基于不同材料的低噪聲托輥對(duì)帶式輸送機(jī)噪聲的影響及分析

米 雨 倪永帥 溫日正

北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院 北京 10007

近年來(lái)，隨著帶式輸送機(jī)的需求量不斷提升，出現(xiàn)了大量噪聲污染，而這些噪聲大部分來(lái)自于帶式輸送機(jī)的托輥。當(dāng)托輥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于輥筒的壁厚不均勻和加工時(shí)出現(xiàn)的誤差，使托輥運(yùn)行產(chǎn)生噪聲；軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋼珠與滑道摩擦?xí)a(chǎn)生噪聲；使用這種托輥運(yùn)送物料時(shí)噪聲很大，對(duì)工作人員的健康造成影響。同時(shí)，很大一部分帶式輸送機(jī)鋪設(shè)在居民區(qū)附近，工作時(shí)的噪聲會(huì)極大影響附近居民的正常生活。

1 試驗(yàn)背景與條件

1.1 實(shí)驗(yàn)背景

生產(chǎn)工藝不同的低噪聲托輥在材質(zhì)選用、生產(chǎn)技術(shù)、結(jié)構(gòu)形式方面也不盡相同，本試驗(yàn)主要研究材料對(duì)托輥噪聲的影響，選擇在輸送機(jī)的不同區(qū)段(共3 個(gè)區(qū)段)，采用不同材質(zhì)托輥時(shí)測(cè)試輸送機(jī)沿線噪聲，記錄數(shù)值并驗(yàn)證低噪聲托輥的降噪效果。

本次測(cè)試用帶式輸送機(jī)由于輸送距離過長(zhǎng)且鋪設(shè)沿線經(jīng)過居民區(qū)，故需進(jìn)行沿線噪聲測(cè)試。樣機(jī)采用鋼絲繩輸送帶，該機(jī)含有部分上下坡段、水平轉(zhuǎn)彎段、全封閉廊道。托輥組為原機(jī)配用的金屬托輥組及企業(yè)提供的低噪聲金屬托輥組、低噪聲尼龍托輥組和低噪聲橡膠托輥組。圖1 為帶式輸送機(jī)樣機(jī)，圖2 為帶式輸送機(jī)中托輥組。

圖1 帶式輸送機(jī)樣機(jī)

圖2 托輥組實(shí)物

帶式輸送機(jī)全長(zhǎng)約 12 km，輸送物料為水泥熟料，工作溫度為 45 ℃～80 ℃，帶速為 3.70 m/s，輸送量為3 300 t/h。

托輥組上托輥（承載托輥）尺寸為：Φ194 mm×550 mm；下托輥（回程托輥）尺寸為Φ194mm×800 mm；托 輥管體材質(zhì)為金屬、金屬包覆尼龍、金屬包覆橡膠；試驗(yàn)主要儀器與設(shè)備有數(shù)字聲級(jí)計(jì)、鋼卷尺。

1.2 試驗(yàn)條件

1）輸送帶廊道情況 該廊道長(zhǎng)22 km，輸送物料為水泥熟料，溫度為45℃～80℃，正常工作時(shí)帶速5 m/s，輸送量3 300 t/h，采用鋼絲繩輸送帶，其中部分為水平轉(zhuǎn)彎段、全封閉廊道。

2）檢測(cè)點(diǎn)位置 東經(jīng)119:45:0.99；北緯31:7:11.30；海拔56.33 m。

3）檢測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況 檢測(cè)點(diǎn)離尾部（為中轉(zhuǎn)站）約750 m，廊道兩側(cè)為工廠區(qū)和居民區(qū) ，全封閉鋼結(jié)構(gòu)廊道，兩側(cè)設(shè)有隔音板，檢測(cè)點(diǎn)位于更換托輥段的中心點(diǎn)。本次測(cè)試工作受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，各種托輥的測(cè)試工作無(wú)法在同一區(qū)段完成，選擇在3 個(gè)不同區(qū)段進(jìn)行。測(cè)試時(shí)，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度為3.70 m/s，輸送量為

3 300 t/h。

本試驗(yàn)最終目的為比較不同材質(zhì)的低噪聲托輥的降噪效果。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，實(shí)驗(yàn)時(shí)不同材料托輥的結(jié)構(gòu)形式與尺寸完全相同。

2 實(shí)驗(yàn)過程

1)按照參考文獻(xiàn)[2]要求，在3 個(gè)不同測(cè)試區(qū)段的中間位置進(jìn)行噪聲測(cè)試。在3 個(gè)測(cè)試區(qū)段采用原機(jī)配用金屬托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲后，分別更換成低噪聲金屬托輥，低噪聲尼龍托輥和低噪聲橡膠托輥，再進(jìn)行采用相應(yīng)的低噪聲托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲測(cè)試。

