Pružné ukládání, hluková izolace obráběcích strojů

Transkript

1 TECHNIKU A TECHNOLOGII České vysoké učení technické v Praze, fakulta strojní Horská 3, Praha 2, tel.: , fax: Pružné ukládání, hluková izolace obráběcích strojů P.Chvojka SD 2010

2 2 Obsah přednášky Proč pružné uložení stroje? Trocha dynamiky Příklady pružin (tlumičů) Metodika pružného ukládání Hluková izolace principy Klasifikace materiálů Rozdělení materiálů Metodika odhlučnění

3 3 Proč pružné uložení stroje? Stroj neovlivní svými vibracemi okolí Okolí neovlivní svými vibracemi stroj Zvyšují se limity povolených vibrací o 50% Snižuje se hluk emitovaný strojem U uložení je mařena značná část parazitní energie od vibrací

4 4 Trocha dynamiky - kde omezit vibrace Dobře vyrobit, smontovat, vyvážit, dobrá údržba Přidat hmotnost, zvýšit tuhost, přeladit pružné uložení zdroj: B&K

5 5 Trocha dynamiky jednohmotový systém zdroj: B&K Jednohmotový systém má jednu rezonanci Tlumení výrazně ovlivní přenos v oblasti rezonance Graf přenosu odezva/buzení

6 zdroj: Janeček: snižování hluku P. Chvojka 6 Trocha dynamiky útlum vibrací pružné patky D f rez rezonance soustavy (stroj, uložení) zjednodušeno pro tzv. rigidní mody vibrací (stroj samotný se nedeformuje) f 1 - vlnová rezonance f 1 např. už 100Hz (ocelová pružina), 400až700Hz (pryž) Teoretická závislost (absolutně tuhý základ) Praxe vliv koincidence vlnění (vlnová rezonance)

7 7 Trocha dynamiky útlum vibrací pružné patky D Nebezpečná oblast min. ±30% f rez dochází k zesilování vibrací!! f o < f rez podrezonanční tlumení vibrace netlumeny, ale jsou tlumeny síly do rámu, používá se zřídka (pro časté zapínání a vypínání stroje) f o > f rez nadrezonanční tlumení (nutnost rychlého náběhu otáček) zdroj: Janeček: snižování hluku

8 8 Naladění pružného uložení podrezonanční Proč Na rezonanci nadrezonanční zdroj: B&K

9 9 Trocha dynamiky vícehmotový systém Jak ovlivní pružné uložení stroje jeho odezvu (přenos)? Nelze to obecně říci, ale: p dojde ke snížení amplitud spektra přenosu (frekvenčně závislé) p může dojít k posunu frekvenčních složek p je obecně obtížné eliminovat tímto způsobem jednu frekvenci

10 10 Trocha dynamiky módy vibrací Je nutné uvažovat směr vibrací a reakčních sil a sladit jej s možnostmi pružných prvků Rigidní módy Obecné módy zdroj: Janeček: snižování hluku příklad

11 11 Příklady tlumících prvků Pružinové Pryžové Hydraulické Pneumatické Pružina, tlumič - Istako.cz zdroj: B&K

12 12 Pryžové tlumiče vibrarcí zdroj: istako.cz

13 13 Pružinové tlumiče vibrarcí zdroj: istako.cz

14 14 Pneumatické tlumiče vibrarcí zdroj: Janeček: snižování hluku

15 15 Metodika pružného ukládání strojů Je nutné si ujasnit, jaký problém je třeba řešit: p Jednu frekvenci (úzké pásmo) p Širokopásmové vibrace (snaha utlumit celé spektrum) p Specifické rezonance Podle druhu problému vybrat řešení

16 16 Metodika pružného ukládání strojů Těžiště co nejníže nad podlahou Hmotné části dolů Zachovat simetrii zatížení stroje p Stejná vzdálenost od těžiště nebo: p Tužší uložení pod hmotnější části zdroj: B&K

17 17 Elektrodymanický hltič vibrací Eliminace jedné frekvence (nebo úzkého frek. pásma) Rozdělujeme na p Pasivní (přidaná hmota na pružině nutné naladit p Aktivní (řízené vibrace v protifázi mechatronika) zdroj: VCSVTT

18 18 Pasivní hltič vibrací Pod rezonanci Na rezonanci Pod rezonanci Na rezonanci zdroj: Crocker:Handbook of Noise and Vibration Control

19 19 Hluková izolace obráběcích strojů Cesty šíření hluku p Strukturou (konstrukcí) obtížně řešitelné p Vzduchem existují propracované metodiky Možnosti odhlučnění (řešení nadměrné hlučnosti stroje): p Zkrácení doby expozice obsluhy (v prac. prostředí) p Předpis ochranných pomůcek p Přímé odhlučnění zdroje hluku (stroje) p Odhlučnění části pracoviště p Zlepšení akustických vlastností provozu (dílny)

