Результат интеллектуальной деятельности: ОГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ ВЕРЕТЕН ТЕКСТИЛЬНОЙ МАШИНЫ

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

Известно ограждение веретен текстильной машины по патенту РФ №2310024, D01H 1/16, содержащее установленный на веретенном брусе машины на уровне ее веретен вдоль их ряда кожух с закрепленными на его внутренней поверхности виброзвукопоглощающими слоями, а с внешней стороны - консольно закрепленными на нем вдоль ряда веретен машины планками 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, на внутренней поверхности которого закреплен вибропоглощающий слой, выполненный в виде эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитный материал, или пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2…4 раза превышает толщину планок, веретена вращаются от ременного привода и закреплены на веретенном брусе машины посредством упругодемпфирующих прокладок из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса лежит в оптимальном интервале величин 0,01…0,1, а металлический кожух расположен в зоне веретен вдоль их ряда и выполнен коробчатым и охватывает сразу оба ряда веретен машины, а планки размещены на кожухе с его внутренней стороны и с обеих сторон, верхней и нижней, покрыты вибропоглощающими слоями с размещенными на них звукопоглощающими слоями, при этом на верхней и нижней плоскостях кожуха предусмотрены технологические отверстия Z₁ и Z₂, при этом отношение суммарной площади F₁ технологических отверстий к общей площади кожуха F лежит в оптимальном интервале величин F₁/F=0,1…0,4, а звукопоглощающий элемент ограждения веретен содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, выполненная в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, при этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров.

На фиг. 1 изображено ограждение для веретен текстильной машины, поперечный разрез; на фиг. 2 - звукопоглощающий элемент ограждения веретен текстильной машины.

Ограждение веретен 1 и 2 текстильной машины (фиг. 1) содержит установленный посредством кронштейнов 3, на веретенном брусе 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 композитный материал, или пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем толщина размещенного на планках 9 и 10 вибропоглощающего слоя в 2…4 раза превышает толщину планок. На вибропоглощающем слое 5 размещен звукопоглощающий слой 6. Веретена 1 и 2 вращаются от ременного привода 11 и закреплены на веретенном брусе машины посредством упругодемпфирующих прокладок 7 и 8 из эластомера, причем отношение их суммарной жесткости к изгибной жесткости веретенного бруса лежит в оптимальном интервале величин 0,01…0,1. Металлический кожух 4 расположен в зоне веретен вдоль их ряда. Кожух 4 выполнен коробчатым и охватывает сразу оба ряда веретен машины. 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/F=0,1…0,4.

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…2,5 мм (на чертеже не показано).

Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) ограждения веретен выполнен в виде жесткой 12 и перфорированной 15 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 13, прилегающий к жесткой стенке 12, и звукопоглощающий слой 14, прилегающий к перфорированной стенке 15. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 14 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex T»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex T или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

Перфорированная стенка 15 может быть выполнена из конструкционных материалов с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).

Перфорированная стенка 15 может быть выполнена из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100, или полимером типа «повиден», или неткаными материалами, например «Лутрасилом».

Перфорированная стенка 15 может быть выполнена из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Коэффициент перфорации перфорированных листов принимается равным или более 0,25.

В качестве материала звукоотражающего слоя 13 может быть применен материал 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, например пеноалюминия.

В качестве материала звукоотражающего слоя 2 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 15, попадает на слой 14 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 13 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.

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 машины с помощью планок с размещенными на ней 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-й 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, обработано вибродемпфирующим материалом и покрыто звукопоглощающим материалом (толщина 30 мм) и (толщина 20 мм). Кожух выполнен негерметичным и имеет технологические отверстия Z₁ и Z₂ для предотвращения перегрева ременного привода.