ОГРАЖДЕНИЕ ВЕРЕТЕН ТЕКСТИЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2007 года по МПК D01H1/16 D01H1/24 

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается шумопоглощающего ограждения текстильных машин.

Известно ограждение веретен текстильной машины по а.с. СССР №1388484, D01Н 1/16, 1985 г., содержащее установленный на веретенном брусе машины на уровне ее веретен вдоль их ряда кожух с закрепленным на его внутренней поверхности вибро-звукопоглощающими слоями, а с внешней стороны - консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен машины планки с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем, причем кожух выполнен охватывающим обе стороны машины в виде прямоугольного короба, в верхней и нижней пластинах которого выполнены технологические отверстия для теплоотвода (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая эффективность снижения шума.

Технический результат - повышение эффективности снижения шума.

Это достигается тем, что в ограждении веретен текстильной машины, содержащем установленный на веретенном брусе машины на уровне ее веретен вдоль их ряда кожух с закрепленным на его внутренней поверхности вибро-звукопоглощающими слоями, а с внешней стороны - консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен машины планки с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем, причем кожух выполнен охватывающим обе стороны машины в виде прямоугольного короба, в верхней и нижней пластинах которого выполнены технологические отверстия для теплоотвода, веретена на веретенном брусе машины устанавливаются посредством упругих прокладок из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса лежит в оптимальном интервале величин: 0,01...0,1, а отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин: F₁/F=0,1...0,4, а толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2...4 раза превышает толщину планок.

На фиг.1 изображено ограждение веретен одной стороны текстильной машины, поперечный разрез; на фиг.2 - полное ограждение веретен текстильной машины (обеих сторон машины), поперечный разрез.

Ограждение веретен 1 одной стороны текстильной машины (фиг.1) содержит установленный посредством кронштейнов 2 на веретенном брусе 3 машины металлический кожух 4, на внутренней поверхности которого закреплен вибропоглощающий слой 5, выполненный в виде эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа "Агат", "Антивибрит", "Швим", причем толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2...4 раза превышает толщину планок. На вибропоглощающем слое 5 размещен звукопоглощающий слой 6. Веретена 1 вращаются от ременного привода 11. Металлический кожух 4 расположен в зоне веретен вдоль их ряда и имеет консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен планки 7 с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем 8. Планки размещены с наружной стороны кожуха и могут быть использованы в качестве полок для установки паковок. Кожух может быть выполнен коробчатым и охватывать сразу оба ряда веретен машины (фиг.2). Планки 9 и 10 размещены на кожухе с его внутренней стороны и с обеих сторон (верхней и нижней) покрыты вибропоглощающими слоями с размещенными на них звукопоглощающими слоями. На верхней и нижней плоскостях кожуха предусмотрены технологические отверстия Z₁ и Z₂, причем отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин: F₁/F₂=0,1...0,4. Веретена 1 на веретенном брусе 3 машины устанавливаются посредством упругих прокладок 12 и 13 из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса 3 лежит в оптимальном интервале величин: 0,01...0,1.

В качестве звукопоглощающего материала 6 кожуха 4 используются элементы из минеральной ваты на базальтовой основе типа "Rockwool", или минеральной ваты типа "URSA", или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа "Повиден".

Звукопоглощающий материал 6 кожуха 4 выполнен на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5...0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5...10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10...20 МПа, или из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия.

Звукопоглощающий материал 6 кожуха 4 выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа "Агат", "Антивибрит", "Швим", помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3...1,5 мм (не показано).

Ограждение веретен текстильной машины работает следующим образом.

