大型冷锯机噪声控制技术的试验研究

　　1　前言

　　大型冷锯机在钢铁行业被广泛使用,其工作噪声非常大。由于现场工作环境恶劣,给噪声的治理带来了困难,加之受计算技术和对锯切噪声产生机理理论研究水平的限制,使得大型冷锯机的噪声一直没能得到很好的控制。计算分析及实测结果表明[1],锯片是锯切过程中主要也是最大的噪声源,这一部分的治理既关键又难度大。本文在对所提出的治理方案理论依据进行充分讨论的基础上,采用了不但减振降噪效果好而且适用于锯切恶劣环境的降噪方法和新型材料,并通过模型锯机对提出的方案进行了实验验证。

　　2　噪声控制方案及理论依据

　　2.1　加大夹盘直径与加衬金属橡胶(MR)材料

　　计算分析表明[2],加大夹盘直径,使锯片整体固有频率特别是低阶固有频率大大提高,在相同的脉冲力激励条件下,锯片部分对应单元的响应减小,因此,在不影响锯切高度的前提下尽可能地放大锯片两侧的夹盘直径,对降低锯片的辐射噪声是有益的。

　　另外,夹盘本身是一种刚度较高的圆盘状结构,在高频范围内不可避免要产生振动并辐射噪声,计算分析结果表明,当夹盘直径增大时,夹盘本身的固有频率降低,且平均响应增大。

　　另一方面,夹盘直径过大会导致锯片在锯切过程中震摆值过小,影响锯片的适张度,从而使夹锯功率增大,为此增大夹盘后,需要在夹盘与锯片之间垫衬一层阻尼材料,一方面有利于满足锯片工作时的适张度要求,同时可对锯片振动起阻尼作用又对夹盘有高频隔振作用。采用新型金属弹性材料——金属橡胶(MR)作为锯片与夹盘之间的衬垫。金属橡胶是一种将金属纤维通过缠绕、拉伸、编织、模压等一系列工艺制作成型的多孔的阻尼减振降噪材料。由于金属纤维在材料内部成卷曲状且相互交织,因而具有大的弹性变形能力和极佳的耗能特性。特别是刚度的非线性特点,使其具有很好的冲击减振效果。如果用不锈钢纤维制作,则具有耐高温、耐腐蚀、耐油污等优点,因此在锯机工作环境较为恶劣的条件下,金属橡胶是高分子阻尼材料的理想替代品,可以起到隔振、减振、吸声的作用。

　　2.2　对夹盘进行粉体阻尼处理

　　因为夹盘比较厚,在不破坏其强度的前提下,径向打适当数量的深孔,并装入粉体阻尼材料[3],可以有效地减小夹盘的振动和噪声辐射。粉体阻尼技术(NOPD)是一种新型阻尼减振降噪技术,由于其具有对被减振的结构形状没有任何要求,且几乎不增加原结构的重量,不受使用环境限制,减振效果好等优点,所以已被国外用于对空间飞行器及运载工具的减振处理。定性地讲,粉体阻尼技术减振降噪的工作原理是:当结构体发生振动时,孔腔内的粉体或微颗粒之间就会产生相互碰撞、磨擦、挤压等作用,从而消耗振动能量,达到减振的效果。