在机械制造工厂,噪声污染大多发生在车间部分工位,影响的人数相对较少,不象空气和水污染那样对更大范围的公众利益造成侵害,因此容易被忽视。但关心这部分特殊人群的身心健康和工作条件是各级政府和每一个企业应尽的职责。如果说与人相宜的和谐的工作环境是制造精良产品的必要条件,那么,“粗糙”的工作环境则是制造不良品的充分条件。因此,改善包括噪声环境在内的工厂环境是希望制造精良产品的富有远见的投资决策者的理性选择。

1 机械制造工厂的噪声来源

机械制造工厂因车间工段的作业特点不同噪声来源也不同:

在下料工段,噪声来源于锯床的锯片与材料的摩擦、剪板机剪切板料的碰撞声;冲压机冲裁时产生的振动冲击。

锻造工段锻锤击打工件时的振动和冲击;空气锤上下运动时压缩空气高速排出的气流;铸造车间振动清砂;焊接车间点焊后矫正时重锤敲击;搬运工件特别是搬运毛坯件时的碰撞;天车不平稳运行产生的噪声。

机加工车间机床粗切表面不规则毛坯时产生的冲击;车削时后刀面与工件表面强摩擦引起的刺耳啸叫声;离合器和齿轮传动时的冲击;装配过程中用气扳手在拧紧螺母螺栓和用压缩空气清理零件表面时气体媒质从开孔及缝隙高速排出产生空气动力性噪声等;气扳手工作时的振动。

机械制造工厂除了制造过程产生噪声外,还有电磁噪声(如继电器触点触离噪声、变压器工作噪声)的影响。

2 机械制造工厂噪声污染的控制对策

2.1 工厂设计阶段的环境预评价应包括噪声环境评价

在工厂设计阶段就对环境影响水平进行预评价,这样做首先可以唤起相关人员特别是企业决策者的环境意识[2]。而在环境预评价中,水、空气、固体废弃物和噪声污染都需要考虑,以便为后续各阶段的设计提供依据。在工厂设计阶段就根据工厂规模、生产工艺与设备的声源等级及其所在的位置对工厂噪声水平及对环境的污染程度和范围进行预评价,考虑噪声控制设计,可以减少约束数量和约束程度,降低噪声控制的成本,并能有效地改善噪声控制效果。

预评价还为了有针对性地采取对策,避免盲目投入。因为盲目地投入意味着噪声控制效果的不确定。噪声的控制有时并不需要很多投资,关键在于准确地确定噪声源和声级,找到控制噪声的有效途径。

为使工厂环境预评价更符合实际,评价组应有噪声控制专家,以便能在工厂设计的中前期听取专家意见。在工厂设计流程中还应规定在设计中实现专家可行建议的控制步骤。

2.2 振动控制

振动控制是低噪声运行所必需的,因为振动会使机器表面、保护板和建筑物构件等产生辐射噪声。

机械制造工厂中主要有三类机械设备引起振动:

(1)由于静态或动态不平衡引起振动,如水泵,风机等;

(2)象空压机等往复运动机械因本身不平衡引起振动;

(3)因冲击力引起振动,如冲床、剪板机、锻造设备等。

振动控制成本是与振动控制目标和方案设计的合理性相联系的。振源少,振幅大,受体多,宜选择振源控制;振源多,受体少,宜选择控制接受体。象锻锤、冲床一类设备工作时,振动频率不高,但振幅大,噪声分贝值高,不仅影响人的听力,而且影响周边环境中较大范围的仪器仪表的正常工作(某重型机器厂的锻锤工作时,振动使600m内的指针式仪表的指针明显摆动,影响读数),适宜采用振源控制的方法。

一汽车制造厂有一台用于生产汽车底盘的800吨冲压机,在冲压机前面约1.2m处操作人员位置测得噪声级为94.5dB,脉冲和准峰值分别为120dB和105dB(均为A声级,以下同)。要控制噪声就需要对冲压机减振。根据每分钟冲压次数和冲压重量,选择BMF隔振器。加隔振器后,支座的水平加速度级降低了12dB,垂直加速度级降低了9.5dB。操作人员位置处的噪声从94.5dB降到88dB。

