Методы борьбы с шумом

Для сниже­ния шума можно применить следующие методы:

- умень­шение шума в источнике его образования;

- снижение шума на пути его распространения - акустическая обработка помещений, изоляция источников шума, применение глушителей шума;

- использование средств индивидуальной защиты от шума;

- изменение направленности из­лучения;

- рациональная планировка предприятий и це­хов, рациональные планировочные приемы градостроительства;

1. Уменьшение шума в источнике. Борьба с шумом по­средством уменьшения его в источнике является наиболее рациональной.

Шум возникает вследствие упругих колебаний как машины в целом, так и отдельных ее деталей. Причины возникновения этих колебаний — механические, аэроди­намические, гидродинамические и электрические явле­ния, определяемые конструкцией и характером работы машины, а также неточностями, допущенными при ее изготовлении, и, наконец, условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэроди­намического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.

Механические шумы. Факторы, вызывающие шумы механического происхождения, следующие: инерционные возмущающие силы, возникающие из-за движения де­талей механизма с переменными ускорениями; соударе­ние деталей в сочленениях вследствие неизбежных зазо­ров; трение в сочленениях деталей механизмов; удар­ные процессы (ковка, штамповка) и т. д.

Основными источниками шума, происхождение кото­рого не связано непосредственно с технологическими операциями, выполняемыми машиной, являются, прежде всего, подшипники качения и зубчатые передачи, а так­же неуравновешенные вращающиеся части машины.

Зубчатые передачи — источники шума в широком диапазоне частот. Основными причинами возникновения шума являются деформации сопрягаемых зубьев под действием передаваемой нагрузки и динамические про­цессы в зацеплении, обусловленные неточностями изго­товления колес. Шум имеет дискретный характер. Шум зубчатых передач возрастает с увеличением частоты вращения колес и нагрузки.

Уменьшение механического шума может быть до­стигнуто путем совершенствования технологических процессов и оборудования. Например, внедрение авто­матической сварки вместо ручной устраняет образова­ние брызг на металле, что позволяет исключить шум­ную операцию по зачистке сварного шва. Применение фрезерных тракторов для обработки кромок металла под сварку вместо пневмозубил делает этот процесс зна­чительно менее шумным.

Нередко повышенный уровень шума является след­ствием неисправности или износа механизмов, в этом случае своевременный ремонт позволяет снизить шум.

Необходимо отметить, что проведение многих меро­приятий по борьбе с вибрациями дает од­новременно и снижение шума. Для уменьшения меха­нического шума необходимо:

- заменять ударные процессы и механизмы безударны­ми, например, применять оборудование с гидроприводом вместо оборудования с кривошипными и эксцентриковы­ми приводами;

- штамповку — прессованием, клепку — сваркой, обруб­ку — резкой и т. д.;

- заменять возвратно-поступательное движение дета­лей равномерным вращательным движением;

- применять вместо прямозубых шестерен косозубые и шевронные, а также повышать класс точности обра­ботки и уменьшать шероховатость поверхности шесте­рен; так, ликвидация погрешностей в зацеплении шесте­рен дает снижение шума па 5—10 дБ; замена прямозу­бых шестерен шевронными — 5 дБ;

- по возможности заменять зубчатые и цепные пере­дачи клиноременными и зубчато-ременными, например, зубчатую передачу на клиноременную, что снижает шум на 10—14 дБ;

- заменять, когда это возможно, подшипники качения на подшипники скольжения; это снижает шум на 10— 15 дБ;

- по возможности заменять металлические детали де­талями из пластмасс и других незвучных материалов либо перемежать соударяемые и трущиеся металличе­ские детали с деталями из незвучных материалов, на­пример, применять текстолитовые или капроновые шес­терни в паре со стальными; так, замена одной из сталь­ных шестерен (в паре) на капроновую снижает шум на 10—12 дБ;

- использовать пластмассы при изготовлении деталей корпусов, что дает хорошие результаты; например, за­мена стальных крышек редуктора пластмассовыми при­водит к снижению шума на 2—6 дБ на средних часто­тах и на 7—15 дБ на высоких, особенно неприятных для слухового восприятия;

- при выборе металла для изготовления деталей не­обходимо учитывать, что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а следовательно, различна звуч­ность; например, обычная углеродистая сталь, легиро­ванная сталь являются более звучными, чем чугун; большим трением обладают после закалки сплавы из марганца с 15—20% меди и магниевые сплавы; детали из них при ударах звучат глухо и ослаблено; хроми­рование стальных деталей, например турбинных лопа­ток, уменьшает их звучность; при увеличении темпера­туры металлов на 100—150⁰ С они становятся менее звучными;

- более широко применять принудительное смазывание трущихся поверхностей в сочленениях;

- применять балансировку вращающихся элементов машин;

- использовать прокладочные материалы и упругие вставки в соединениях, чтобы исключить или уменьшить передачи колебаний от одной детали или части агрегата к другой; так, при правке металлических листов нако­вальню нужно устанавливать на прокладку из демпфи­рующего материала.

