在機械制造工廠,噪聲污染大多發生在車間部分工位,影響的人數相對較少,不象空氣和水污染那樣對更大范圍的公眾利益造成侵害,因此容易被忽視。但關心這部分特殊人群的身心健康和工作條件是各級政府和每一個企業應盡的職責。如果說與人相宜的和諧的工作環境是制造精良產品的必要條件,那么,“粗糙”的工作環境則是制造不良品的充分條件。因此,改善包括噪聲環境在內的工廠環境是希望制造精良產品的富有遠見的投資決策者的理性選擇。

1 機械制造工廠的噪聲來源

機械制造工廠因車間工段的作業特點不同噪聲來源也不同:

在下料工段,噪聲來源于鋸床的鋸片與材料的摩擦、剪板機剪切板料的碰撞聲;沖壓機沖裁時產生的振動沖擊。

鍛造工段鍛錘擊打工件時的振動和沖擊;空氣錘上下運動時壓縮空氣高速排出的氣流;鑄造車間振動清砂;焊接車間點焊后矯正時重錘敲擊;搬運工件特別是搬運毛坯件時的碰撞;天車不平穩運行產生的噪聲。

機加工車間機床粗切表面不規則毛坯時產生的沖擊;車削時后刀面與工件表面強摩擦引起的刺耳嘯叫聲;離合器和齒輪傳動時的沖擊;裝配過程中用氣扳手在擰緊螺母螺栓和用壓縮空氣清理零件表面時氣體媒質從開孔及縫隙高速排出產生空氣動力性噪聲等;氣扳手工作時的振動。

機械制造工廠除了制造過程產生噪聲外,還有電磁噪聲(如繼電器觸點觸離噪聲、變壓器工作噪聲)的影響。

2 機械制造工廠噪聲污染的控制對策

2.1 工廠設計階段的環境預評價應包括噪聲環境評價

在工廠設計階段就對環境影響水平進行預評價,這樣做首先可以喚起相關人員特別是企業決策者的環境意識[2]。而在環境預評價中,水、空氣、固體廢棄物和噪聲污染都需要考慮,以便為后續各階段的設計提供依據。在工廠設計階段就根據工廠規模、生產工藝與設備的聲源等級及其所在的位置對工廠噪聲水平及對環境的污染程度和范圍進行預評價,考慮噪聲控制設計,可以減少約束數量和約束程度,降低噪聲控制的成本,并能有效地改善噪聲控制效果。

預評價還為了有針對性地采取對策,避免盲目投入。因為盲目地投入意味著噪聲控制效果的不確定。噪聲的控制有時并不需要很多投資,關鍵在于準確地確定噪聲源和聲級,找到控制噪聲的有效途徑。

為使工廠環境預評價更符合實際,評價組應有噪聲控制專家,以便能在工廠設計的中前期聽取專家意見。在工廠設計流程中還應規定在設計中實現專家可行建議的控制步驟。

2.2 振動控制

振動控制是低噪聲運行所必需的,因為振動會使機器表面、保護板和建筑物構件等產生輻射噪聲。

機械制造工廠中主要有三類機械設備引起振動:

(1)由于靜態或動態不平衡引起振動,如水泵,風機等;

(2)象空壓機等往復運動機械因本身不平衡引起振動;

(3)因沖擊力引起振動,如沖床、剪板機、鍛造設備等。

振動控制成本是與振動控制目標和方案設計的合理性相聯系的。振源少,振幅大,受體多,宜選擇振源控制;振源多,受體少,宜選擇控制接受體。象鍛錘、沖床一類設備工作時,振動頻率不高,但振幅大,噪聲分貝值高,不僅影響人的聽力,而且影響周邊環境中較大范圍的儀器儀表的正常工作(某重型機器廠的鍛錘工作時,振動使600m內的指針式儀表的指針明顯擺動,影響讀數),適宜采用振源控制的方法。

一汽車制造廠有一臺用于生產汽車底盤的800噸沖壓機,在沖壓機前面約1.2m處操作人員位置測得噪聲級為94.5dB,脈沖和準峰值分別為120dB和105dB(均為A聲級,以下同)。要控制噪聲就需要對沖壓機減振。根據每分鐘沖壓次數和沖壓重量,選擇BMF隔振器。加隔振器后,支座的水平加速度級降低了12dB,垂直加速度級降低了9.5dB。操作人員位置處的噪聲從94.5dB降到88dB。