振动控制的步骤是:

(1)振动预测

(2)分析振动特性

(3)确定振动控制对象

(4)选择振动控制方法

(5)振动控制方案设计

(6)制造、安装、检验

2.3 吸声降噪

吸声降噪是利用分布在内墙壁面,隔声罩内壁的吸声材料吸收声能以减弱混响声,降低混响半径以外空间的噪声。

在实际工程中,一未经吸声处理的车间在采用吸声措施后,降噪量一般可达5~7dB。经吸声处理后,直达声更为突出。人可辩噪声方位,声环境质量明显改善。

某厂一冲裁车间为钢筋混凝土砖石混合结构,采取降噪措施前,等效A声级超过95dB。在分析冲床产生的噪声特性之后,采用如下吸声措施:平顶满铺穿孔共振吸声结构硬质纤维板,内侧用一层棉花纸紧粘在板面上,然后再铺一层超细玻璃棉,车间四周墙面粘贴半穿孔软质纤维板。经处理后,得A声级降噪量约为5dB,噪声环境明显改善。

2.4 设置隔声罩

为了降低辐射噪声对周围环境的影响,对某些强噪声机器可采用隔声罩以阻断噪声传播途径,将噪声封闭在特定的小空间中。

设计隔声罩时需要注意:

(1)应选用轻质复合材料制作构件,外壁用薄金属板或非金属板硬板,内侧涂刷阻尼层,贴敷高效吸声材料层。

(2)隔声罩内壁面与设备空间距离不小于100mm。

(3)吸声材料层各频率的平均吸声系数α≥0.5,并兼顾防火、防腐、防潮的需要。

(4)避免噪声源和罩壁之间的刚性联接,防止与地面结合缝处的声泄漏。

(5)需经常维修的设备,罩壁应设计成组装单元,并特别注意结合处的密封。

(6)机器设备需要通风散热装置时,应附加通风消声装置,消声量应与罩的隔声效果相当。

加工中心的隔声罩有较好的降噪效果,对于那些手头缺乏足够设计资料的设计者是一个可以借鉴的设计实例。



2.5 阻尼及阻尼材料的运用

阻尼就是在每个振动表面加上一层或数层减振材料,来达到减小振动和振动引起的噪声的目的。例如金属零件撞击一块金属片引起的噪声,可以通过使用油毡、阻尼物、声挡板及其它合适的材料进行阻尼。

一拖拉机厂机加工车间有一输送小工件的斜槽,当工件撞击斜槽的薄金属片时,会反射出很大的噪声。其控制方法是:在斜槽的正面或背面采用阻尼层减振。在斜槽与工件接触面铺一层纸板,纸板上覆盖20号镀锌钢板,在斜槽中心漏斗处放一块橡胶挡板,以防止噪声反射到斜槽边上未经阻尼处理的区域内。做这样的处理后,在距斜槽边1m处测出,A声级从88dB降低到79dB,减少了9dB。

2.6 设备采购

噪声降低可从声源和声传播途径控制两方面着手。噪声源降低主要是按照机械运行的低噪声机理和采用低噪声机械零件,设计低噪声机械设备及装置,以降低在生产运转时产生的噪声。在一个工厂车间,往往要布置多台设备,为降低车间的噪声,必须尽可能控制每一台设备的噪声。只有这样才能有效地降低噪声。

采购设备前,一般要针对采购对象制定相应的技术文件,除确定设备的规格,性能等要求外,还应对机器设备的运转噪声提出明确要求,并在合同中约定验收标准。

为了控制工作噪声,有时要根据工厂的具体要求对机械设备进行必要的技术改造,例如降低冲床噪声最有效而且较简便的方法是采用隔声罩。由此可降噪约20~25dB。也有对冲床的强声源部分如传动系统、曲柄连杆机构,分别采用局部隔声罩。因此需要为降噪改造留下接口,也可由制造商一并供应。用户的这种要求需要在采购合同中约定。

