气动工具的噪声防治.pdf

经 验交 流 机械研 究与应用 气动工具 的噪声 防治 李红梅， 韩保成 天水风动机械有限责任公 司， 甘肃 天水7 4 1 0 2 0 摘要 气动工具在我国机械制造等各行业广泛应用的同时， 工作 时的排气噪声对周围环境也造成 了一定的污染。 介绍 了治理噪 声所采 用的消声装置及设计方 法， 通过 消声后 的试验数据及 噪声 频辩 对比分析 ， 用正 交试验 法 解决功率与噪声的矛盾， 通过这种方法使噪音降低最大， 功率损耗最小， 这种消声装置原理治理噪声效果显 著。 关键词 气动工具； 噪声防治； 消声装置 中图分类号 T H 4 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 4 4 1 4 2 0 1 1 0 3 0 1 5 8 0 3 nl e n o i s e pr e v e ntio n o f pn e u m a tic t o ol s Li Ho n g -me i ，Ha n Ba o -c h e n g T i a n s h u i p n e u m a t i c m a c h i n e r y C o ． ， L t d ，T i a n s h u i C , a n s u 7 4 1 0 2 0 ， C h i n a Ab s t r a c t P n e u ma ti c t o o l s a l e w i d e l y u s e d i n ma c h i n e ma n u f a c t u r i n g a n d o t h e r a r e a ．Me a n w h i l e t h e n o i s e h a s e a u ．s s e v e r e p o l l u t i o n t o the e n r o n me n t w h e n i t wo r k e d ． T h e mu ff l e r d e v i c e a n d d e s i g n p r o c e d u r e s u s e d i n n o i s e p r e v e n t i o n a r e i n t r o - d u e ed ．By c o mp a r i n g t e s t d a m a f t e r s i l e n c i n g an d n o i s e f r e q u e n c y ， t h e c o n t r a d i c ti o n b e t w e e n p o we r an d n o i s e u s i n g o r t h o g o n a l e x p e r i me n t s i s s o l v ed ．T h i s me t h o d ma k e the n o i s e t o r e d u c e f u r t h e s t f o r the l e a s t d i s s i p a ti o n o f t h e p o w e r ，t h e p r i n c i p l e of s i l e n c e r h a v e a s i g n i fi c a n t e ff e c t t o n o i s e r e d u c t i o n ． Ke y wo r dsp ne u ma tic t oo ls； t h e p r e v e n t i o n o f n o i s e； mu f fl i n g d e v i c e 1 气动工具的应用情 况概述 气动工具在机 械制造、 汽车、 拖拉机 、 摩托车、 柴 油机、 铁路 、 交通、 煤炭工业 、 电气工业、 飞机制造、 军 工、 管桩生产等领域广泛应用。这些不同类型的气动 工具包括气动砂轮机、 气扳机、 气钻 、 气动螺丝刀、 气 动马达等产品， 可用于修磨焊缝、 机件抛光、 钻孔、 装 配生产线的螺纹联接， 汽车修理的螺栓拆卸与安装 、 零件铆接等用途 ， 具有工作效率高、 性能稳定、 可靠性 好、 动力单一、 安全 、 维修方便等一系列优点 ， 是现代 化的高效生产工具之一， 在国民经济建设 中起着重要 作用。气动工具是以压缩空气为动力介质的机械化 工具 ， 把压缩空气 的能量通过叶片式气动马达转变为 机械能。叶片式气动马达 由前盖、 后 盖， 气缸、 转子、 叶片等件组成 ， 当压缩空气进入叶片式气动马达时， 装在转子叶片槽中的叶片在离心力 的作用下在气缸 内表面旋转 ， 完成一次做功后压缩空气排气 ， 依次循 环把压力能转变为机械能。 2 气动工具噪声产生的情况及治理要求 气动工具 的排气 噪声要高 出允许 噪声标准 5 2 0 d n A ， 甚至更高。对周边环境造成污染。气动工 具的动力源来 自于压缩空气 ， 使用压缩空气压力一般 规定为 0 ． 