20 20 Cesty odhlučnění stroje Pružné uložení stroje Pružné namontování krytů Absorbční materiály v krytování Odhlučnění pneumatiky Odhlučnění sání a výfuku motorů Výměna hlučných komponent. zdroj: B&K

21 21 Odhlučnění haly (provozu) Proč se používá závěsných absorbčních panelů? Instalací se zvětší útlum hluku, poklesne hladina hluku zdroj: B&K Pokles hladiny hluku při instalaci absorbčních materiálů u stropu

22 22 Odhlučnění haly - realizace zdroj: B&K

23 23 Rozdělení zvukoizolačních materiálů Pohltivé (velká část dopadajícího akustického vlnění je absorbována) Odrazivé (neprůzvučné), velká část energie je odražena zpět do prostoru (pro krytování) Speciální nátěry (absorbční) Tlumex, polymery Neprůzvučné, sendviče (kombinace předchozích) zdroj: B&K Definice pohltivosti, odrazivosti

24 24 Vlastnosti zvukoizolačních materiálů Stupeň (index) zvukové neprůzvučnosti R, (Rw) izolační schopnost prvku vůči zvuku šířícímu se vzduchem (útlum hluku průchodem přes izolační materiál), v db koeficient akustické pohltivosti α (absorbce dle Sabineho) [0-1] poměr absorbované energie ku vstupní energii (viz cvičení) koeficient akustické odrazivosti β [0-1] poměr odražené energie ku vstupní energii

25 25 Stupeň (index) zvukové neprůzvučnosti R, Rw Zjišťuje se experimentálně Je frekvenčně závislý Udává se pro třetinooktávová pásma od 100 do 8000Hz Jednočíselná hodnota R (index zvukové neprůzvučnosti) udává vážený průměr podle směrné křivky Pd R = 10log [ db] P pr S R = L1 - L2 + 10log [ db] A

26 26 Absorbční materiály Porézní materiál Perforace folií u sendvičů (Helmholtzův rezonátor) Zástěna (membrána) Perforovaná zástěna Závěs Jehlany pro bezdozvukové prostory Pohltivost α

27 27 Neprůzvučné materiály (příčky, zástěny, stěny) Ohybově měkké mat. (plech, sklo, sadrokarton, překližka, dřevotříska) Lineární oblast Ohybově tvrdé mat. (cihly, beton,..) R=20.Log(m.f) -47,5 db Rezonance zástěny Koincidenční rezonance

28 28 Příklad zvukoizolačních materiálů - Vestin Absorbční materiály, odrazivé materiály, sendviče Polyuretanová pěna, plsťě, atp. Tescound (odrazivý mat.) Velká škála sendvičů (kombinace materiálů)

29 29 Příklad zvukoizolačních materiálů - Gumotex Absorbční materiály Polyuretanová pěna (Molitan) Specifický tvar pro odhlučnění (jehlany maximalizována plocha pohlcující akustické vlnění)

30 30 Příklad zvukoizolačních materiálů - Eurocoustic

31 31 Metodika odhlučňování strojů a provozu

32 32 Samotná bariéra je málo efektivní Výrazný vliv koincidencí Lépe vrstvený materiál ze dvou desek poloviční tloušťky zdroj: B&K

33 33 Větší plochy je lépe rozdělit (přeladění rezonancí) Je efektivní přeladit na vyšší frekvence ty se lépe utlumí zdroj: B&K

34 34 Dominantní frekvence hluku Vysoká frekvence se lehko odrazí - efektivní použití bariér Nízká frekvence proniká mezerami, škvírami, bariery nefungují zdroj: B&K

35 35 Předsazené panely Pro útlum specifických frekvencí Vliv velikosti panelu Vliv tloušťky panelu Vliv mezery z panelem Vliv materiálu panelu zdroj: B&K

36 36 Hluk přenášený konstrukcí Šíří se na velké vzdálenosti Rezonuje na velkých plochách Obtížně se utlumuje Lépe předejít jeho šíření zdroj: B&K

37 37 Přidání tlumícího mat. a hmotnosti Dojde k přeladění Pokud šikovně, sníží se hluk zdroj: B&K

38 38 Perforace krytů Průchodem kolem hran a otvorů dochází ke ztrátě energie útlumu hluku Nedochází k rezonanci velkých ploch krytů Vhodné jen pro specifické případy zdroj: B&K

39 39 Princip tlumičů (proudění plynů) Náhlou změnou průřezu může dojít k utlumení (zpětné odrazy, rozmělnění energie) Použitím tlumiče se zvětší tlakový spád zdroj: B&K

40 40 Děkuji za pozornost zdroj: B&K