尚會超 翁玉東 王成銀
摘 要:本文根據(jù)聲學(xué)原理,結(jié)合高速錠子本身構(gòu)造的特點,分別從聲源、聲音的傳播和聲音接收三個方面描述如何控制錠子的噪音,降低噪音污染對人體的危害。
關(guān)鍵詞:錠子;噪音;健康
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.012
0 引言
中國是紡織品生產(chǎn)和出口的大國,噪聲污染越來越受人們的重視,特別是大量高速錠子同時工作會產(chǎn)生工人難以忍受的噪音,嚴重影響人們的生理健康,甚至引發(fā)心理健康問題。紡織車間的環(huán)境噪聲平均在100 ~ 105分貝,遠超人耳可接受值[1]。
聽力損傷是一個從生理發(fā)展到病理的過程,由短暫的聽覺疲勞,隨著強度和接觸時間的增加,逐步發(fā)展為聽覺系統(tǒng)的物理、生化等多種復(fù)合因素的損傷。噪音對心理的影響尤其顯著,噪音使人心煩、暴躁。特別是帶有重復(fù)性質(zhì)的工種,噪音容易使人感到疲勞,注意力不集中。由于嘈雜的工作環(huán)境容易掩蓋有效的危險警告信息,所以噪音和生產(chǎn)事故的發(fā)生率呈正相關(guān)的關(guān)系。眾所周知,紡織廠大部分是女工,女性內(nèi)分泌系統(tǒng)對環(huán)境的變化尤為敏感。噪聲會影響女性下丘腦激素水平的分泌,引發(fā)月經(jīng)紊亂,比如經(jīng)期延長或縮短,痛經(jīng)等。孕婦長期接觸噪聲,特別是接觸100dB以上強度噪聲時,生出低體重兒發(fā)生率增加,其妊娠高血壓綜合征發(fā)病率可明顯增高。因此控制降低錠子的噪音是十分必要的。
1 聲學(xué)原理
聲音的本質(zhì)是能量不停衰減的機械波。當振動頻率在20~20000
Hz時,并且滿足一定的強度要求,經(jīng)由聽覺神經(jīng)條件反射,產(chǎn)生聲音的感覺。
聲速是指聲波在介質(zhì)中每秒鐘內(nèi)傳播的距離,聲速與介質(zhì)的密度、溫度等因素有關(guān)[2]。
波長是指聲波兩個相鄰波峰與波谷之間的距離。聲波在每秒鐘內(nèi)周期性的振動的次數(shù)稱為頻率,聲波的頻率越高,則其波長越短。
用聲壓、聲壓級來定量描述聲波的強度。當有聲波存在時,由于聲波本質(zhì)上是一種能量的變化,引起的聲波強弱變化的稱為聲壓。聲壓級用符號SPL表示,單位dB。聲壓級定義如下:
2 錠子的結(jié)構(gòu)
紡紗錠子的主要作用是加拈卷繞,是以兩點支承的細長回轉(zhuǎn)體。根據(jù)紡紗原料和品種的不同和工藝的發(fā)展,目前錠子主要分為粗紗錠子和細紗錠子,本文主要討論棉紡錠子,錠桿的中部為了避免磨損,需要有較高的磨削精度。由于支承筒管在錠桿的上部,所以錠桿要盡可能得筆直,且有韌性。錠帶傳動位于錠桿中部的錠盤,為了防止塵埃進入軸承,將上軸承置于錠盤中。錠腳不僅是錠子的支座,而且還有儲存潤滑油的作用。
3 錠子噪音的控制措施
(1)聲源處減弱噪音。錠桿和錠盤的結(jié)合處作為高速旋轉(zhuǎn)件,因此,錠子的噪聲源在上支承,。其下部支承應(yīng)由于使用具有較好的振動特性的滑動軸承。錠桿的幾何誤差對錠子的軸向振動和徑向振動有很大影響,在錠子軸向竄動和徑向擺頭的同時,會產(chǎn)生系統(tǒng)噪音。增加錠桿直徑,可以有效避免錠桿的幾何變形,相應(yīng)的阻尼也會隨之增大,提高了系統(tǒng)的固有頻率,從而降低了強迫振動的影響。
