ZJ17卷接机组的降噪研究

关存春



ZJ17卷接机组的降噪研究

关存春*

(常德烟草机械有限责任公司 研究所, 湖南 常德, 415000)

为了降低卷烟企业生产车间的噪声污染, 对ZJ17卷接机组各生产工位的噪声进行了反复测试, 并对噪声源进行了详细分析. 提出了对ZJ17卷接机组噪声治理的若干方法, 治理后综合噪声降噪量达到了2.1 dB(A).

ZJ17卷接机组; 噪声; 治理

目前卷烟生产已基本实现全自动机械化, 但由于卷烟设备结构的复杂性、卷烟生产的高速性以及大量的电磁、气动控制和设备上众多部位负压的使用, 使得卷接机组工作时产生较大噪声, 操作工位平均噪声高达86～89 dB(A). 这些以中低频为主的噪声, 直接影工作人员的身心健康和文明生产[1—2].

为了解决ZJ17卷接机组的噪声污染问题, 本文对ZJ17卷接机组各生产工位噪声进行了研究, 提出了降噪处理的若干方法.

1 ZJ17卷接机组噪声源分析

ZJ17卷接机组噪声按辐射机理可分为空气动力性噪声、机械噪声和电磁噪声3类.

空气动力性噪声是流体在流动过程中相互作用, 或气体和固体介质之间的相互作用而产生的噪声. 空气动力性噪声的特性与气流的压力、流速等因素有关. 卷烟设备和辅助系统的空气动力性噪声又包括风机噪声和小孔射流噪声. ZJ17卷接机组的空气动力性噪声主要包括: 正、负压风机、冷却风机噪声, 供料机气流喷射口噪声, 风室负压噪声, 卷烟机蜘蛛手和传烟导轨负压孔噪声及接装机轮系负压孔噪声等.

机械噪声是由于机械设备运转时, 部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力, 使机械部件和壳体产生振动而辐射的噪声. 机械噪声的特性(如声级大小、频率特性和时间特性等)与激发力特性、物体表面振动的速度、边界条件及其固有的振动模式因素有关. ZJ17卷接机组的机械噪声主要包括机组各齿轮箱传动引起的噪声、烟丝烟条横向输送摩擦噪声、旋转件运动噪声、电机风机振动噪声等.

电磁噪声主要由电机中周期变化的径向电磁力或不平衡的磁拉力, 使铁心发生磁致伸缩和振动所引起. 电磁噪声还和定子、转子本身的振动特性(如固有频率、阻尼、机械阻抗及声学特性等)有关. ZJ17卷接机组的电磁噪声主要是由其电机因电磁力变化使铁芯发生磁致伸缩和振动产生[3].

对上述ZJ17卷接机组各噪声源, 项目组在不同的设备运行状态下(开系统负压、开压缩空气、开空车、正常开机)进行了对比测试, 绘出了相应的噪声频谱图(图1), 经过分析, 得出如下结论:

a. ZJ17卷接机组的空气动力性噪声主要由是经管道传播的风力设备噪声(除尘房的除尘风机)、卷烟设备本体的风机噪声和小孔射流噪声组成. 该噪声是旋转噪声与涡流噪声共同作用的结果.

b. ZJ17卷接机组的机械噪声主要是电机振动噪声和谐振噪声, 并通过设备机壳向周围辐射.

c. ZJ17卷接机组的电磁噪声与空气动力性噪声、机械噪声相比较低.

总的来说, ZJ17卷接机组的噪声主要是空气动力性噪声, 而空气动力性噪声又以负压噪声和小孔射流噪声为主, 压缩空气噪声为辅. 其次是机械噪声, 再次是电磁噪声. 针对这些噪声源特点, 项目组采取相应的措施对其进行了治理.

图1 治理前ZJ17噪声频谱, 工位空载噪声86.3 dB(A). 横坐标为噪声频率, 纵坐标为声噪声能强度.

