十大工業噪聲源控制技術評述

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目前影響工人健康、嚴重污染環境的十大工業噪聲源,它們是風機、空壓機電機、柴油機、織機、沖床、圓鋸機、球磨機、高壓放空排氣以及鑿巖機。
  這些噪聲源設備,普遍使用于各工業部門,產生的聲級高,影響面大。我國在控制這些噪聲問題方面,雖已積累了相當豐富的經驗但仍存在許多實際問題,尚待研究解決。
  風機、空壓機的消聲器,國內目前已有較成熟的系列產品。但是在大型消聲器,尤其是耐腐蝕、防塵埃、耐水氣等特殊類型的消聲器方面,尚有許多工作需要深入進行。低噪聲風機雖有一些產品出現,但這方面的工作,在我國也僅僅算是一個開端。
  電機噪聲的系列消聲隔聲罩,在我國也已有生產,但對于大型電機的降噪,以及從聲源上降低電機的噪聲,也尚待進一步深入下去。
  在石油輸送管道系統以及其它一些地方,大型柴油機噪聲問題仍然嚴重存在,需要解決。研制隔聲性能與散熱性能元氣優{帶高效消聲器}、使用方便的隔聲罩,是問題的關鍵。
  近些年來,我國在有梭織機噪聲控制上已取得許多經驗。不少單位采取各種措施,在單機上可獲得10dBA的降噪效果。問題在于這些技術措施目前尚很難全面推廣。深入對已取得效果的各項措施進行分析、篩選和改進,并探討控制織機噪聲危害的其它途徑,是當務之急。
  沖床噪聲的產生機理及控制途徑,近十多年來,在國內有了一些新的突破。沖床噪聲影響面大,但目前國內只有少數一些地方開展了降噪工作,許多實際問題尚待解決。
  圓鋸機產生的噪聲一般在100dBA以上.木材加工行業發生的斷指事故,常與此噪聲密切有關.國內自八十年代以來,對圓鋸機降噪進行了較系統的研究,其結果表明,通過對鋸片開適當的減振槽,在鋸片上貼阻尼片以及對機組施用隔聲罩待綜合措施,可導致圓鋸在工作時整機噪聲的明顯降低.
  對于球磨機噪聲,目前國內有一些部門采用橡膠襯板的方法,或對球磨機筒體采用阻尼隔聲層包扎方法,或對球磨機施用隔聲罩方法來降噪,取得一定的效果.但同樣在使用上,仍然存在不少問題,值得探討解決.
  對于高壓放空排氣噪聲,目前,國內多采用多孔擴散消聲器或小孔消聲器.多孔擴散消聲器是根據氣流通過多孔裝置擴散后速度降低的原理而設計的制造的一種消聲器.小孔消聲器是根據移頻原理設計制造的一種消聲器.這兩種消聲器對降低高壓放空排氣噪聲都很有效.目前國內已有這方面不同規格的產品.值得深入做的工作是,在調研已有相當數量成功的消聲器的基礎上,將此類型消聲器的設計工作進一步規范化.
  風動鑿巖機噪聲在礦山井下高達120dBA,甚至更高,對操作工人危害很大.其噪聲頻譜較寬,主要呈中低頻性.主要噪聲源是:
  ⒈排氣噪聲;
  ⒉活塞撞擊釬尾及釬頭撞擊巖石產生的撞擊聲;
  ⒊風動鑿巖機零部件間的撞擊、磨擦以及機件振動所產生的機械性噪聲。其中排氣噪聲為主要成分。
  解決風動鑿巖機噪聲的途徑在于,研制高效的排氣消聲器,并對機械性噪聲采取有效的減振阻尼措施。對于多機鑿巖臺車,應設隔聲操作室。
  本文逐項評述了上述噪聲源產生噪聲的機理、控制方法、目前所達到的水平以及存在的問題。
  隨著信號分析處理技術、聲強測量技術在我國獲得深入應用以及新型降噪材料和新型噪控裝置的不斷出現,上述十大工業噪聲源的控制水平在九十年代可望進入更高的層次。
  一.風機噪聲及其控制技術
  風機噪聲的頻譜是復合譜,是葉片通過頻率與寬帶空氣動力性噪聲成分的迭加。葉片通過頻率由下式確定:
  fn=Nbn/60赫
  式中:
  B-----葉片數
