности основного шага. Ошибка основного шага должна быть меньше деформации под нагрузкой или температурной деформации и поэтому не приведет к заметной дополнительной динамической нагрузке. Снизить вредное влияние циклических ошибок в отдельных случаях можно также слесарной доводкой мест контакта во время испытаний и увеличением подачи масла. Уровень шума снизится, если изготовлять зубья колес максимально упругими за счет высокой коррекции или модифицировать их по высоте профиля. Существенным фактором повышения качества зубчатых колес является увеличение точной и кинематической цепи обкатки и цепи подача зубофрезерных станков, а также обеспечение постоянства температуры в процессе зубообработки.

Величина циклической ошибки на нарезаемом колесе быстро убывает с ростом числа зубьев делительного колеса станка. Поэтому применяют станки с большим числом зубьев делительного колеса. При работе зубчатого механизма при малых частотах вращения без размыканий и ударов частотный спектр шума соответствует спектру кинематической погрешности зубчатой передачи. Амплитуды составляющих спектра определяются при этом величинами допущенных погрешностей и условиями излучения звуковых волн в окружающую среду. При работе зубчатого зацепления с размыканием, имеющим место при повышенных скоростях и переменных нагрузках, возникают кратковременные импульсы с широкими спектрами частот, которые способствуют возрастанию уровня шума в отдельных случаях на 10--15 дБ. Величина этих импульсов и интервалы между ними могут быть переменными. При постоянной частоте вращения увеличение передаваемого момента вдвое приводит к удвоению линейных деформаций и амплитуды колебаний. Излучаемая звуковая мощность пропорциональна квадрату нагрузки. Поэтому шум и вибрация зависят от нагрузки примерно так же, как от частоты вращения. Снижение шума передачи может быть достигнуто уменьшением частоты вращения зубчатых колес. На увеличение уровня шума зубчатых передач существенное влияние оказывают также монтажные и эксплуатационные дефекты. К монтажным дефектам относят повышенные зазоры в подшипниках, перекос осей, невыдержка межцентровых расстояний спариваемых зубчатых колес, неточное центрирование их, биение соединительных муфт к эксплуатационным факторам, влияющим на шум зубчатых колес относят изменение передаваемого крутящего момента (в частности, его колебания), износ и режимы смазывания и количество смазочного материала . Изменение передаваемого крутящего момента порождает ударный характер взаимодействия зубьев в зацеплении.

Отсутствие или недостаточное количество смазочных материалов металлических зубчатых колес приводит к повышению трения и, как следствие к увеличению уровней звукового давления на 10--15 дБ. Снижение интенсивности низкочастотных составляющих шума достигается повышением качества сборки и динамической балансировкой вращающихся деталей, а также введением упругих муфт между редуктором и двигателем, редуктором и исполнительным механизмом. Введение упругих элементов в систему снижает динамические нагрузки на зубья зубчатых колес. Расположение зубчатых колес возле опор на двухопорных валах по возможности на неподвижной посадке без зазоров в опорах также приводит к снижению шума.

Применение специальных демпферов как в самих зубчатых передачах, так и во всем механизме в целом смещает максимум звуковой энергии в сторону средних частот. Уменьшение зазоров между зубьями заметно уменьшает амплитуду вибраций зубчатых колес, вызванных внешними причинами, однако уменьшение зазора до значений, меньших допустимого нормами, вызовет заметное ухудшение в работе передачи.

Своевременный и высококачественный ремонт зубчатых передач, при котором зазоры во всех сочленениях доводятся до предусмотренных допусками, необходим для снижения уровня шума и вибрации. Кожухи имеют небольшие габариты и внутренняя воздушная полость редукторных систем относится к классу «малых» акустических объемов, размеры которых меньше длины волны на низких и средних частотах. Ограждающие конструкции жестко связаны с металлическими опорными конструкциями, общий уровень излучаемого редукторными системами шума определяется уровнем шума, излучаемого тонкостенными крышками ограждений, обычно размеры излучающих ограждений соизмеримы с расстояниями до зон, в которых находится обслуживающий персонал[11].

