книги из ГПНТБ / Борьба с шумом в черной металлургии

ные параметры, стоимость амортизаторов; степень сложности изготовления, обслуживания, монтажа и демонтажа амор­ тизаторов; срок службы при резких колебаниях темпера­ туры и влажности воздуха; стойкость в агрессивных сре­ дах, маслостойкость; отношение динамической жесткости к статической; надежность амортизаторов при воздействии кратковременных нагрузок, превышающих номинальную статическую нагрузку.

Изготовляемые промышленностью амортизаторы с ме­ таллическим упругим элементом можно разделить на сле­ дующие основные типы:

1) пружинные с цилиндрическими (например, аморти­ затор ЛИОТ), коническими .(например, амортизаторы типов АД, АФД и др.),' призматическими и бочкообразными пру­ жинами;

2)пружинно-резиновые и пружинночіластмассовые (например, амортизаторы типов АПР, АФД);

3)рессорные;

4)плетено-проволочные.

Из всего разнообразия сварных резино-металлических амортизаторов можно выделить следующие: 1) двухпластинчатые с обычным, наклонным или угловым расположе­ нием массива; 2) с промежуточной массой (например, амор­ тизатор типа АПМ-1700); 3) корабельные со страховкой (н-апример, амортизаторы типов АК.СС-25И, AKCG-400H и др.).

Расчет различных амортизаторов, а также примеры разнообразных конструкций амортизаторов приведены в работах [7, 10, 36, 45].

Искусственное увеличение потерь колебательной энер­ гии в системе путем нанесения на вибрирующие элементы машин или ограждающие конструкции вязко-упругих мате­ риалов, которые обладают большими внутренними поте­ рями и способствуют снижению вибрации и излучаемой ис­

Ослабление колебаний присоединением к системе до­ полнительных импедансов, например введением дополни­ тельных жесткостей или масс, называется виброгашением.

Причины энергетических потерь при колебаниях раз­ деляют на внешние и внутренние. Ко внешним причинам относят трение колеблющейся системы о среду, в которой происходят колебания (воздух, газы, вода, масло и т. п.).

63

Внутреннее рассеяние энергии, в свою очередь, следует разделить на рассеяние энергии в материале упругого эле­ мента системы, подверженного циклически изменяющимся напряжениям, и на рассеяние энергии в сочленениях механической системы,, называемое конструкционным рас­ сеянием.

Независимо от природы источников энергетических по­ терь характеристикой рассеяния энергии считают отно­ сительное рассеяние энергии ф, понимая под этим отношение рассеянной за цикл колебаний энергии AW к максимальному амплитудному значению энергии W, накопленной систе­ мой в начале рассматриваемого цикла:

лено по затуханию собственных колебаний системы. С этой целью записывают виброграмму затухающих колебаний, а огибающую развертки затухающих колебаний представ­

где ak и ak+1 — две последующие амплитуды колебаний соответственно в начале и в конце (k + 1)-го периода.

64

Величина

(51)

называется логарифмическим декрементом затухания сво­ бодных колебаний. Коэффициент потерь т) связан с логариф­ мическим декрементом:

""' Учитывая, что потери в системе пропорциональны коле­ бательной скорости вибрирующей поверхности, уменьше­ ние уровня звукового давления AL в окружающей среде при нанесении на эту поверхность вибропоглощающего слоя можно найти из выражения

фициент потерь вибрирующей поверхности до нанесения

стремится к единице. Увеличение толщины покрытия больше чем в 3—5 раз по сравнению с толщиной демпфируе­ мой конструкции и нецелесообразно^ (обычно ô < 2 — 2 , 5 ) ,

так как при дальнейшем увеличении Ъ коэффициент потерь мало изменяется.

