Снижение шума и сотрясений деревообрабатывающих станков и инструментов

Категория:
Техника безопасности в деревообрабатывающем производстве


Снижение шума и сотрясений деревообрабатывающих станков и инструментов

Большинство лесопильно-деревообрабатывающих станков в действии создает сильный шум. Длительное воздействие шума на организм человека вредно отражается на его здоровье, расстраивает нервную систему, вызывает общее утомление, приводит к глухоте, ухудшает зрение, притупляет способность к ориентации и наблюдению при обслуживании оборудования.

Качество современных станков и машин во многих случаях определяется по уровню их шума во время работы. Это в полной мере относится и к быстроходным деревообрабатывающим станкам. Устранять источники шума деревообрабатывающего оборудования необходимо в стадии его конструирования и изготовления.

К основным причинам создания шума и сотрясений деревообрабатывающих станков относятся:
— способы обработки древесины (пиление, строгание, фрезерование, измельчение), форма и размеры режущих инструментов;
— большая скорость движения (вращения) рабочих органов с режущими инструментами и неудачное их расположение относительно других частей станка;
— геометрическая неточность, наличие зазоров и недостаточная жесткость в сопряжениях конструктивных элементов станка;
— биение вращающихся рабочих органов (валов, шпинделей, суппортов, шкивов) и режущих инструментов из-за неуравновешенности;
— отсутствие звукоизолирующих покрытий в оградительных устройствах и стружко-, пылеприемниках у режущих инструментов;
— отсутствие в передаточных механизмах станков малошумных шевронных и косозубовых колес, роликовых цепей, бесшовных приводных ремней, антифрикционных износоустойчивых материалов;
— ненадежное устройство фундаментов и отсутствие виброизолирующих демпфирующих прокладок;
— нерациональная форма режущих инструментов с острыми гранями, прорезями, щелями, большим числом резцов, намного выступающих за пределы корпуса инструмента.

Исследования, проведенные ЛИОТ и УкрНИИМОД, показали, что уровни и частотные спектры шума основных деревообрабатывающих станков значительно превышают санитарные нормы.

Из таблицы видно, что уровень звукового давления превышает допустимый санитарными нормами от 10 дб у ленточно-шлифовальных станков, до 41 дб— у круглопильных, фуговальных и рейсмусовых станков. Следовательно, шум деревообрабатывающих станков выше санитарных норм по громкости в 3—16 раз.

Из деревообрабатывающих станков меньший шум, превышающий санитарные нормы на 10—17 дб, создают шлифовальные станки, рабочими органами которых служат ленты, диски, цилиндры с натянутым шлифовальным полотном, покрытым мелкими зернами абразива. Превышение норм шума у этих станков происходит из-за неуравновешенности или износа механизмов главного движения — шкивов, дисков, цилиндров. При качественном изготовлении и правильной эксплуатации шлифовальных станков эти источники шума, вызывающие превышение санитарных норм, можно сравнительно легко устранить.

Основными источниками шумообразования станков с полосовыми и ленточными пилами является работа натянутых полосовых пил с большим числом зубьев, совершающих с большой скоростью резание древесины, а также движение рабочих органов станков: тяжелых пильных рамок с поставом полосовых него шкивов большого диаметра, на которые надета ленточная (рамных) пил, а у ленточнопильных станков — верхнего и нижнео пила.

Лесопильные рамы. Снижение шума лесопильных рам можно достигнуть, в первую очередь, методом экранирования источников шумообразования. Для этого необходимо устанавливать шумопоглощающие экраны в зоне возвратно-поступательного движения пильной рамки, у шатунов и коренного (кривошипного) вала. Шумопоглощающими экранами могут служить ограждения движущихся конструктивных элементов лесо-рамы, вызывающих шум, а также приемники для удаления пневмотранспортом опилок и мелких древесных отходов. Чтобы использовать эти ограждения и приемники как экраны для снижения шума, их поверхности следует облицевать звукопоглощающими материалами — резиной, войлоком, покрытым прочной полиэтиленовой пленкой, или резиной для облегчения очистки от налипших опилок, коры и пыли.

