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冲压车间整体降噪的应用
发表时间:2013-6-7 16:56:35
  噪声是汽车冲压车间危害工人职业健康最主要的因素。如果按现有的冲压条件,特别是随着自动化技术的不断应用,冲压生产线的生产节奏越来越快,产生的噪声也越来越密集。一般冲压车间操作岗位的平均噪声都在90dB(A)以上,部分区域甚至达到100dB(A)以上。因此,从保护员工听力及构建绿色工厂的角度出发,冲压车间必须进行噪声控制工程。

冲压线降噪工程的基本思路

汽车冲压车间的噪声控制手段较多,一般主要有以下3种:

1、采用低噪声的生产设备,重点解决噪声源的问题。随着压力机技术的发展,使用伺服压力机代替传统机械压力机,可以将冲压的噪声控制在75dB以下,达到非常理想的效果。

2、对岗位管理和工件加工工艺进行调整。通过轮岗的方式减少操作人员受噪声影响的时间;同样的零件采用5工序加工要比4工序加工产生的噪声小。

3、隔绝噪声的传播途径,减少车间的混响时间。由于车间混响时间长,声音衰减较慢,因而声源通过反射传至各受声点的噪声也就越多,所以必须利用特殊的介质隔断噪声的传播途径以减轻噪声对操作人员健康的损害。

由于现有冲压线已经无法在设备和工艺上进行大范围的改动,因此,在设备、工艺及周围环境已经确定的情况下,隔绝噪声的传播途径是冲压线降噪的主要手段和基本思路。

通常情况下,进行噪声控制有吸声、隔声和吸声隔声共用3种方法。吸声是利用疏松、多孔的材料将部分声能转化成热能加以吸收,如超细玻璃棉、岩棉等;隔声是利用质密的材料将声音隔绝于某个空间,如一定厚度的钢板就是很好的隔声材料;为了实现更好的噪声控制,往往采取“吸隔共用”的方法,将隔声材料和吸声材料制成专用的吸音板,表面为隔声层,内腔填充吸声材料进行吸声处理,这样的复合结构可以有效地增强整体的降噪效果。

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基本方案的制定

从以上分析中可以看出,制作专门的吸音板对大型冲压线进行全封闭处理,能起到很好的降噪作用,但有以下几个方面需要加以注意:

□ 降噪工程实施后,不能降低整线的生产安全。
□ 压力机周边1m范围内的噪声降低至85dB(A)以下,达到国家相关法律的规定。
□ 降噪工程实施后,不降低整线的生产效率。
□ 降噪工程实施后,不能增加模具的自动更换时间。

图1所示为生产线全封闭处理的外观图,从图中可以看出在生产线的周围加装吸音板使之成为一个相对封闭的空间,在全线自动化生产时操作人员处于隔音墙的外面,以达到隔绝噪声的目的。

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图1 生产线全封闭处理的外观

压力机周围隔音墙的高度通常与压力机横梁底面高度一致,对于生产线前端拆垛机部分的隔音墙应根据实际情况稍微降低一些;由于压力机的操作屏和原压力机工作台开出的滑升门都封闭在了隔音墙里面,因此为了操作的方便,在隔音墙上开设滑升门,对于其他需要进入的地方出于成本的考虑则采用手动外开门;为了能够方便地观察生产线内部情况,在隔音墙上适当位置安装由双层玻璃制作的观察窗。

由于降噪工程是对原有生产线的改造,必然会对整线的安全(S)、管理(M)、操作(D)等方面带来一定影响。因此在制定方案时,必须预测到可能产生的影响,并采取防范措施(见表)。

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降噪工程的实施

1、车间混响时间和各噪声源噪声值的确定

混响时间是指室内声音达到稳定状态,声源停止发声后残余声音在房间内往复反射经壁面吸收,平均声能密度下降为原有数值的百万分之一的时间(或声能密度衰减60dB所需要的时间)。混响时间越长,则表明声音在车间内多次被反射,能量衰减速度慢,在同样声源的条件下混响时间长的车间比混响时间短的车间噪声要大。

图2是车间测量的混响时间频率特性。从图中可以看出车间的混响时间比较长。

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对噪声源噪声值的准确测定是降噪工程的主要依据。测量车间噪声时,首先需要确定测试点,一般选取压力机周围1m范围的点,测试点高度为1.5m,图3所示为对18个测试点进行噪声测量的结果。可以清楚地看到,测定值远高于国家规定的85dB标准,必须进行降噪处理。

