高速錠子噪音的分析與控制

尚會超 翁玉東 王成銀

摘 要：本文根據(jù)聲學(xué)原理，結(jié)合高速錠子本身構(gòu)造的特點(diǎn)，分別從聲源、聲音的傳播和聲音接收三個(gè)方面描述如何控制錠子的噪音，降低噪音污染對人體的危害。

關(guān)鍵詞：錠子；噪音；健康

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.012

0 引言

中國是紡織品生產(chǎn)和出口的大國，噪聲污染越來越受人們的重視，特別是大量高速錠子同時(shí)工作會產(chǎn)生工人難以忍受的噪音，嚴(yán)重影響人們的生理健康，甚至引發(fā)心理健康問題。紡織車間的環(huán)境噪聲平均在100 ～ 105分貝，遠(yuǎn)超人耳可接受值[1]。

聽力損傷是一個(gè)從生理發(fā)展到病理的過程，由短暫的聽覺疲勞，隨著強(qiáng)度和接觸時(shí)間的增加，逐步發(fā)展為聽覺系統(tǒng)的物理、生化等多種復(fù)合因素的損傷。噪音對心理的影響尤其顯著，噪音使人心煩、暴躁。特別是帶有重復(fù)性質(zhì)的工種，噪音容易使人感到疲勞，注意力不集中。由于嘈雜的工作環(huán)境容易掩蓋有效的危險(xiǎn)警告信息，所以噪音和生產(chǎn)事故的發(fā)生率呈正相關(guān)的關(guān)系。眾所周知，紡織廠大部分是女工，女性內(nèi)分泌系統(tǒng)對環(huán)境的變化尤為敏感。噪聲會影響女性下丘腦激素水平的分泌，引發(fā)月經(jīng)紊亂，比如經(jīng)期延長或縮短，痛經(jīng)等。孕婦長期接觸噪聲，特別是接觸100dB以上強(qiáng)度噪聲時(shí)，生出低體重兒發(fā)生率增加，其妊娠高血壓綜合征發(fā)病率可明顯增高。因此控制降低錠子的噪音是十分必要的。

1 聲學(xué)原理

聲音的本質(zhì)是能量不停衰減的機(jī)械波。當(dāng)振動頻率在20～20000

Hz時(shí)，并且滿足一定的強(qiáng)度要求，經(jīng)由聽覺神經(jīng)條件反射，產(chǎn)生聲音的感覺。

聲速是指聲波在介質(zhì)中每秒鐘內(nèi)傳播的距離，聲速與介質(zhì)的密度、溫度等因素有關(guān)[2]。

波長是指聲波兩個(gè)相鄰波峰與波谷之間的距離。聲波在每秒鐘內(nèi)周期性的振動的次數(shù)稱為頻率，聲波的頻率越高，則其波長越短。

用聲壓、聲壓級來定量描述聲波的強(qiáng)度。當(dāng)有聲波存在時(shí)，由于聲波本質(zhì)上是一種能量的變化，引起的聲波強(qiáng)弱變化的稱為聲壓。聲壓級用符號SPL表示，單位dB。聲壓級定義如下：

2 錠子的結(jié)構(gòu)

紡紗錠子的主要作用是加拈卷繞，是以兩點(diǎn)支承的細(xì)長回轉(zhuǎn)體。根據(jù)紡紗原料和品種的不同和工藝的發(fā)展，目前錠子主要分為粗紗錠子和細(xì)紗錠子，本文主要討論棉紡錠子，錠桿的中部為了避免磨損，需要有較高的磨削精度。由于支承筒管在錠桿的上部，所以錠桿要盡可能得筆直，且有韌性。錠帶傳動位于錠桿中部的錠盤，為了防止塵埃進(jìn)入軸承，將上軸承置于錠盤中。錠腳不僅是錠子的支座，而且還有儲存潤滑油的作用。

3 錠子噪音的控制措施

（1）聲源處減弱噪音。錠桿和錠盤的結(jié)合處作為高速旋轉(zhuǎn)件，因此，錠子的噪聲源在上支承，。其下部支承應(yīng)由于使用具有較好的振動特性的滑動軸承。錠桿的幾何誤差對錠子的軸向振動和徑向振動有很大影響，在錠子軸向竄動和徑向擺頭的同時(shí)，會產(chǎn)生系統(tǒng)噪音。增加錠桿直徑，可以有效避免錠桿的幾何變形，相應(yīng)的阻尼也會隨之增大，提高了系統(tǒng)的固有頻率，從而降低了強(qiáng)迫振動的影響。

