2. Основные методы борьбы с шумом и вибрацией

Шум возникает по нескольким причинам.

1 – несовершенство конструкции оборудования;

2 – недопустимый или неравномерный износ трущихся элементов конструкции;

3 – неисправности или поломки отдельных деталей оборудования.

4 – несовершенство конструкционных материалов примененных в трущихся парах.

Следует особо подчеркнуть роль смазки как одного из эффективных средств повседневной борьбы с шумом на производстве. Большие возможности в борьбе с шумом открывает при­менение некоторых пластмассовых материалов для изготовления от­дельных деталей или узлов, замена зубчатых передач – червячными.

В настоящее время в некоторых скоростных машинах применяют капро­новые детали. Подшипники из капрона, например, способствуют уменьше­нию шума различных машин. Пластмассовые шестерни более устойчивы против вибрации, чем стальные. Они бесшумно работают без смазки при высоких скоростях. В некоторых случаях металлические детали целесообразно заменять деталями, изготовленными из древеснослоистых пластиков и прессованной древесины.

Устранение вибрации и надежная работа оборудования обычно до­стигаются двумя дополняющими друг друга путями: уменьшением сил, возбуждающих колебания, и всемерным повышением устойчивости ко­леблющейся системы. В быстроходных машинах (турбокомпрессорах, турбодетандерах) требуется тщательное уравновешивание роторов, ко­торое лимитируется величиной зазоров в лабиринтных уплотнениях. В частности, для быстровращающегося ротора с жесткими подшип­никами скольжения амплитуда колебаний при переходе через критиче­ское число оборотов (гибкий вал) не должна превышать величины y_max=0,l мм. При этом эксцентриситет массы ротора должен быть e≤3 мк. Однако, учитывая, что помимо неуравновешенных сил инер­ции на ротор могут действовать и другие возбуждающие силы, вели­чину допустимого эксцентриситета масс необходимо уменьшить в 2–3 раза. В турбомашинах с демпферами могут быть допущены роторы с повышенной неуравновешенностью. Демпфирование колебаний позво­ляет значительно повысить надежность работы быстроходных машин.

В связи с переходом крупного компрессоростроения на оппозитные компрессоры с увеличенной скоростью, актуальность эффективного гашения вибраций значительно возросла. Опыт эксплуа­тации таких компрессоров показывает, что пульсация газа вызывает вибрации трубопроводов и связанного с ними оборудования. ЛенНИИХиммашем были разработаны РТМ 26-01-7-85 на методы акустиче­ских расчетов и методика расчета вибраций трубопроводов и аппара­туры поршневых компрессоров.

Введение в схему газопроводов буферной емкости позволяет снизить неравномерность давления. Увеличение жесткости трубопроводов по­вышает порядок резонирующих частот и уменьшает амплитуды возникаю­щих вибраций. При исследованиях вибрации машин, прежде всего, возни­кает вопрос: какие вибрации можно считать допустимыми, а какие — вредными и опасными. Сложность решения вопроса о допусках на виб­рацию машин заключается в многообразии машин и выполняемых ими производственных процессов.

Измерение вибрации обычно производят на корпусах главных под­шипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях — вдоль оси вала, в вертикальном и горизонтальном. Если машина имеет вертикаль­ный вал, то измерение производится соответственно в осевом и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях.

Часто возникает необходимость в оценке вибрации фундаментов машин, корпуса регулятора и т.п. При измерении вибрации измерительный прибор устанавливают в месте измерения и ориентируют в на­правлении измеряемых вибраций. В некоторых случаях, при точных измерениях и когда интенсивность измеряемых колебаний велика, воз­никает необходимость крепления виброметра на месте установки. Сей­час имеется много разнообразных типов приборов для измерения виб­рации машин: виброметры – для измерения размаха колебаний; велосиметры – для измерения скорости при колебаниях; акселерометры – для измерения ускорения колеблющихся деталей; торсиметры – для измерения крутильных колебаний; тензометры – для измерения колебаний деформации; частотомеры, анализаторы и пр. Существуют приборы для непосредственного визуального измерения, приборы, воспроизводящие запись процесса, ручные приборы и стационарные, устанавливаемые и закрепляемые на машине.