  N-----通風機的轉數,轉/分
  n-----諧音序數:n=1(基頻),n=2(第二諧音)
  風機噪聲的聲級,不僅與其風機的結構形式有關,而且還同其工作狀態(由全壓和風量決定)有關。不同系列、不同型號的風機,其聲級是不一樣的。同一風機,在不同工況下,其聲級也是不同的。風機工作在最高效率點時,聲級往往取量低值。
  為了更好表征風機的噪聲性能,出現了比A級這個概念。比A聲級是指通風機在單位流量(1米/分)和單位全壓(1毫米水柱)下所產生的A聲級。同一風機在不同工況下的比A聲級是不同的。在最高效率點上,比A聲級取量低值。不同系列的風機在額定工況下的比A聲級表征了該系列風機噪聲級的高低和產品質量的優劣。所以目前國內外多采用比A聲級作為風機噪聲的限值指標。同一系列不同型號的風機,其比A聲級大體相近。風機加工精度愈高,氣動性能愈好,比A聲級愈低。
  一般來說,前向葉片離心風機,其比A聲級低于2dBA;后向板型葉片離心通風機,低于30dBA機翼型葉片離心風機,低于25dBA;軸流通風機,低于38bBA。在不同工況下,通風機噪聲的聲級由下式確定:
  LA=LSA+10LgQPdBA
  式中:
  La----風機進氣口(或出氣口)的A聲級,dBA;
  Lsa----風機進氣口(或出氣口)的比A聲級,dBA;
  Q----風量,米3/分;
  P----風機全壓,毫米水柱.
  控制風機噪聲的常用方法是在風機的進、出口處安裝阻性消聲器。對于有更高降噪要求的場合,可以采用消聲隔聲箱,并在機組與地基之間安置減震器。采取上述方法,一般可獲得明顯的降噪效果。
  國內現已有許多噪聲控制設備廠,可提供各類風機的消聲噪器、消聲隔聲箱及減震器。風機的噪聲問題,從技術上來講,在我國基本上已可得到有效的控制,而且低噪聲風機也已開始出現。
  但是,對于有特殊要求的風機消聲器,如要求防水、防潮、耐高溫或防塵等,尚有許多研究工作值得開展。
  二.空壓機噪聲及其控制技術
  空壓機也是量大面廣的通用機械產品,廣泛應用于機械、礦山、冶金、化工及建筑等部門。它產生的噪聲級高,影響面寬,也已成為危害工人健康和污染環境的重要噪聲源之一。從生產制造部門來說,解決空壓機噪聲問題可進一步提高產品質量和競爭能力,從使用部門來講,解決空壓機噪聲問題,可大大有助于改善環境和減少工人受噪聲的危害。
  空壓機噪聲需要控制,而且現在國內也已有較成熟的辦法來控制它。
  空壓機的噪聲是由氣流噪聲(主要通過進、排氣口向外輻射)、機械運動部件撞擊、磨擦產生的機械性噪聲以及包括電動機或些油機所產生的噪聲組成。
  一般固定用的容積式壓縮機,周期性的進、排氣所引起的空氣動力噪聲是整機噪聲的主要成分。這種噪聲一般比機械噪聲高水平5∽10dBA。對于往復式壓縮機(容積式)。由于轉速較低,整機噪聲一般是低頻性;對于螺桿式壓縮機(容積式),轉速較高,整機噪聲一般是呈中、高頻性;而由柴油機驅動的移動式壓縮機,柴油機的噪聲則是主要噪聲源,其噪聲一般為低、中頻性,而且它的噪聲級遠遠超過壓縮機本身的噪聲。
  在我國,移動式以排量6、9、12米3/分和固定式L型10、20、40米3分六種產品在各廠礦企業得到廣泛的應用。因此考慮解決這六種產品的噪聲問題,將在相當程度上解決了空壓機的噪聲問題。當然,在這六種產品上施用的有效噪聲控制措施,也完全適用于其它排量的空壓機,并且同樣可取得滿意的效果。
  未加降噪措施,固定L型往復式空壓機(排量10、20、40米3/分),離機組1米處,噪聲級為88∽95dBA;螺桿式空壓機(排量10、20米3/分),離機組1米處,噪聲級為95∽105dBA;移動式空壓機(排量6、9、12米3/分),離機組1米處,噪聲平均為100∽105dBA。
