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 закрепленным 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 ограждении веретен текстильной машины, содержащем установленный посредством кронштейнов на веретенном брусе машины металлический кожух, на внутренней поверхности которого закреплен вибропоглощающий слой, 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, 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, согласно изобретению звукопоглощающий элемент ограждения веретен содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, который 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 изображено ограждение для веретен текстильной машины, поперечный разрез; на фиг. 2, 3 - варианты звукопоглощающих элементов 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 композитного материала, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем толщина размещенного на планках 9 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 10 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 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 (не показано).

Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент (фиг. 2) выполнен 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 (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 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 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».

Звукопоглощающий элемент (фиг. 2) 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.

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.

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. 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.

Возможен вариант, когда звукопоглощающий элемент (фиг.3) выполнен в виде резонансной панели и содержит гладкую 21 и перфорированную 22 поверхности, между которыми расположен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 23 и пустотелых участков 25, каркас которого выполнен из жесткого звукопоглощающего материала. Причем пустотелые участки 5 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 26, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностях. Полости 24, образованные гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностями, между которыми расположен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, заполнены мягким звукопоглощающим материалом. Полости 27 пустотелых участков 25, образованные призматическими поверхностями, заполнены вспененным полимером, например полиэтиленом или полипропиленом. Полости 27 пустотелых участков 25, образованные призматическими поверхностями, соединены резонансными отверстиями 28, 29 и 30 с полостями 24, образованными гладкой 21 и перфорированной 22 поверхностями, между которыми расположен комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы.

Стеновая резонансная панель работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 22 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. Резонансные отверстия 28, 29 и 30 в полостях 27 пустотелых участков 25 выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 28, 29 и 30.