Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование систем снижения шума оборудования при высокочастотном импульсном характере технологического процесса. Учебное пособие
.pdf
51
Рис. 3.6. Спектры вибрации: 1 – на люнете; 2 – столе суппорта; 3 – станине
Распределение вибраций по несущей системе установки ротационного наклепа имеет достаточно равномерный характер (рис. 3.7).
Наиболее виброактивным элементом несущей системы является шпиндельная бабка.
Рис. 3.7. Спектры вибрации: 1 – на корпусе шпиндельной бабки;
2 – на корпусе задней бабки
Результаты исследований виброактивности данного типа оборудования не имеют принципиальных отличий от закономерностей распределения вибраций по корпусным и базовым деталям станков токарной
группы. Характерной особенностью для вибрационных показателей
данного типа оборудования является низкая интенсивность вибраций.
Этот факт объясняется тем, что при ротационном наклепе обработка
изделий ведется на низкой частоте вращения (в данном случае, частота
52
вращения детали составляет 6 мин–1). Замеры вибраций на рабочем месте оператора (на полу помещения) показали, что они намного меньше
допустимого уровня (который составляет 109 дБ на частоте до 1000 Гц)
и практически не оказывают вредного воздействия на работающих.
Таким образом, формирование акустического воздействия на рабочих местах полностью определяется воздушной составляющей шума со
стороны системы «деталь – инструмент». При одновременной работе
двух установок уровень шума во всех точках измерений увеличился
еще на 4-5 дБ (расчетное увеличение уровня шума составляет 3 дБ) при
полной идентичности характера спектров шума. При этом уровень вибраций на рабочих местах не претерпел изменений.
Оборудование центробежно-ротационного наклепа создает повышенный уровень шума вне помещения (рис. 3.8). Превышение над предельно допустимыми значениями имеет место в высокочастотной части
спектра 2000–8000 Гц и достигает 20 дБ.
Рис. 3.8. Спектры шума вне помещения участка центробежно-ротационного наклепа:
1 – внутри помещения возле входных дверей; 2 – снаружи; 3 – норматив
Для уточнения установленных процессов шумообразования при
центробежно-ротационном наклепе были проведены дополнительные
эксперименты при обработке заготовки постоянного момента инерции
при закреплении ее в двух опорах и неизменном технологическом режиме обработки. Характер спектра шума в данном случае полностью
идентичен спектру при обработке трубы лонжерона. Интенсивность
звукового излучения несколько ниже. Уменьшение уровня звукового давления составляет 4–7 дБ для шестиметровой стальной трубы (рис. 3.9).
53
Рис. 3.9. Спектры шума при упрочнении: 1 – трубы длиной 6 м;
2 – трубы длиной 2 м стальной; 3 – трубы длиной 2 м дюралевой;
4 – сплошной заготовки; 5 – норматив
Уменьшение уровня звукового давления у двухметровой трубы по
сравнению с 6-метровой составляет 2-4 дБ, а снижение акустической
активности у дюралевой трубы по сравнению со стальной – 4-6 дБ. Эти
данные подтверждаются замерами вибрации на стальной и дюралевой
трубах (рис. 3.10), так как эффективный коэффициент потерь колебательной энергии алюминия примерно в 5 раз выше, чем у стали.
Рис. 3.10. Спектры вибрации на заготовках длиной 2 м: 1 – на стальной трубе;
2 – дюралевой трубе; 3 – на сплошной заготовке
Снижение уровня звукового давления в высокочастотной части
спектра связано не только с уменьшением площади звукового излучения, но и с уменьшением количества источников шума с трех до одного.
Теоретическое значение составляет
10 lg 3 4,8 дБ
. Незначительное из-
менение уровня шума в области частот 31,5–500 Гц объясняется тем,
54
что в этом частотном интервале процесс шумообразования определяется звуковым излучением несущей системы станка. Возбуждение корпусных и базовых деталей определяется технологическими нагрузками,
а они не претерпели изменений по сравнению с обработкой трубы лонжерона.
Аналогичные результаты получены и при измерении вибраций.
Спектр виброскорости на детали соответствует спектру вибраций на
первом участке трубы лонжерона. Спектр вибрации на опоре не отличается ни по составу, ни по интенсивности составляющих от аналогичных данных, полученных при обработке труб лонжеронов.
Сплошные заготовки, имеющие большую изгибную жесткость, характеризуются равномерной интенсивностью спектрального состава в
области частот 2000–8000 Гц и существенным уменьшением интенсивности звукового излучения. У сплошной заготовки изгибная жесткость
в 3 раза выше, чем у полой заготовки. В этом случае теоретическое значение снижения шума составляет 9,5 дБ. Экспериментальное – 7–10 дБ.