2)將帶式輸送機(jī)開啟預(yù)熱，直至帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，使用轉(zhuǎn)速表測(cè)量帶速（調(diào)至線速度擋位），保證帶速達(dá)到3.70 m/s 時(shí)進(jìn)行噪聲測(cè)量。

3)使用數(shù)字聲級(jí)計(jì)在每個(gè)噪聲測(cè)試點(diǎn)分別測(cè)量水平方向和垂直方向的噪聲，每5 s 檢測(cè)一次。水平方向噪聲測(cè)試點(diǎn)距離帶式輸送機(jī)機(jī)架外側(cè)邊緣1 m，垂直方向噪聲測(cè)試點(diǎn)距離帶式輸送機(jī)機(jī)架上邊緣1 m。每個(gè)測(cè)試區(qū)段分別測(cè)量數(shù)組數(shù)據(jù)，取平均值作為該測(cè)試區(qū)段的輸送機(jī)噪聲測(cè)量值。圖3 為噪聲測(cè)試點(diǎn)示意圖。

圖3 噪聲測(cè)試點(diǎn)位置

實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)試了4 種托輥輸送機(jī)的噪聲，分別依據(jù)了4 種質(zhì)量指標(biāo)：

1）采用原機(jī)配用金屬托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲 在測(cè)試區(qū)段I、II、III 中間位置水平方向和垂直方向分別測(cè)量采用原機(jī)配用托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值。

2）采用低噪聲金屬托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲 在測(cè)試區(qū)段I 中間位置水平方向和垂直方向分別測(cè)量采用低噪聲金屬托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值。

3）采用低噪聲尼龍托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲 在測(cè)試區(qū)段II 中間位置水平方向和垂直方向分別測(cè)量采用低噪聲尼龍托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值。

4）采用低噪聲橡膠托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲 在測(cè)試區(qū)段III 中間位置水平方向和垂直方向分別測(cè)量采用低噪聲橡膠托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

更換低噪聲托輥前后的整機(jī)噪聲對(duì)比如圖4 所示，圖中上段曲線為使用金屬托輥的噪聲曲線，下段為使用低噪聲托輥的噪聲曲線，圖中可以看出噪聲有明顯的下降，平均下降8 dB，最大噪聲差在14 點(diǎn)20 分左右的時(shí)間段，數(shù)值為11 dB。

圖4 更換低噪聲托輥前后的整機(jī)噪聲對(duì)比

本次在每個(gè)測(cè)試區(qū)段的噪聲測(cè)試點(diǎn)分別測(cè)量 6 組數(shù)據(jù)，不同測(cè)試區(qū)段、采用不同托輥時(shí)的輸送機(jī)噪聲的測(cè)試值（平均值，dB(A)）見表1。

表1 不同測(cè)試區(qū)段、不同托輥的輸送機(jī)噪聲測(cè)試值

由表1 可知，在測(cè)試區(qū)段I，使用金屬托輥前與更換低噪聲金屬托輥后的下降值達(dá)到7.6 dB，降幅為9.05%。在測(cè)試區(qū)段II，使用金屬托輥前與更換低噪聲尼龍托輥后的下降值達(dá)到9.3 dB,降幅為11.41%。在測(cè)試區(qū)段III，使用金屬托輥前與更換低噪聲橡膠托輥后的下降值達(dá)到12.7 dB，降幅為15.23%。

4 綜合分析

按照參考文獻(xiàn)[2]要求，本次在不同測(cè)試區(qū)段對(duì)采用不同托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲進(jìn)行了測(cè)試。由于輸送機(jī)距離較長(zhǎng)，且包含水平轉(zhuǎn)彎及上下坡段，沿線的輸送機(jī)廊道支撐結(jié)構(gòu)由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)組成，再加上廊道支撐立柱間距長(zhǎng)短不一，所以沿線各部位的輸送機(jī)噪聲略有差異。

通過對(duì)同一測(cè)試區(qū)段、采用不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式的托輥組時(shí)輸送機(jī)噪聲的測(cè)試數(shù)據(jù)比較，得出以下結(jié)論可供參考：

1）采用低噪聲金屬托輥、低噪聲尼龍托輥和低噪聲橡膠托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值均有不同程度的降低；

2）在采用低噪聲金屬托輥、低噪聲尼龍托輥和低噪聲橡膠托輥的測(cè)試區(qū)段中，采用低噪聲橡膠托輥時(shí)輸送機(jī)的噪聲值下降幅度最大。