隔聲罩與消聲器對空壓機噪聲的降低將起到顯著的作用。當然,對振動較突出的機組,還應采取隔振措施。
  對10、20、40米3/分的L型固定往復式空壓機,在進氣口未采用消聲器時,進氣口輻射的噪聲在整機噪聲中占主要地位。在進氣口安裝適當的消聲器后,整機噪聲一般可降到90dBA,甚至于85dBA以下(1米距離)。如果進一步降低噪聲,需要在空壓機上復蓋隔聲罩,方能獲得整機噪聲的大幅度降低。
  對10、20米3/分的螺桿式空壓機,在目前情況下,只有采用帶進、排氣口消聲器的隔聲罩,才有希望將組噪聲降到85dBA以下(1米距離)。
  對6、9、12米3/分的移動式空壓機,其主要噪聲源是驅動機----柴油機的排氣噪聲以及柴油機殼體輻射的噪聲。些油機的振動也是一個比較嚴懲的問題。解決的辦法:主要是在柴油機排氣口采用適當的排氣消聲器,在壓縮機進氣口安裝進氣消聲器,在柴油機和壓縮機座下安裝適當的減振裝置以及整個機組采用隔聲罩才能使機組的噪聲降到85dBA以下。
  正確設計或選用適當的消聲器和隔聲罩,是降低現有空壓機噪聲的關鍵問題。國內現已有不少噪聲控制設備廠家,可提供有效的低頻性和低中頻性,因此采用搞性消聲器較為合理。國內現已出現一種結合擴張室抗性消聲器原理制成的文氏消聲器,對于控制L型或V型空壓機的進氣噪聲,都有較突出的效果。這種消聲器,不但消聲值高,而且具有阻損低、結構簡單、使用方便等優點。
  三.電機噪聲及其控制
  電機(包括發電機和電動機)是工農業生產中量大面廣的動力設備,據調查,目前國產的中小型電機噪聲多在90∽100dBA之間,大型電機噪聲均高達100dBA以上,聲能分布在125∽500HZ之間(個別出現在1000HZ)。其噪聲特性為低、中頻性。
  電機的噪聲可粗略地分為兩大部分:一部分是由機械振動引起的,其能量與所輻射的聲功率直接與電功率有關;另一部分則是空氣動力性噪聲,它直接與氣流的線速度有關,而線速度則與電機的轉速相關,此外,通風噪聲也不容忽視。
  電機的主要降噪措施有三種:
  1.裝置隔聲罩
  如局部隔聲罩、箱式隔聲罩、組裝式隔聲罩。
  2.改變電機冷卻風扇結構
  改變葉片和風葉直徑,葉片數量由多變少。
  3.安裝消聲器
  電機進出口消聲器,尾部軸向進風消聲器。
  目前國內應用較為廣泛的降噪措施是加設隔聲罩或隔聲罩配裝消聲器。電機根據其功率可分為大、中、小三個類型。根據其類型結構不同,采用的降噪措施也不盡相同。
  四.柴油機噪聲及其控制
  柴油機噪聲可分為空氣動力性噪聲、燃燒噪聲和機械噪聲三部分。
  空氣動力性噪聲分為排氣、進氣和風扇噪聲,其中以排氣噪聲為主。距離排氣口0.5米處聲級可達115∽128dBA。
  燃燒噪聲的產生機理主要是由于氣缸內的壓力突變,通過缸體、機體、缸蓋,輻射到空間,直噴燃燒室的燃燒噪聲常成為柴油機的主要聲源。
  機械噪聲則主要是曲軸、連桿、齒輪等構件的活動部部分相互碰撞和磨擦產生。
  一般來說,中、小型功率的柴油機(功率不大于1176KW)的噪聲級在105∽120dBA。
  不同類型的柴油機,主聲源不同,降噪措施也不一樣。
  常用的降噪措施有以下幾種:
  對于空氣動力性噪聲,采用消聲器最為有效。目前,大批的新式消聲器已逐步取代了舊式簡單的消聲器。我國已生產多種系列的柴油機消聲器,供不同型號的柴油機選用。
  另外,進氣消聲器可以與濾清器復合一體,組成既能濾清空氣又有消聲效果的復合消聲器;排氣消聲器也可以設計成為既能消聲,又能凈化廢氣的形式,開拓了消聲器的功能。
