ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ЗОН РЕЗАНИЯ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Черемных Н.Н., Загребина Т.В. (УГЛТУ, г.Екатеринбург, РФ)
The description of know-how the employment local sound-detector in the timber-industry without lowering technological possibility of bench.
Важнейшей задачей лесопильно-деревообрабатывающих производств (ЛДП) является получение прибыли. Этому способствует увеличение выхода продукции, экономия электроэнергии, увеличение производительности труда, обеспечение высокого качества продукции. Всё это должно осуществляться ни в коей мере не в ущерб здоровью работающих по причине повышенного шумового режима.
Повсеместно принятая в отрасли технология, предусматривающая размещение оборудования и станков в одном помещении с обслуживающим персоналом, создаёт, в большинстве случаев, по существу, тяжёлые условия для работающих из-за чрезмерного шума.
Изыскание путей решения всего комплекса вопросов по шумобезопасности в ЛДП на основе классических подходов и опыта, накопленного в других отраслях промышленности и областях техники, не может привести к ожидаемым результатам, так как мы имеем дело с массой специфических вопросов, постоянно стоящих или возникающих перед исследователями означенной проблемы.
В технологических процессах лесопиления и деревообработки основное шумообразование происходит в зоне резания; поэтому рациональным бы явилось создание новых бесшумных способов резания древесины или замены каким-то другим перспективным процессом придания древесине нужной формы и размеров. Однако, просвета в этом направлении, по нашему мнению, в ближайшем обозримом будущем не видно. В большинстве случае заметный вклад в общее шумоизлучение машины вносят ударные процессы в кинематических парах, при перерезании волокон древесины или древесных материалов, аэродинамические явления, вибрации обрабатывающего инструмента, трение пил в пропиле, скобление зубьев о дно пропила, ударные импульсы в динамических системах бревно – тележка, тележка – рельсы, в подшипниковых узлах, трение и удары транспортируемых частиц древесины по трубопроводам и т.д и т.п.
Большая гамма оборудования отрасли – проходного типа, т.е. создание полностью герметичной конструкции в этом случае исключено, т. к. для входа – выхода обрабатываемых заготовок (во многих случаях разных поперечных размеров) необходимо иметь открытые окна-проёмы. Эти окна при герметичной конструкции являются основными путями распространения звуковых волн от зоны резания.
Продолжая предыдущую мысль, отметим, что перед окончательной подачей заготовки в зону обработки возможен поворот её вокруг её горизонтальной оси. Во многих случаях возможен частичный возврат заготовки назад.
Необходимость визуального наблюдения за измерительно-базирующими приспособлениями станков, за работой рамных пил и узлов спичечных автоматов, наличие оградительных защитных устройств в зоне резания затрудняют, а зачастую, и исключают проведение работ по, казалось бы известному и проверенному пути – локализации шума. Во многих случаях исключено использование звукопоглощающих материалов (ЗМ) из-за разбрасываемых рабочим органом кусковых отходов в зоне резания, из-за наличия «пескоструйного эффекта» опилок в зоне резания круглых пил, наличие засмаливания поверхности ЗМ разлетающимися опилками и стружками.
Снижение шума в местах генерации в настоящее время - более консервативный путь внедрения, чем предлагаемые нами научно-обоснованные технические решения и мероприятия, т.к. это связано с большими изменениями и затратами в отрасли, к примеру изменениями в инструментальном хозяйстве.
Задача проектирования оптимального шумопонижающего комплекса сложна даже в упрощённой постановке, когда учитываются хотя бы две основные характеристики: акустическая эффективность и, к примеру, связанное с этим усложнение конструкции. Хотя, впрочем, в отличие, например, от самолетов и судов, у нас прямо не просматривается некоторый верхний предел, определяемый экономической рентабельностью постройки и эксплуатации воздушного или морского судна с учётом дополнительного веса и уменьшения полезных объёмов. Однако, можно отметить некоторые общие закономерности, которые необходимо принимать во внимание при выборе рационального варианта.
Использование скрытых резервов методов звукоизоляции (локализации) и звукопоглощения в деревообрабатывающем оборудовании – один из основных и рациональных методов в технически обоснованной борьбе с шумом на производстве.
Эта тенденция продолжает просматриваться и в последнее десятилетие, когда исследователи и конструкторы во всем мире, в принципе, прошли весь цикл комплексных решений от мест генерации шума до рабочих зон и селитебных территорий.
Отметим, что идея (направление в конструировании) – дать оградительным устройством режущих инструментов и рабочих зон шумозащитные функции - начала разрабатываться нами в УГЛТИ-УГЛТА-УГЛТУ с момента внедрения в 1969 г. откидывающегося кожуха для рабочей зоны пилы станка ЦА-2, а подтверждение новизны предлагаемых технических решений зафиксировано с 1972 г. в ряде наших изобретений.
Реализацию так называемых «встроенных» звукоизолирующих ограждений мы видим в круглопильном станке ЦА-2 А1, в концеравнинительных станке Ц2К12Ф-1 и Ц2К20Ф-1; рейсмусовом одностороннем СР6-9Е: строгальных четырёхсторонних С16 –1А; С16-2А; С16-1Б; С25-4; С25-4А; С25-5; ВШ-160-5С, многопильном Ц8Д-8М; экспериментальной двухэтажной лесораме 2Р63-МШ, линии агрегатной переработки брёвен ЛАПБ-М (совместно с Финляндией).
Вход – выход заготовки у большинства перечисленного оборудования выполнен в виде глушителей шума. Снятие шумодиаграмм в вертикальной плоскости подачи заготовок показывает, что на оси подачи уровни звука выше на (5…6) дБА, чем в других точках, расположенных на периметре снятия; превышение спектральных уровней в высокочастотной области, к примеру, у лесорам достигает 10 дБ. Для рассматриваемого нами спектра оборудования с полосовыми и круглыми пилами, ножевыми валами, шум резания занимает широкую полосу частот; поэтому применяемые на вход-выход шумозаглушающие каналы представляют активные (диссипативные) глушители, в которых основная роль в глушений шума принадлежит звукопоглощающему слою. Слой пористого материала обеспечивает хорошее звукопоглощение, если в нем по толщине укладывается не менее четверти длины волны. По той причине в области высоких частот значительное звукопоглощение может быть достигнуто со слоем сравнительно небольшой толщины (порядка нескольких сантиметров). К предъявляемым общим для глушителей требованиям в нашей отрасли зачастую дополнительно приходится решать задачи обеспечения технологических возможностей оборудования: ликвидацию остановки пиломатериалов в глушителе после окончания распиловки, исключение повреждения звукопоглощающей облицовки на боковых стенках пиломатериалами.
При прохождении заготовки через глушитель незанятая часть сечения является каналом для прохода звуковых волн. Для снижения влияния «лучевого эффекта», когда звуковые волны «не стелются» по стенкам канала, а распространяются по сечению в виде дискретных пучков, приходится предусматривать в конструкции устройства для многократного отражения высокочастотных составляющих. Это, как правило, диафрагмы с разрезами в радиальном направлении (для брёвен) или перпендикулярно сторонам бруса или доски, с целью лучшего копирования поперечного сечения заготовки.