Установка мягких прокладок в местах падения де­талей с конвейера или сбрасывания со станков, прокатных станов может существенно ослабить шум.

У прутковых автоматов и револьверных станков источником шума являются трубы, в которых вращается прутковый материал. Для снижения этого шума приме­няют различные конструкции малошумных труб; двухстенные трубы, между которыми проложена резина, трубы с наружной поверхностью, обернутой рези­ной, и т. и.

Для уменьшения шума, возникающего при работе галтовочных барабанов, дробилок, шаровых мельниц и других устройств, наружные стенки барабана облицо­вывают листовой резиной, асбестовым картоном или дру­гими подобными демпфирующими материалами; уста­навливают резиновые прокладки между корпусом и бронефутеровкой барабана и звукоизолирующие оболочки на расстоянии от корпуса барабана.

Аэродинамические шумы. Аэродинамические процес­сы играют большую роль в современной технике. Как правило, всякое течение газа или жидкости сопровож­дается шумом, поэтому с повышенным аэродинамиче­ским шумом приходится встречаться часто. Эти шумы являются главной составляющей шума вентиляторов, воздуходувов, компрессоров, газовых турбин, выпусков пара и воздуха в атмосферу, двигателей внутреннего сгорания и т. п.

Ко всем источникам аэродинамического шума отно­сятся: вихревые процессы в потоке рабочей среды; ко­лебания среды, вызываемые вращением лопастных ко­лес; пульсация давления рабочей среды; колебания сре­ды, вызываемые неоднородностью потока, поступающе­го на лопатки колес.

При движении тела в воздушной или газовой среде, при обдувании тела потоком среды вблизи поверхности тела периодически образуются вихри. Возникающие при срыве вихрей сжатия и разрежения сре­ды распространяются в виде звуковой волны. Такой звук называется вихревым.

Для уменьшения вихревого шума необходимо прежде всего уменьшить скорость обтекания и улучшить динамику тел.

Для машин с вращающимися рабочими колесами (вентиляторов, турбин) имеет место шум от неоднородного потока. В этом случае борьба с шумом ведется по пути улучшения аэродинамических характеристик машины.

Аэродинамический шум в источнике газотурбинной энергетической установки может быть снижен увеличением зазора между лопаточными венцами, подбором оптимального соотношения чисел направляющих и рабочих лопаток, улучшением аэродинамических характеристик проточной части компрессоров и турбин.

В большинстве случаев меры по ослаблению аэроди­намических шумов в источнике оказываются недоста­точными, поэтому дополнительное, а часто и основное снижение шума достигается путем звукоизоляции источ­ника и установки глушителей.

Гидродинамические шумы. Эти шумы возникают вследствие стационарных и нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности потока, гид­равлических ударов). В насосах источником шума яв­ляется кавитация жидкости, возникающая у поверхности лопастей при высоких окружных скоростях и недоста­точном давлении на всасывании.

Меры борьбы с кавитационным шумом - это улуч­шение гидродинамических характеристик насосов и вы­бор оптимальных режимов их работы. Для борьбы с шу­мом, возникающим при гидравлических ударах, необхо­димо правильно проектировать и эксплуатировать гид­росистемы, в частности, закрытие трубопроводов долж­но происходить постепенно, а не резко.

Электромагнитные шумы. Шумы электромагнитного происхождения возникают в электрических машинах и оборудовании. Причиной этих шумов является глав­ным образом взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве маг­нитных полей, а также пондеромоторные силы, вызы­ваемые взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами. Снижение электромагнитного шума осущест­вляется путем конструктивных изменений в электриче­ских машинах, например, путем изготовления скошен­ных пазов якоря ротора. В трансформаторах необходи­мо применять более плотную прессовку пакетов, исполь­зовать демпфирующие материалы.

При работе электрических машин возникает также аэродинамический шум (в результате вращения ротора в газовой среде и движения воздушных потоков внутри машины) и механический шум, обусловленный вибраци­ей машины из-за неуравновешенности ротора, а также от подшипников и щеточного контакта. Хорошая притир­ка щеток может уменьшить шум на 8—10 дБ.