CC BY
38
УДК 62 - 405.8 ББК 35.70
РАЗРАБОТКА ШУМОЗАЩИТНЫХ КОМПЕЛЕКСОВ АГРЕГАТОВ БЫТОВЫХ МАШИН 1 2 А.С. Чурилин , Е.А. Тимофеева
Санкт - Петербургский государственный университет сервиса и экономики,
192171, Санкт - Петербург, ул. Седова, дом 55/1
Рассмотрены свойства новых абсорбентов, входящих в противошумовой комплекс, в сравнении с аналогами и стандартными конструкциями. Показано, что абсорбенты, полученные из отходов, по основным параметрам не уступают аналогам, а по некоторым их превосходят (по акустической эффективности, эксплуатационным свойствам, ряду экономических показателей).
Ключевые слова: шумозащитный комплекс; виброизоляция; вибропоглощение; звукопоглощение; диссипация
Шумозащитный комплекс, включает в себя средства виброизоляции, вибропоглощения и звукопоглощения. Механизм подавления колебаний в этом комплексе так или иначе построен на принципе диссипации - трансформации колебательной энергии в тепло. Рассмотрим механизм любой бытовой или коммунальной машины, приводимый в действе электроприводом - стиральная машина, пылесос, мясорубка, кофемолка, дрель, электролобзик, электропила и пр. Как правило, такие механизмы должны быть обеспечены элементами шумозащиты. В принципе, любой механизм можно сделать малошумным, применяя грамотно те или иные способы гашения механических или звуковых колебаний. Правда, иногда применяемый комплекс шумозащиты может приводить к удорожанию механизма до 100 %.
Рассмотрим зависимость коэффициента передачи колебательного усилия от жесткости, эффекта демпфирования и колеблющейся массы. По массе оборудования выбирают удельную нагрузку (Р, Н/м2) на упругое основание. Обычно расчет вибрационной изоляции ВИ ведется на несколько вариантов ее толщин к, не более 0.2 м в несжатом состоянии. Толщину слоя после сжатия находят по формуле:
(
к = к
1 -
а
Л
Е,
(1)
ст У
где а =10- Ру, Н/см , Ест - расчетный статический модуль упругости слоя, Па.
Далее для каждой из толщин определяют динамическую жесткость:
Еж = Ек^Ев- • (2)
к
где Еск=Еск0-Екон/Енач - динамический модуль упругости скелета материала, Па; Еск и отношение Екон/Енач определяются по удельной нагрузке а; Еск0 - в несжатом состоянии, Ев - модуль объемной упругости воздуха, заключенного в порах материала. Для пористоволокнистых матов Ев=0,0014 Па.
Резонансную частоту системы:
/0 = 500
0 \ ЕУ
• Гц
(3)
сравнивают с частотой возмущающей силы.
Предпочтителен вариант, когда
Уо<1/л/2 . Частота возмущающей силы /о=1420/60=24 Гц, если сделать прокладку трехслойной. Такой же расчет показывает, что можно использовать двухслойную прокладку для ВИ основания из отходов с объемной массой 250 кг/м3. Видно, что частота возмущающей силы лежит на нижней границе второй гармоники. Можно применить инновационное решение. Зная четкую зависимость уменьшения нижней резонансной частоты с уменьшением жесткости системы, можно применим гофрированные мембраны, встраивая их в пористоволокнистый материал.
Зададимся параметрами ВИ основания из отходов текстильной промышленности с объемной массой 500
3
кг/м , толщиной 7 см. Расчет для одно -, двух -, трехслойной опоры, табл.1. _______Таблица 1_________________________
№ примера ho h Кж fo Fo/y¡2 Foл/2
1) 7 5,73 9,32 29 21 41
14 11,55 4,68 22 16 31
21 16,5 3,27 17 12 14
2) 7 5,12 14,8 25,9 18,3 38
14 10,25 7,4 18,3 13 26
21 14,65 5,17 15,3 9,5 21,6
Так, если собственная частота
Е' =
3
Л =
ъх
(8)
(п 212Р
п Х’Ь2' ‘ 13.6
где X - длина волны сигнала, м; / - частота, Гц; 5 - толщина образца, м; р -объемная масса диссипативной конструкции, кг/м3; Д - разность уровней колебательной скорость на входе и выходе системы, дБ.
Для оценки эффективности шу-моглушения
М = 4018(П/к ) ; /Й = 160л;щт (9), где т
виброизолятора равна / = 1/2тсл/К/М Гц, где К - коэффициент упругости, кгс/с; М - масса виброизолятора, кг. То уменьшая К в два раза, / уменьшается в
л/2 , то есть в 1,4 раза.