Кроме того, при конструировании лесопильных рам необходимо стремиться к тому, чтобы снизить массу подвижных частей механизмов резания, облегчить конструкцию пильной рамки, использовать для ползунов древесину твердых пород, слоистые прессованные пластики — лигнофоль, текстолит и другие антифрикционные материалы. Следует предельно уменьшать величину зазоров в сопряжениях конструктивных элементов лесо-рамы, использовать демпфирующие и виброизолирующие прокладки в элементах рамы, работающих с ударными нагрузками: фундаменте, амортизационных пружинах на верхних посылочных вальцах, щитах автоматического включения, пневматическом подъеме верхних посылочных вальцов и др.

Одношатунные лесопильные рамы в отношении шумности имеют преимущества перед двухшатунными. Современные быстроходные лесопильные рамы проектируются одношатунными с коленчатым валом. Шатун крепится к нижней поперечине. В конструкции кривошипного вала необходимо предусматривать лучшее преодоление рабочих и инерционных нагрузок, выравнивание и распределение их так, чтобы устранялись вредные воздействия неуравновешенных сил, которые повышают шум при работе лесопильной рамы.

Меньший шум создают лесопильные рамы с механизмами непрерывной (не толчковой) подачи. Подача бревна толчками вызывает возникновение переменных сил инерции и неравномерную работу механизмов резания и подачи, что способствует повышению шума при работе лесопильной рамы. Современные быстроходные лесопильные рамы с высокой производительностью проектируются с непрерывной подачей.

Снижение шума от работы лесопильной рамы в значительной мере зависит от надежности системы смазки, обеспечивающей непрерывную подачу масла посредством лубрикатора на все направляющие и другие трущиеся части, а также от” наличия системы охлаждения направляющих и трущихся частей.

Кроме шума, лесопильные рамы вызывают сильные сотрясения строительных элементов лесопильного цеха — ферм, балок, перекрытий, стен и почвы. При слабых грунтах колебания распространяются на значительные расстояния. Поэтому фундаменты лесопильных рам должны быть рассчитаны с учетом надежности в зависимости от величины колебаний разных грунтов.

Ленточнопильные станки. Исследования показали, что шум в работе этих станков увеличивается при распиловке сухой древесины твердых пород.

Рабочая сбегающая ветвь ленточного полотна — от верхнего до нижнего шкива — представляет собой натянутую стальную ленту с зубчатой режущей кромкой. Поэтому при встрече ленты с распиливаемой древесиной и в процессе распиловки уровень шума резко возрастает в сравнении с холостым движением ленточной пилы из-за поперечных колебаний ее рабочей части. Кроме того, источниками шума ленточнопильных станков являются: трение полотна пилы о стенки распила, неровности на полотне пилы, ободьях шкивов и недостатки их балансировки (биение).

Устранение источников шума на ленточнопильных станках можно достигнуть путем использования шумопоглощающих устройств и правильной технической эксплуатации станков.

Основным средством к уменьшению поперечных колебаний рабочей сбегающей ветви ленточного полотна и снижению шума при работе ленточнопильных станков являются механизмы для ограничения поперечного колебания, повышающие устойчивость этой части пилы: боковые продольные и задние направляющие ограничители.

Для снижения шума ленточнопильных станков целесообразно применять неподвижные боковые направляющие ограничители (сухари) плоской формы и задний ролик с плоской лобовой опорной поверхностью. Боковые продольные направляющие и лобовую опорную поверхность заднего ролика следует изготовлять из антифрикционных материалов — древесных пластиков или текстолита.

Плоские направляющие должны иметь возможно большую длину для ограничения колебаний рабочей ветви ленточной пилы и, следовательно, глушения шума на большем ее протяжении. У ленточнопильных столярных станков снижению шума способствует установка направляющих подобного типа над столом и под ним.

Кроме того, устранение шума от трения ленточной пилы о стальные шины на ободьях пильных шкивов может быть достигнуто путем покрытия шин прочным антифрикционным материалом. Внутренние поверхности металлических ограждений шкивов, холостой и рабочей ветви пилы, а также пылеприемников целесообразно покрывать шумопоглощающими материалами— фанерой, резиной и т. п.