Эффективность однородных вибропоглощающих материа­ лов, кроме коэффицента потерь т), определяется так называе­ мым модулем потерь, представляющим собой произведение модуля упругости Е накоэффициент потерь т]. Чемвыше зна­ чение этих параметров материала, тем более эффективным будет применение его в качестве однородного вибропоглоща-

звуковых частотах. В данном случае на вибропоглощение, кроме внутренних потерь, большое влияние оказывает упру­ гость материала (для пластмасс она составляет 103— 1.01 кГІсмг), с увеличением которой потери колебательной энергии растут. Твердые покрытия могут быть выполнены в виде однослойных, двухслойных и многослойных кон­ струкций.

Мягкие покрытия — это мягкие резины и пластмассы,

В подобных покрытиях потери энергии колебаний опре­ деляются в основном деформациями по их толщине. Мягкие покрытия имеют малую эффективность на низких частотах, но на высоких частотах их эффективность превосходит твер-

66

дые покрытия. Для улучшения деформации демпфирую­ щего слоя из резины в покрытии делают отверстия, кото­ рые занимают 10— 15% общей его площади.

Эффективность мягкого покрытия может быть увели­ чена также нанесением жесткого слоя поверх вязко-упругого материала покрытия. Благодаря подобному армированию материал покрытия в верхней своей части будет испыты­ вать деформацию сдвига вместо деформации растяжения, что повысит эффективность покрытия, так-как для вязкоупругих материалов т)с д в большет]р а с т . ß качестве материала для жесткого армирующего слоя можно применять тон­ кий стальной лист или фольгу.

При выборе типа покрытия следует иметь в виду, что демпфирующие характеристики вязко-упругих материалов зависят от температуры. Демпфирующие свойства мягкого покрытия с poi'TOM температуры, как правило, увеличи­ ваются на более низких частотах. С понижением температуры эффективность покрытия увеличивается на более высоких частотах и уменьшается на низких частотах. Увеличение ширины температурной области максимального демпфиро­ вания неизбежно влечет ja собой снижение ею величины. Приблизительная связь между этими величинами может быть выражена следующим образом [125]:

где £ н ' а к с =т) £ Ы а к с — максимальный модуль потерь; Е„— ди­ намический модуль упругости на высоких частотах; ДГ — ширина полосы температурной кривой модуля потерь при заданной частоте Сна уровне Е' = 0,5 £ М а к с ) , 9 К .

На рис. 22 приведены температурные зависимости вяз­ ко-упругих параметров некоторых пластмасс с областями максимального демпфирования, приходящимися на раз* ные температуры.'

Высокая эффективность вибропоглощающих покрытий из листовых пластмасс достигается лишь при надежном клеевом соединении пластмассы с обрабатываемой поверх­ ностью. Поэтому вибродемпфирование поверхностей сложной конфигурации удобнее производить мастичными вибропоглощающими материалами. Разработаны высокоэф­ фективные мастики «Антивибрит-Ь (на основе поливинилацетатной эмульсии и феноло-бутиральной смолы) и «Антивибрит-2» (на основе эпоксидной смолы), по своим

б»

вибропоглощающим свойствам превосходящие листовые ма­ териалы [56]. Эти мастики легко наносятся послойно на обра­ батываемую поверхность, обладают стойкостью к маслам и бензину («Антивибрит-2»— также к воде), характеризу­ ются хорошей адгезией к металлу и предохраняют метал­ лические конструкции от коррозии:

может быть ослаблена применением виброгасителей. Дина­ мический гаситель колебаний представляет собой массу, ус­ танавливаемую на амортизаторах на вибрирующий объект. Виброгаситель рассчитывается таким образом, что сила

В зависимости от характера действия и частотного диапа­ зона различают три вида виброгасителей; без сопротив­ ления, G малым сопротивлением, G-оптимальным сопротив-

68

лением. Виброгасители без сопротивления эффективны лишь в узком диапазоне изменения частот возмущающей силы. Виброгасители с малым и оптимальным сопротивлением способствуют снижению вибрации конструкции в широком

'диапазоне изменения частот возмущающей силы [13].

