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柴油机消声器的设计改进及消音器产生说明
发布时间:2023/2/6 点击次数:562

柴油机消声器的设计改进及消音器产生说明
 

在工业现境的污染有空气污染、水污染、噪声污染等,而噪音污染成了难消除污染之一,常见有柴油机噪声、空压机噪声、通风机噪声、水泵噪声污染等等。各式各样噪音的共振损害人健康,这种污染也是难控制的和评定的污染。针对现有的工业现场环境噪音的实际情况,对噪音采取了消声降噪的措施。主要从机理上分析了噪音产生的原因、传播途径、对人的影响,并结合噪声学原理,对现有柴油机消声器消声不足的问题进行设计改进。通过实践,改进的柴油机消声器效果良好,结构简单,成本低,在本企业中推广应用。

 

噪声来源于交通运输、工业生产、建筑施工及社会生活,这些噪音令人烦燥,损害着人的健康。特别是工业生产中的噪音,气动力性噪音、各种强烈机械噪音及振动等,是社会工业发展中产生的必然结果,人们为了生存,既不想忍受,又要忍耐着承受这一切。这些噪音量能令受者感到心动过速,心律不齐、心情烦躁。严重时还会内耳发生器质性病变,给人带来连锁反应的各种疾病。

噪音对人的听力危害与噪音的强度、频率及暴露时间有关。本文对噪音进行分析,以噪音源和噪音的强度、频率及产生时间长短之间的关系为依据,采用各种有效的改进柴油机消声器设计理念,逐步将噪音降低或消失。

 

2噪声源产生的原因

工业现场的噪声从产生的机理上分析主要有两大类:一类是机械结构振动性噪声,是机械结构件产生强烈振动而辐射的噪声;另一类空气动力性噪声,是由压缩空气在工作中存在的非稳定过程、湍流或其它压力脉动、气体与管壁或其它物体相互作用而产生的管内噪声或进排气口处的辐射噪声。

在本单位空气动力性噪声已严重影响工人健康,它产生于气动元件(如气缸、气动阀、气动电机、三元件等)工作时气体直接从大型气缸(型号380)的阀体中排出,较高的气压差使气体体积急剧膨胀,产生涡流,引起气体的振动,发出强烈的噪声。通常利用吸声材料、阻性柴油机消声器来降低噪声。方法是在气体流动的管道口接一个有固定吸声材料阻性柴油机消声器,当气流排出时一部分噪声能被吸声材料吸收,起到消声作用。结构如图1所示。

它存在一个缺点:阻性柴油机消声器中容积过小,向外扩散排气时速度过慢,减慢了气缸或其它气动性设备丁.作周期。影响了生产控制速度和可靠性,也低了生产率。但

 

1阻性

柴油机消声器如果不采用这阻性柴油机消声器H作环境周围会产生高频噪声经测定约在120dB。跟据医学上分析噪声大小对人健康危害声界定,压级低于75dB不会影响人的听力团。如果长期暴露在85dB以上的噪声环境中,疲劳的听觉不但不能恢复,可能会造成永久性的听力损失的。可见,工作环境噪声量已严重影响人的健康。

3噪音源分析

在生产现场压缩空气压力约为6~8MPa,供给气缸设备工作,产生噪音过程如图2和图3所示。当压缩空气要驱使气缸向左移动,在控制信号作用下,压缩空气将由P口进入并与B口接通,压缩空气进入气缸右腔,推动气缸向左动作。同时,气缸左腔的压缩空气要经A口,通过。口急促地排出。因排泄急促,内外压力差非常大,产生大的冲击和摩擦,发出刺耳噪音。同理,当气缸向右移动时也会发出高尖锐响声。可见,高束气流从高压的气缸腔中向外排泄时在排气口处产生的间歇性尖锐响声。大流速可达80m/s以上,噪音达110分贝以上气4噪声控制过程分析这些噪声问题可以归纳为三个环节:即声源——传播路径——受者。经过对噪声源本身的测量和分析,我们设定了三种消音的方法。

1)在噪声源上采取有效控制

提出对声源采用控制的四种方案:1)选用更换为安静型气体换向阀;2)采用动力吸振器,减少气体与阀体的撞击和摩擦,改变撞击力的过程,在接触表面釆用软材料以延长力的作用时间,减少摩擦;3)将阀体的排气口改为开孔板或金属网格,使高压气流分流排出;4)改变排气口结构。