5 0 ． 6 3 MP a ， 气动工具的噪声源主要是排 气噪声， 按照凿岩机械与气动工具噪声限值标准 ， 直柄式气动砂轮机砂轮直径 4 O一1 5 0 m m， 压缩空气 压力在 0 ． 6 3 M P a 下的声功率级噪声 限值按砂轮直径 不 同规定范围为 1 0 8 ～1 1 4 d B A ； 冲击式气扳机按 产品规格不同噪声 限值范围为 1 1 31 2 3 d B A 。 近年来随着对噪声污染的环境治理 ， 在新产品设 计时带有消声装置 ， 一个设计好 的消声装置可以降低 排气噪声约 2 0 d B A 左右。这种消声装置的结构一 般采用消声材料、 用管子引走排气噪声 、 膨胀 室、 扩散 室、 降低排气速度等方法来降低噪声。常用的消声器 结构有阻性消声器结构和抗性消声器结构 。 料 图 1 阻性消声器图 2 抗性消声器 收稿 日期 2 o l l o 3 2 8 作者简 介 李红梅 1 9 6 3 一 ， 女 ， 辽宁沈 阳人 ， 工程师 ， 主要从 事产品设计和科技质量方面的工作 。 1 5 8 机械研究与应用 消声的 目的是在降低气动工具 的排气噪声 ， 使 出 厂产品噪声值在国家规定 限值标准以下 ， 在消声装置 设计过程中要达到消声效果好 ， 气动马达功率 、 转速 损耗小 、 消声装置体积小 的 目的， 我们在降低气动工 具的排气噪声过程 中选 择了抗性消声器和阻性消声 器进行 了对 比， 通过设计计算 计算过程 略 和降低 噪声试验 ， 抗性消声器 图 2 比阻性消声器 图 1 消 声装置的消声效果稳定 ， 噪声波动小 ， 是气动砂轮机 ， 气扳机等气动工具降低噪声 的一种有效装置。 3 消除噪声装置 的结构设计 和试 验对 比 阻性消声器 这种消声器结构是把吸声材料放在 排气管道 中来消声 ， 是气动工具中常用的一种利用消 声材料降低噪声的消声器 ， 如图 1 所示。 抗性消声器 这种消声器结构是利用膨胀室 、 降 低排气速度来降低噪声 的消声器 ， 如 图2所示。气动 砂轮机消声装置结构如图 3所示。 1 ． 轴承 2 前盖 3 汽缸 4 叶片 5 后盖 6 螺钉 7 柄体 8 压柄 9 推杆 1 0 ． 橡胶球1 t 加强套 1 2 弹簧 1 3 螺钉 1 4 螺钉 1 5 转子 图 3 气板 机消音装置 3 ． 1 抗性消声器装置在气动砂轮机消声的试验 气动砂轮机消声装置结构如图2所示 。 3 ． 1 ． 1 气动砂轮机降低噪声前的性能测试 随机抽 2台同一型号气动砂轮机进行性能测试 ， 测试数据见表 1 。 表 1 气 动砂轮机性能参数表 ＼参数空转转速负荷耗气量 功率 噪声 工作气压 机号 ＼ r ／ m i n L ／ s k W d B A M P a 0 7 5 7 0 0 2 5 ． 5 1 ． 3 2 97 ． 1 0． 5 O 1 5 6 0 0 2 6 ． 0 1 ． 3 4 96 ． 4 0． 5 3 ． 1 ． 2消声装置的设计及试验 1 消声装置的设计． 消声装置的设计依据扩张 室消 声原 理 和微 孔 聚 乙稀 消声 材 料 。 为 寻求 消 声 材 料、 排气面积、 排气孔经三者之问的合理匹配 ， 通过正 交试验选出最佳参数 ， 解决 噪声 与功率之 间的关 系， 达到功率消耗少噪声降的多 目的。 消声装置的孔经以A表示 ， 排气面积以 日表示 、 消声材料以 C表示 ， 这 三个因素选 2个位级进行 比 较 ， 因素及水平见表 2 。选 用 L 4 2 3 正交表 ， 制定 试验方案见表 3 。对表 2试验数据进行分析 比较 ， 第 经验交流 4号试 验 A 2 、 B 2 、 C 1 为 较 优 组 合 方 案 。功 率 、 噪 声 达到 目标值。消声装置的孔经为 2 ． 4 m m， 排气面积 为 1 7 0 mm 不放消声材料 。 表 2因素及水 平表 1 2． 2 A1 1 4 0 B1 无 Cl 2 2． 4A 2 1 7 0B 2 无 C2 一验一 MP a 压 磨 ⋯映 2 消声装置试验 为 了更确切的掌握消声前 后的气动砂轮机消声效果和使用工作效率 ， 进行了在 同等条件下的磨削能力试验 ， 操作者感到使用消声装 置的气动砂轮机比不装消声装置的劳累、 耳鸣大大减 轻 ， 试验结果见表 4 。 3 噪声频 对 比图 4为有消声装置和无消声 装置噪声频 对比图 5为气扳机消声前后的噪声频 对比， 消声装置结构设计参见图3 。试验过程略。 3 5 631 2 5 25 0 5 O0 1 x2X3X4x ＼ ＼ ／ 、 ／ 一 ， ＼ 有消 、 音 罩 f I r Hz 3 l 5 6 3 2 5 2 5 0 5 0 0 l X 2 X 3 X 4 X 图 4 噪声频谱对 比图 图 5 与板机消声前后噪 声频谱对 比图 4 总 结 1 气动砂轮机采用消声材料降低噪声 ， 只要采 用透气性稍差就能 明显降低噪声 ， 但 功率下降较多 ， 另一方面 ， 用消声材料降低噪声 ， 在气动砂轮机使用 l 5 9 经 验 交流 机械研究与应用 一 段时间后 ， 性能降低较快． 