2.3 Деревообрабатывающие станки

Наибольшие уровни шума создаются при работе круглопильных и строгальных станков (рейсмусовых, фуговальных, четырехсторонних строгальных). Источниками шума рейсмусовых и фуговальных станков являются вихревые процессы в зоне максимального сближения кромок ножей с кромками прижимных губок или с кромками стола, механический шум привода и вибрации обрабатываемого материала. Применение валов со спиральными ножами -- лучший способ снижения шума строгальных станков.

Причиной возникновения шума при строгании прямыми ножами являются интенсивные колебания обрабатываемой заготовки и несущих систем станка при ударе ножа по всей длине линии соприкосновения с обрабатываемой заготовкой. При строгании спиральным ножом работает только одна точка на его кромке, усилие резания направлено под углом к волокнам древесины. При работе со спиральными ножами, имеющими угол подъема винтовой линии 72°, уровни звука снижаются на 10--12 дБ по сравнению с использованием прямых ножей.

Однако применение таких ножей затруднено сложностью их изготовления, установки и переточки. При использовании прямых ножей следует предусматривать меры по снижению шума. Дешевым и практичным способом снижения аэродинамической составляющей шума ножевого вала строгальных станков является закладка пазов вала твердым звукопоглощающим материалом, например Tecsound. За счет перфорирования губок стола наклонной щелевой перфорацией можно уменьшить уровень звука фуговальных станков на холостом ходу на 10--15 дБ.

Щелевой перфорацией на переднем и заднем прижимах рейсмусовых станков можно добиться снижения аэродинамической составляющей их шума. Уменьшением частоты вращения рабочего органа деревообрабатывающих станков можно добиться значительного снижения шума, однако это приводит к снижению их производительности. Уменьшению шума строгальных станков способствует балансировка ножевых валов при смене ножей.

При работе круглопильных станков шум возникает в результате завихрений и пульсаций воздуха в области зубчатого венца пилы, колебаний самого пильного диска, колебаний обрабатываемой древесины. Дополнительными источниками шума являются привод станка, подшипники вала и система пневмоотсоса опилок. Как и у отрезных металлообрабатывающих станков, основной метод снижения шума круглопильных станков -- демпфирование пильного диска, его балансировка, уменьшение люфтов и биений. Для всех моделей деревообрабатывающих станков широко используют кожухи, звукоизолирующие и экранирующие шум.

Конструкции кожухов, разработанные Уральским лесотехническим институтом и предназначенные для использования на самых разнообразных деревообрабатывающих станках (круглопильных, четырехсторонних строгальных, рейсмусовых), хорошо зарекомендовали себя в промышленности. Они позволяют снизить шум холостого хода станков и шум резания на 10 дБ , просты в изготовлении, не мешают обслуживанию станка[11].

2.4 Снижение производственного шума с помощью строительно-акустических мероприятий

К числу основных строительно-акустических мероприятий по снижению уровня звукового давления в цехах относятся:

§ установка оборудования, производящего шум меньшего уровня;

§ установка оборудования и машин в отдельное помещение с повышенной звукоизоляцией строительных конструкций и минимальными размерами необходимых технологических отверстий;

§ установка звукоизолирующих полукожухов, кожухов и кабин закрытого и полуоткрытого типов для оператора, звукоизолирующих укрытий для вспомогательного персонала, а также кабин для отдыха и дистанционного управления;

§ рациональные планировка помещений и размещение шумящего оборудования;

§ акустическая звукопоглощающая облицовка стен, потолков и полов помещений, установка кулисных звукопоглотителей в зоне работы оборудования;

§ установка акустических экранов у наиболее интенсивных источников шума;

§ устройство вибропоглощающих покрытий;

§ устройство глушителей шума в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в вакуум-насосах, компрессорных установках. Для звукоизоляции металлические воздуховоды обкладывают с наружной стороны слоем шлаковой ваты под металлической сеткой, оштукатуривают (или обертывают строительным картоном) и окрашивают;

§ выделение приводного оборудования в отдельное помещение либо его частичная изоляция с обязательным устройством звукопоглощающей облицовки на участке размещения приводного оборудования;

§ установка глушителей на технологические конвейеры подачи древесины окорочного барабана к рубильной машине;

§ установка приемных и выгрузочных воронок к рубильной машине из металлов с демпфирующим слоем.