В процессе работы машины создаваемая ее веретенами энергия звукового давления поглощается звукопоглощающим слоем 6 ограждения, а вибропоглощающий слой 5 демпфирует колебания тонкого металлического кожуха, являющегося источником акустического виброизлучения. Дополнительное снижение шума достигается вибропоглощением колебаний веретенного бруса 3 машины с помощью планок с размещенными на них слоями. Снижение виброакустической активности веретенного бруса происходит уже при вязкоупругом покрытии обеих сторон бруса вибропоглощающим материалом 5, однако эффект демпфирования увеличивается с удалением вибропоглощающего слоя от нейтральной оси веретенного бруса при изгибе за счет увеличения деформации. Этот эффект как раз и реализуется в данной конструкции ограждения планками, которые обеспечивают пространственное демпфирование, коэффициент потерь которого составляет 0,2 по сравнению с 0,05 при обычном демпфировании в диапазоне частот от 200 до 3000 Гц. Удаление вибропоглощающего вязкоупругого слоя от нейтральной оси веретенного бруса при изгибе обуславливает увеличение деформации кожуха и планок, что приводит к повышению трения между вибропоглощающим слоем 5 и кожухом и планками и способствует рассеиванию энергии виброизлучения.

На прядильно-ткацкой фабрике "Красное эхо" были проведены исследования акустической активности крутильной машины типа "VTS-07". Испытания проводились в тростильно-крутильном цехе фабрики после окончания 2-ой смены на машине №3 при скорости веретен n=6000 мин^-1 с заправкой и без заправки машины аппаратурой фирмы Брюль и Къер (Дания): микрофон 4131, шумомер 2203, октавные фильтры 1613.

Веретена на веретенном брусе машины устанавливаются посредством упругих прокладок из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса лежит в оптимальном интервале величин: 0,01...0,1, а отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин: F₁/F=0,1...0,4.

Толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2...4 раза превышает толщину планок.

Испытания машины без заправки и с заправкой позволили выявить влияние аэродинамического шума быстровращающейся нити, образующей "воздушный баллон". Это влияние сказывается в низкочастотной области, начиная с 31,5 до 500 Гц, при этом разница уровней звукового давления в этой полосе частот составляет порядка 4...6 дБ, причем в этом диапазоне частот нет превышения нормативных значений уровней звукового давления. Следовательно, основным источником шума крутильной машины VTS-07 в высокочастотной области является тангенциальный ременный привод веретен, опорные узлы веретен, а также направляющие и поддерживающие ролики тангенциального привода, которые дают превышение уровней звукового давления в цехе над допустимыми значениями до 20 дБ. Поэтому для снижения шума крутильной машины от данного источника было разработано звукоизолирующее ограждение из стального листа толщиной 1 мм, пленки обработаны вибродемпфирующим материалом и покрыты звукопоглощающим материалом (толщина 30 мм) и (толщина 20 мм). Кожух выполнен негерметичным и имеет технологические отверстия "Z₁" и "Z₂" для предотвращения перегрева ременного привода. Результаты испытаний звукоизолирующего ограждения в измерительных точках и эффективность звукоизоляции (для точки 3) приведены в табл.1.

Расчет ведем для негерметичных ограждений по следующей зависимости

где R_КОЖ.тр - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ, определяемая по формуле

L_i - октавный уровень звукового давления в расчетной точке от одиночно работающей изолируемой машины, дБ,

L_доп - допустимый по нормам уровень звукового давления в расчетной точке, дБ,

R_si - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ,

α - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха,

τ_i - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия. Для простого отверстия τ_i=1 (простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае),

ΣS_oi - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м², т.е.

ΣS_oi=S_oa+S_ob+S_oc=0,1×1,375+2×0,1×0,13+0,03×1,375=0,2 m²;

ΣS_i - суммарная площадь сплошной части ограждения, м^2, определяемая по формуле

l_i, b_i, h_i - соответственно длина, ширина и высота i-ого кожуха, м; для нашего случая она равна:

ΣS_i=2(1,375×0,15+0,15×0,2+1,375×0,2)-0,2=0,82 m²;

Величина реверберационного коэффициента звукопоглощения внутри ограждения определяется по формуле

где α_о - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала,

α_м - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала,

ΣS_м - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м²; для нашего случая

ΣS_м=ΣS_i-0,1×1,375=0,82-0,14=0,68 м².

Средняя звукоизоляция сплошной части ограждений, дБ, при наличии вибрационных нагрузок на элементы кожуха рассчитывается по формуле

где R_i - звукоизоляция материала ограждения, дБ,

К - коэффициент, учитывающий снижение звукоизоляции материала ограждений при действующем вибрационном возбуждении,

η - коэффициент потерь конструкций кожухов со средствами вибропоглощения и вибродемпфирования,

η_o - коэффициент потерь конструкций кожухов, не снабженных средствами вибропоглощения.