  由于直噴燃燒室是燃燒噪聲的主聲源,所以現在已開發出新型的非直噴式燃燒室。另外,改變噴嘴的提前角等措施也取得了很好的效果。
  噪聲的大小與缸徑的4次方成正比,與轉速3。4∽5。1次方成正比。因此,機械噪聲的控制,應在設計階段就采取措施。比如縮小缸徑,提高行程缸徑比,降低標定轉速,研制低噪聲柴油機。
  此外,在一定程度上減少殼的表面振動也能收到一定的效果,比如采用高阻尼材料、殼上加筋等。對于齒輪噪聲,一方面,從齒輪的材料上做文章,用高分子齒輪代替鋼制齒輪。另一方面,在齒輪的形狀、嚙合和精度上下工夫,也能降低噪聲。其中高分子齒輪,已在單缸柴油機上試用,效果比較好。
  在廣大科研工作者的努力下,一批低噪聲柴油機正在不斷推出。
  大型柴油機的噪聲控制工作,我國尚缺乏深入的研究。
  目前,我國中小型柴油機噪聲控制的研究工作,已達到國際八十年代先進水平。
  各級管理部門非常重視柴油機的噪聲問題,我國柴油機噪聲表標準(GBn259—86:中小型柴油機的噪聲限值;機電部部標JB/NQ51—87:中小型柴油機質量分等標準),對柴油機噪聲控制工作起到了積極推動作用。
  五.織機噪聲及控制現狀
  據1987年統計,紡織業的企業數量,職工人數和工業產值分別占紡織工業的62。5%66。9%和83。5%。可以說,紡織業是紡織工業的主體。
  棉紡行業的企業數量,職工人數和工業產值分別為紡織業的51。1%,63。2%和63。6%。
  紡織業的噪聲污染是很嚴重的,突出的是織布車間,聲級一般均在102-105之間。
  各織布車間噪聲頻譜相似,頻帶較寬,專用能主要分布在1000-4000HZ。
  織面噪聲主要是由撞擊和磨擦產生。占全部織機98。7%的有梭織機中,80%左右的零件產生撞擊和磨擦。主要在投梭,打緯,開口,卷取,送經,動力等系統。
  1.從聲源上治理,對打梭棒,三十六牙輪,梭子,皮帶結帶主要發聲部件進行處理。便如用尼龍梭子代替木梭子,用尼龍三十六牙輪代替鑄鋼齒輪,用復合丁腈阻尼皮結代替原來的丁腈皮結,使噪聲得到降低。另外,在一些部件外包鑲阻尼層,或降低織機運行速度,安裝緩沖裝置,也可獲得進一步的降噪效果。
  對于單機降噪,因內不少單位已取得一定的經驗,最高單機可降10dBA。
  2.在聲傳播途徑方面的控制,主要有以下幾種:
  (1)局部罩
  這種方法或多或少地影響作業,堅持采用的不多。
  (2)吸聲屏
  織布車間大,機多人多,所余空間少,所以這種方法不太實用。
  (3)吸聲吊頂,柱壁吸聲,空間吸聲體
  這種方法可以減少反射聲,而且占據的空間少,一般能得到5dBA的降噪效果,在一些車間得到應用。但由于投資較多,在我國全面鋪開,有一定的困難。
  (4)隔振
  我國南方織機上樓,為防止固體聲傳播,需要采取隔振措施。一般在機臺與地板間用橡膠減振墊,也有的對樓板本身就使用了減振材料。
  3.個人防護
  織布車間機多人多,采取個人防護措施是比較合理的。
  國內目前已有質量性能均好的護耳器供選取購。但還應進一步豐富護耳器的品種,提高舒適性,經濟性。
  總之,為了有效控制織機噪聲的危害,一方面,應推廣應用尼龍梭子和尼龍三十六牙輪,繼續研制低噪聲織機。同時更應在紡織系統,應制定,推行聽力保護計劃,鼓勵工人佩戴護耳器,并指導工人正確選擇和使用護耳器。
  六.沖床噪聲的控制現狀
  沖床是工業生產中常見的機械設備,加工方式為借助于沖頭的動能沖栽零件,負荷運轉噪聲多在90dBA以上。我國沖床車間噪聲一般高達90-110dBA,給設備操作者和車間其他人員造成極大的危害,對環境亦有影響。
