ZJ17卷接機(jī)組的降噪研究

關(guān)存春

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ZJ17卷接機(jī)組的降噪研究

關(guān)存春*

(常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司 研究所, 湖南 常德, 415000)

為了降低卷煙企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間的噪聲污染, 對(duì)ZJ17卷接機(jī)組各生產(chǎn)工位的噪聲進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試, 并對(duì)噪聲源進(jìn)行了詳細(xì)分析. 提出了對(duì)ZJ17卷接機(jī)組噪聲治理的若干方法, 治理后綜合噪聲降噪量達(dá)到了2.1 dB(A).

ZJ17卷接機(jī)組; 噪聲; 治理

目前卷煙生產(chǎn)已基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)機(jī)械化, 但由于卷煙設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、卷煙生產(chǎn)的高速性以及大量的電磁、氣動(dòng)控制和設(shè)備上眾多部位負(fù)壓的使用, 使得卷接機(jī)組工作時(shí)產(chǎn)生較大噪聲, 操作工位平均噪聲高達(dá)86～89 dB(A). 這些以中低頻為主的噪聲, 直接影工作人員的身心健康和文明生產(chǎn)[1—2].

為了解決ZJ17卷接機(jī)組的噪聲污染問(wèn)題, 本文對(duì)ZJ17卷接機(jī)組各生產(chǎn)工位噪聲進(jìn)行了研究, 提出了降噪處理的若干方法.

1 ZJ17卷接機(jī)組噪聲源分析

ZJ17卷接機(jī)組噪聲按輻射機(jī)理可分為空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲3類.

空氣動(dòng)力性噪聲是流體在流動(dòng)過(guò)程中相互作用, 或氣體和固體介質(zhì)之間的相互作用而產(chǎn)生的噪聲. 空氣動(dòng)力性噪聲的特性與氣流的壓力、流速等因素有關(guān). 卷煙設(shè)備和輔助系統(tǒng)的空氣動(dòng)力性噪聲又包括風(fēng)機(jī)噪聲和小孔射流噪聲. ZJ17卷接機(jī)組的空氣動(dòng)力性噪聲主要包括: 正、負(fù)壓風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)噪聲, 供料機(jī)氣流噴射口噪聲, 風(fēng)室負(fù)壓噪聲, 卷煙機(jī)蜘蛛手和傳煙導(dǎo)軌負(fù)壓孔噪聲及接裝機(jī)輪系負(fù)壓孔噪聲等.

機(jī)械噪聲是由于機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力, 使機(jī)械部件和殼體產(chǎn)生振動(dòng)而輻射的噪聲. 機(jī)械噪聲的特性(如聲級(jí)大小、頻率特性和時(shí)間特性等)與激發(fā)力特性、物體表面振動(dòng)的速度、邊界條件及其固有的振動(dòng)模式因素有關(guān). ZJ17卷接機(jī)組的機(jī)械噪聲主要包括機(jī)組各齒輪箱傳動(dòng)引起的噪聲、煙絲煙條橫向輸送摩擦噪聲、旋轉(zhuǎn)件運(yùn)動(dòng)噪聲、電機(jī)風(fēng)機(jī)振動(dòng)噪聲等.

電磁噪聲主要由電機(jī)中周期變化的徑向電磁力或不平衡的磁拉力, 使鐵心發(fā)生磁致伸縮和振動(dòng)所引起. 電磁噪聲還和定子、轉(zhuǎn)子本身的振動(dòng)特性(如固有頻率、阻尼、機(jī)械阻抗及聲學(xué)特性等)有關(guān). ZJ17卷接機(jī)組的電磁噪聲主要是由其電機(jī)因電磁力變化使鐵芯發(fā)生磁致伸縮和振動(dòng)產(chǎn)生[3].

對(duì)上述ZJ17卷接機(jī)組各噪聲源, 項(xiàng)目組在不同的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下(開(kāi)系統(tǒng)負(fù)壓、開(kāi)壓縮空氣、開(kāi)空車(chē)、正常開(kāi)機(jī))進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試, 繪出了相應(yīng)的噪聲頻譜圖(圖1), 經(jīng)過(guò)分析, 得出如下結(jié)論:

a. ZJ17卷接機(jī)組的空氣動(dòng)力性噪聲主要由是經(jīng)管道傳播的風(fēng)力設(shè)備噪聲(除塵房的除塵風(fēng)機(jī))、卷煙設(shè)備本體的風(fēng)機(jī)噪聲和小孔射流噪聲組成. 該噪聲是旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲共同作用的結(jié)果.

b. ZJ17卷接機(jī)組的機(jī)械噪聲主要是電機(jī)振動(dòng)噪聲和諧振噪聲, 并通過(guò)設(shè)備機(jī)殼向周?chē)椛?

c. ZJ17卷接機(jī)組的電磁噪聲與空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械噪聲相比較低.