Для демпфирования изгибных колебаний используют также индукционный способ, основанный на тормозящем действии токов Фуко в парамагнитных материалах. В ра­ ботах [46, 47] сообщается о возможности применения элек­ тромеханической обратной связи для ослабления вибраций и излучаемого звука вибрирующими пластинами и стерж­ нями. При противофазном подавлении вибраций, осуществ­ ленном электромагнитным преобразователем, имеющем боль­ шую массу, регулирование частоты резонанса системы осуществляется в целом с помощью электронной схемы [120]. Применение противофазного подавления колебаний трансформатора позволило ослабить вибрации его основания на 10—12 дб [45].

Л О К А Л И З А Ц ИЯ ИСТОЧНИКОВ ШУМА

Для локализации источников шума прибегают к соору­ жению шумозащитных кожухов, кабин, экранов. Возмож­ ность использования подобных сооружений1 определяется прежде всего расположением обслуживающего персонала и механизма, видом связи работающих с механизмом. Здесь могут быть в основном следующие варианты:

1)рабочий процесс требует постоянного присутствия работающего, который находится в непосредственной бли­ зости от механизма;

2)процесс полуавтоматический; работающий выпол­ няет только установку, корректировку и уход за оборудо­

ванием и не находится постоянно вблизи от механизма; 3) процесс автоматический; работающий осуществляет только контрольные наблюдения и принимает меры по

исключению ошибок в работе механизма.

Шумозащитные кожухи в зависимости от технологи­ ческих требований и производственных возможностей из­ готовляют из плотного материала: металла, пластмассы, дерева. Для повышения эффективности внутренние поверх­

69

Акустическая эффективность кожуха

где R:f — звукоизолирующая способность кожуха в зави­ симости от частоты, дб; S — площадь поверхности кожуха,

м2;

причем а/— коэффициент звукопоглощения в функции час­ тоты; Sx —площадь поглощающей поверхности, м2.

Акустические свойства пористых звукопоглощающих материалов характеризуются постоянной распространения у и волновым сопротивлением W. Обе эти величины ком­ плексные:

Вещественная часть постоянной распространения опре­ деляет ослабление амплитуды волны на единицу длины, мнимая часть — фазовая постоянная. Волновое сопротив­ ление W является материальной постоянной. В качестве примера в табл. 14 приведены значения акустических па­ раметров звукопоглощающих материалов ВТ-4 и ВТ-4с.

Полное акустическое сопротивление [99]

70

Таблица 14

Акустические параметры звукопоглощающих материалов

Коэффициент звукопоглощения материала определяется по формуле:

По выражениям (59) — (65) определяют данные, необ­ ходимые для подсчета звукоизолирующей способности кожуха. Если все стенки кожуха однородны, т. е. выпол­ нены из одинакового материала и имеют одинаковую тол­ щину, то звукоизолирующая способность кожуха равна звукоизолирующей способности его однородной стенки.

Графики на рис. 23 позволяют оценить звукоизоляцию кожухов с одинарными стенками из стали и дюралюминия •на различных частотах с учетом коэффициента поглощения на этих частотах внутренней облицовки стенок [45]. Если

71

стенки кожуха выполнены из разнородных материалов, звукоизоляцию рассчитывают по формуле:

где Ri— звукоизолирующая способность основной части кожуха, дб; S0CH — площадь основной части кожуха, жа ; і — число элементов с пониженной звукоизолирующей спо­

лирующую способность кожуха. Снижение звукоизоля­ ции за счет щелей и отверстий может быть подсчитано по формуле:

где Soi — площадь г'-го отверстия или щели, см2; — коэф­ фициент звукопроводности г'-го отверстия или щели, і Коэффициент т, для отверстий и щелей произвольной

формы определяют по графику (рис. 24). Отверстия щелевидной формы обладают большой звукопроводностью,

72