2.7 设备布置中的降噪措施

一输送机制造厂将输送机头专用铣床安装在装配车间内,用于铣削机头两侧驱动装置安装面,断续切削产生很大噪声,数十名装配工每天在强噪声环境中作业,距离该机床30m范围内都要大声交谈。在该厂机加工车间,磨刀砂轮机与近30台机床置于同一空间,除了车间的机床工作噪声,工人还要接受刺耳的磨刀噪声。象磨刀砂轮机和前述的专用铣床一类强噪声设备,应与其它低噪设备和众多工人的工作空间隔离开。

2.8 机械工作噪声及其控制

车削工件时,因切削用量和后角选择不当,车刀的后刀面会与工件表面产生严重摩擦,引起刺耳的啸叫声,这可以通过调整切削用量并适当增大车刀后角降低噪声。粗车时车刀后角可在4°~6°范围内选择,精车时一般取8°~12°。

为了降低冲裁噪声,可以改变模具形状延长冲裁时间。具体可以采取下列措施:

(1)采用斜刃模、阶梯模,进而改善力时特性,降低噪声;

(2)采用小间隙模具,因为当冲头与模具间的间隙较小时,工件在冲裁时会部分挤压在模具内,这种挤压力形成阻力起缓冲作用,降低噪声;

(3)采用减振缓冲器,其作用是在材料断裂瞬间给冲头和滑块加上阻力,使其受力时不致由于材料的突然断裂而迅速下降;

(4)降低打棒声,为了将冲床工作时嵌在冲模内的冲压件推出,可采用推料系统的直打棒、推料器及顶杆等将其推出。

2.9 行政管理控制与个人防护

在车间里,有些噪声是不自觉中人为产生的,可以避免,如重锤敲击、工艺方法的使用不当、搬运中的撞击等,行政管理者应当对制造噪声的行为作出限制性规定,培养工艺技术人员和工人的噪声控制意识。还可以把工作人员的工作时间进行划分,错开在高噪声区域和低噪声区域的作业时间。通过班次的调整降低噪声暴露,以减少受噪声影响的工人数和减少要求使用防护设施的人数,使得每天的噪声暴露满足下列关系[4]:

CT=∑i=1nTsiTyi≤1.0

其中Tsi——每天的实际噪声暴露时间。

Tyi——允许的噪声暴露时间。

个人防护设施的使用,是一种在完成噪声控制工程和管理控制前的临时过渡性措施,在极少数情况下,不得已才采用这种设施来作为一种解决噪声问题的长久方法。

配戴护耳器是对不得不在那种强噪声环境中工作的人员听力的一种保护措施。首先要选择符合标准、测试合格的护耳器;其次要培训工人正确地使用和维护;为了工人听力的长久健康,还要对那些必要的岗位作出规定并督促检查工人配戴护耳器。

2.10 噪声监测与技术改造

象配置温度计一样,在强噪声车间装置噪声计是必要的,这可以让工人经常了解并关注自己所处的噪声环境,从而自觉地运用科学方法改善噪声水平,并在专业人员的指导下采取措施降低噪声对自己的不利影响,同时也为降噪技术改造提供依据。

一个车间,引起噪声超标的主要噪声源一般有一二个,降噪的有效途径就是针对主要噪声源进行技术改造,可以选择控制噪声源、阻断噪声的传播途径或采用个人防护设备,也可以综合运用技术和管理措施。

有时对设备进行并不复杂的技术改造就可以获得较好的降噪效果。如对一种冲床的齿轮、卡盘、飞轮撞击等产生噪声的噪声源采用声障板衰减,就使操作者处测得的冲床空载时A声级从88dB降低到78dB,冲压时从102dB降低到88dB,整个操作过程的噪声暴露符合要求。

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