在测量各点噪声值的同时,还应记录各测试点噪声的频普,以便于掌握噪声的特点,为选择什么样的降噪材料提供依据。图4和图5分别为某噪声源的频普,可以看出图4所示的噪声在各个频率段的值基本相同,说明在降噪时需要考虑各个频率段的情况;图5所示的噪声值在低频阶段较高,在高频阶段较低,说明在降噪时主要进行低频段的处理。

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2、吸音材料的选择

图6所示为隔音板基本组成结构,从图中可以看出,隔音板共有5部分组成,噪声通过穿孔板的小孔进入吸音棉,一部分通过玻璃棉丝的振动将能量转化成热能消耗掉,另一部分被外层的钢板隔绝,达到吸隔共用的目的。

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(1)厚度为2mm的外层钢板,起隔音和支撑作用,并且是吸音板的外表面。

(2)吸音板中间部位为吸音材料,材质为玻璃棉制品,用于吸收声音能量,是降噪材料的主要组成部分。

(3)纤维板粘贴在吸音棉的外面,以防止吸音棉下坠。

(4)透音薄膜贴在吸音棉的两侧,起防潮和防止吸音棉丝从内层穿孔板的网孔中脱落的作用。

(5)穿孔板为带网眼的钢板,穿孔率约35%~40%,孔径2~3mm,噪声可以通过这些小孔进入吸音棉内部,同时该板还起有支撑作用。

在选择吸音材料时,确认吸音棉的吸音能力是关键。图7所示为吸音材料的吸音能力曲线。从图中可以看出厚度100mm的吸音棉比厚度50mm的吸音棉的吸音能力高,同时也可以看出吸音棉对高频段的噪声吸音效果较好,对低频段的噪声吸音效果较差。以吸音棉厚度100mm的材料为例,当噪声频率在250Hz时,吸音能力已经达到约35dB,随着频率的增加,吸音能力逐渐增加。

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声学研究结果表明,隔声材料质量增加1倍,隔声效果可以增加6dB。因此为了有效达到需要的噪声值,必须合理选择隔音材料的厚度。主要包括两个方面,一方面是外层钢板的厚度,特别是低频噪声比较大的场所,外层的钢板需要加厚,因为吸音棉对低频噪声的吸音效果远远差于对高频噪声的吸收;另一方面是吸音棉厚度的选择,一般根据噪声的大小,50~100mm是常用的一个厚度范围值,在本次降噪工程中由于噪声值超过标准较多,为了保证降噪效果,确定吸音棉厚度为100mm。

3、吸音板的密封处理

由于整个生产线的封闭处理是将多个小的吸音板拼接成为一个封闭体,因此为了保证降噪效果,在设计制造时需要控制好各个吸音板之间的间隙,一般为1~2mm。为了尽量不让噪声通过这些缝隙传出以影响降噪的效果,通常采用密封胶进行缝隙密封。

4、通风处理

由于设备本身运转产生的热量,加之吸音材料玻璃棉具有的保温特性,生产线内部在封闭后温度往往比外部高3~5℃。在实施降噪工程时,通常在隔音墙顶安装抽风机,抽走封闭空间内的热空气,使内部形成负压,外部空气可经隔音墙流入内部。在选用抽风机时选用低噪声的风机以免影响降噪的效果。

5、照明处理

由于封闭工程实施后使设备内部与外部车间照明隔绝,因此封闭体内需要增加照明系统。为了保证生产及后期设备维护需要的照明,设计照度达到500流明以上。封闭体内的照明系统进行单独布线,独立开关,保证方便使用而且不影响原有供电系统。另外,为了防止车间突然停电,在封闭体内加装了应急照明系统以保证设备和人员的安全。

6、生产线监视系统

生产线全封闭后不可避免地产生很多盲区,虽然在封闭墙上留有一定的观察窗,但可视范围已经大大减小,例如,在全自动换模(ADC)过程中,操作侧的对面为盲区,压力机工作台的移动存在着很大的安全隐患。所以,加装生产线监视系统能够实时监控生产线内外的生产情况,及时发现内部的异常情况发生,保证设备和操作人员的安全。

结束语

通过对冲压线实施降噪工程,并经第3方专业噪声检测机构的检测,生产线各点的噪声值均达到85dB(A)以下,完全满足了设计要求并达到国家标准。无论在成本控制方面还是在降噪效果方面都取得了很好的效益。
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