Следовательно, все величины (/0,
/,/42,/0 л/2 ) в табл. 1 уменьшаться в 1.4 раза и составят соответственно, например, для нижней строки: 10,9; 6,7; 15,4 Гц. Для определения коэффициента потерь в материале можно использовать принцип реверберации:
0,22
л = — • (4)
Тп
где Т - время затухания, за которое амплитуда уменьшается на 6 дБ; /п - резонансная частота, Гц. Декремент колебаний:
і =—=069 (5)
/т /т ')
Известно, что Е - динамический модуль упругости (при іа - напряжении и іє - относительной деформации): йа
Е‘ = йЄ • (6)
где є - изменяется периодически. Тогда,
Е = Е’ + ]Е” = Е'(1 + 7л); (Л = Е’/Е”) . д (7)
Таблица 2 - Динамические и статические параметры ВИ абсорбента
поверхностная плотность опорного слоя (фундамента машины), кг/м2; £ - динамическая жесткость упругого слоя, МН/м3.
Для материалов с закрытыми порами:
Г ?
£ = £д + ^ , (10)
а для абсорбента с открытыми порами (волокнистый мат):
г
8Ь = 143/ё, (11)
где ё - толщина слоя, мм. Соответственно, соотношение £д/£, лежит в
пределах 0,5 - 1.Сравним параметры новых ВИ с классическими, табл. 2.
В табл.3 представлены данные об относительной сжимаемости ВИ
Диссипативная конструкция Объемная масса в сжатом состоянии, кг/м3 Динамический модуль упругости,Па х105 Ед/Ec
Пористая резина 700 25 2
Пенопласт 170 6 4
Шерстяной войлок 400 40 3
Минеральная вата 70 1 2.5
ДВП 200 16 2
ВИ мат из текст. отходов 300 12 2
То же 150 5 2.5
40
НИИТТС
Разработка шумозащитных компелексов агрегатов бытовых машин
Таблица 3 - Сжимаемость ВИ диссипативных конструкций при нагрузке
Диссипативная конструкция Продолжительность действия нагрузки Относительная сжимаемость, %
20 000 Па, 2
ДВП, толщ. 25 мм, Через 10 суток 6
объемн. плот. 200 кг/м3 “ 20 “ 6.5
“ 30 “ 6.6
4 000 Па 40
Минвата, толщ. 50 мм, Через 10 суток 50
объемн. плот. 100 кг/м3 “ 20 “ 55
“ 40 “ 60
ВИ панель из текст. от- 10 000 Па 5
ходов, толщ. 50 мм, Через 10 суток 7
объемн. плот. 200 кг/м3 “ 20 “ 8
“ 40 “ 8,5
Построены зависимости влияния объемной массы на динамический модуль упругости при различной статической нагрузки и экстраполировать поведение ВИ конструкции для различных условий эксплуатации бытовых приборов. Найдены, аналитически обоснованы оптимальные пропорции основных компонентов, их регулирующее действие на управление свойствами диссипативных конструкций, с учетом акустической эффективности, экономических и эксплуатационных показателей.
В результате исследований шумозащитных комплексов разработаны методики производства оригинальных абсорбентов со способностью самовен-тилироваться; - облегченные, влаго -огне - биостойкие; вибродемпфирующие - широкого действия для тонкостенных элементов механизмов и массивных объемных деталей; виброизолирующих с регулируемой частотной характеристикой и улучшенной виброизолирующей способностью за счет внесения объемно - армирующих элементов.
Исследованы также свойства новых абсорбентов в сравнении с аналогами и стандартными конструкциями. Показано, что полученные абсорбенты из отходов отрасли по основным параметрам на уступают аналогам, а по не-
которым - превосходят (акустическая эффективность, эксплуатационные свойства, экономические показатели).
Разработанные методические основы производства абсорбентов из отходов, дадут исходные данные для проектирования агрегатов переработки отходов.
Литература
1. Изак Г.Д., Гомзиков З.А. Шум на судах и методы его уменьшения, М.:Транспорт,1987
2. Справочник по технической акустике (Под. ред. М. Хекла и Х.А. Мюллера). Л.: Судострое-ние,1980, 421 с.
3.Справочник по судовой акустике. (Под ред. И.И. Клюкина), Л.: Судостое ние,1978,421 с.
4. Stewart N.D. Spinning Noise Textile Indus-tries,V.141,1977,
p.29-34.
5. Вибрация в технике:Справочник в 6-ти т.Т.1,с.35,т.3,с.544.-М.,1980.
6. Справочник по контролю промышленных шумов., Пер.с англ.,под ред.Клюева.-М.:Машиностроение,1979, 447 с.
7. Клюкин И.И., Колесников А.Е. Акустические измерения., Л.: Судостроение, 1982,256 с.
8. Аэрогидромеханические шумы в технике.
(Под ред. Р. Хиклинга), М.:Мир, 1980, 336 с.
1Чурилин Александр Сергеевич, к.т.н., доцент кафедры “Техническая механика” СПбГУСЭ. Тел.: (812) 700 6216.
2 Тимофеева Екатерина Александровна, аспирант кафедры "Управление качеством и экспертиза
товаров и услуг" СПбГУСЭ