По способу измерения виброизмерительные приборы можно разде­лить на: механические, оптические и электрические. Принципы устрой­ства различных виброизмерительных приборов, производство испыта­ний и расшифровка виброграмм приведены в специальной литературе.

Технологические мероприятия по борьбе с шумом и вибрациями раз­нообразны. В основном это замена шумных процессов менее шумными:

▪ ковки и штамповки – прессованием;

▪ правки листов – вальцовкой;

▪ пнев­матической клепки, чеканки – гидравлической клепкой и электросвар­кой;

▪ виброинструмента – пневматическим инструментом и т.д.

При раз­работке технологического процесса следует активно применять различ­ного рода глушители и виброгасители. Например, на одном из лако­красочных заводов мельницы были установлены в цехе без применения средств звукоизоляции. Эксплуатация таких мельниц потребовала не­медленного применения звукоизоляции при помощи специальных шумо-виброизолирующих полотнищ. Конструкция таких полотнищ состоит из трех слоев: два наружных слоя из пластмассовой пленки и внут­ренний слой из специальной пасты, которая представляет собой вязкое тестообразное вещество на основе бутилкаучука, полиизобутилена и минерального масла.

В комплексе со звукоизоляцией следует проводить и работы по зву­копоглощению. В производственных помещениях звук многократно от­ражается, создается сложное звуковое поле. Чтобы избавиться от этого, следует облицовывать стены и потолки некоторых цехов различ­ными звукопоглощающими облицовочными материалами. К ним отно­сятся: минеральная вата, минеральная шерсть, изоляционные древесно-волокнистые плиты, синтетический, пористый материал пенополиуретан и др. Применение звукопоглощающих материалов снижает шум на 6-10 дБ и дает хороший психоакустический эффект.

Для борьбы с вибрацией применяют пружинные, резиновые и ком­бинированные амортизаторы, упругие прокладки, отделяющие вибри­рующие машины от строительных конструкций, устраивают специаль­ные «плавающие полы», фундаменты и т.п. Иногда для уменьшения шума оборудования конструкторы идут по пути изменения отдельных узлов и деталей.

В некоторых случаях локализация шума в самих ма­шинах производится путем устройства звукоизолирующих кожухов – креплением их к машине и ее фундаменту с применением прокладок из резины или пробки.

Таким образом, снижение шума и вибрации достигается либо умень­шением интенсивности колебаний в источнике их возникновения, либо подавлением возникающих колебаний на путях их распространения при помощи вибро- и звукоизоляции и поглощения. Если борьба с шумом в его источнике не приносит ощутимых результатов, необходимо про­водить специальную модернизацию оборудования, заключающуюся в ликвидации замеченных дефектов, служащих источниками вибрации, с целью устранения генерации шума.

Все способы модернизации оборудования, уменьшающие уровни шума, указать невозможно, их очень много. Приведем только три ос­новных рекомендации.

1. Изменение упругости или массы отдельных конструктивных эле­ментов оборудования дает возможность варьировать значения частоты их собственных колебаний и выводить из резонансных зон.

2. Обеспечение плотного прилегания, в местах связи сопрягаемых деталей, путем использования амортизирующих материалов, пружинных амортизаторов, а также применением рациональных способов крепле­ния отдельных элементов к корпусу.

3. Покрытие вибрирующих со значительной амплитудой поверхнос­тей оборудования вибропоглощающими и демпфирующими материалами с большим коэффициентом внутреннего трения – резиной, фетром, асбес­том, битумом, пластмассами типа «Агат», толем, специальными масти­ками при условии плотного их прилегания к вибрирующей поверхности.