王 進(jìn)，李文超，于賀春，張國慶，王文博，王仁宗

（中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，鄭州 450007）

錠子是細(xì)紗機(jī)中主要的加捻卷繞部件之一，是紡織工業(yè)的象征，紡紗企業(yè)的設(shè)備規(guī)模和生產(chǎn)能力習(xí)慣以擁有紡織錠子的數(shù)量來衡量[1]。其分別以軸承和錠底為上、下支撐，以細(xì)長(zhǎng)多錐的錠桿與錠盤組成回轉(zhuǎn)體，承載著紗管作變載荷回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[2]。隨著機(jī)械自動(dòng)化和新材料等重要相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，錠子也向著高速化、小型化的方向不斷發(fā)展，故生產(chǎn)上對(duì)錠子的性能要求也越來越高[3]。未來紡織機(jī)械朝著高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展，要求錠子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)具有振幅小、穩(wěn)定性好、能耗低和噪聲小等優(yōu)良性能，且錠間轉(zhuǎn)速差異應(yīng)小[4]。然而，錠子的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)并不是利于在高速狀態(tài)下運(yùn)行的，錠子在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)很多問題，如：異常震動(dòng)、功耗增加、噪聲大以及機(jī)件磨損等[5]。當(dāng)工人長(zhǎng)期暴露在噪聲大的環(huán)境中將會(huì)有亞臨床聽力損失的風(fēng)險(xiǎn)，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的聽力受損[6]。在紡紗各工序中細(xì)紗機(jī)噪聲最大，錠子在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲又是細(xì)紗機(jī)噪聲的主要部分，因此降低錠子產(chǎn)生的噪聲對(duì)紡紗業(yè)有重要意義[7]。

錠子在工作時(shí)產(chǎn)生噪聲的主要原因有：錠底與錠尖接觸部分在工作時(shí)發(fā)生的相對(duì)摩擦、錠子周圍空氣受到錠子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的擾動(dòng)、錠子自身的設(shè)計(jì)與制造缺陷等[8]。同時(shí)，由于錠子在不同轉(zhuǎn)速時(shí)各影響因素對(duì)噪聲大小的影響不一，因此不同轉(zhuǎn)速時(shí)錠子產(chǎn)生的聲壓級(jí)也有差異。盡管各大紡織企業(yè)所使用的同型號(hào)錠子工作轉(zhuǎn)速區(qū)間相同，但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)所采用的工作轉(zhuǎn)速卻不盡相同，因此工人工作環(huán)境內(nèi)噪聲污染情況也不同。GB/T 50087－2013《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》[9]規(guī)定生產(chǎn)車間內(nèi)噪聲最大值不應(yīng)高于85 dB，但目前我國較多紡織車間噪聲極易超標(biāo)，噪聲超標(biāo)的工作環(huán)境會(huì)嚴(yán)重傷害紡織工人的身心健康[10]。

目前，國內(nèi)外對(duì)錠子減噪結(jié)構(gòu)及噪聲測(cè)量裝置的研究多種多樣。于賀春等[11]設(shè)計(jì)了可測(cè)量25 dB～130 dB 錠子噪聲、精度可達(dá)0.1 dB 的多功能錠子檢測(cè)系統(tǒng)；尚會(huì)超等[12]從聲源、聲音的傳播和聲音接收3方面描述如何控制高速錠子的噪聲；國外Hének等[13]所在的Novibra公司推出了一種耗能低、噪聲小的Lena 錠子；國內(nèi)莫帥等[14]采用數(shù)值分析法探究了高速錠子彈性管關(guān)鍵幾何參數(shù)對(duì)其彈性性能和振動(dòng)特性的影響；付強(qiáng)等[15]采用理論分析的方法提出通過改進(jìn)錠子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高加工精度、選用優(yōu)等材料等多種方式，可以達(dá)到降低高速錠子能耗、振動(dòng)以及噪聲的目的。張軍等[16]采用有限元分析的方法通過研究相似結(jié)構(gòu)提出可以通過改善與之相連接部件的幾何特征來降低整體聲壓級(jí)大小。國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及研究人員對(duì)高速錠子降噪減振機(jī)構(gòu)及測(cè)量裝置的研究已較為成熟，但圍繞高速錠子轉(zhuǎn)速與噪聲關(guān)系的研究尚少。因此，有必要對(duì)高速錠子工作時(shí)轉(zhuǎn)速與噪聲之間的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

