直线振动筛噪声控制研究

刘铁祥

（长沙环境保护职业技术学院环境监测系，湖南 长沙410004）

刘楚彤

（环境保护部环境规划研究院，北京100012）

随着采煤作业高度机械化，掘取的原煤中矸石、灰分等杂质比重同时提升，需要对原煤进行洗选，除去杂质，提升煤质，并进行筛选分级，以适应不同市场需求。振动筛利用振动电机的水平、垂直和倾斜的振动，将能量直接传递给筛网，对水煤浆进行筛分，是煤矿筛选生产的关键设备。某选煤厂选用直线振动筛作为筛分设备，其结构示意图如图1所示［2］。由于筛机的振动，筛板作上下来回往复运动以及煤块在筛板上碰撞和摩擦，对周围环境造成了很大的噪声污染。在本底噪声为58d B（A）的条件下，对直线振动筛进行振动频谱测试，发现设备噪声主要为中低频噪声，总声级为107d B（A），远远超过工业企业卫生标准限值（85d B（A）），因而必须对直线振动筛噪声进行治理。为此，笔者对直线振动筛噪声控制问题进行了研究。

图1 直线振动筛结构示意图

1 直线振动筛噪声源分析

1）筛板噪声 空载和荷载条件下都会产生筛板噪声，空载时主要表现为振动噪声，噪声特性取决于自身质量及安装方式。荷载时由于物料的阻尼作用，噪声特性会有所变化。同时，载荷的多少会改变参振的质量，从而使噪声辐射更为复杂。此外，原煤在筛面上滚动弹跳，摩擦与撞击会进一步产生噪声。

2）侧板噪声 侧板由一定厚度的钢板制成，其在振动筛激振频率下大幅振动，同时在应力作用下做高频振动，如果侧板的固有频率与偏心轴产生的转频及谐频接近时会产生共振现象，从而产生很强的噪声［2］。

3）激振器噪声 对激振器轴承与基座进行振动频谱测试，结果显示，在440.27 Hz处凸现峰值，而近场噪声与远场噪声在该处也有类似峰值，且轴承与基座振动信号与远、近场噪声信号相干系数分别为0.967和0.956，说明轴承与基座振动导致激振器噪声的产生。此外，当激振器偏心块旋转时产生惯性离心力，激励轴承自身振动，同时以激励形式传递至筛板、侧板和隔振弹簧，当激励频率与上述部件的某阶固有频率一致或接近时会产生共振，从而加剧噪声辐射。

4）隔振弹簧噪声 隔振弹簧是联结激振器与筛体的重要构件，又称主振弹簧。目前，隔振弹簧一般采用采用金属螺旋弹簧。隔振弹簧产生噪声辐射分为以下2种情况，一种是弹簧局部振动产生噪声，尤其是周围部件（如激振器）存在不规则的策动，当策动频率与弹簧固有频率接近时会形成峰值噪声，此时辐射噪声特别显著；另一种是隔振弹簧安装不当，或弹簧强度与载荷不相适应，会出现跳跃与碰撞，从而产生噪声。此外，隔振弹簧一般分为前后2个支撑组，每组由2个单个弹簧支撑，当直线振动筛工作时，这样也容易产生噪声［4］。

2 直线振动筛噪声治理措施

1）改变筛板材质 目前选煤厂一般采用钢质筛板，其噪声大，耐磨性弱。由于聚氨酯或橡胶弹性模量小、冲击噪声低，可用聚氨酯筛板或橡胶筛板代替钢质筛板，从而有效抑制筛板高频振动，减少板件辐射噪声，最终起到缓冲降噪的作用。此外，应经常对筛板进行常规检查，及时紧固振动筛的所有部件（尤其是需要经常更换的筛板），避免由于个别部件松动而产生额外振动。

2）改进侧板结构 为了减少侧板噪声，可以采用柔性辐板齿轮代替钢齿轮。由于柔性齿轮的齿圈和轮毂合为一体，可利用橡胶弹性体传递扭矩，进而吸收齿轮啮入、啮出造成的振动，最终达到减少噪声的目的［5］。

3）改进激振器结构 为减少激振器噪声，在激振器轴承与基座之间安装隔振环，将原来的钢性联接转化为弹性联接，可以降低轴承及机体的振动，隔断高频激振力的传输，从而具有自身减振作用，这样可在根本上抑制激振器噪声的产生。

4）改进隔振弹簧 首先，可以用橡胶弹簧代替振动筛上的金属螺旋弹簧，因为橡胶是一种高分子弹性材料，其弹性模量低，可有效减少冲击，降低振动能量，从而减少噪声辐射。此外，添加一个水平板，使其与2个隔振弹簧相连，即将单弹簧支撑改为双弹簧支撑，通过增加接触面积，达到隔振和缓冲的目的，从而获得降噪的效果。

5）改变振动筛筛网结构 将振动筛单层筛网结构改为上、下层筛网结构，同时改变振动筛的开孔率，即增加上层筛板开孔率，减小下层筛网开孔率，使物料流动加快，这样可以减小振动筛的振动，从而降低噪声。

6）调整振动筛的振幅和频率 振动筛的振幅和频率是否合适，决定物料能否有效筛分。当得不到足够的加速度时，细粒径煤浆容易黏结在筛网上，这样会降低筛分效率，且提升噪声辐射。现场试验结果表明，当适当增加振动筛振幅（6 mm左右）时，筛分效率提高且噪声辐射降低。同时，对振动筛进行振动频谱测试，当工作频率为16.16 Hz时，结构体各阶频率均不与之重合，且平稳工作时不会出现共振现象，这样也能够有效降低噪声辐射。

3 结语

针对选煤厂直线振动筛工作时产生噪声污染的问题，在具体分析噪声源的基础上，对直线振动筛的相应结构和材质提出了相应改进措施，取得了十分显著的效果。现场测试表明，该选煤厂噪声级由107d B（A）降为84d B（A），达到了工业企业卫生标准。

［1］王治国 .选煤厂典型噪声源分析 ［J］.预防医学论坛，2010（10）：970－972.

［2］王正浩 .振动筛噪声的产生机理与抑制对策 ［J］.沈阳建筑工程学院学报，1997（1）：1－4.

［3］彭晨宇 .振动筛结构随机动力学研究 ［J］.辽宁工程技术大学学报，2011（12）：15－17.

［4］傅金施 .樊舜尧 .选煤厂噪声及综合治理 ［J］.矿业快报，2001（10）：22－23.

［5］潘琼 .选煤厂振动筛的改进对噪声控制的作用 ［J］.环境与可持续发展，2010（4）：4－5.