2)对传播路径的控制

也设想过在传播过程中对噪声进行隔离、吸收、阻挡或衰减,主要的方法归纳为三种有:1)改变声源位置;2)吸声;3)隔声装置。

3)对受者采用安全防护劳动用品

对受者(现场作业工人)采取的防止噪声危害的措施有二种方法;1)减少噪声暴露时间;2)戴耳塞、耳罩或头盔。

主要从客观上及经济上综合考虑,结合本单位的实际情况。采取的防护措施是以消声为主,采用重新计设改进消声设备控制措施,在排气口噪音源处进行消声处理。设计中采用微穿孔板消声,阻力损失小,再生噪声低,在这种髙速气流场所,能有效减小设备消声结构尺寸,降低了造价,节省了安装空间,同时它能耐高温,不怕潮湿和蒸气,耐腐蚀,清洁空气,不会污染环境,5降低噪声措施

如图2所示,在电磁换向阀0,、排气口联接上金属软管,将气流(噪音源)引致一个自行设计改进的柴油机消声器中,柴油机消声器(如图4所示)开有许多孔板及内置有网格,使高压气流分流排出,使气流在柴油机消声器内的管道里膨胀、扩散、反射,相互干涉,将噪音源消除。柴油机消声器设备如图4所示。

柴油机消声器结构组成:它是共振腔和吸振相互作用为一体的柴油机消声器,密封的空腔经过内管上的小孔与气流通道相连通,小孔径将集中的强气流分散排出,而空腔中的网格的毛毯则起到声弹簧作用,既有阻性吸声材料,又有抗性柴油机消声器的干涉等作用。

6降低噪声过程的分析

1)一级消声量确定。本身这种柴油机消声器本身并不吸收声能,它的作用是借助管道截面突变,降低激励力幅值。在内部建立一个单节空腔,在柴油机消声器中称为扩张室,如图5所示。

柴油机消声器消声原理可知,消声量71=101g[1+宀m-丄)dB)⑴。可见,消声量大小取决于扩张m

m,即是扩张室截面积与入气口截面积之比。消声频率特性则由扩张室长度L决定,ML为周期函数,消声量随频率作周期性变化,如图6所示⑶。

从消声量频率图来分析,如果采用了扩张比m=100,周期值取1.0-2.0,消声量达30dB以上,能达到好的效果。

2)二级消声量确定。气流从电磁阀排气口进入

扩张比m=si!si5扩张室消声原理一级扩张室并向各小孔分散排出,分散过程就是降低强气流的撞击。根据亥姆霍兹共振原理,可以确定共振的频率丸=(Hz),c为声速(m/s);矿为共振腔容积m%G为小孔的传导率;叫/(3.財)(m),其中n为孔数;so为每个小孔面积,为穿孔板厚度(m),d为小孔直径(m)。这些小孔可以看作为许多亥姆霍兹共振腔并联。当孔的数量达到了各孔心距为孔径5倍以上时,可以认为各孔之间声辐射互不相干涉,当声波频率与共振腔为一致时系统发生共振,能达到大消声量。经过现场测试,双层微穿孔板消声能达到25~30dB范围的消声量。

三级消声量确定。气流从密封的空腔经过内管上的小孔排出,分散和降低强气流的撞击;在中间层接触表面镶上一层网格毛毯材料形成非金属网格,以延长力的作用力时间,降低了气流的正面撞击。改变结构固有频率,防止共振;形成扩张室及吸振腔共同消除高频啸叫声。使其消声量更进一步降低。

从上可得;扩张室与空腔内管上的小孔消声量之和达65dB,而中间层接触表面镶上一层毛毯材料形成非金属网格,降低了气流的正面撞击。经测试,设计改进的柴油机消声器能将工业现场中气动设备的噪声控制在50dB以下(45分贝时相当于人比较小声说话的声响),各性能达到设计改造的要求。

设计改进的柴油机消声器经过生产和试用,产生环境噪声污染的达到《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中规定三类标准65分贝~55分贝这种有效措施,减轻噪声对周围工作环境的影响。

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