振動控制的步驟是:

(1)振動預測

(2)分析振動特性

(3)確定振動控制對象

(4)選擇振動控制方法

(5)振動控制方案設計

(6)制造、安裝、檢驗

2.3 吸聲降噪

吸聲降噪是利用分布在內墻壁面,隔聲罩內壁的吸聲材料吸收聲能以減弱混響聲,降低混響半徑以外空間的噪聲。

在實際工程中,一未經吸聲處理的車間在采用吸聲措施后,降噪量一般可達5~7dB。經吸聲處理后,直達聲更為突出。人可辯噪聲方位,聲環境質量明顯改善。

某廠一沖裁車間為鋼筋混凝土磚石混合結構,采取降噪措施前,等效A聲級超過95dB。在分析沖床產生的噪聲特性之后,采用如下吸聲措施:平頂滿鋪穿孔共振吸聲結構硬質纖維板,內側用一層棉花紙緊粘在板面上,然后再鋪一層超細玻璃棉,車間四周墻面粘貼半穿孔軟質纖維板。經處理后,得A聲級降噪量約為5dB,噪聲環境明顯改善。

2.4 設置隔聲罩

為了降低輻射噪聲對周圍環境的影響,對某些強噪聲機器可采用隔聲罩以阻斷噪聲傳播途徑,將噪聲封閉在特定的小空間中。

設計隔聲罩時需要注意:

(1)應選用輕質復合材料制作構件,外壁用薄金屬板或非金屬板硬板,內側涂刷阻尼層,貼敷高效吸聲材料層。

(2)隔聲罩內壁面與設備空間距離不小于100mm。

(3)吸聲材料層各頻率的平均吸聲系數α≥0.5,并兼顧防火、防腐、防潮的需要。

(4)避免噪聲源和罩壁之間的剛性聯接,防止與地面結合縫處的聲泄漏。

(5)需經常維修的設備,罩壁應設計成組裝單元,并特別注意結合處的密封。

(6)機器設備需要通風散熱裝置時,應附加通風消聲裝置,消聲量應與罩的隔聲效果相當。

加工中心的隔聲罩有較好的降噪效果,對于那些手頭缺乏足夠設計資料的設計者是一個可以借鑒的設計實例。

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2.5 阻尼及阻尼材料的運用

阻尼就是在每個振動表面加上一層或數層減振材料,來達到減小振動和振動引起的噪聲的目的。例如金屬零件撞擊一塊金屬片引起的噪聲,可以通過使用油氈、阻尼物、聲擋板及其它合適的材料進行阻尼。

一拖拉機廠機加工車間有一輸送小工件的斜槽,當工件撞擊斜槽的薄金屬片時,會反射出很大的噪聲。其控制方法是:在斜槽的正面或背面采用阻尼層減振。在斜槽與工件接觸面鋪一層紙板,紙板上覆蓋20號鍍鋅鋼板,在斜槽中心漏斗處放一塊橡膠擋板,以防止噪聲反射到斜槽邊上未經阻尼處理的區域內。做這樣的處理后,在距斜槽邊1m處測出,A聲級從88dB降低到79dB,減少了9dB。

2.6 設備采購

噪聲降低可從聲源和聲傳播途徑控制兩方面著手。噪聲源降低主要是按照機械運行的低噪聲機理和采用低噪聲機械零件,設計低噪聲機械設備及裝置,以降低在生產運轉時產生的噪聲。在一個工廠車間,往往要布置多臺設備,為降低車間的噪聲,必須盡可能控制每一臺設備的噪聲。只有這樣才能有效地降低噪聲。

采購設備前,一般要針對采購對象制定相應的技術文件,除確定設備的規格,性能等要求外,還應對機器設備的運轉噪聲提出明確要求,并在合同中約定驗收標準。

為了控制工作噪聲,有時要根據工廠的具體要求對機械設備進行必要的技術改造,例如降低沖床噪聲最有效而且較簡便的方法是采用隔聲罩。由此可降噪約20~25dB。也有對沖床的強聲源部分如傳動系統、曲柄連桿機構,分別采用局部隔聲罩。因此需要為降噪改造留下接口,也可由制造商一并供應。用戶的這種要求需要在采購合同中約定。