Возможность снижения шума за счет демпфирования проверена на
двухметровой стальной трубе. Демпфирование внутренней поверхности
(рис. 3.11) осуществлялось с помощью резиновых шайб, которыми заполняли внутреннюю полость. Однако снижение шума в этом случае
составило 6-7 дБ, что при столь высокой шумности практического интереса не представляет.
Рис. 3.11. Спектры шума трубы: 1 – без демпфирования;
2 – с демпфированием; 3 – норматив
55
Экспериментальные исследования показали, что для широкого
класса номенклатуры размеров заготовок, подвергаемых центробежноротационному наклепу, процесс формирования шума имеет идентичный характер, что позволяет подойти к решению задачи обеспечения
санитарных норм в рабочей зоне оператора с единых позиций. При
столь высокой шумоактивности данного метода обработки и невозможности существенно снизить шум в самом источнике, а именно, системе
«инструмент – заготовка», добиться выполнения санитарных норм возможно только после расчета и проектирования звукозащитной конструкции требуемой величины звукоизоляции.
Конструкция секций. Несущий каркас каждой секции состоит из
четырех арочных рам, соединённых между собой прогонами. Рама выполнена из двух элементов – арочного ригеля и двух стоек. Рамы каркаса установлены на опорную балку. Элементами каркаса секции являются арочная рама и опорная балка, выполненные из швеллера стального
гнутого равнополочного 100×60×3. Остальные элементы каркаса – прогоны, ребро жёсткости – выполнены из уголка стального гнутого равнополочного 50×50×3.
Арочная конструкция рамы по сравнению с рамой прямоугольной
формы, позволяет экономить количество швеллера (по массе), идущего
на ее изготовление, до 7 %, одновременно облегчая нагрузку на каркас
секции.
Каркас секции снаружи обшит стальными листами (δ = 1,2 мм),
крепящимися к металлоконструкции секции сваркой. Каждая из трех
секций с одного торца закрыта диафрагмой, обеспечивающей большую
жесткость арочному ригелю рамы. Проём в диафрагме повторяет поперечный контур установки с зазором для свободного перемещения секций укрытия над ней. Третья секция имеет диафрагму с двух торцов.
Диафрагма выполнена из стального листа (δ = 1,2 мм) и элементов
жесткости, выполненных из стального гнутого уголка. В узлах соединения элементов жесткости диафрагмы и швеллера арочного ригеля
рамы в открытый профиль швеллера ввариваются рёбра жесткости.
Такие же рёбра жесткости размещены в местах соединения (стыковки)
прогонов и ригелей рамы.
Металлоконструкция каждой секции снабжена четырьмя двухребордными неприводными колёсами – для перемещения по рельсам от-
56
дельно для каждой секции. Рельсы выполнены из стали 40Х25, смонтированными на прокатном швеллере 33. Такое решение вызвано необходимостью прокладки трубопроводов гидросистемы прижима контейнеров от гидростанции к установке.
Каждая секция снабжена трубчатыми поручнями, расположенными
в узле соединения арочного ригеля и стойки рамы, для удобства перемещения их по рельсам. Это дополняет жёсткость узла соединения арки
и стоек металлоконструкции секций.
57
4. СИСТЕМА ШУМОЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ
ЦЕНТРОБЕЖНО-РОТАЦИОННОГО НАКЛЕПА
Система шумозащиты оборудования для центробежноротационного наклепа хотя и обеспечивает в производственном помещении санитарные нормы шума, но обладает рядом существенных недостатков:
– ограждение охватывает всю несущую систему оборудования и
занимает значительную часть производственной площади;
– крышка ограждения закрывает органы управления приводом подач и имеет значительный размер, что и ограничивает высоту производственного помещения;
– такая система имеет значительную металлоемкость и требует
большого количества звукопоглощающих материалов, что приводит к
ее большой стоимости.
Компактности, эргономичности и экономичности ограждающей
звукозащитной конструкции препятствует сама компоновка токарновинторезного станка и, в первую очередь, конструкция фартука суппорта и упрочнителя, далеко выходящего за торец станины, что и не позволяет установить систему шумозащиты непосредственно на направляющие станка.
Низкие уровни вибраций на несущей системе оборудования при
ротационном наклепе позволяют отказаться от литой чугунной станины
и использовать станину сварную из листовой стали (Ст. 3) толщиной
10-12 мм.