2 ZJ17卷接机组几种噪声的特点和治理方案

2.1 特点

空气动力性噪声和机械噪声相比, 空气动力性噪声频带宽, 中低频噪声强, 辐射影响范围广, 对人体影响大, 不容易消除; 机械噪声中高频噪声强, 易于通过机壳隔声和阻尼减振以及内部吸声加以控制. 空气动力性噪声中的负压风机噪声、小孔射流噪声(包括负压吸附和压缩空气喷射)、压缩风机噪声各具特点[4]: 负压风机噪声频带宽, 中低频噪声强, 总体噪声强, 可通过负压吸附管道和负压吸附缝槽逆流传播噪声, 辐射范围广, 因此要求宽带高效消声; 小孔射流噪声尽管总声能级较高, 但频谱集中于高频(1 000～1 600 Hz), 相对容易进行隔声和消声处理; 压缩风机噪声尽管频谱较宽, 但总声能级较低. 因此, 本项目重点依据负压风机噪声、小孔射流噪声、机械噪声、压缩风机噪声的权重由高到低的次序进行治理.

2.2 治理方案

2.2.1 空气动力性噪声

对空气动力性噪声的治理分3个方面.

a. 负压管道和负压风机引起的噪声, 通过在管道内设置束腔消声器和导流板来降噪. 供料机负压风机风口原弯管取消, 替换成采用束腔共振技术制造的消声器, 抑制负压风机空气动力噪声, 降低供料机混合噪声. 接装机负压风机出口原直管换成用束腔共振技术制造的消声器, 抑制负压风机的低频噪声辐射. 在卷烟机冷却风机出口处, 增加一个插片式消声器, 抑制冷却风机对外的辐射噪声[5].

b. 小孔射流噪声主要产生于设备上的负压孔、高压空气喷射口、清洁风孔等. 通过外围密封、内置吸声体, 且大量使用高性能吸声棉等措施, 使噪声在叠加、传播前尽可能衰减. 如接装机有机玻璃门采用3层微缝处理的有机玻璃, 卷烟机刀头罩采用罩体、阻尼板、高质棉、吸声棉、网板5层结构. 通过这一系列措施, 可大大降低接装机轮槽及刀头附近正负压小孔射流噪声.

c. 压缩风机噪声因声能级较低且主要体现在喷射口, 未单独重点治理, 具体做法是给风机加减振垫、部分管路用专用的吸声管.

2.2.2 机械噪声

提高箱体、机座类零件的刚度和阻尼, 降低壳体结构声辐射, 提高门和玻璃罩的隔声量, 并设置内部吸声体控制设备内部简正振动方式和混响. 如机器上大多数门都采用5层式复合吸隔声结构, 接装机下部和上部设置4个吸声体, 对刀头罩进行吸声处理, 卷烟机和接装机拐角处加装一个大的吸声体, 有机玻璃门加厚并加装有消声功能的微缝板进行吸声处理, 接装机纸盘架仿ZJ112结构增加纸盘架防护门等.

2.2.3 电磁噪声

对所有电机、风机底座进行高效阻尼减振处理, 以控制内部结构声振动传递, 降低结构振动响应和二次结构声辐射.

3 降噪效果

项目实施前后在相同的测试条件下(关闭可控的周围环境噪声), 由本公司相关部门和曲靖卷烟厂专家共10多人组成的项目评审小组对该项目进行现场测试. 测试按标准的9点测试法, 测试点位置如图2所示, 噪声频谱如图3所示, 噪声测试结果见表1. 评审组一致认为: ZJ17卷接机组噪声治理项目实施后, 低频噪声得到了有效控制, 综合噪声降低2.1 dB(A), 人体感觉的舒适度大大提高, 降噪效果明显.

图2 ZJ17卷接机组噪声测试位置分布

表1 治理前后噪声测试结果对比 噪声/dB(A)

图3 治理后噪声频谱, 工位空载噪声83 dB(A).横坐标为噪声频率, 纵坐标为声噪声能强度.

综上所述, 对ZJ17卷接机组噪声治理后, 工位空载噪声由治理前的86.3 dB(A)降至治理后的83 dB(A), 声能被降低了一半以上, 9个测点平均噪声降低了2.1 dB(A).

[1] 马大猷. 噪声控制学[M]. 北京: 科学出版社, 1987. 88.

[2] 杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬. 声学基础[M]. 2版. 江苏: 南京大学出版社, 2001. 56.

[3] 马大猷. 微缝吸声体理论[J]. 声学学报, 2000, 25(6):481—485.

[4] 吕亚东, 魏文, 李晓东, 等. 一种新型吸声结构—柔性管束穿孔板共振吸声结构[J]. 声学技术, 2002(增): 343—344.

[5] 吕亚东, 魏文, 等. 管束式穿孔板共振吸声结构[P]. 中国: 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

(责任编校:江 河)