  在機械設備中,沖床噪聲很突出。工業發達國家對沖床噪聲的研究,治理和控制開展較早,我國此項工作的開展是在七十年代末期。降低沖床噪聲時,要考慮加工質量,生產率,操作方便和降噪費用等諸多因素。可以說沖床噪聲控制顯得既迫切而又艱巨。
  1.沖床噪聲的產生
  沖床負荷運轉時產生強列的噪聲。沖頭與工件,打料桿與工件,卸料板與板料間和撞擊,以及在沖裁和剪切過程中形成的沖剪噪聲等,都是沖床噪聲的主要來源。
  (1)撞擊噪聲
  撞擊噪聲是沖床噪聲的主要組成部分。當沖頭沖裁板料時,與板料發生撞擊,產生撞擊噪聲。撞擊噪聲可分為加速度噪聲和自鳴噪聲。沖頭沖擊坯料時,受到阻力而突然停止所產生的噪聲稱為加速度噪聲。被沖擊的坯料,由于受擊而發生振動,這一振動發出的聲音叫自鳴噪聲。
  (2)沖剪噪聲
  沖剪過程中,材料因剪切而斷裂,由此導致沖頭突然卸荷,所形成的聲音稱為沖剪噪聲。沖床被激勵產生振動,并引起機身和聲輻射和地面振動。
  (3)傳動件間隙引起的噪聲
  沖床各連接件間存在有配合間隙,在沖擊力作用下,引起軸系的反沖、零件受激勵振動,引起聲輻射而形成的噪聲。
  2.沖床噪聲控制措施
  (1)聲源降噪
  a.沖床本身降噪
  沖床降噪的根本措施在于聲源控制。英國的理查茲(Richards)把撞擊噪聲方面的理論研究應用到沖床上,可使噪聲下降30dBA。其基本理論是,加速度噪聲等于錘子運動時所帶動的等體積的空氣所具有的動能的一半。cto/vo從1增加到10,噪聲級約可降低30dBA,c是聲速,to是錘子運動停止的時間。Vo是錘子沖擊坯料時的運動速度。用其它方法,這樣大幅度降噪是很難實現的。
  七十年代末期,國際上出現了新型液壓伺服沖床,沖頭能按預定的運動規律工作,使沖床噪聲大降低。
  沖床各傳動件間存在必不可少的配合間隙,減少間隙和防止軸系反沖的結構形式已有應用,如曲軸連桿減緩反沖裝置等。
  改革現有傳統的工藝設計,對于出廠沖床并非易事,根本途徑在于改革沖床的沖擊過程。沖床降噪的技術措施有許多尚在試驗研究階段,完全成熟及全面推廣還需很長時期,因而現階段還應考慮其它技術措施。
  b.降低模具噪聲
  沖模設計者往往忽略對噪聲的考慮。合理地選擇凹凸模的配合間隙,能實現降噪5dBA,改變凸的幾何形狀,用階梯模、斜刃模代替平口模,亦能降噪5-10dBA左右。但由于工件的幾何開頭有時很復雜,給模具加工帶來一定的困難。此外還有在模具中增加緩沖器及降低卸件噪聲等措施
  (2)傳播途徑噪聲控制
  控制沖床噪聲對人體的危害,在傳播途徑上采取控制措施,技術革新上比較成熟,并可取得一定效果。
  a.吸聲降噪
  吸聲的目的是減弱車間內反射聲,一般可降噪6dBA左右的降噪效果。
  b.局部隔聲
  采用加吸聲的隔聲屏、模具區域隔聲罩,能有8dBA左右的降噪效果。
 c.全封閉隔聲罩
  全封閉隔聲罩能有20dBA左右的降噪效果。罩體可作成拼裝式,一般占地面積較大。
  傳播途徑中控制沖床噪聲雖是消極的治理方法,但由于簡便易行,并能收到較好的降噪效果,因而較多被采用。應用時應注意操作、維修等問題。
  機床本身噪聲問題雖不能馬上獲得解決,但沖床使用單位還是有許多可用的控制措施。解決沖床噪聲的危害并不是很難的事,關鍵還是看領導部門的重視程度。
  七.圓鋸機噪聲及控制