Общий вид предложенной компоновки станка для центробежноротационного наклепа приведен на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Станок для центробежно-ротационного наклепа:
1 – двигатель привода главного движения; 2 – червячный редуктор;
3 – ременная передача; 4 – шпиндельная бабка; 5 – задняя бабка;
6 – упрочняемое изделие; 7 – звукоизолирующее ограждение
3
2
1
4 7 6 5
58
В левой тумбе станины смонтирован привод вращения изделия, состоящий из асинхронного электродвигателя мощностью 5,5 кВт и частотой вращения 750 мин–1, ременной передачи с передаточным числом
u = 3 и червячного редуктора с передаточным числом u = 50. В качестве
удерживающего устройства изделия используется шпиндельная бабка токарно-револьверного станка (например, 1Д325), в которой отсутствуют
зубчатые колеса, и опоры качения шпинделя заменены на опоры скольжения (рис. 4.2), что допустимо вследствие малой скорости скольжения
(фактическая скорость скольжения составляет 0,510–2 м/с).
Рис. 4.2. Шпиндельная бабка
Такая конструкция опор шпинделей проверена на станке для заделки тросов и показала высокую эффективность в снижении шума, излучаемого корпусной деталью. Необходимость снижения шума самой
шпиндельной бабки объясняется тем, что уровни шума базовой конструкции станка на холостом ходу превышают предельно допустимые
значения в шестой октаве со среднегеометрической частотой 1000 Гц,
а в пятой октаве – со среднегеометрической частотой 500 Гц – находится практически на предельно допустимом значении.
Смазка подшипников передней и задней опор шпинделя производится стандартным способом. Наиболее рациональной является конструкция подшипников скольжения с плавающим вкладышем. Осевая
нагрузка воспринимается конической поверхностью вкладыша. Кон-
59
струкция обеспечивает ремонтопригодность узла. Подшипник состоит
из внутреннего и наружного колец, которые изготавливаются из термообработанной подшипниковой стали типа ШХ15. Между кольцами располагается плавающий конический вкладыш из бронзы С30. Вкладыш
состоит из двух колец, стягиваемых тремя шпильками, позволяющими
регулировать зазор в подшипнике, возникающий в результате износа.
Наружное кольцо имеет отверстие для подачи смазки в зону трения и
представляет собой резинометаллический сэндвич. В качестве упругого
слоя использован полиуретан СКУ-ПФЛ, играющий роль барьера виброизоляции. Замена подшипников способствует снижению шума самого
станка, обеспечивая тем самым соблюдение санитарных норм (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Спектр шума станка на холостом ходу:
1 – холостой ход; 2 – норматив
Направляющие станины выполнены призматическими (рис. 4.4).
Стол станка уже направляющих на 12–15 мм с каждой стороны. Ширину станины и стола выбирают с таким расчетом, чтобы противовес
упрочнителя не выходил за их габариты. Ходовой винт вследствие значительной длины выполнен составным и располагается внутри станины
и крепится к станине на кронштейнах. Гайка крепится непосредственно
к столу (рис. 4.5).
Рис. 4.4. Направляющие станины
Рис. 4.5. Схема регулирования зазора
между винтом и маточной гайкой
60
Гайка состоит из двух частей. Одна закреплена неподвижно, а другая может смещаться в осевом направлении при помощи винта и клина.
Со стороны основания станина герметизирована поддоном.
Привод подач включает высокомоментный двигатель постоянного
тока, соединяемый с ходовым винтом торцевой муфтой. Корпус двигателя крепится непосредственно на стенку станины внутри правой ниши.
Система шумозащиты также представляет собой арочную конструкцию, состоящую из нескольких секций (рис. 4.6), длиной 3 м
каждая. Секции устанавливаются в пазы станины.
Рис. 4.6. Схема системы шумозащиты
Поскольку процесс упрочнения продолжается порядка 8 часов, то
секции целесообразно изготавливать съемными. Высота секции определяется упрочнителем и зазор между внутренней поверхностью
ограждения и упрочнителем не должен превышать 8-10 мм. Левая
крайняя секция с торца имеет крышку для замены шкива ременной передачи удерживающего устройства изделия. Правая крайняя секция со
стороны задней бабки снабжена крышкой для регулировки заднего центра.
Такая конструкция обеспечивает практически полную герметизацию.
Несущая часть ограждения выполнена из листовой стали толщиной 1,2 мм
и с внутренней поверхности облицована звукопоглощающим материалом. Со стороны оператора предусмотрены открывающиеся окна из
поликарбонатного стекла толщиной 15 мм.
Исходя из расчета шума выбирают материалы (и их толщину),
обеспечивающие необходимые параметры звукопоглощения и звукоизоляции по критерию выполнения требуемых значений снижения
шума (рис. 4.7).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]