本文以YD61 系列錠子為研究對(duì)象，基于本團(tuán)隊(duì)所研制的多功能錠子檢測(cè)系統(tǒng)，研究了不同轉(zhuǎn)速下錠子所產(chǎn)生的噪聲隨時(shí)間變化的規(guī)律，提出對(duì)于錠子工作轉(zhuǎn)速的建議，所得結(jié)果可為棉紡織工廠組織生產(chǎn)以及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究提供參考數(shù)據(jù)。

1 理論和實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)儀器是多功能錠子檢測(cè)系統(tǒng)中的錠子噪聲檢測(cè)系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座模塊、機(jī)械傳動(dòng)模塊、傳感器模塊和控制柜模塊4 部分組成，如圖1 所示。圖3 顯示了錠子噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖。試驗(yàn)前，將圖2所示的YD61系列錠子安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，通過傳感器調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整激光位移傳感器到合適位置。通過計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡首先采集在轉(zhuǎn)速為0時(shí)噪聲傳感器采集到的聲音信息。然后通過數(shù)據(jù)采集卡控制伺服驅(qū)動(dòng)器使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)扭矩傳感器、減震軸和帶輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)被測(cè)錠子旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，數(shù)據(jù)采集卡開始采集數(shù)據(jù)。激光位移傳感器采集錠子的振動(dòng)信息，轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)錠子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，噪聲傳感器采集實(shí)驗(yàn)過程的聲音信息，通過數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中。

圖1 多功能錠子檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

圖2 YD61系列錠子

圖3 錠子噪聲檢測(cè)系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)所使用YD61 系列錠子第1 階和第2 階臨界轉(zhuǎn)速均在5 000 r/min～6 000 r/min 之間，而第3 階臨界轉(zhuǎn)速已遠(yuǎn)超過本實(shí)驗(yàn)的最高轉(zhuǎn)速[17]，且此錠子的推薦工作轉(zhuǎn)速為16 000 r/min～20 000 r/min。為了能夠?qū)Σ煌D(zhuǎn)速下錠子產(chǎn)生的聲壓進(jìn)行詳細(xì)討論，依據(jù)錠子臨界轉(zhuǎn)速和工作情況將其運(yùn)行情況分為3 大階段，即：轉(zhuǎn)速為1 000 r/min～5 000 r/min 的低速階段、轉(zhuǎn)速為6 000 r/min～15 000 r/min 的中速階段和轉(zhuǎn)速為16 000 r/min～22 000 r/min的高速階段。對(duì)于各階段轉(zhuǎn)速均是每1 000 r/min采集一組數(shù)據(jù)，重復(fù)3次。每組數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)開始采集，并在1 s內(nèi)以均等分時(shí)間為節(jié)點(diǎn)采集10 000 個(gè)數(shù)據(jù)，采集相鄰兩數(shù)據(jù)時(shí)間間隔僅為10-4s，以減小外界變化的噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的影響。然后利用數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終獲得各轉(zhuǎn)速組內(nèi)轉(zhuǎn)速與聲壓級(jí)均值和極值的關(guān)系圖。

1.2 聲壓信號(hào)處理方法

為了反映錠子產(chǎn)生的聲壓級(jí)大小，需要用公式將采集到的電信號(hào)值轉(zhuǎn)換成所需的聲壓級(jí)SPL（Sound pressure level），轉(zhuǎn)換公式如下[18]：

式中：SPL為聲壓級(jí)；V為實(shí)驗(yàn)測(cè)得電壓值；V0為常用聲壓對(duì)應(yīng)電壓值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間差異用非線性曲線擬合和成對(duì)樣本T 檢驗(yàn)方法來分析，p＜0.05表明組間存在顯著性差異。

1.4 曲線擬合

采用等數(shù)分配法分層抽樣法，在每個(gè)轉(zhuǎn)速工況下抽取50 個(gè)聲壓級(jí)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin 軟件中，使用非線性曲線擬合的方法，對(duì)錠子在低速、中速和高速各個(gè)轉(zhuǎn)速工況下聲壓級(jí)的數(shù)值進(jìn)行曲線擬合，得到不同轉(zhuǎn)速組內(nèi)轉(zhuǎn)速與聲壓級(jí)的函數(shù)關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 錠子在低速狀態(tài)下的噪聲與分析