При изготовлении и ремонте станков необходимо осуществлять тщательную балансировку пильных шкивов, а при эксплуатации— правку, вальцовку, правильную спайку или сварку полотен пил, правильный развод и заточку зубьев; оптимальное натяжение ленточной пилы на шкивах.

Круглопильные станки создают характерный шум, отличающийся от шума другого деревообрабатывающего оборудования, особенно в начале распиловки. Основным источником шума являются вибрации дисков круглых пил. В процессе вращения диск пилы при больших размерах его диаметра представляет собой сложную колебательную систему со многими степенями свободы.

В процессе резания вибрации пильного диска находятся в зависимости от усилий резания при переменной встрече зубьев пилы с древесиной, имеющей неоднородное строение и различные физико-механические свойства, а также углы встречи зубьев по отношению к направлению волокон. При холостом вращении пилы возбудителем колебаний являются аэродинамические процессы, возникающие в зоне зубчатого венца, окружная скорость которого достигает 80—120 м/сек. К Источникам шума и вибраций круглопильных станков относятся также привод, степень изношенности подшипников, недостаточная устойчивость станины и фундамента станка.

Опыт работы станков и измерения шума показывают, что его уровни на рабочем и холостом ходу близки, и лишь немного отличаются по частотным спектрам.

Измерения шума различных круглопильных станков показали, что шум при работе одного и того же станка зависит от твердости, влажности, неоднородности строения древесины, толщины заготовки, скорости резания и подачи. Кроме того, уровень шума изменяется в процессе распиловки. В начале распиловки при встрече зубьев пилы с древесиной колебания диска пилы резко возрастают вследствие того, что незначительная часть рабочей ветви зубчатого венца пилы, находящаяся в распиле древесины, демпфируется в нем, а остальная, большая часть, пильного диска остается свободной. Поэтому уровень шума в начале распиловки максимальный.

В последующем, когда весь пильный диск по его диаметру находится в распиле, свободное колебание ограничивается стенками распила и уровень шума становится несколько ниже, чем в начальном периоде. Более высокий уровень шума в начальном периоде резания наблюдается у круглопильных станков для поперечной распиловки с коротким пропилом и частой подачей. Повышенный шум этой группы круглопильных станков вызывается также формой и большим числом зубьев на пильном диске по сравнению с круглыми пилами для продольной распиловки.

С целью уменьшения шума круглопильных станков осуществляли различные способы глушения вибрации круглых пил. Например, увеличивали размеры зажимных шайб, устанавливали демпфирующие асбестовые подушки под столом станка. Эти способы оказались неэффективными, так как при этом ограничиваются размер рабочей части пилы и толщина распиливаемого материала. Кроме того, установка демпфирующих асбестовых подушек вызывает нагрев полотна пилы и появление электростатических зарядов.

Наиболее эффективным средством снижения шума круглопильных станков является уменьшение частоты ударных нагрузок при встречах большого числа зубьев с распиливаемой древесиной. Этого можно достигнуть путем уменьшения числа зубьев на диске пилы.

Кроме того, колебания пильного диска происходят в поперечном направлении. У пил с разведенными зубьями всегда возникает составляющая силы реакции удара зуба о древесину при встрече с ней. В пилах с неразведенными зубьями эта составляющая должна отсутствовать или будет ничтожно мала. Поэтому с целью снижения шума круглопильных станков на них следует использовать пилы с малым числом неразведенных зубьев, оснащенных пластинками из твердых сплавов (см. рис. 29 и 30, ГОСТ 9769 — 61, «Пилы дисковые дереворежущие, оснащенные пластинками из твердого сплава»).

К мерам снижения шума круглопильных станков также относятся:
— применение конструкций пылеприемников и оградительных устройств пилы со звукопоглощающим покрытием внутренних или наружных поверхностей;
— использование моторизованного привода механизма резания (вместо ременного — плоского или клинчатого);
— применение боковых ограничителей колебания пилы — сухарей, особенно для пил большого диаметра (свыше 500 мм);
— применение эластичных прокладок между пильными шайбами и боковыми поверхностями диска пилы.

Станки с ножевыми валами и головками. К этой категории станков относятся фуговальные, рейсмусовые четырехсторонние строгальные станки и другие, режущими инструментами которых служат валы и головки со вставными ножами, имеющими прямую или профильную режущую кромку.