Уменьшить шум в производственных помещениях можно, локализировав его около источника звукоизолирующими кожухами, кабинами, камерами.

Рис. 1. Общий вид цеха со звукопоглощающим подвесным потолком. 1 - технологические коммуникации, скрытые подвесным звукопоглощающим потолком; 2, 3 - звукопоглощающая облицовка потолка и стены; 4 - оконные проемы.



Рис. 2. Экранирование шума. 1 - источник шума; 2 - экран; 3 - звуковая тень; 4 - рабочее место

Рис. 3. Акустическое звукопоглощение. а - звукопоглощение пористой облицовкой; б - объемный звукопоглотитель (конструкция); в - схема размещения звукопоглотителей; 1 - крепление; 2 - звукопоглотитель; 3 - ограждающая конструкция; 4 - каркас; 5 - точка подвеса; б - оболочка.



Рис. 4. Звукоизоляция воздуховода. 1 - штукатурный слой; 2 - металлическая сетка; 3 - шлаковый войлок; 4 - воздуховод; 5 - внешний кожух из оцинкованной стали

Рис. 5. Кожухи-кабины. а - деревообрабатывающего станка; б - рубильной машины; 1 - рубильная машина; 2 - кожух; 3 - дверь; 4 - стальной лист; 5 - резиновая прокладка; 6 - каркас; 7 - звукопоглощающий материал; 8 - металлическая сетка

Источники шума можно разделить на три группы.

К первой группе относятся компрессоры, вентиляторы, мельницы древесной муки, рафинеры и дефибраторы. Для этого оборудования применяют тяжелые звукоизолирующие кожухи, например из досок толщиной 30 мм. С наружной стороны доски обивают древесно-волокнистой плитой толщиной 4 мм, с внутренней - облицовывают резонансным звукопоглотителем. Ко второй группе относятся все проходные деревообрабатывающие станки. Обеспечить высокий уровень звукоизоляции этого оборудования почти невозможно из-за отверстий в кожухах для подачи и выхода обрабатываемого материала. Рекомендуются легкие кожухи-кабины, разработанные Уральским лесотехническим институтом[12].

Кожух-кабина представляет собой деревянный каркас, обшитый с двух сторон древесно-волокнистыми плитами: с наружной стороны сплошными плитами толщиной 4 мм, с внутренней - перфорированными толщиной 4 мм.

Диаметр отверстий - 4 мм, шаг - 7,5 мм. Расстояние между наружной и внутренней плитами - 50 мм. В ячейках каркаса между плитами заложены маты из стекловолокна, обернутые в техническую ткань. Размеры кожуха позволяют рабочему свободно входить внутрь для обслуживания и настройки станка через находящиеся в торцовых стенках два закрываемых входа. Отверстия для подачи и выхода материала выполнены в виде каналов. Нижней стенкой канала служит стол станка. Боковую и верхнюю стороны каналов покрывают стекловатой толщиной 75 мм, облицованной стальным перфорированным листом толщиной 0,7 мм. Если канал имеет форму щели, облицовывают только его верхнюю сторону.

