高速錠子噪音的分析與控制

尚會超 翁玉東 王成銀

摘 要：本文根據聲學原理，結合高速錠子本身構造的特點，分別從聲源、聲音的傳播和聲音接收三個方面描述如何控制錠子的噪音，降低噪音污染對人體的危害。

關鍵詞：錠子；噪音；健康

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.012

0 引言

中國是紡織品生產和出口的大國，噪聲污染越來越受人們的重視，特別是大量高速錠子同時工作會產生工人難以忍受的噪音，嚴重影響人們的生理健康，甚至引發心理健康問題。紡織車間的環境噪聲平均在100 ～ 105分貝，遠超人耳可接受值[1]。

聽力損傷是一個從生理發展到病理的過程，由短暫的聽覺疲勞，隨著強度和接觸時間的增加，逐步發展為聽覺系統的物理、生化等多種復合因素的損傷。噪音對心理的影響尤其顯著，噪音使人心煩、暴躁。特別是帶有重復性質的工種，噪音容易使人感到疲勞，注意力不集中。由于嘈雜的工作環境容易掩蓋有效的危險警告信息，所以噪音和生產事故的發生率呈正相關的關系。眾所周知，紡織廠大部分是女工，女性內分泌系統對環境的變化尤為敏感。噪聲會影響女性下丘腦激素水平的分泌，引發月經紊亂，比如經期延長或縮短，痛經等。孕婦長期接觸噪聲，特別是接觸100dB以上強度噪聲時，生出低體重兒發生率增加，其妊娠高血壓綜合征發病率可明顯增高。因此控制降低錠子的噪音是十分必要的。

1 聲學原理

聲音的本質是能量不停衰減的機械波。當振動頻率在20～20000

Hz時，并且滿足一定的強度要求，經由聽覺神經條件反射，產生聲音的感覺。

聲速是指聲波在介質中每秒鐘內傳播的距離，聲速與介質的密度、溫度等因素有關[2]。

波長是指聲波兩個相鄰波峰與波谷之間的距離。聲波在每秒鐘內周期性的振動的次數稱為頻率，聲波的頻率越高，則其波長越短。

用聲壓、聲壓級來定量描述聲波的強度。當有聲波存在時，由于聲波本質上是一種能量的變化，引起的聲波強弱變化的稱為聲壓。聲壓級用符號SPL表示，單位dB。聲壓級定義如下：

2 錠子的結構

紡紗錠子的主要作用是加拈卷繞，是以兩點支承的細長回轉體。根據紡紗原料和品種的不同和工藝的發展，目前錠子主要分為粗紗錠子和細紗錠子，本文主要討論棉紡錠子，錠桿的中部為了避免磨損，需要有較高的磨削精度。由于支承筒管在錠桿的上部，所以錠桿要盡可能得筆直，且有韌性。錠帶傳動位于錠桿中部的錠盤，為了防止塵埃進入軸承，將上軸承置于錠盤中。錠腳不僅是錠子的支座，而且還有儲存潤滑油的作用。

3 錠子噪音的控制措施

（1）聲源處減弱噪音。錠桿和錠盤的結合處作為高速旋轉件，因此，錠子的噪聲源在上支承，。其下部支承應由于使用具有較好的振動特性的滑動軸承。錠桿的幾何誤差對錠子的軸向振動和徑向振動有很大影響，在錠子軸向竄動和徑向擺頭的同時，會產生系統噪音。增加錠桿直徑，可以有效避免錠桿的幾何變形，相應的阻尼也會隨之增大，提高了系統的固有頻率，從而降低了強迫振動的影響。

雙彈性支承結構很大程度上減小了作用在上軸承的彈性力，能夠有效降低錠子產生的噪音。錠子的噪聲和錠子高速回轉時的振動有很大的相關性，高速回轉體噪音源往往來自旋轉體和軸承之間的滾動摩擦，降低噪聲最有效的方法是改善錠桿與軸承之間的配合形式，盡量增加支承的彈性阻尼，提高系統的固有頻率，減少系統產生的共振。當錠子運轉時， 較小的振動被下支承彈性恢復力和吸振圈簧阻尼所抑制， 可有效抑制錠底的軸向竄動；當有較大的振動時， 可使軸承與錠桿保持良好的接觸， 錠端運動軌跡是一個窄幅、小直徑、較規則的重疊圓環，內外錠腳間的阻尼介質可以延緩沖擊載荷的作用， 消耗振動的能量[3]。

高級錠子潤滑油主要用來減少零件摩擦，同時具有輔助冷卻、增加阻尼等作用。即使粘度較低，但依然可以形成有效潤滑，同時要具有很好的抗氧化性，有效抑制水分對錠子的銹蝕，另外錠子高速運轉時會產生大量的熱，因此錠子潤滑油應具有一定的散熱能力。最理想的形式是設計雙油腔結構， 使阻尼油和潤滑油分開， 加大阻尼油的粘度， 以加強阻尼。錠子和其它工業產品一樣存在一個磨合過程，在此過程中會產生大量的金屬屑， 要及時清理掉，避免噪音的產生和機構的磨損。

（2）阻斷噪音的傳播。在傳播過程中減弱噪聲，主要方法是用隔音或吸音材料把錠子噪聲聲源與外界隔離開。通常用吸聲材料對室內進行聲學處理，所謂的吸聲處理是指吸收反射聲的一種處理方法，利用熱傳導和分子吸收效應，吸聲材料把聲能轉化為熱能，在傳播過程中將能量消耗掉。

按照材料的物理性能和吸聲方式的不同，可分成多孔材料、薄板共振吸聲材料和空腔共振吸聲材料。不同的吸聲材料具有不同的吸聲系數，主要采用具有多孔以及透氣特征的一些材料將其覆蓋于室內墻壁的表面，例如塑料泡沫、纖維材料等。吸聲材料的表面有許多小氣孔，當外界的聲波傳入這些小孔時會發生反射，由于氣孔往往是內部大而孔徑小，所以僅有小部分聲音能從入口反射出來，而大部分則被吸收掉了。

（3）防止噪聲進入人耳。噪音必定作用在人耳鼓膜上，因此在人耳處減弱噪聲是很重要的一環。紡織車間是一個比較復雜的生產環境，存在各種形式的帶傳動、齒輪傳動，因此在保證安全的情況下紡織工人應該按照安全生產要求佩戴耳塞或者耳罩等隔音器具防護用具，以保證用耳健康。

4 結束語

產業升級和經濟發展的本質還是要服務于廣大產業工人，過去幾十年受限于工業水平和科技發展水平比較低，高速錠子工作過程中產生大量的噪音，嚴重影響人們的身體健康和心理健康。當下，有必要提高人們對錠子噪音污染的認識，積極改善紡織工人的工作環境，同時改進錠子的機械結構，減少由加工工藝和系統誤差引起的噪音，共同營造相對舒適的工作環境，將噪音的分貝值控制在人體可接受的健康范圍。

參考文獻：

[1]秦澤峰.我國紡織產業政府管制研究[D].東華大學，2010.

[2]徐瑤.時域有限差分算法在超聲非衍射波聲場仿真中的應用[D]. 中國科學技術大學，2013.

[3]徐彪.新穎的雙彈性高速錠子[J].紡織機械，2000（02）：16-21.

作者簡介：尚會超，（1974-），男，博士，副教授，主要研究方向：機械電子。