Шум фуговальных станков имеет три источника:
— вихревые процессы в зонах между ножевым валом и максимально близкими к нему кромками стола у ножевой щели;
— вибрация обрабатываемой заготовки при встрече с ножами в начале подачи и в процессе обработки;
— шум от механизма привода станка (биение ножевого вала и приводного ремня).

Основным источником шума являются вихревые процессы, возникающие в результате вращения ножевого вала с прорезями для вставных ножей. При встрече последних с обрабатываемой древесиной возникает широкий частотный спектр шума, близкий к линейчатому. Причем частотные интервалы между линиями очень малы, что вызывает сплошной шум.

Интенсивность этого шума зависит от характера обрабатываемого материала: площади обработки, ширины, толщины, сопротивления изгибу заготовки, твердости и сухости древесины, толщины снимаемого слоя, числа ножей на валу, скорости резания и подачи.

При холостом вращении ножевого вала и при обработке заготовок, имеющих малую ширину, шум станка имеет аэродинамическую характеристику. Частотный спектр этого шума состоит из тональных составляющих, кратных основной частоте, уровень которых плавно убывает с повышением частоты. Такой шум относится к шумам вращения.

У станков с прямыми ножами, особенно при ширине щели между их лезвиями и кромками накладок на краях плит стола до 3 мм, в результате резкого уплотнения воздуха, увлекаемого выступающим из вала лезвием ножа в момент прохождения его около кромки накладки, возникают звуковые волны. Разность давлений воздуха над кромкой накладки и под ней не компенсируется до прохождения ножа около кромки накладки. После этого воздушная волна попадает в более широкую щель между кромкой накладки и поверхностью ножевого вала.

Применение винтообразных ножей, закрепленных в спиральных прорезях в ножевом вале, значительно снижает уровень шума станков с ножевыми валами, имеющими винтообразно расположенные ножи.

Прямой нож, расположенный параллельно оси вала, при его вращении встречается с обрабатываемой заготовкой по всей ее ширине, перпендикулярно волокнам древесины. В этот момент возникает удар лезвием ножа в обрабатываемую поверхность заготовки по всей линии встречи ножа с древесиной, что вызывает колебания (вибрацию) заготовки.

При работе ножевого вала с ножами, расположенными по винтовой линии, встреча лезвия ножа с заготовкой происходит постепенно, в каждый момент в одной точке, которая непрерывно перемещается в направлении, перпендикулярном оси заготовки. Усилие резания направляется под углом к волокнам.

Исследования, проведенные ЛИОТ, показали, что разница в уровнях звукового давления, измеренного в одних и тех же точках, при замене прямых ножей винтовыми составляет 12—14 дб. Эта разница сохраняется как на холостом ходу станка, так и при обработке.

Другим способом,к снижению шума на фуговальных станках является применение перфорированных накладок у краев плит стола, обращенных к ножевой щели. Максимальное снижение шума при этом достигается на холостом ходу станка. В процессе его работы, особенно при обработке широких заготовок, эффективность уменьшения шума на станках, имеющих перфорированные накладки, снижается.

Применяют три типа перфорированных накладок: с прямоугольными прорезями, расположенными параллельно или перпендикулярно оси ножевого вала, и с круглыми отверстиями. Прорези прямоугольной формы, особенно расположенные перпендикулярно оси вала, ослабляют прочность накладки. УкрНИИМОД вместо глухих рекомендует ставить на краю переднего стола накладки с отверстиями диаметром до 7 мм, расширяющиеся в нижней поверхности накладок до 9 мм, а на заднем столе — накладки с прорезями, параллельными оси вала, шириной 8 мм.

Кроме того, с целью снижения шума фуговальных станков УкрНИИМОД рекомендует в их конструкцию внести следующие изменения:
— заменить металлические корпуса подшипников на капроновые, текстолитовые или из древесных пластиков;
— изменить конструкцию суппорта, так чтобы зазор между ножевым валом и стенками корпуса суппорта был максимальным, но не менее 56 мм (это может уменьшить перепад давления воздуха и снизить уровень шума);
— устранить или максимально уменьшить щель в пазу между клином и валом;
— для смягчения вибраций от электродвигателя, находящегося на площадке станка, установить между основанием электродвигателя и площадкой демпфирующие прокладки из резины, а также резиновые или пластмассовые втулки на крепящие болты.