雙彈性支承結(jié)構(gòu)很大程度上減小了作用在上軸承的彈性力，能夠有效降低錠子產(chǎn)生的噪音。錠子的噪聲和錠子高速回轉(zhuǎn)時(shí)的振動有很大的相關(guān)性，高速回轉(zhuǎn)體噪音源往往來自旋轉(zhuǎn)體和軸承之間的滾動摩擦，降低噪聲最有效的方法是改善錠桿與軸承之間的配合形式，盡量增加支承的彈性阻尼，提高系統(tǒng)的固有頻率，減少系統(tǒng)產(chǎn)生的共振。當(dāng)錠子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 較小的振動被下支承彈性恢復(fù)力和吸振圈簧阻尼所抑制， 可有效抑制錠底的軸向竄動；當(dāng)有較大的振動時(shí)， 可使軸承與錠桿保持良好的接觸， 錠端運(yùn)動軌跡是一個(gè)窄幅、小直徑、較規(guī)則的重疊圓環(huán)，內(nèi)外錠腳間的阻尼介質(zhì)可以延緩沖擊載荷的作用， 消耗振動的能量[3]。

高級錠子潤滑油主要用來減少零件摩擦，同時(shí)具有輔助冷卻、增加阻尼等作用。即使粘度較低，但依然可以形成有效潤滑，同時(shí)要具有很好的抗氧化性，有效抑制水分對錠子的銹蝕，另外錠子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生大量的熱，因此錠子潤滑油應(yīng)具有一定的散熱能力。最理想的形式是設(shè)計(jì)雙油腔結(jié)構(gòu)， 使阻尼油和潤滑油分開， 加大阻尼油的粘度， 以加強(qiáng)阻尼。錠子和其它工業(yè)產(chǎn)品一樣存在一個(gè)磨合過程，在此過程中會產(chǎn)生大量的金屬屑， 要及時(shí)清理掉，避免噪音的產(chǎn)生和機(jī)構(gòu)的磨損。

（2）阻斷噪音的傳播。在傳播過程中減弱噪聲，主要方法是用隔音或吸音材料把錠子噪聲聲源與外界隔離開。通常用吸聲材料對室內(nèi)進(jìn)行聲學(xué)處理，所謂的吸聲處理是指吸收反射聲的一種處理方法，利用熱傳導(dǎo)和分子吸收效應(yīng)，吸聲材料把聲能轉(zhuǎn)化為熱能，在傳播過程中將能量消耗掉。

按照材料的物理性能和吸聲方式的不同，可分成多孔材料、薄板共振吸聲材料和空腔共振吸聲材料。不同的吸聲材料具有不同的吸聲系數(shù)，主要采用具有多孔以及透氣特征的一些材料將其覆蓋于室內(nèi)墻壁的表面，例如塑料泡沫、纖維材料等。吸聲材料的表面有許多小氣孔，當(dāng)外界的聲波傳入這些小孔時(shí)會發(fā)生反射，由于氣孔往往是內(nèi)部大而孔徑小，所以僅有小部分聲音能從入口反射出來，而大部分則被吸收掉了。

（3）防止噪聲進(jìn)入人耳。噪音必定作用在人耳鼓膜上，因此在人耳處減弱噪聲是很重要的一環(huán)。紡織車間是一個(gè)比較復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境，存在各種形式的帶傳動、齒輪傳動，因此在保證安全的情況下紡織工人應(yīng)該按照安全生產(chǎn)要求佩戴耳塞或者耳罩等隔音器具防護(hù)用具，以保證用耳健康。

4 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的本質(zhì)還是要服務(wù)于廣大產(chǎn)業(yè)工人，過去幾十年受限于工業(yè)水平和科技發(fā)展水平比較低，高速錠子工作過程中產(chǎn)生大量的噪音，嚴(yán)重影響人們的身體健康和心理健康。當(dāng)下，有必要提高人們對錠子噪音污染的認(rèn)識，積極改善紡織工人的工作環(huán)境，同時(shí)改進(jìn)錠子的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少由加工工藝和系統(tǒng)誤差引起的噪音，共同營造相對舒適的工作環(huán)境，將噪音的分貝值控制在人體可接受的健康范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦澤峰.我國紡織產(chǎn)業(yè)政府管制研究[D].東華大學(xué)，2010.

[2]徐瑤.時(shí)域有限差分算法在超聲非衍射波聲場仿真中的應(yīng)用[D]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

[3]徐彪.新穎的雙彈性高速錠子[J].紡織機(jī)械，2000（02）：16-21.

作者簡介：尚會超，（1974-），男，博士，副教授，主要研究方向：機(jī)械電子。