  圓鋸產生的噪聲高頻成份較多,峰值頻率在4000HZ左右,噪聲級高達100dBA以上,嚴重危害工人的聽力,是誘發事故造成木工工人斷指的主要原因圓鋸機的噪聲主要是由高速旋轉的鋸片產生的,即空氣動力性噪聲和鋸片振動噪聲,同時也包括機械噪聲,以及這三者之間相互交叉綜合作用而產生的共振噪聲。空氣動力性噪聲主要包括齒尖噪聲,排氣噪聲及渦流噪聲三個方面。每當渦流分離的頻率與鋸片的固有頻率相一致時,就產生共振而發出尖叫聲,這時的噪聲最強。
  對于鋸片的噪聲治理,我國自八十年代以來對此進行了較系統的研究,搞清了鋸片噪聲的發聲機理,并提出了相應的控制措施,且得到了顯著的效果。一些研究人員對鋸片進行了振型的分析,在鋸片上粘貼阻尼片以降低鋸片的振動。對圓鋸的空氣動力性噪聲進行控制,在鋸片周圍,設計安裝一組“制流板”,有效地在齒緣界面內抑制均勻分離層的出現,改善了渦流分離層壓力分布,抑制了渦流,使尖叫聲消失。調整鋸片使其有一個合理的切削速度,在盡可能的條件下降低噪聲。圓鋸整機的噪聲級與鋸削速度的三次方成正此,鋸削速度以50m/s為好。在鋸片外緣沿槽方向上加工數條均勻的消聲槽也可獲得部分地降低噪聲的效果。在我國某些單位已實現低噪聲木材加工區。
  八.球磨機噪聲
  球磨機在工業生產中得到了廣泛的應用,如在化工、電力、建材等到行業普遍存在,是原料粉碎不可缺少的設備。但由于球磨機在運轉過程中產生強烈的噪聲,其噪聲級通常在105-115dBA之間,對于工作人員、檢修人員的危害以及對環境的污染都是相當嚴重的。因此,球磨機是目前最主要的噪聲污染源之一。
  球磨機的噪聲主要由以下兩部分組成:
  1.筒體產生的噪聲
  這主要是在筒體轉動時,鋼球與鋼球、鋼球與鋼質筒體之間的相互撞擊而產生的機械噪聲,通過筒體向外輻射的噪聲級可達115dBA以上,噪聲頻帶較寬。
  2.電機和傳動機械產生的噪聲
  這主要是電機運轉產生的電磁噪聲,風扇產生的氣流噪聲等。電機噪聲與電機功率及轉速成正比,其噪聲級一般為90dBA-115dBA。傳動機械噪聲主要是由于齒輪之間相互碰撞和零部件之間的相互磨擦而產生的。
  目前,國內在球磨機噪聲治理方面所采用的方法大致有如下三種:
  1.阻尼隔聲層包扎
  主要是用組尼隔聲材料將球磨機的筒體包裹起來,從而降低筒體噪聲。此方法一般能降低5-10dBA,效果不甚理想。
  2.隔聲罩
  就是用隔聲罩將球磨機的筒體部分封閉起來,阻隔了噪聲的外傳途徑,從而降低了筒體的輻射噪聲。這種方法比較有效,通常降噪值可達到20dBA左右。但安裝隔聲罩后,使得檢修和運行工作變得困難。同時由于電機和傳動機械封閉在隔聲罩內,因而造成設備的通風,散熱困難,檢查、維護工作也非常不便。
  3.橡膠襯板代替錳鋼襯板
  筒體內襯由原來的錳鋼襯板改為橡膠襯板,可雙大大降低鋼球與筒體之間撞擊噪聲,降噪值為12-15dBA,效果明顯,但仍然存在著像膠襯板的使用壽命問題。
  由此可以看出,上述三種方法中,后兩種方法的降噪效果較好,在一定程度上對工人的健康起到了保護作用,降低了噪聲對環境的污染程度。但問題還是存在的,如散熱、通風、檢修、襯板使用壽命問題,還有待于今后進一步研究解決。
  九.高壓放空排氣噪聲及控制
  高壓放空排氣噪聲是排氣噴流噪聲的一種。排氣噴流噪聲的特點是聲級高頻帶寬,傳播遠。排氣噴流噪聲是由高速氣流沖擊和剪切周圍靜止的空氣,引起劇烈的氣體擾動而產生的。
  在噴口附近(在噴口直徑D的4-5倍范圍內),氣流繼續保持噴口處的流速成前進。這個區域叫直流區。在這個區域內,存在著一個射流核心,在核心周圍,射流與卷吸進來的氣體激烈混合,輻射的噪聲是高頻性的。
  在噴口稍遠的地方(約5D-15D)為混合區,在這個區域里,氣流與周圍大氣之間進行激烈地混合,引起急劇的氣體擾動,射流寬度逐漸擴展,產生的噪聲最強。