Величина звукоизоляции кожуха определяется значениями величин звукоизоляций ограждений и каналов. Например, для кожуха четырехстороннего строгального станка СП-26-2, имеющего габаритные размеры 3000x3000x2000 мм, при максимальном сечении каналов для подачи материала 300 х 150 мм и длине канала 600 мм величина звукоизоляции кожуха по октавным полосам частот составляет:

Частота, Гц - Величина звукоизоляции, дБ

§ 125 - 1

§ 250 - 8

§ 500 - 15

§ 1000 - 17,6

§ 2000 - 17,7

§ 4000 - 15,5

§ 8000 - 15,5

К третьей группе источников шума относятся непроходные позиционные деревообрабатывающие станки, в которых обрабатываемый материал надвигается или устанавливается вручную и требуется постоянное присутствие рабочего в непосредственной близости от режущих инструментов. Применение кожухов, изолирующих такой станок от рабочего, исключается. Вместе с тем возможна локализация шума звукопоглощающими экранами (передвижными или подвесными), располагаемыми горизонтально над источником шума, вертикально по сторонам источника или наклонно.

Акустические экраны в промышленных цехах целесообразно применять для уменьшения интенсивности прямого звука либо изоляции наиболее шумного оборудования или целых участков от соседних рабочих мест или рабочих мест остальной части помещения. Акустический экран представляет собой преграду ограниченных размеров, снижающую уровень прямого звука от источника шума за счет образования звуковой тени. Собственная акустическая эффективность экрана - снижение уровня звукового давления прямого звука источника в точке, расположенной за экраном[12].

Акустические экраны следует применять для защиты рабочих мест от шума обслуживаемого агрегата, а также от шума соседних агрегатов в тех случаях, когда звукопоглощающая облицовка не обеспечивает требуемого снижения шума. Акустические экраны, как правило, применяют в сочетании со звукопоглощающей облицовкой помещения, так как экран снижает только прямой звук, а не отраженный.

Экранами могут служить плоские резонансные звукопоглотители размерами, кратными 1000 х 1000 мм. Экраны поглощают падающую на них звуковую энергию, уменьшая уровень шума в помещении. Однако на низких частотах эффект экрана очень мал, низкочастотный шум легко огибает экраны. С повышением частоты эффективность возрастает и достигает максимума на частоте собственных колебаний резонансного звукопоглотителя (уменьшение шума до 30 дБ). С увеличением расстояния от источника шума до оси экрана эффективность последнего снижается. С увеличением размеров экрана при неизменных размерах источника и постоянном расстоянии от экрана до источника эффективность экрана повышается. Экран эффективен для уменьшения наиболее вредного высокочастотного шума. Ставить его рекомендуют на минимально возможном расстоянии от источника шума. Размеры экрана должны в два раза или более превышать размеры источника шума.

В открытом пространстве звуковая энергия воспринимается непосредственно от источников шума, а в закрытом помещении - не только прямой звук от источника, но и звук, многократно отраженный от стен, потолка и пола. Уровень шума в помещении деревообрабатывающего предприятия за счет отражения превышает уровень прямого шума от источника на расстоянии 10 м и более на 7... 16 дБ. Отсюда следует, что снизить шум в производственных помещениях можно уменьшением отраженного шума, в частности отделкой стен звукопоглощающими материалами.

Для деревообрабатывающих предприятий наиболее пригодны звукопоглощающие конструкции, представляющие собой тонкий листовой перфорированный материал (листы фанеры, пластмассы, металла и т.д.), набитый на деревянный каркас. За перфорированный лист можно помещать вату, стекловату, шлаковату, ультраволокно, капроновое волокно или пористый материал (поролон, пенопласт, мипору и пр.). Слой звукопоглощающего материала может примыкать к стене или отстоять от нее на некотором расстоянии, что повышает звукопоглощение.

Для агрегатов с частотой вращения менее 1800 мин^-1 рекомендуется применять пружинные виброизоляторы, с частотой вращения более 1800 мин^-1 - резиновые. Однако следует иметь в виду, что срок работы резиновых виброизоляторов ограничен (не более 3 лет). Пружинные виброизоляторы долговечны и надежны в работе, но они эффективны для снижения вибраций низких частот и недостаточно снижают передачу вибраций более высоких частот (слухового диапазона), что обусловлено внутренними резонансами пружинных элементов. Для устранения передачи высокочастотных вибраций рекомендуются резиновые виброизоляторы (прокладки) толщиной 10...20 мм между пружинами и несущей конструкцией.

Виброизоляторы размещают в четырех точках по углам прямоугольника. При необходимости устанавливают дополнительные виброизоляторы симметрично относительно центра тяжести установки. Для лучшего доступа к виброизоляторам при монтаже и эксплуатации дополнительные виброизоляторы помещают на линиях, соединяющих два угловых виброизолятора. Допускается применять кустовые виброизоляторы (от двух до шести в кусте).

Виброизолирующие основания под оборудование, плавающий фундамент и виброизолированная плита рабочего места должны обеспечивать акустическую виброизоляцию в пределах, указанных в нормах.

При бесфундаментной установке оборудование монтируют на упругих виброизолирующих опорах. При этом способе установки машин не требуется возводить специальные фундаменты, производить трудоемкую операцию по выверке, изготовлять анкерные и другие крепления машин к фундаменту; кроме того, отпадает процесс подливки цементного раствора. В результате в несколько раз уменьшается время монтажа и значительно сокращаются материальные затраты.

Экономический эффект от применения бесфундаментного способа установки оборудования на виброизолирующих опорах особенно ощутим при частой перестановке оборудования в соответствии с изменением технологического процесса, связанным с переходом на выпуск предприятием (цехом) нового вида продукции, а также при установке оборудования на перекрытиях многоэтажных зданий. Кроме того, при установке оборудования на виброизолирующие опоры значительно снижается воздействие динамических нагрузок, возникающих при работе машин, на конструкции зданий.

При применении изложенных выше способов в случаях, когда уровень шума в производственных помещениях определяется колебаниями (вибрацией) несущих конструкций зданий, шум в соседних и особенно в нижерасположенных помещениях заметно снижается.

Промышленность выпускает резинометаллические виброизолирующие опоры двух типов:

§ ОВ-31 и ОВ-33 - с разночастотной характеристикой;

§ ОВ-30 - с линейной деформационной характеристикой.

Опорами с разночастотной характеристикой называются такие, которые не изменяют своей вертикальной собственной частоты при изменении нагрузки на опору в определенном диапазоне. Опоры с линейной деформационной характеристикой под действием прилагаемой нагрузки изменяют собственную частоту колебаний.

В виброизолирующих опорах ОВ-31 и ОВ-33 имеются две арматурные детали - верхнее и нижнее основания, между которыми находится резиновый элемент с цилиндрическими пазами delta1 и delta2. Для увеличения жесткости опоры в горизонтальных направлениях к нижнему основанию опоры прикреплено кольцевое ребро жесткости.

Регулятор установки машины по высоте представляет собой гофрированную пружину, с которой скреплена гайка, имеющая в верхней части базовую поверхность для установки на нее опорных элементов машины (лап, фланцев, карманов). Пружина не допускает проворачивания гайки относительно опоры, но не препятствует ее поступательному перемещению в вертикальном направлении при ввинчивании болта. Наличие гофров и форма самой пружины позволяют уменьшить усилие, необходимое для деформирования ее по высоте.

На виброизолирующих опорах ОВ-31 или ОВ-33 устанавливают станки:

§ круглопильные Ц6-2;

§ круглопильные прирезные ЦДК4-2;

§ фуговальные С2ФЗ-3, СФА4-1, С2Ф4-1;

§ рейсмусовые СРЗ-6, СР6-8, СР-8;

§ четырехсторонние строгальные С16-1, С16-2;

§ одношпиндельные копировально-фрезерные ВФК-1;

§ односторонние шипорезные ШПА-40;

§ сверлильно-пазовальные СВП-2, СВА-2;

§ шлифовально-ленточные ШлНС-2.

Защита от ультразвука. Ультразвук может воздействовать на человека через воздушную среду, при контактировании с рабочим инструментом, жидкостью и обрабатываемыми изделиями. Защита от ультразвука, воздействующего через воздушную среду, может быть достигнута путем звукоизоляции установки или помещения ее в отдельную звукоизолирующую кабину.

Кожухи, экраны и кабины для звукоизоляции изготавливают из листовой стали или дюралюминия (толщиной 1 мм) с обклейкой резиной или рубероидом, а также из гетинакса (толщиной 5 мм); эластичные кожухи - из трех слоев резины общей толщиной 3... 5 мм. В установках для очистки деталей такие кожухи снижают уровень звукового давления в ультразвуковом диапазоне частот на 60... 80 дБ.

В качестве защиты применяют прозрачные экраны из оргстекла толщиной 3...5 мм, которые устанавливают между оборудованием и работающими.

Ультразвуковые установки должны быть снабжены блокировкой, отключающей преобразователи в момент открывания крышек, кожухов, предназначенных для звукоизоляции.

Защита от действия ультразвука при контактном воздействии состоит в полном исключении непосредственного соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью, обрабатываемыми изделиями.

Загружают и выгружают изделия при выключенном источнике ультразвука. Если выключение нежелательно, применяют специальные приспособления. Например, в ванны для очистки изделия погружают в сетках, снабженных ручками с виброизолирующим покрытием, или используют манипуляторы.

При соприкосновении с преобразователями, обрабатываемыми деталями и жидкостью, подвергающейся воздействию ультразвука, необходимо применять специальные перчатки (резиновые с хлопчатобумажной прокладкой). Если неудобно пользоваться перчатками, можно использовать пинцеты, зажимы и щипцы с виброизолирующим покрытием поверхности рукояток. Для защиты органов слуха применяют вкладыши из стекловолокна[13].

3. Устройство для снижения шума от дисковых пил

Устройство относится к техническим средствам снижения шума и вибрации от пильных дисков круглопильных станков, применяемых в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Помимо этого оно может быть использовано в станках с круглыми пилами для распиловки металла, камня, и др. материалов.

Известно устройство в виде демпфирующей прокладки в форме диска с отверстием по центру, выполненное из металла или полимерных материалов, размещаемой между пильным диском и зажимным фланцем круглопильного станка (Соколов Г.А. Борьба с шумом в деревообрабатывающей промышленности. Издательство «Лесная промышленность», 1974 г., 144).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что недостатками такого технического решения является низкая демпфирующая способность и, как следствие, незначительный эффект по снижению шума и вибрации, что обусловлено диссипацией колебательной энергии за счет вязкоупругого трения в материале прокладки, диаметр которой должен быть при этом не менее 2/3 диаметра пильного диска. Последнее обстоятельство ограничивает размер пропила обрабатываемого материала.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для снижения шума и вибрации от дисковых пил, включающее установленный на валу в зажимных фланцах пильный диск, к полотну которого хотя бы с одной стороны прижато вибропоглощающее покрытие круглой формы, выполненное композитным из чередующихся металлических и неметаллических вибропоглощающих материалов, различных по толщине, отличающееся тем, что толщина вибропоглощающего покрытия составляет 10-500% от толщины пильного диска, а радиусы вибропоглощающего покрытия и пильного диска различаются по меньшей мере на глубину пропила (патент РФ на изобретение № 2048285, B27B 33/08, 20.11.1995).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве, во-первых, используются прокладки, выходящее за габариты зажимных фланцев, что ограничивает функциональные возможности круглопильного станка по толщине обрабатываемых пиломатериалов (глубине пропила); во-вторых, применение в композитных прокладках вязкоупругих материалов, которые подвергаются значительным периодическим сдвиговым деформациям в зависимости от скорости подачи и усилия подачи обрабатываемого материала, а также скорости вращения пильного диска (скорость вращения 4000ч6000 об/мин), сокращает срок службы прокладок и в конечном итоге может привести к их внезапному разрушению, что недопустимо с позиции обеспечения безопасности технологического процесса; в-третьих, такая конструкция с чередующимися металлическими и вязко-упругими слоями относится к армированным вибродемпфирующим покрытиям, которые, как известно, наиболее эффективны для снижения звуковой вибрации в среднечастотном диапазоне (250ч1000 Гц), однако в спектре шума, излучаемого пильным диском круглопильного станка, доминируют высокочастотные составляющие (1000ч8000 Гц); в-четвертых, в процессе обработки древесины пильный диск сильно нагревается, а как известно вибродемпфирующие свойства вязкоупругих материалов с повышением температуры резко ухудшаются. Изобретение решает задачу повышения эффективности демпфирования колебаний пильного диска без ограничения вариативного изменения глубины пропила обрабатываемого материала.

Это достигается тем, что в устройстве для снижения шума и вибрации от дисковых пил, включающем по меньшей мере два вибропоглощающих демпфера круглой формы с центральным отверстием под вал, прижатых по меньшей мере к одной поверхности пильного диска зажимным фланцем, согласно изобретению демпферы выполнены в виде основы с односторонне или двусторонне нанесенными адгезионным способом на ее поверхность мелкодисперсными частицами в виде минеральных абразивных частиц и обращены мелкодисперсными частицами друг к другу, а диаметра вибропоглощающего демпфера не превышает диаметр зажимного фланца. Дисперсность минеральных абразивных частиц составляет 180ч250 мкм. Толщина вибропоглощающего демпфера составляет 8-100% от толщины пильного диска. Основа вибропоглощающего демпфера выполнена бумажной или тканевой.

На рис.6 изображено устройство для снижения шума и вибрации от дисковых пил. Предлагаемое устройство состоит по меньшей мере из двух вибропоглощающих демпферов 1, с отверстием под вал 2, прижатых по меньшей мере к одной поверхности пильного диска 3 фланцем 4 и выполненных в виде основы 1а с односторонним или двусторонним нанесением адгезионным способом на ее поверхность мелкодисперсных частиц 1б в виде минеральных абразивных частиц, дисперсность которых должна быть в диапазоне 180ч250 мкм, что подтверждается экспериментальными данными, представленными на фиг.2, 3, 4, 5. Конструктивно демпферы выполняются обращенными друг к другу мелкодисперсными частицами, причем частицы наносятся адгезионным способом на основу. Суммарная толщина демпфера выбирается оптимальной, с точки зрения своих вибропоглощающих свойств, и может составлять 8ч100% от толщины пильного диска.



Рис.6. Устройство для снижения шума и вибрации от дисковых пил. 1 - вибропоглощающий демпфер; 2 - отверстие под вал; 3 - поверхность пильного диска; 4- фланец.

На рис.7 изображена зависимость изменения суммарного коэффициента потерь ( ) от частоты (f, Гц), основы демпфера (тканевая) и размера частиц минерального абразивного материала (d, мкм).

Рис.7. Зависимость изменения изменения суммарного коэффициента потерь от частоты, основы демпфера (тканевая) и размера частиц минерального абразивного материала.

На рис.8 изображена зависимость изменения суммарного коэффициента потерь ( ) от частоты (f, Гц), основы демпфера (бумажная) и размера частиц минерального абразивного материала (d, мкм).

Рис.8. Зависимость изменения суммарного коэффициента потерь от частоты, основы демпфера (бумажная) и размера частиц минерального абразивного материала.

На рис.9 изображена зависимость снижения уровня звукового давления (L, дБ) от частоты (f, Гц), основы демпфера (тканевая) и размера частиц минерального абразивного материала (d, мкм).



Рис.9. Зависимость снижения уровня звукового давления от частоты, основы демпфера (тканевая) и размера частиц минерального абразивного материала.

На рис.10 изображена зависимость снижения уровня звукового давления (L, дБ) от частоты (f, Гц), основы демпфера (бумажная) и размера частиц минерального абразивного материала (d, мкм).

Рис.10. Зависимость снижения уровня звукового давления от частоты, основы демпфера (бумажная) и размера частиц минерального абразивного материала.

На рис.11 изображена зависимость изменения суммарного коэффициента потерь ( ) на частоте 1000 Гц от температуры (Т, C°).

Рис.11. Зависимость изменения суммарного коэффициента потерь на частоте 1000 Гц от температуры.

Наиболее шумным технологическим процессом обработки древесины является процесс резания. Во время контакта пильного диска с обрабатываемой поверхностью древесины возникает вибрация режущего инструмента, передаваемая через шпиндельный вал на корпус станка и его детали, генерирующая излучение шума в окружающее пространство. В результате в прижатых к поверхности пильного диска вибропоглощающих демпферах происходит рассеивание вибрационной энергии за счет сухого трения, возникающего между мелкодисперсными частицами. Фрикционная площадь поверхности увеличивается в несколько раз за счет взаимного проникновения мелкодисперсных частиц демпферов, что позволяет повысить их акустическую эффективность, при этом ограничить их размер до диаметра зажимного фланца.

Круглопильные станки относятся к наиболее шумному оборудованию, используемому в деревообрабатывающей промышленности. Уровень шума (на рабочем ходу) достигает 110ч115 дБ (А). Наиболее интенсивным излучателем шума является пильный диск на рабочем ходу станка. Поэтому существующие конструктивные решения направлены, в первую очередь, на снижение шума в доминирующем источнике его возникновения, а именно, от пильного диска. По спектральной характеристике излучаемый шум - высокочастотный (доминирующее значение уровней звукового давления L, дБ находится в диапазоне частот f>1000 Гц). Интенсивное шумоизлучение от пильного диска связано с возникающей в нем звуковой вибрацией. Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить эффективность снижения шума от пильного диска, при этом не ограничивая размер пропила в обрабатываемом материале. Это достигается за счет увеличения фрикционной площади поверхности в результате взаимного проникновения мелкодисперсных частиц демпферов, а рассеивание вибрационной энергии происходит за счет сухого трения, возникающего между ними. Помимо этого, вибропоглощающие свойства предлагаемого устройства с повышением температуры не ухудшаются, а несколько повышаются, что видно из анализа рис.6. Это обстоятельство имеет важное значение для демпфирования, так как пильный диск сильно разогревается в процессе обработки материалов. Вибропоглощающие демпферы с сухим трением обладают наибольшей виброакустической способностью в высокочастотном диапазоне, что наиболее предпочтительно для демпфирования вибрации пильного диска, в спектре шума которого преобладает высокочастотная составляющая (фиг.2, 3, 4, 5). Из фиг.2, 3, где 1 - стержень, 2 - ст. + 1 слой 710 мкм, 3 - 710 мкм, 4 - 355 мкм, 5 - 255 мкм, 6 - 180 мкм, 7 - 150 мкм, 8 - 105 мкм, 9 - 46 мкм, 10 - 10 мкм, видно, что суммарный коэффициент потерь увеличивается с увеличением частоты. Также суммарный коэффициент потерь зависит от размера мелкодисперсных частиц, вида основы и достигает своего максимального значения при размере частиц 180 мкм на тканевой и 250 мкм на бумажной основе. Экспериментальные данные получены методом составных стержней Оберста. Следуя данной методике, измерялся суммарный коэффициент потерь ( ) несущего стержня и варьируемых материалов демпфера, наносимых клеевой фиксацией). Из анализа графических зависимостей на фиг.4, 5, видно, что в результате использования предлагаемого устройства снижение уровня звукового давления достигает своих максимальных значений на частотах с 1000 Гц до 8000 Гц, что подтверждает акустическую эффективность покрытий в высокочастотном диапазоне. Также видно, что наибольшее снижение уровня звукового давления во всем частотном диапазоне происходит при определенном размере частиц: 180 мкм на тканевой основе и 250 мкм на бумажной основе[15].

...