2.7 設備布置中的降噪措施

一輸送機制造廠將輸送機頭專用銑床安裝在裝配車間內,用于銑削機頭兩側驅動裝置安裝面,斷續切削產生很大噪聲,數十名裝配工每天在強噪聲環境中作業,距離該機床30m范圍內都要大聲交談。在該廠機加工車間,磨刀砂輪機與近30臺機床置于同一空間,除了車間的機床工作噪聲,工人還要接受刺耳的磨刀噪聲。象磨刀砂輪機和前述的專用銑床一類強噪聲設備,應與其它低噪設備和眾多工人的工作空間隔離開。

2.8 機械工作噪聲及其控制

車削工件時,因切削用量和后角選擇不當,車刀的后刀面會與工件表面產生嚴重摩擦,引起刺耳的嘯叫聲,這可以通過調整切削用量并適當增大車刀后角降低噪聲。粗車時車刀后角可在4°~6°范圍內選擇,精車時一般取8°~12°。

為了降低沖裁噪聲,可以改變模具形狀延長沖裁時間。具體可以采取下列措施:

(1)采用斜刃模、階梯模,進而改善力時特性,降低噪聲;

(2)采用小間隙模具,因為當沖頭與模具間的間隙較小時,工件在沖裁時會部分擠壓在模具內,這種擠壓力形成阻力起緩沖作用,降低噪聲;

(3)采用減振緩沖器,其作用是在材料斷裂瞬間給沖頭和滑塊加上阻力,使其受力時不致由于材料的突然斷裂而迅速下降;

(4)降低打棒聲,為了將沖床工作時嵌在沖模內的沖壓件推出,可采用推料系統的直打棒、推料器及頂桿等將其推出。

2.9 行政管理控制與個人防護

在車間里,有些噪聲是不自覺中人為產生的,可以避免,如重錘敲擊、工藝方法的使用不當、搬運中的撞擊等,行政管理者應當對制造噪聲的行為作出限制性規定,培養工藝技術人員和工人的噪聲控制意識。還可以把工作人員的工作時間進行劃分,錯開在高噪聲區域和低噪聲區域的作業時間。通過班次的調整降低噪聲暴露,以減少受噪聲影響的工人數和減少要求使用防護設施的人數,使得每天的噪聲暴露滿足下列關系[4]:

CT=∑i=1nTsiTyi≤1.0

其中Tsi——每天的實際噪聲暴露時間。

Tyi——允許的噪聲暴露時間。

個人防護設施的使用,是一種在完成噪聲控制工程和管理控制前的臨時過渡性措施,在極少數情況下,不得已才采用這種設施來作為一種解決噪聲問題的長久方法。

配戴護耳器是對不得不在那種強噪聲環境中工作的人員聽力的一種保護措施。首先要選擇符合標準、測試合格的護耳器;其次要培訓工人正確地使用和維護;為了工人聽力的長久健康,還要對那些必要的崗位作出規定并督促檢查工人配戴護耳器。

2.10 噪聲監測與技術改造

象配置溫度計一樣,在強噪聲車間裝置噪聲計是必要的,這可以讓工人經常了解并關注自己所處的噪聲環境,從而自覺地運用科學方法改善噪聲水平,并在專業人員的指導下采取措施降低噪聲對自己的不利影響,同時也為降噪技術改造提供依據。

一個車間,引起噪聲超標的主要噪聲源一般有一二個,降噪的有效途徑就是針對主要噪聲源進行技術改造,可以選擇控制噪聲源、阻斷噪聲的傳播途徑或采用個人防護設備,也可以綜合運用技術和管理措施。

有時對設備進行并不復雜的技術改造就可以獲得較好的降噪效果。如對一種沖床的齒輪、卡盤、飛輪撞擊等產生噪聲的噪聲源采用聲障板衰減,就使操作者處測得的沖床空載時A聲級從88dB降低到78dB,沖壓時從102dB降低到88dB,整個操作過程的噪聲暴露符合要求。

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