Анализируя расчетные и экспериментальные данные, можно сделать вывод о достоверности выбранной методики расчета в части характера полученного спектра звукоизоляции спроектированного ограждения, что говорит о правильности выбора изолирующего (стальной лист толщиной 1 мм) и звукопоглощающего (полужесткий винипор толщиной 30 мм) материалов, а также учета технологических отверстий. Расхождение теоретических и экспериментальных данных (на 40...50%) обусловлено, во-первых, выбором для расчета одной секции ограждения из веретен, а не всей машины, а во-вторых, применением нового вибродемпфирующего материала "герлен-Д" вместо резинового листа. Коэффициенты потерь η и η_о для этого материала предстоит определять либо экспериментальным, либо теоретическим путем, отталкиваясь от вышеизложенной методики. Следует заметить, что эффективность звукоизоляции ограждения, полученная экспериментальным путем, оказалась выше (на 40...50%), по мнению автора, именно за счет применения нового вибродемпфирующего материала, т.е. лежит в оптимальном интервале величин: 0,01...0,1, а отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин: F₁/F=0,1...0,4. Толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2...4 раза превышает толщину планок.

Изобретение касается ограждения веретен текстильной машины и позволяет повысить эффективность снижения создаваемого на машине шума. Ограждение содержит установленный на веретенном брусе машины на уровне ее веретен вдоль их ряда кожух с закрепленным на его внутренней поверхности вибропоглощающими и звукопоглощающими слоями, а с внешней стороны - консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен машины планки с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем. Кожух выполнен охватывающим обе стороны машины в виде прямоугольного короба, в верхней и нижней пластинах которого выполнены технологические отверстия для теплоотвода. Веретена на веретенном брусе машины установлены посредством упругих прокладок из эластомера, отношение суммарной жесткости которых к изгибной жесткости веретенного бруса равно 0,01÷0,1. Отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F составляет F₁/F=0,1÷0,4, а толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2÷4 раза превышает толщину планок. В качестве материала вибропоглощающего слоя использован эластичный листовой вибропоглощающий материал с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитный материал. В качестве звукопоглощающего материала кожуха используются элементы из минеральной ваты на базальтовой основе. Звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью. Возможно выполнение звукопоглощающего материала кожуха на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5÷0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5÷10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10÷20 МПа. Звукопоглощающий материал кожуха может быть выполнен из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена, или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия, или в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката, помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, при этом размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3÷2,5 мм. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ограждение веретен текстильной машины, содержащее установленный на веретенном брусе машины на уровне ее веретен вдоль их ряда кожух с закрепленными на его внутренней поверхности вибропоглощающими и звукопоглощающими слоями, а с внешней стороны - консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен машины планки с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем, причем кожух выполнен охватывающим обе стороны машины в виде прямоугольного короба, в верхней и нижней пластинах которого выполнены технологические отверстия для теплоотвода, отличающееся тем, что веретена на веретенном брусе машины устанавливаются посредством упругих прокладок из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса лежит в оптимальном интервале величин 0,01÷0,1, а отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин F₁/F=0,1÷0,4, а толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2÷4 раза превышает толщину планок.2. Ограждение по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала вибропоглощающего слоя использован эластичный листовой вибропоглощающий материал с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2 или композитный материал.3. Ограждение по п.1, отличающееся тем, что в качестве звукопоглощающего материала кожуха используются элементы из минеральной ваты на базальтовой основе, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью.4. Ограждение по п.1, отличающееся тем, что звукопоглощающий материал кожуха выполнен на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5÷0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5÷10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10÷20 МПа.5. Ограждение по п.1, отличающееся тем, что звукопоглощающий материал кожуха выполнен из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена, или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия.6. Ограждение по п.1, отличающееся тем, что звукопоглощающий материал кожуха выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката, помещенной в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3÷2,5 мм.