Опыт показал, что замена глухих накладок перфорированными обеспечивает некоторое снижение уровня шума на холостом ходу станка и при обработке узких заготовок. Широкие заготовки и щиты перекрывают щели или отверстия в перфорированных накладках, и эффективность таких накладок в снижении шума резко снижается.

Наиболее эффективным средством к снижению шума на строгальных станках является применение ножевых валов с винтообразным расположением ножей.

Рейсмусовые станки создают отчетливо выраженный громкий (воющий) звук. Основным источником шума рейсмусового станка, аналогично фуговальному, является ножевой вал с прямым расположением ножей. Сильный шум на рейсмусовых станках вызывается тем, что при обработке заготовок снимается более толстый слой и сопротивление древесины резанию значительно больше, чем на фуговальных станках. Кроме того, рейсмусовый станок имеет механизированную подачу, скорость которой намного больше по сравнению с ручной подачей на фуговальных станках.

Снижение уровня шума на рейсмусовых станках так же, как и на фуговальных, можно достигнуть путем применения ножевых валов с винтообразным расположением ножей вместо вала с прямыми ножами и открытыми прорезями для их крепления.

Ножевой вал рейсмусовых станков, расположенный над столом, закрыт чугунными предохранителями, которые могут служить шумопоглощающими экранами при покрытии их внутренних поверхностей резиной, войлоком или другими эластичными и мягкими материалами, обладающими экранирующими свойствами. С этой целью аналогичные покрытия целесообразно использовать и внутри пылеприемника для отсоса стружек от ножевого вала.

Шум четырехсторонних строгальных станков имеет высокочастотный характер. На холостом ходу шум станка в рабочей зоне незначительно превышает санитарные нормы. Источниками шума являются ножевые головки, которые во многих случаях имеют квадратную или призматическую форму. Вращаясь с большой скоростью, они создают аэродинамические процессы; уровень шума при обработке материала намного выше, чем на холостом ходу, так как древесину режет большое число (4—8) ножевых головок.

Снижение шума на этих станках можно достигнуть применением ножевых валов и головок круглой формы, более полным ограждением их воронками приемников для удаления стружки с покрытием поверхностей шумопоглощающими материалами — резиной, склеенной древесиной и т. п.

Шум, возникающий при работе фрезерных станков, резкий, высокочастотный, кратковременный. Эти станки работают с высоким числом оборотов шпинделей и с большой скоростью резания. Для снижения шума на фрезерных станках следует применять режущие инструменты, имеющие рациональную форму тел вращения, или близкую к ней. Кроме того, следует предусматривать тщательную балансировку шпинделей и режущих инструментов, работающих в условиях высоких скоростей вращения и резания древесины, имеющей неоднородное строение.

Глушителями шума, на фрезерных станках могут служить оградительные устройства, максимально закрывающие режущие инструменты.

Исследования УкрНИИМОД показали, что положительные результаты в уменьшении шума дает покрытие (выклейка) войлоком внутренней поверхности оградительных устройств, закрывающих режущий инструмент.

Снижение уровня шума на фрезерных станках можно также достигнуть применением моторизованного привода механизма резания вместо ременного.

Для снижения уровня шума на шипорезных станках можно использовать те же методы, что и на фрезерных, так как на обеих моделях применяются аналогичные типы режущих инструментов, работающих с большими скоростями резания.

Шипорезные станки отличаются от фрезерных более прерывистым циклом обработки, связанным с возвратно-поступательным движением механизма подачи (каретки).

Следовательно, снижение уровня шума деревообрабатывающего оборудования можно достигнуть в основном путем применения дереворежущих инструментов рациональной конструкции, тщательной балансировки инструментов и рабочих органов — валов, шпинделей, суппортов. Важное значение имеет установка оградительных устройств режущих инструментов и пылеприемников, покрытых слоем звукоизолирующего материала, и применение демпфирующих прокладок в элементах конструкций станка. Снижению шума будет также способствовать использование моторизованного привода механизма резания станков.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум