矿用带式输送机噪声源分析

刘 龙

（阳煤集团宏厦第一建设有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

目前，噪声控制问题引起人们及社会各行各业的广泛重视，成为环境领域最为关注的研究课题之一[1-3]。带式输送机若输送线路长，因地理环境的原因，其支撑装置不易平整安装，加上材质刚性差，易产生振动噪声。输送带运送物料的同时会有物料黏着在输送带表面，对输送带的运行产生影响，清扫刷消除黏着物的同时产生冲击和摩擦噪声。因此，对带式输送机减振降噪进行分析。

1 带式输送机噪声源识别方法

分部运转法是带式输送机噪声源识别的常用方法。测试时，首先要测量整体的噪声声压级，然后依次停止各运行部件工作，根据声学理论，计算出每个部件对整体设备的噪声贡献大小。由于实际运行中某一部分停止运行，会影响到其他部件的运行状态，如测试带式输送机中间段的噪声。因此测量状态不一致。同时用此法做试验测量时间比较长，需要进行系统的试验设计，实验步骤较复杂。铅包覆法，又称局部暴露法，可用于电动机部位噪声测试，隔声性能好、精度高，但适用中、高频，频率范围段窄，测试时间较长，操作过程麻烦。近场测量法是传声器分别靠近声源表面测量声压级，由于带式输送机各个噪声源相对的距离较远，因此适用于带式输送机长距离设备的噪声分析[1]。

2 带式输送机减速器噪声源分析

在齿轮传动的过程中受到动态啮合力，会使减速器内部接触的各零部件产生振动并引起声辐射，称为啸叫噪声。如图1所示，由齿轮激励和轴承激励两部分组成减速器内部主要的激励源。齿轮本身传动啮合引起的振动和外界强制振动构成齿轮噪声的激励源。齿轮在进入啮合的瞬间，由于齿轮误差、受载变形等因素引起碰撞和冲击，形成齿轮的直接噪声，啮合冲击主要发生在平行于轴线方向，使齿轮产生很大的加速度引起周围介质扰动产生的声辐射，按发声机理称为齿轮的加速度噪声。齿轮在啮合冲击作用下，激励出齿轮结构的固有振动所产生的声辐射，即为自鸣噪声。而外界强制振动形成间接噪声。齿轮直接噪声主要分两类，一类是分度圆冲击噪声，另一类是齿轮啮合噪声。

图1 减速器啸叫噪声产生示意图

由于系统齿轮激励的作用产生齿轮振动，引起传动轴振动，和系统轴承的激励作用共同引起轴承振动。由于齿轮和轴的安装和制造偏心引起的不平衡的惯性力造成不平衡转动，引起的振动噪声使噪声的构成更加复杂。由于系统齿轮和轴承激励的作用，通过齿轮、轴和轴承等接触部件传给减速箱，使减速箱发生振动。减速器内的每个振动零件都会辐射噪声，根据振动噪声辐射的位置不同而不同，一般分为减速箱内部噪声和外部噪声。减速器内部的传动零件噪声和减速箱噪声因为内部阻尼和外部阻尼损耗逐渐衰减，衰减不了的噪声通过箱体间隙或者声波的穿透传递于减速箱外，称之为泄漏噪声，与减速箱外表面辐射噪声组成外部噪声。减速器一般采取闭式齿轮传动，箱体对其内部噪声具有隔离及屏蔽作用，因此减速器啸叫噪声主要为减速箱振动引起的辐射噪声[2]。

3 带式输送机中间段噪声源分析

输送带既作为牵引机构又作为承载机构，一般材质为橡胶具有一定的挠度和弹性，以一定的带速承载物料运动，容易引起振动，产生噪声。托辊用于支撑输送带，保证输送带平稳运行。在工作过程中，输送带与托辊、清扫刷与输送带的摩擦产生噪声，其噪声随着带速的提高而增大。

在托辊上铺设输送带起承载作用，由于滚动轴承具有摩擦阻力小的特点，一般在托辊内安装滚动轴承来减小输送带的运行阻力。滚动轴承的组成部分包括内圈、外圈、滚动体和保持架。外圈装在机座上或与轴承座孔装配，也叫做座圈；由于内圈一般与轴颈装配，也叫做轴圈。一般情况下，滚动轴承外圈不动而内圈随轴颈转动，但有时也会内圈不动，外圈回转，或者内圈、外圈以一定的转速差同时回转。当滚动轴承的内、外圈以不同转速回转时，为使滚动体沿着滚道滚动，在内圈外表面和外圈内表面上加工有滚道。保持架的功能是将各滚动体均匀地相互隔开，避免运动过程中相邻的滚动体接触处产生较大的相对速度引起碰撞、摩擦。在正常情况下，轴承的振动噪声是不可能完全消除的，因为主要是由生产制造的精度、轴承零件加工面的波纹度、粗糙度、滚动体直径误差等引起的。实际加工的滚道和滚动体不是绝对的圆形，因此滚动轴承的滚道中存在结构误差（微小的波纹度）。

在轴承不承受载荷的区域，滚动体脱离滚道，两者之间有间隙，由于低速运转，与速度平方成正比的离心力较小，此时重力的径向分量大于离心力，滚动体会接触内圈或保持架产生撞击振动，发出类似“咔哒”的声音；而在高速运转时，离心力较大，重力的径向分量小于离心力，滚动体脱离内圈或保持架接触，此时没有振动和噪声。其机理如图2和图3所示。

图2 轴承低速运转机理

图3 轴承高速运转机理

轴承不平稳使保持架产生自激振动，同时会和滚动体发生撞击产生保持架噪声。轴承除了正常工作时会发出不可消除的振动噪声，若轴承上沾有灰尘，滚道或滚动体损伤，在轴承装配时若采用不适当的安装方法。例如径向或轴向预紧力过大、轴线不重合、松配合，也会导致振动产生进而放大噪声[3]。

4 结论

矿井带式输送机的噪声定位和控制是矿井环境领域面临的严重问题，传统的噪声源识别法已不足以满足目前矿井的要求，近场测量法，即传声器分别靠近减速器、中间段、卸料部等表面测量声压级，确定了减速器的主要噪声源为啸叫噪声和拍击噪声，中间段的主要噪声源为托辊径向跳动导致的振动噪声，卸料部的主要噪声源为冲击噪声，可见近场测量法具有一定的实践意义。