冷镦自动机车间噪声控制
导语
冷镦工艺是一种少切屑 、无切屑的加工 工艺, 它具有生产率高, 生产成本低, 易于实 现自动化的特点, 因而该工艺应用范围不断 扩大, 新品种、新结构不断出现, 特别是在工 业领域中, 金属标准件 、螺钉 、螺母、铆钉、钢 球、钉子、螺栓及内燃机中的通用件等, 大量 采用冷镦机来成形。特别是通用标准件生产 中, 冷镦机应用更为广泛, 并且生产速度高达 每分钟几百次甚至上千次 。由于单位时间内成形工件的个数很大, 加之冷镦工艺加工的金属为冷态变形抗力很高, 机器受力零件承受的为短期高峰的冲击 负荷, 所以产生的噪声高达95至110dB(A) 。 因而对操作工人以及周围环境造成了严重的 危害, 已成为亟待解决的问题 。
本文针对西安某标准件厂铆钉冷镦车间 噪声超标的问题, 分析造成超标的原因, 设计 并实施了噪声控制方案, 使得冷镦机对周围环境造成的噪声得以有效控制, 并达到了环保标准的要求。
一、该冷镦机车间的噪声现状
如图1所示, 冷镦机车间装有22台冷镦机。双排布置, 该冷镦机车间为一层平顶楼。车间总长一百三十米 。北面为成品堆放点, 长度大约为25m 。整个车间内无隔墙, 为贯通结构 。整个车间仅在西面有两扇宽 4m, 高 4m 的门。便于汽车进出该大门, 将原料拉入或将成品拉出, 这两个大门均无门扇, 冬季时仅挂厚棉大门帘, 而办公室为二层楼, 由于该厂的北面为外单位职工住宅区, 所以按国标被划分为二类混合区 。即为工业、商业 、 少量交通与居民混合区。根据中华人民共和国国家标准 《工业企业厂界噪声标准》 GB12348-90的要求, 昼间60dB(A) , 夜间50dB(A) 。而按中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声测量方法》GB12349-90进行两面界墙处的噪声测试, 最大噪声为夜间65dB(A) , 超标15dB(A) 。并且噪声最大点在图1中的A段, 即在最靠近车间西面的车间与办公楼之间处。
二、噪声超标的原因分析
冷镦工艺是将室温( 冷态) 下的金属线材 ( 或细杆材) 依靠冷镦机先自动切成一定长度, 送入凹模, 保证杆部不变形并顶住杆部, 后用冲头镦粗头部并使它成形或冲孔。冷镦 工艺是非连续工作的, 镦制一个工件后, 才能 再送下一个毛坯 。因此工作具有间隙性 。也 正是因为这种冷态坯料变形抗力大, 使得受 力零件产生很大的弹性变形, 并且变形及变 形力又瞬间建立和消失, 受力零件的弹性恢 复产生的振动, 辐射出强烈的结构噪声, 同时 弹性变形的很快建立和消失, 又产生了类似 于“拍手”的加速度噪声。尤其在多工位冷镦 中的第一道坯料切断工序中, 加速度噪声最 大。这是因为坯料切断后, 变形力瞬间消失, 产生很大的加速度噪声。加之冷镦机为全自 动化的机器, 单位时间内成形工件数量多, 产 生的噪声声压级很高, 频率范围宽广, 且以高 频为主, 对操作工人及周围环境构成严重危 害。
而在图 1 冷镦机西面的窗户均为 3 ×3m 的大窗户, 窗户玻璃破损严重, 特别是最北头 的四扇窗户的玻璃损坏严重, 加之车间北面 的大门又没有门扇, 所以冷镦机的高的噪声 无法被有效地隔绝而传到北面界墙上及其以 外, 所以造成噪声超标的原因, 应该为冷镦机 高的噪声和车间门窗极差有隔声特性。
三、该冷镦机车间噪声的控制
根据中华人民共和国国家标准《工业企 业厂界噪声测量方法》BG12349 -90 的“2 .6 测点位置选择 :测点( 即传声器位置) 应选在 法定厂界外一米, 高度 1 .2 米以上的噪声敏 感处, 如厂界有围墙, 测点应高于围墙。”从这 一标准可看出, 围墙高了, 测点也高了, 并且 处于围墙之上, 正所谓“水涨船高” 。所以, 依靠增加图1中北面围墙高度的方法来使噪声达标的措施不可取。