  在離噴口更遠的地方(15D以外),稱為渦流區,在這個區域里,氣流寬度很大,速度逐漸降低以至消失,形成渦流的強度反復地減小,產生的噪聲是低頻性的。
  Lighthill首先分析了噴注氣流均勻,中間無障礙物即噴注中只有四極子聲源的情況,得到湍流噪聲功率與流速成八次方的定律。
  對于阻塞噴注,試驗證明,氣室壓力超過臨界條件繼續增加時,雖然噴注速度保持局部聲速成不變,但噪聲仍要增大。馬大猷教授等得到噴注湍流噪聲的聲功率W與注點壓力P1的經驗公式為
  W=KP(P1-P2)4D/(P-0.5PO)PO2(1)
  在噴注90方向上,離噴口1M處的聲壓級L為:
  LP=80+20lg(P1-PO)/(P1-0.5PO)PO+20lgDdBA(2)
  式中:
  P1---注點壓力
  D----噴口直徑
  PO----環境大氣壓
  這公式說明書了在阻塞情況下,雖然噴注速度不再增加,但隨著壓力的增加,噪聲功率也隨之增加。
  高壓放空噪聲的控制方法是在排氣管上安裝消聲器。按消聲原理設計結構分,排氣放空消聲器可分為四大類。
  1.擴容降速型消聲器
  這種消聲器的原理是利用較大的體積容腔,擴容降壓,降低排口流速。由于在亞聲速情況下,噴流噪聲的強度與流速成的八次方成正比,所以在流量保持恒定的情況下,逐漸擴大容腔和增大排口截面可以降低噴流速度,從而降低噪聲。
  2.節流降壓型消聲器
  在阻塞情況下,由于排氣噪聲的強度隨著壓力的增加而加大,節流降壓型消聲器就是利用節流降壓原理,把一個大壓降,分散到若十個局部結構承擔,變成許多小的壓降,從而降低噪聲。
  3.小孔噴注型消聲器
  噴流噪聲的峰值頻率與排口直徑成反比,因此,如果使排口輻射的噪聲能量從低頻移動高頻,于是低頻噪聲被降低,高頻噪聲增高。如果孔徑小到一定值(如達毫米級),噴流噪聲的能量將移到人耳不敏感的高頻范圍。
  4.多孔材料擴散消聲器
  利用燒結金屬,燒結塑料,多孔陶瓷等控制排氣噴流噪聲,這些材料有大量的微小孔隙(達絲米級),可以透氣和滲水。用這類材料制成的消聲器稱之為多孔材料擴散消聲器,利用多孔材料的透氣性,使排氣流被濾成無數個小的氣流,氣流的壓力被大大降低,流速成也被擴散減少。從而,輻射的噪聲強度也就大大減弱。
  我國自七十年代末以來,在排氣放空噪聲的機理和控制技術方面,進行了大量首創性的研究和實際應用工作,提出了阻塞情況下,降低排氣噪聲的理論,并把這些理論付之實際,得到很好的效果,根據四種消聲原理設計的復合式消聲器,如節流降壓與小孔噴注復合消聲器,節流與擴容式復合消聲器等,對我國排氣噴流噪聲的控制起到了積極的推動作用。這方面的有些成果已超過了目前國際水平。
  十.風動鑿巖機噪聲
  風動鑿巖機噪聲在井下達120dBA,甚至更高,對操作工人的危害很好嚴重。其噪聲頻譜較寬,但主要呈中低頻性。主要噪聲源是:
  1.排氣噪聲
  2.活塞撞擊纖尾和纖頭撞擊巖石產生的機械性撞擊噪聲
  3.風動鑿巖機零部件的撞擊、磨擦以及機件振動所產生的機件性噪聲其中以排氣噪聲為主要成為。
  解決風動鑿巖機噪聲的途徑在于研制高效的排氣消聲器,并對機件性噪聲采取有效的減振阻尼措施。對多機鑿巖臺車,應設隔聲操作室。
  對高效排氣消聲的要求是:
  1.消聲器的消聲值在20dBA以上;
  2.體積小;
  3.背壓低;
  4.不產生結冰現象;


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