原因是气体 中的油雾 、 水 蒸气堵住 了微孔， 造成排气不 畅所致； 当气动砂轮机 在最大功率时 的负荷转速时， 消声材料微孔表面结 霜 ， 当保持 5 m i n左右时， 气动砂轮机的功率开始逐渐 下降。综上所述 ， 我们在设计气动砂轮机的消声装置 时 ， 没有采用阻性消声器。 2 选择抗性消声器消声装置 ， 虽然机器的功率 比消声前略有降低 ， 但产 品在工作过程中可靠性好 ， 各项性能稳定 ， 达到了降低噪声 的 目的， 且该装置消 声效果明显 ， 耐低温、 不怕油雾和水蒸汽， 具有良好的 通气性。 3 消声装置的配合部位不能产生缝隙， 否则形 成高频噪声。穿孔孔径应严格控制在公差范围内， 过 大时噪声增高， 过小则功率下降。 通过工业试验和批量生产证 明， 这种消声装置即 保证了产品的各项性能指标 ， 又降低 了噪声 ， 稳定性 好 ， 且有功率大、 耐用、 安全性好等优点 ， 是气动工具 降低噪声的有效装置。 目前这种消声装置原理在气 动工具产品中得到广泛应用 ， 在治理噪声保护环境中 取得了明显效果。 参考文献 [ 1 ] G B 1 9 8 7 2 - 2 0 0 5 ． 凿岩机械与气动工具[ S ] ． [ 2] 方丹 群． 空气动力 性 噪声与 消声 器 [ M] ． 北 京 科 学 出版 社， 1 9 7 8 ． [ 3 ] 钟国荣． 噪声与振动测量用声设计[ J ] ． 环境技术 ， 1 9 9 5 2 1 7 - 2 2 ． 上接第 1 3 4页 然是主流设备 ， 所 以高速 ， 高效率压片机并非我 国制 药企业所必须。 4结语 我国压片机改 良需要制剂设备企业与制药企业 共同努力研究探索 ， 适合我国制药企业现状 ， 并不一 定一位追求国外高端压片机技术。不管是低转速 、 中 转速还是高转速压片机 ， 要在制剂生产中不断实践研 究 ， 通过对现有小投入简单改 良， 能得 到实际有效的 回报。而我国压片机技术 的发展要与我 国制药企业 的管理和我国制药企业现有实际， 紧密相连 ， 找到最 适合最有实际意义的发展方向。 参考文献 [ 1 ] 伍善根． 国外 现代 压片 技术 的发展 研究 [ J ] ． 机 电信 息 ， 2 0 O 9 2 3 2 3 ． [ 2 ] 伍善根． 压片机远程监测和远程控 制[ J ] ． 医药工业设 计 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 4 1 ． 上接第 1 5 6页 作特性 ， 移植后 的 P L C程序必然会将先前 的不确定 状态变为确定的结果 ， 要么变好 ， 要么变坏 ， 不会存在 模棱两可的局面 ， 那么移植后的 P L C程序究竟能否 正确运行 ， 则必须结合 P L C的循环扫描工作原理进 行分析和判断。 参考文献 [ 1 ] 李振安． 工厂电气控制技术[ M ] ． 重庆 重庆大学出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 张运波． 工厂电气控制技术[ M ] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 7 ． [ 3 ] 肖宝兴． 西门子S 7 2 0 0 P L C的使用经验与技巧[ M] ． 北京 机 械工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 廖常初． P I E编程及应用． 第二版[ M ] ． 北京 机械工业出版社，2 O 0 9 ． [ 5 ] 罗宇航． 流行 P IE 使用程序及设计[ M] ． 西安 西安电子科技大 学 出版社 ， 2 0 0 8 ． 上接第 1 8 7页 差为动能源 ， 经过转换呈间歇脉动状态， 在固定副与 转动副之 问形成 一气 体， 摆 动脉动环 状体 ， 经过对 “ 摆振周期” 和“ 摆振 幅度” 的调整 ， 润滑介质在两副 之问轴向摆动， 伴随轴速形成“ S ” 状轨迹软密封。达 到含而不吐， 不渗不漏的效果 。 2 ． 2技术特点 K H一 9动能 自控密封器可以使风机润滑油箱实 现不渗不漏的理想效果 ， 预计使用寿命可长达 3年。 密封器安装 简便 ， 且必要时可在设备运行 中进行安 装。此外， 该密封器无磨损、 免维护保养， 维护简单。 l 6 0 3 ． 3 应 用效果 K H一 9动能 自控密封器投入使用 以来， 运行稳定 可靠平稳 ， 效果稳定 、 提高了设备的完好率， 减轻劳动 强度的同时降低 了设备维护成本 ， 潜在 的提高 了效 益。据统计 ， 应用 K H一 9动能 自控密封器后 ， 风机年 节约成本可达到 4 O万元。 参考文献 [ 1 ] 刘贵锋 ， 孙建波． 比密封技 术在 回转 式空气 预热器 密封改 造中 的应用[ J ] ． 热力发电， 2 0 0 5 3 2 5 - 2 7 ．