Результат интеллектуальной деятельности: АКУСТИЧЕСКИЙ ЭКРАН ДЛЯ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН ТИПА ПСК

Изобретение относится к промышленной акустике, например, для снижения шума привода веретен прядильных машин.

Известен акустический экран для прядильных машин с прядильной самокруточной камерой (ПСК), служащий для глушения шума на машине, создаваемого блоком аэродинамических крутильных устройств (АКУ), известный (см. Софоновский В.И. Охрана труда в текстильной промышленности. М.: Легпромбытиздат, 1987, стр. 56, рис. 12).

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустический экран для прядильных машин с прядильной самокруточной камерой (ПСК) по патенту РФ №2351698 (прототип), содержащий звукоизолирующую крышку, герметично закрывающую блок АКУ вместе с исходным продуктом, валиком вытяжного прибора и ремнем, причем крышка облицована звукопоглощающим материалом.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет отсутствия в облицовке крышки резонансных элементов, расширяющих спектр частот шумоглушения.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения за счет расширения спектра частот в резонансных режимах путем введения в облицовку резонансных элементов, расширяющих спектр частот шумоглушения.

Это достигается тем, что в акустическом экране для прядильных машин типа ПСК, содержащем звукоизолирующую крышку, герметично закрывающую блок АКУ вместе с исходным продуктом, валиком вытяжного прибора и ремнем, причем крышка облицована звукопоглощающим материалом и акустически прозрачной пленкой типа «повиден», а на валике вытяжного прибора общей длиной L и внешним диаметром D выполнены по крайней мере три проточки диаметром d: центральная проточка длиной L₂ и боковые проточки длиной L₁, при этом отношение внешнего диаметра D валика вытяжного прибора к диаметру d проточек лежит в оптимальном интервале величин: D/d=1,04…1,05, а отношение общей длины L валика к длине L₂ центральной проточки лежит в оптимальном интервале величин: L/L₂=4,3…4,4, а отношение длины L₂ центральной проточки к длине L₁ боковых проточек лежит в оптимальном интервале величин: L₂/L₁=2,0…2,2, при этом звукопоглощающий материал на внутренней поверхности крышки 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, или в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, помещенного в оболочку из звукопрозрачного материала, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а облицовка звукоизолирующей крышки выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, слой сложной формы представляет собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, при этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках, причем полости пустотелых участков, образованные призматическими поверхностями, заполнены звукопоглотителем, а между гладкой поверхностью и сплошными участками слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной поверхностью и сплошными участками расположены резонансные пластины с резонансными вставками, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».

На фиг. 1 изображен акустический экран в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид валика вытяжного прибора с проточками, на фиг. 4 - схема облицовки крышки с резонансными элементами.

Акустический экран для аэродинамического крутильного устройства (далее блок АКУ) прядильных машин типа ПСК содержит звукоизолирующую крышку 1, герметично закрывающую блок 4 АКУ вместе с исходным продуктом 5 (например, ровницей), валиком 7 вытяжного прибора и ремнем 6. Внутренняя поверхность крышки облицована звукопоглощающим материалом 2 и акустически прозрачной пленкой 3 типа «повиден». На валике 7 общей длиной L и внешним диаметром D выполнены по крайней мере три проточки диаметром d: центральная проточка 9 длиной L₂ и боковые проточки 8 и 10, длиной L₁. Отношение внешнего диаметра D валика 7 вытяжного прибора к диаметру d проточек 8 и 9 лежит в оптимальном интервале величин: D/d=1,04…1,05, а отношение общей длины L валика 7 к длине L₂ центральной проточки 9 лежит в оптимальном интервале величин: L/L₂=4,3…4,4, а отношение длины L₂ центральной проточки 9 к длине L₁ боковых проточек 8 лежит в оптимальном интервале величин: L₂/L₁=2,0…2,2. Расстояние В от торцев валика 7 до последних боковых проточек 8 равно 5 мм.

Звукопоглощающий материал 2 на внутренней поверхности крышки 1 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, или из мягкого вспененного пористого шумопоглощающего материала, например вспененного пенополиуретана или пенополиэтилена, или из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия.

Звукопоглощающий материал 2 на внутренней поверхности крышки 1 выполнен 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 2 на внутренней поверхности крышки 1 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).

Облицовка звукоизолирующей крышки 1 (фиг. 4) выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую 11 и перфорированную 12 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 13 и пустотелых участков 15, причем пустотелые участки 15 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 16, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 14, образованные гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 11 и перфорированной 12 стенках. Полости 17 пустотелых участков 15, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13 расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 20, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя применен материал 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, например пеноалюминий.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

Материал перфорированной поверхности выполнен 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».

Облицовка звукоизолирующей крышки 1 (фиг. 4) работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов ''Гельмгольца'', имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13 расположены резонансные пластины 8 и 9 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца». Резонансные отверстия 20 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 18 и 19, выполняют функции горловин резонаторов ''Гельмгольца'', частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 20.

Акустический экран работает следующим образом.

Звуковая энергия, излучаемая блоком 4 АКУ, приводом 6 и вращающимся валиком 7, попадает на стенки корпуса 1, облицованные звукопоглощающим материалом 2. 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. Предложенный авторами акустический экран является эффективным средством борьбы с производственными шумами, причем он прост в обслуживании и изготовлении.