圖4是錠子在低速時(shí)不同轉(zhuǎn)速工況下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線。從圖中可以看出，錠子在低速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化不大，主要集中于69 dB～72 dB之間，且在一段時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定，聲壓級(jí)發(fā)生變化時(shí)變化速度較快。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的聲壓級(jí)較大，這是由于錠子在旋轉(zhuǎn)時(shí)接觸面間微觀不平整以及設(shè)計(jì)、制造和裝配誤差引起錠子轉(zhuǎn)動(dòng)部分受力不均而產(chǎn)生振動(dòng)，在各部件接觸部分之間產(chǎn)生摩擦，錠子在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也引起了周圍空氣的振動(dòng)，這些摩擦和振動(dòng)在產(chǎn)生的同時(shí)引起了摩擦噪聲和振動(dòng)噪聲，使得采集到的聲壓級(jí)信號(hào)較錠子未產(chǎn)生摩擦噪聲和振動(dòng)噪聲時(shí)的聲壓級(jí)大。

圖4 低速組不同轉(zhuǎn)速下錠子聲壓級(jí)隨時(shí)間變化曲線圖

圖5 至圖6 是低速組錠子平均聲壓級(jí)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。與對(duì)照組相比，當(dāng)錠子旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)聲壓級(jí)明顯增加，這與旋轉(zhuǎn)著的錠子所產(chǎn)生的摩擦噪聲和振動(dòng)噪聲有關(guān)；錠子低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1 000 r/min時(shí)聲壓級(jí)平均值最小，約為69.74 dB，當(dāng)轉(zhuǎn)速為5 000 r/min 時(shí)聲壓級(jí)平均值最大，約為71.56 dB。在錠子轉(zhuǎn)速不高于2 000 r/min時(shí)，其聲壓級(jí)平均值不超過70 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速位于2 000 r/min～5 000 r/min 之間時(shí)，其平均值不超過72 dB。由圖5聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化曲線可以看出，錠子在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速增加而增大，出現(xiàn)此現(xiàn)象是由于錠子轉(zhuǎn)速增加的同時(shí)越來越接近其臨界轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的振動(dòng)幅度逐漸增大，由此而產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲也逐漸增大。這與韓銳等[19]研究相似結(jié)構(gòu)噪聲問題所得結(jié)論一致。

圖5 錠子在低速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下平均聲壓級(jí)

圖6 錠子在低速時(shí)聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化曲線圖

圖7是錠子處于低速狀態(tài)時(shí)各轉(zhuǎn)速下的聲壓級(jí)最值。低速運(yùn)轉(zhuǎn)的錠子在轉(zhuǎn)速為1 000 r/min時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最小，約為71.29 dB；轉(zhuǎn)速為5 000 r/min時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最大，約為72.46 dB，但未超過國家規(guī)定的最大聲壓級(jí)85 dB。轉(zhuǎn)速為1 000 r/min 時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最小，約為67.41 dB；轉(zhuǎn)速為5 000 r/min時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最大，約為70.61 dB。錠子在低速狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)最值的大小規(guī)律與平均值的大小規(guī)律相同，即：錠子的轉(zhuǎn)速越接近其臨界轉(zhuǎn)速，錠子在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲就越大。

圖7 錠子在低速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)最值

2.2 錠子在中速狀態(tài)下的噪聲與分析

圖8是錠子處于中速狀態(tài)時(shí)不同轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線。從圖中可以看出，當(dāng)錠子轉(zhuǎn)速在中等轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)，各轉(zhuǎn)速工況下產(chǎn)生噪聲聲壓級(jí)變化量不大，主要集中在71.5 dB～73 dB 之間。在轉(zhuǎn)速不變的情況下，聲壓級(jí)隨時(shí)間的變化量較小，基本不超過1 dB，且會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，隨后發(fā)生跳躍性變化，緊接著又再次趨于穩(wěn)定。當(dāng)錠子轉(zhuǎn)速開始大于第一臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，其在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲逐漸減少，當(dāng)轉(zhuǎn)速為7 000 r/min時(shí)，錠子各部件間接觸部分產(chǎn)生的摩擦增大，且此時(shí)錠子轉(zhuǎn)速與第一臨界轉(zhuǎn)速相近，錠子在該轉(zhuǎn)速工況下產(chǎn)生的摩擦噪聲與振動(dòng)噪聲均比較大。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值（10 000 r/min）后，隨著轉(zhuǎn)速的增大，錠子振動(dòng)的頻率也逐漸增大，噪聲頻域信號(hào)因速度提升而增強(qiáng)，并起主導(dǎo)作用，同時(shí)對(duì)周圍空氣的擾動(dòng)更加明顯，產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲隨轉(zhuǎn)速的增大而增大。這與韓銳等[19]對(duì)異步電動(dòng)機(jī)電磁噪聲空間分布的研究以及吳玉厚等[20]對(duì)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)摩擦副速度與摩擦噪聲之間關(guān)系的研究結(jié)果相似。