因为冷镦机噪声很大, 且高频声压级很高, 所以很自然就能想到采用高频吸声性能好, 隔声又很大的隔声罩或隔声间来隔绝冷镦机的噪声。但是铆钉冷镦机在工作时, 虽然原料采用盘料, 原料自然很长, 但冷镦机生产率很高, 在一盘新料开始装上及旧料用完 时, 需要人为进行操作完成上料动作, 同时要时刻观察冷镦机工作情况, 发现问题及时解 决, 以免损坏模具, 加之冷镦机电动机及轴承需要散热, 冷镦机还需要经常更换模具, 并且冷镦机高度尺寸虽然不大, 但长度较长。这 样, 若在冷镦机上安装隔声罩来隔声, 以免其 噪声传播出去, 则该隔声罩尺寸就会很大, 并且开设在隔声罩上的空气进出口要进行良好 的消声处理, 并且要留有玻璃观察孔用来监 视机器工作情况, 而该车间冷镦机台数较多 ( 22 台) , 相互之间间距较小, 所以, 冷镦机隔 声罩的结构复杂, 造价极高 。原来有两家噪 声治理单位均提出隔声罩的降噪方案来控制 该冷镦机的噪声, 来使该厂厂界北面噪声达 标, 所报噪声控制工程造价均在二十五万元 以上 。虽然采取隔声罩的方案在使厂界噪声 达标的同时, 又使操作工人免受噪声的危害, 但却造成了维修 、更换模具及操作观察机器 运转情况不便 。该厂为标准件厂, 厂子不大, 利润低, 该噪声控制工程造价费用太高, 该厂的经济无法承受, 此外, 采取在车间内进行吸 声处理的方法, 即在车间内悬挂吸声体, 在车间的天花板及墙壁上挂上吸声垫, 对车间进 行吸声处理的措施时, 却面临着该车间西面 窗户较多且大, 窗户占西面墙的面积比例太大, 加之冷镦机距离窗户很近, 噪声到达窗户以直达声为主, 所以吸声处理效果不大, 并且造价也太高。
针对该冷镦机车间的噪声现状及超标原因分析, 并且考虑到冷镦机噪声高频量较大, 噪声指向性强, 经过深入的理论分析计算, 决定不采用隔声罩和吸声处理的方案, 而是采取将车间当作隔声间处理的低造价降噪方案。
首先将该冷镦机车间的西面所有的钢窗 窗框环的、关闭的插销或钢窗锁紧的手柄已 损坏的全部修好, 所有坏的玻璃换新的, 并且旧的玻璃四周密封用固定油泥掉的, 全部抹上新的油泥, 这样大大提高了窗户的隔声性能, 同时, 也提高了冬季车间保暖的能力 。
其次在车间北头成品堆放点和冷镦机之 间, 即车间的北面大门的紧南面, 用砖块砌墙, 将车间由此隔断, 但为了便于将冷镦机加工好的工件运入成品库, 在该墙的中间安装一扇门缝用毛毡密封的简易隔声门, 这样做一方面可使冷镦机车间高的噪声得以隔绝, 从而不传到成品库, 由成品库最北面的两扇窗户传出, 造成噪声超标 。另一方面, 使成品库和冷镦机生产零件场地彻底分开, 便于管理, 使成品堆放处为一个地地道道的成品库。
最后, 将成品库中大门( 即车间的北面大门) 装上门扇, 这样一则可进一步降低由生产 车间传到成品库, 又由成品库传到厂界的噪声, 二则可使成品库在西面大门门关上后, 成品得以安全保存 。
上述三方面的降噪措施, 既起到降噪作用, 同时也具备上述的许多优点, 造价又低, 深得全厂领导 、职工及环保部门的赞赏 。
当利用上述隔声墙以及窗户和门作隔声处理两项措施后, 在成品库大门未安装时, 厂界北面原来噪声最大位置的噪声在所有冷镦机全开动时, 仅为48dB(A) , 完全达到噪声指标的要求, 而整个工程除过窗户玻璃所需费用外, 仅为二千八百元整, 造价极低, 仅为原隔声罩降噪方案的百分之一, 又不影响冷镦机正常工作, 可以预料, 成品库加装大门后噪声还会再小一些。
四、结 论
(1) 冷镦机噪声很大, 严重污染环境, 这一噪声的存在是由其工作原理决定的, 并且噪声大, 频带宽, 以高频为主, 对操作工人及周围工作环境造成严重危害 。
(2) 冷镦机车间对环境的污染的控制, 应优先采取将车间作为隔声间对待, 其次, 对车间内进行吸声处理, 最后才为用隔声罩将冷镦机罩起来的办法。
(3) 对噪声进行控制的过程中, 应兼顾降噪方案的降噪作用和其它作用的同时发挥上。
(4) 在噪声控制过程中, 根据噪声特性应多分析, 多对比, 应考虑采用一些造价低, 实现容易的方案, 并且要超脱习惯做法, 思路开阔, 采用一些简捷的降噪方案。
