Результат интеллектуальной деятельности: АКУСТИЧЕСКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ КОЧЕТОВА ДЛЯ ВЕРЕТЕН ТЕКСТИЛЬНОЙ МАШИНЫ

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

Известно ограждение веретен текстильной машины по патенту РФ №2310024, D01Н 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 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 акустическом ограждении для веретен текстильной машины, содержащем 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 закрепленные на нем вдоль ряда веретен машины планки с размещенным на их нижней поверхности вибропоглощающим слоем, 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 толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2…4 раза превышает толщину планок, а ограждение веретен содержит звукопоглощающее устройство, выполненное в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, выполненный в виде пяти слоев, два из которых, прилегающих к стенкам, являются звукопоглощающими слоями из материалов разной плотности, а три центральных слоя являются комбинированными, причем осевой слой выполнен звукопоглощающим, а два симметрично расположенных, прилегающих к нему слоя выполнены из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров.

На фиг. 1 изображено акустическое ограждение веретен текстильной машины, поперечный разрез; на фиг. 2, 3 - варианты схем звукопоглощающего устройства ограждения веретен.

Акустическое ограждение для 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 композитный материал, или пластикат типа «Агат», «Анти-вибрит», «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. Металлический кожух 4 расположен в зоне веретен вдоль их ряда и имеет консольно закрепленные на нем вдоль ряда веретен планки 7 и 10 с размещенными на их нижней поверхности вибропоглощающими слоями 8 и 9. Планки размещены с наружной стороны кожуха и могут быть использованы в качестве полок для установки паковок. 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 толщина размещенного на планках вибропоглощающего слоя в 2…4 раза превышает толщину планок.

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 (не показано).

Возможен вариант звукопоглощающего устройства (фиг. 2) ограждения веретен, которое выполнено в виде гладкой жесткой стенки 11 и перфорированной стенки 17, между которыми расположен многослойный звукопоглощающий элемент, выполненный в виде пяти слоев, два из которых, прилегающих к стенкам 11 и 17, являются звукопоглощающими слоями 12 и 16 из материалов разной плотности, а три центральных слоя 13, 14, 15 являются комбинированными, причем осевой слой 14 выполнен звукопоглощающим, а два симметрично расположенных и прилегающих к нему слоя 13 и 15 выполнены из звукоотражающего материала, сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. Перфорированная стенка 17 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.

Каждая из стенок 11 и 17 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).

Каждая из стенок 11 и 17 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.

Каждая из стенок 11 и 17 может быть выполнена из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или неткаными материалами, например «лутрасилом».

В качестве материала звукоотражающих слоев 13 и 15 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, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.

В качестве звукопоглощающего материала слоев 12, 14 и 16 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. Причем звукопоглощающий материал по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, Acutex Т) или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом. Кроме того, в качестве звукопоглощающего материала слоев 12 и 14 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 Т или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.

В качестве звукоотражающего материала применен материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.

В качестве звукопоглощающего материала использован полиэстер.

В качестве звукопоглощающего материала использован пористый волокнистый или пенистый звукопоглощающий материал, который выполнен на основе базальтовых или стеклянных волокон, или открытоячеистого пенополиуретана с защитной звукопрозрачной оболочкой из тонкой стеклоткани или алюминизированной лавсановой пленки.

В качестве звукопоглощающего материала использован пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³ и состоящий из 100 массовых частей перлита с диаметром частиц 0,5÷2,0 мм, 100÷200 массовых частей одного или нескольких спекающих материалов и 10÷20 массовых частей связующих материалов. В процессе спекания частицы перлита в точках соприкосновения образуют смежные поры. Этот материал обладает хорошей звукопоглощающей способностью в широком диапазоне частот, но имеет высокую плотность, связанную с содержанием большого количества спекающих материалов.

Звукопоглощающее устройство работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 17, попадает на слой 16 из мягкого звукопоглощающего материала, а затем встречает на своем пути соответственно слои 15, 14 и 13 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, но часть звуковой энергии проходит через слои 3 и 5 из звукоотражающего материала и взаимодействует с осевым слоем 4 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии.

Слои 12 и 16 из мягкого звукопоглощающего материала разной плотности могут быть выполнены, например, из базальтового или стеклянного волокна. 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.

Акустическое ограждение для 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 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 Гц 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.

На фиг. 3 изображен вариант схемы звукопоглощающего устройства, выполненного в виде жесткой 18 и перфорированной 21 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 19, прилегающий к жесткой стенке 18, и звукопоглощающий слой 20, прилегающий к перфорированной стенке 21. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.

Звукопоглощающее устройство работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 21, попадает на слой 20 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 19 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.