圖8 錠子在中速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化曲線圖

圖9至圖10是錠子處于中速狀態(tài)時(shí)平均聲壓級(jí)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。當(dāng)錠子中速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)速為6 000 r/min 時(shí)其聲壓級(jí)平均值最小，約為71.88 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為7 000 r/min 時(shí)其聲壓級(jí)平均值最大，約為73.13 dB。由圖9 聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化的曲線可以看出，聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速增加呈現(xiàn)先增大后減小、再增大再減小的波浪形的趨勢(shì)變化，這是因?yàn)殄V子在轉(zhuǎn)速增加時(shí)摩擦噪聲和振動(dòng)噪聲并不是均勻增加或減少，而是在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)地增加或減少，又由于錠子轉(zhuǎn)速逐漸遠(yuǎn)離第一、第二臨界轉(zhuǎn)速故聲壓級(jí)增大與減小的幅度逐漸減小。這與吳玉厚等[20]研究旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)摩擦副噪聲問題的結(jié)論相符。

圖9 錠子在中速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下平均聲壓級(jí)

圖10 錠子在中速時(shí)聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化曲線圖

圖11 是錠子處于中速狀態(tài)時(shí)各轉(zhuǎn)速下的最大聲壓級(jí)。錠子在中速工作狀態(tài)下，其聲壓級(jí)最大值先增大隨后減小并趨于平緩而后再次減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速為6 000 r/min時(shí)，錠子產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最小，約為72.82 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為7 000 r/min時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最大，約為73.88 dB。當(dāng)轉(zhuǎn)速為6 000 r/min時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最小，約為70.71 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為7 000 r/min時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最大，約為72.41 dB。轉(zhuǎn)速為10 000 r/min 時(shí)，聲壓級(jí)的最值之差最大，約為2.54 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為7 000 r/min時(shí)，聲壓級(jí)的最值的差最小，約為1.47 dB。盡管兩轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)最大值相差較大，但均與國標(biāo)中所規(guī)定最大聲壓級(jí)相差較遠(yuǎn)。

圖11 錠子在中速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)最值

2.3 錠子在高速狀態(tài)下的噪聲與分析

圖12是高速錠子在不同轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線。錠子在高速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速工況下聲壓級(jí)隨時(shí)間階段性地增加或減少，且聲壓級(jí)主要集中于72 dB～73.5 dB 之間。由于錠子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)其轉(zhuǎn)速已早已超過第1、第2階臨界轉(zhuǎn)速而距離第3階臨界轉(zhuǎn)速又較遠(yuǎn)，故在此轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)聲壓級(jí)與轉(zhuǎn)速大小的關(guān)系十分密切。隨著轉(zhuǎn)速的增加，振動(dòng)噪聲逐漸增大，摩擦噪聲也增大，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速為16 000 r/min 時(shí)聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線位于高速工況下其它各轉(zhuǎn)速的曲線之下，而轉(zhuǎn)速為22 000 r/min時(shí)的聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線在其余各曲線之上。又由于錠子轉(zhuǎn)速較高，噪聲變化較小，錠子在該轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)不同轉(zhuǎn)速工況下所產(chǎn)生噪聲聲壓級(jí)隨時(shí)間變化的曲線相互交織。這與吳玉厚等[20]對(duì)高頻時(shí)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)摩擦副速度與摩擦噪聲之間關(guān)系的研究以及黃闖等[21]對(duì)高頻時(shí)異步電機(jī)振動(dòng)噪聲的研究結(jié)果相似。

