高速锭子噪音的分析与控制

尚会超 翁玉东 王成银

摘 要：本文根据声学原理，结合高速锭子本身构造的特点，分别从声源、声音的传播和声音接收三个方面描述如何控制锭子的噪音，降低噪音污染对人体的危害。

关键词：锭子；噪音；健康

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

0 引言

中国是纺织品生产和出口的大国，噪声污染越来越受人们的重视，特别是大量高速锭子同时工作会产生工人难以忍受的噪音，严重影响人们的生理健康，甚至引发心理健康问题。纺织车间的环境噪声平均在100 ～ 105分贝，远超人耳可接受值[1]。

听力损伤是一个从生理发展到病理的过程，由短暂的听觉疲劳，随着强度和接触时间的增加，逐步发展为听觉系统的物理、生化等多种复合因素的损伤。噪音对心理的影响尤其显著，噪音使人心烦、暴躁。特别是带有重复性质的工种，噪音容易使人感到疲劳，注意力不集中。由于嘈杂的工作环境容易掩盖有效的危险警告信息，所以噪音和生产事故的发生率呈正相关的关系。众所周知，纺织厂大部分是女工，女性内分泌系统对环境的变化尤为敏感。噪声会影响女性下丘脑激素水平的分泌，引发月经紊乱，比如经期延长或缩短，痛经等。孕妇长期接触噪声，特别是接触100dB以上强度噪声时，生出低体重儿发生率增加，其妊娠高血壓综合征发病率可明显增高。因此控制降低锭子的噪音是十分必要的。

1 声学原理

声音的本质是能量不停衰减的机械波。当振动频率在20～20000

Hz时，并且满足一定的强度要求，经由听觉神经条件反射，产生声音的感觉。

声速是指声波在介质中每秒钟内传播的距离，声速与介质的密度、温度等因素有关[2]。

波长是指声波两个相邻波峰与波谷之间的距离。声波在每秒钟内周期性的振动的次数称为频率，声波的频率越高，则其波长越短。

用声压、声压级来定量描述声波的强度。当有声波存在时，由于声波本质上是一种能量的变化，引起的声波强弱变化的称为声压。声压级用符号SPL表示，单位dB。声压级定义如下：

2 锭子的结构

纺纱锭子的主要作用是加拈卷绕，是以两点支承的细长回转体。根据纺纱原料和品种的不同和工艺的发展，目前锭子主要分为粗纱锭子和细纱锭子，本文主要讨论棉纺锭子，锭杆的中部为了避免磨损，需要有较高的磨削精度。由于支承筒管在锭杆的上部，所以锭杆要尽可能得笔直，且有韧性。锭带传动位于锭杆中部的锭盘，为了防止尘埃进入轴承，将上轴承置于锭盘中。锭脚不仅是锭子的支座，而且还有储存润滑油的作用。

3 锭子噪音的控制措施

（1）声源处减弱噪音。锭杆和锭盘的结合处作为高速旋转件，因此，锭子的噪声源在上支承，。其下部支承应由于使用具有较好的振动特性的滑动轴承。锭杆的几何误差对锭子的轴向振动和径向振动有很大影响，在锭子轴向窜动和径向摆头的同时，会产生系统噪音。增加锭杆直径，可以有效避免锭杆的几何变形，相应的阻尼也会随之增大，提高了系统的固有频率，从而降低了强迫振动的影响。

双弹性支承结构很大程度上减小了作用在上轴承的弹性力，能够有效降低锭子产生的噪音。锭子的噪声和锭子高速回转时的振动有很大的相关性，高速回转体噪音源往往来自旋转体和轴承之间的滚动摩擦，降低噪声最有效的方法是改善锭杆与轴承之间的配合形式，尽量增加支承的弹性阻尼，提高系统的固有频率，减少系统产生的共振。当锭子运转时， 较小的振动被下支承弹性恢复力和吸振圈簧阻尼所抑制， 可有效抑制锭底的轴向窜动；当有较大的振动时， 可使轴承与锭杆保持良好的接触， 锭端运动轨迹是一个窄幅、小直径、较规则的重叠圆环，内外锭脚间的阻尼介质可以延缓冲击载荷的作用， 消耗振动的能量[3]。

高级锭子润滑油主要用来减少零件摩擦，同时具有辅助冷却、增加阻尼等作用。即使粘度较低，但依然可以形成有效润滑，同时要具有很好的抗氧化性，有效抑制水分对锭子的锈蚀，另外锭子高速运转时会产生大量的热，因此锭子润滑油应具有一定的散热能力。最理想的形式是设计双油腔结构， 使阻尼油和润滑油分开， 加大阻尼油的粘度， 以加强阻尼。锭子和其它工业产品一样存在一个磨合过程，在此过程中会产生大量的金属屑， 要及时清理掉，避免噪音的产生和机构的磨损。

（2）阻断噪音的传播。在传播过程中减弱噪声，主要方法是用隔音或吸音材料把锭子噪声声源与外界隔离开。通常用吸声材料对室内进行声学处理，所谓的吸声处理是指吸收反射声的一种处理方法，利用热传导和分子吸收效应，吸声材料把声能转化为热能，在传播过程中将能量消耗掉。

按照材料的物理性能和吸声方式的不同，可分成多孔材料、薄板共振吸声材料和空腔共振吸声材料。不同的吸声材料具有不同的吸声系数，主要采用具有多孔以及透气特征的一些材料将其覆盖于室内墙壁的表面，例如塑料泡沫、纤维材料等。吸声材料的表面有许多小气孔，当外界的声波传入这些小孔时会发生反射，由于气孔往往是内部大而孔径小，所以仅有小部分声音能从入口反射出来，而大部分则被吸收掉了。

（3）防止噪声进入人耳。噪音必定作用在人耳鼓膜上，因此在人耳处减弱噪声是很重要的一环。纺织车间是一个比较复杂的生产环境，存在各种形式的带传动、齿轮传动，因此在保证安全的情况下纺织工人应该按照安全生产要求佩戴耳塞或者耳罩等隔音器具防护用具，以保证用耳健康。

4 结束语

产业升级和经济发展的本质还是要服务于广大产业工人，过去几十年受限于工业水平和科技发展水平比较低，高速锭子工作过程中产生大量的噪音，严重影响人们的身体健康和心理健康。当下，有必要提高人们对锭子噪音污染的认识，积极改善纺织工人的工作环境，同时改进锭子的机械结构，减少由加工工艺和系统误差引起的噪音，共同营造相对舒适的工作环境，将噪音的分贝值控制在人体可接受的健康范围。

参考文献：

[1]秦泽峰.我国纺织产业政府管制研究[D].东华大学，2010.

[2]徐瑶.时域有限差分算法在超声非衍射波声场仿真中的应用[D]. 中国科学技术大学，2013.

[3]徐彪.新颖的双弹性高速锭子[J].纺织机械，2000（02）：16-21.

作者简介：尚会超，（1974-），男，博士，副教授，主要研究方向：机械电子。