雙彈性支承結(jié)構(gòu)很大程度上減小了作用在上軸承的彈性力,能夠有效降低錠子產(chǎn)生的噪音。錠子的噪聲和錠子高速回轉(zhuǎn)時的振動有很大的相關(guān)性,高速回轉(zhuǎn)體噪音源往往來自旋轉(zhuǎn)體和軸承之間的滾動摩擦,降低噪聲最有效的方法是改善錠桿與軸承之間的配合形式,盡量增加支承的彈性阻尼,提高系統(tǒng)的固有頻率,減少系統(tǒng)產(chǎn)生的共振。當錠子運轉(zhuǎn)時, 較小的振動被下支承彈性恢復(fù)力和吸振圈簧阻尼所抑制, 可有效抑制錠底的軸向竄動;當有較大的振動時, 可使軸承與錠桿保持良好的接觸, 錠端運動軌跡是一個窄幅、小直徑、較規(guī)則的重疊圓環(huán),內(nèi)外錠腳間的阻尼介質(zhì)可以延緩沖擊載荷的作用, 消耗振動的能量[3]。
高級錠子潤滑油主要用來減少零件摩擦,同時具有輔助冷卻、增加阻尼等作用。即使粘度較低,但依然可以形成有效潤滑,同時要具有很好的抗氧化性,有效抑制水分對錠子的銹蝕,另外錠子高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生大量的熱,因此錠子潤滑油應(yīng)具有一定的散熱能力。最理想的形式是設(shè)計雙油腔結(jié)構(gòu), 使阻尼油和潤滑油分開, 加大阻尼油的粘度, 以加強阻尼。錠子和其它工業(yè)產(chǎn)品一樣存在一個磨合過程,在此過程中會產(chǎn)生大量的金屬屑, 要及時清理掉,避免噪音的產(chǎn)生和機構(gòu)的磨損。
(2)阻斷噪音的傳播。在傳播過程中減弱噪聲,主要方法是用隔音或吸音材料把錠子噪聲聲源與外界隔離開。通常用吸聲材料對室內(nèi)進行聲學(xué)處理,所謂的吸聲處理是指吸收反射聲的一種處理方法,利用熱傳導(dǎo)和分子吸收效應(yīng),吸聲材料把聲能轉(zhuǎn)化為熱能,在傳播過程中將能量消耗掉。
按照材料的物理性能和吸聲方式的不同,可分成多孔材料、薄板共振吸聲材料和空腔共振吸聲材料。不同的吸聲材料具有不同的吸聲系數(shù),主要采用具有多孔以及透氣特征的一些材料將其覆蓋于室內(nèi)墻壁的表面,例如塑料泡沫、纖維材料等。吸聲材料的表面有許多小氣孔,當外界的聲波傳入這些小孔時會發(fā)生反射,由于氣孔往往是內(nèi)部大而孔徑小,所以僅有小部分聲音能從入口反射出來,而大部分則被吸收掉了。
(3)防止噪聲進入人耳。噪音必定作用在人耳鼓膜上,因此在人耳處減弱噪聲是很重要的一環(huán)。紡織車間是一個比較復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境,存在各種形式的帶傳動、齒輪傳動,因此在保證安全的情況下紡織工人應(yīng)該按照安全生產(chǎn)要求佩戴耳塞或者耳罩等隔音器具防護用具,以保證用耳健康。
4 結(jié)束語
產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展的本質(zhì)還是要服務(wù)于廣大產(chǎn)業(yè)工人,過去幾十年受限于工業(yè)水平和科技發(fā)展水平比較低,高速錠子工作過程中產(chǎn)生大量的噪音,嚴重影響人們的身體健康和心理健康。當下,有必要提高人們對錠子噪音污染的認識,積極改善紡織工人的工作環(huán)境,同時改進錠子的機械結(jié)構(gòu),減少由加工工藝和系統(tǒng)誤差引起的噪音,共同營造相對舒適的工作環(huán)境,將噪音的分貝值控制在人體可接受的健康范圍。
參考文獻:
[1]秦澤峰.我國紡織產(chǎn)業(yè)政府管制研究[D].東華大學(xué),2010.
[2]徐瑤.時域有限差分算法在超聲非衍射波聲場仿真中的應(yīng)用[D]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2013.
[3]徐彪.新穎的雙彈性高速錠子[J].紡織機械,2000(02):16-21.
作者簡介:尚會超,(1974-),男,博士,副教授,主要研究方向:機械電子。