圖12 錠子在高速各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)隨時(shí)間變化曲線

圖13 至圖14 是錠子在高速時(shí)平均聲壓級(jí)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。從圖中可以看出，錠子在高速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下噪聲平均值變化量較小，并隨轉(zhuǎn)速增加呈上升趨勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為22 000 r/min時(shí)平均聲壓級(jí)最大，約為73.16 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為16 000 r/min時(shí)平均聲壓級(jí)最小，約為72.29 dB。高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，錠子在不同轉(zhuǎn)速工況下產(chǎn)生的平均聲壓級(jí)最大值與最小值之差僅約為0.87 dB，不足1 dB，差異較小。這是因?yàn)殄V子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨著振動(dòng)增大頻率也同時(shí)增加，故產(chǎn)生的噪聲變化不大，這與黃闖等[21]研究異步電機(jī)系統(tǒng)噪聲所得結(jié)論一致。

圖13 錠子在高速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下平均聲壓級(jí)

圖14 錠子在高速時(shí)聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速變化曲線圖

圖15 是高速錠子在各轉(zhuǎn)速工況下聲壓級(jí)的最值。錠子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在轉(zhuǎn)速為16 000 r/min 時(shí)，其產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最小，約為73.25 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為22 000 r/min 時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最大值最大，約為73.78 dB，但未超過國家規(guī)定的最大聲壓級(jí)85 dB。當(dāng)轉(zhuǎn)速為16 000 r/min 時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最小，約為71.46 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為22 000 r/min時(shí)，產(chǎn)生的聲壓級(jí)最小值最大，約為72.37 dB。轉(zhuǎn)速為18 000 r/min時(shí)，產(chǎn)生的最值之差最大，約為2.16 dB；當(dāng)轉(zhuǎn)速為22 000 r/min 時(shí)，產(chǎn)生的最值之差最小，約為1.41 dB。同樣，由于錠子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)頻率的增加使得噪聲的增加不那么明顯，所以產(chǎn)生聲壓級(jí)的極值的增加比較緩慢。

圖15 錠子在高速狀態(tài)各轉(zhuǎn)速下聲壓級(jí)最值

3 結(jié)語

錠子噪聲問題對(duì)工人工作環(huán)境和身心健康影響很大，但目前對(duì)錠子噪聲問題的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)分析很少。本文采用多功能錠子檢測(cè)系統(tǒng)，采集錠子在不同轉(zhuǎn)速工況下工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲大小并作系統(tǒng)分析，綜合分析噪聲大小與轉(zhuǎn)速的關(guān)系并找出既能滿足生產(chǎn)效率要求又可以改善工人工作環(huán)境的相對(duì)最佳轉(zhuǎn)速，從而得出以下結(jié)論：

（1）錠子在低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速增加且越來越接近其臨界轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的振動(dòng)逐漸增大，由此而產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲也逐漸增大，故錠子在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速增加而增大；

（2）當(dāng)錠子轉(zhuǎn)速處于中速時(shí)，由于在錠子轉(zhuǎn)速增加時(shí)摩擦噪聲和振動(dòng)噪聲并不是均勻增加或減少，而且錠子轉(zhuǎn)速逐漸遠(yuǎn)離第一、第二臨界轉(zhuǎn)速，故聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速增加呈波浪形的趨勢(shì)變化且幅度逐漸減小；

（3）當(dāng)錠子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于在錠子振動(dòng)增大的同時(shí)頻率也增加，故聲壓級(jí)隨轉(zhuǎn)速增加而緩慢增加；

（4）在國家《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中所規(guī)定的車間內(nèi)最高噪聲限值為85 dB 的條件下，在錠子的工作轉(zhuǎn)速內(nèi)，推薦采用16 000 r/min 和20 000 r/min為工作轉(zhuǎn)速。

本次實(shí)驗(yàn)僅測(cè)得錠子在工作時(shí)產(chǎn)生的聲壓大小，錠子直接暴露在外界，而在實(shí)際情況中，錠子的工作環(huán)境較為封閉，而且電動(dòng)機(jī)、齒輪以及其它零部件也會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，同樣影響工人的工作環(huán)境和身心健康；實(shí)驗(yàn)環(huán)境雖已盡量接近標(biāo)準(zhǔn)的隔聲室，但也存在環(huán)境和其它與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的聲壓對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響，這些因素可能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有微弱影響，但總體上對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響不大，由實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)依然具有準(zhǔn)確性。