總的來(lái)說(shuō), ZJ17卷接機(jī)組的噪聲主要是空氣動(dòng)力性噪聲, 而空氣動(dòng)力性噪聲又以負(fù)壓噪聲和小孔射流噪聲為主, 壓縮空氣噪聲為輔. 其次是機(jī)械噪聲, 再次是電磁噪聲. 針對(duì)這些噪聲源特點(diǎn), 項(xiàng)目組采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行了治理.

圖1 治理前ZJ17噪聲頻譜, 工位空載噪聲86.3 dB(A). 橫坐標(biāo)為噪聲頻率, 縱坐標(biāo)為聲噪聲能強(qiáng)度.

2 ZJ17卷接機(jī)組幾種噪聲的特點(diǎn)和治理方案

2.1 特點(diǎn)

空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械噪聲相比, 空氣動(dòng)力性噪聲頻帶寬, 中低頻噪聲強(qiáng), 輻射影響范圍廣, 對(duì)人體影響大, 不容易消除; 機(jī)械噪聲中高頻噪聲強(qiáng), 易于通過(guò)機(jī)殼隔聲和阻尼減振以及內(nèi)部吸聲加以控制. 空氣動(dòng)力性噪聲中的負(fù)壓風(fēng)機(jī)噪聲、小孔射流噪聲(包括負(fù)壓吸附和壓縮空氣噴射)、壓縮風(fēng)機(jī)噪聲各具特點(diǎn)[4]: 負(fù)壓風(fēng)機(jī)噪聲頻帶寬, 中低頻噪聲強(qiáng), 總體噪聲強(qiáng), 可通過(guò)負(fù)壓吸附管道和負(fù)壓吸附縫槽逆流傳播噪聲, 輻射范圍廣, 因此要求寬帶高效消聲; 小孔射流噪聲盡管總聲能級(jí)較高, 但頻譜集中于高頻(1 000～1 600 Hz), 相對(duì)容易進(jìn)行隔聲和消聲處理; 壓縮風(fēng)機(jī)噪聲盡管頻譜較寬, 但總聲能級(jí)較低. 因此, 本項(xiàng)目重點(diǎn)依據(jù)負(fù)壓風(fēng)機(jī)噪聲、小孔射流噪聲、機(jī)械噪聲、壓縮風(fēng)機(jī)噪聲的權(quán)重由高到低的次序進(jìn)行治理.

2.2 治理方案

2.2.1 空氣動(dòng)力性噪聲

對(duì)空氣動(dòng)力性噪聲的治理分3個(gè)方面.

a. 負(fù)壓管道和負(fù)壓風(fēng)機(jī)引起的噪聲, 通過(guò)在管道內(nèi)設(shè)置束腔消聲器和導(dǎo)流板來(lái)降噪. 供料機(jī)負(fù)壓風(fēng)機(jī)風(fēng)口原彎管取消, 替換成采用束腔共振技術(shù)制造的消聲器, 抑制負(fù)壓風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲, 降低供料機(jī)混合噪聲. 接裝機(jī)負(fù)壓風(fēng)機(jī)出口原直管換成用束腔共振技術(shù)制造的消聲器, 抑制負(fù)壓風(fēng)機(jī)的低頻噪聲輻射. 在卷煙機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)出口處, 增加一個(gè)插片式消聲器, 抑制冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)外的輻射噪聲[5].

b. 小孔射流噪聲主要產(chǎn)生于設(shè)備上的負(fù)壓孔、高壓空氣噴射口、清潔風(fēng)孔等. 通過(guò)外圍密封、內(nèi)置吸聲體, 且大量使用高性能吸聲棉等措施, 使噪聲在疊加、傳播前盡可能衰減. 如接裝機(jī)有機(jī)玻璃門(mén)采用3層微縫處理的有機(jī)玻璃, 卷煙機(jī)刀頭罩采用罩體、阻尼板、高質(zhì)棉、吸聲棉、網(wǎng)板5層結(jié)構(gòu). 通過(guò)這一系列措施, 可大大降低接裝機(jī)輪槽及刀頭附近正負(fù)壓小孔射流噪聲.

c. 壓縮風(fēng)機(jī)噪聲因聲能級(jí)較低且主要體現(xiàn)在噴射口, 未單獨(dú)重點(diǎn)治理, 具體做法是給風(fēng)機(jī)加減振墊、部分管路用專用的吸聲管.

2.2.2 機(jī)械噪聲

提高箱體、機(jī)座類零件的剛度和阻尼, 降低殼體結(jié)構(gòu)聲輻射, 提高門(mén)和玻璃罩的隔聲量, 并設(shè)置內(nèi)部吸聲體控制設(shè)備內(nèi)部簡(jiǎn)正振動(dòng)方式和混響. 如機(jī)器上大多數(shù)門(mén)都采用5層式復(fù)合吸隔聲結(jié)構(gòu), 接裝機(jī)下部和上部設(shè)置4個(gè)吸聲體, 對(duì)刀頭罩進(jìn)行吸聲處理, 卷煙機(jī)和接裝機(jī)拐角處加裝一個(gè)大的吸聲體, 有機(jī)玻璃門(mén)加厚并加裝有消聲功能的微縫板進(jìn)行吸聲處理, 接裝機(jī)紙盤(pán)架仿ZJ112結(jié)構(gòu)增加紙盤(pán)架防護(hù)門(mén)等.

2.2.3 電磁噪聲

對(duì)所有電機(jī)、風(fēng)機(jī)底座進(jìn)行高效阻尼減振處理, 以控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)聲振動(dòng)傳遞, 降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和二次結(jié)構(gòu)聲輻射.

3 降噪效果

項(xiàng)目實(shí)施前后在相同的測(cè)試條件下(關(guān)閉可控的周?chē)h(huán)境噪聲), 由本公司相關(guān)部門(mén)和曲靖卷煙廠專家共10多人組成的項(xiàng)目評(píng)審小組對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試. 測(cè)試按標(biāo)準(zhǔn)的9點(diǎn)測(cè)試法, 測(cè)試點(diǎn)位置如圖2所示, 噪聲頻譜如圖3所示, 噪聲測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1. 評(píng)審組一致認(rèn)為: ZJ17卷接機(jī)組噪聲治理項(xiàng)目實(shí)施后, 低頻噪聲得到了有效控制, 綜合噪聲降低2.1 dB(A), 人體感覺(jué)的舒適度大大提高, 降噪效果明顯.

圖2 ZJ17卷接機(jī)組噪聲測(cè)試位置分布

表1 治理前后噪聲測(cè)試結(jié)果對(duì)比 噪聲/dB(A)

圖3 治理后噪聲頻譜, 工位空載噪聲83 dB(A).橫坐標(biāo)為噪聲頻率, 縱坐標(biāo)為聲噪聲能強(qiáng)度.

綜上所述, 對(duì)ZJ17卷接機(jī)組噪聲治理后, 工位空載噪聲由治理前的86.3 dB(A)降至治理后的83 dB(A), 聲能被降低了一半以上, 9個(gè)測(cè)點(diǎn)平均噪聲降低了2.1 dB(A).

[1] 馬大猷. 噪聲控制學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1987. 88.

[2] 杜功煥, 朱哲民, 龔秀芬. 聲學(xué)基礎(chǔ)[M]. 2版. 江蘇: 南京大學(xué)出版社, 2001. 56.

[3] 馬大猷. 微縫吸聲體理論[J]. 聲學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 25(6):481—485.

[4] 呂亞?wèn)|, 魏文, 李曉東, 等. 一種新型吸聲結(jié)構(gòu)—柔性管束穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2002(增): 343—344.

[5] 呂亞?wèn)|, 魏文, 等. 管束式穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)[P]. 中國(guó): CN2407133, 2000.

Research of noise control technology in ZJ17 cigarette rolling and connecting machine

GUAN Cun-chun

(Changde Tobacco Machinery Co. LTD., Changde 415000, China)

To decrease noise pollution problem emitted from ZJ17 Rolling and Connecting Machines mounted in the workshop of cigarette enterprises, by repeating noise measurements of specified working places of ZJ17 Rolling and Connecting Machine and detailed analysis of noise sources, several noise reduction solution methods for ZJ17 Rolling and Connecting Machine are presented. After acoustical treatments, total noise reduction reaches up to 2.1 dB(A).

ZJ17 cigarette rolling and connecting machine; noise; treatment

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.01.020

TS 43; TB 53

1672-6146(2013)01-0082-04

email: guancc@ccdtm.com.

2012-11-29

(責(zé)任編校:江 河)