Файл: Борьба с шумом в черной металлургии..pdf

где р — плотность материала пластины, г/см3; t — расстоя­ ние от точки приложения удара до ближайшего края плас­ тины, см; h — толщина пластины, см.

Диаметр шара 10 мм, масса 4,5 г. Силу удара можно менять, регулируя маховиком 21 по шкале 23 положение подвижной площадки 15 и, следовательно, высоту падения шара. Настройка центрального удара осуществляется по шкалам вертикального 24 и горизонтального 30 смещений отражателя с помощью маховиков 28.

Шары поступают по трубе 19 к штифтам отсекателя 17, регулирующего возвратно-поступательным движением в го­ ризонтальной плоскости поочередное падение шаров. Штифты отсекателя приводятся в движение контактором 22. Свободно падая из трубы на отражатель 25, шар, отра­ жаясь, ударяет по центру пластины 10 и под действием соб­ ственного веса падает в приемное устройство. Возникающий в результате соударения с пластиной звук воспринимается микрофоном, установленным в патрубке 9 и затем поступа­ ет в приемно-регистрирующий тракт.

Для измерения шума ударного характера рекомендует­ ся блок-схема приемного тракта с применением быстродей­ ствующего регистратора уровня. Производя самописцем запись среднеквадратичного значения уровня, а также зная скорость записи огибающей акустического процесса, можно судить как о мощности сигнала в разные моменты времени,

ми, представлена на рис. 77, б. С помощью этой схемы реги­ стрируют уровни звукового давления в третьоктавных по­ лосах со среднегеометрическими частотами от 40 до 10000 гц, а также скорость затухания общего уровня и затухание звука в полосе частот, на которой зарегистрирован макси­ мальный уровень звукового давления.

Приемный тракт состоит из измерительного микрофона типа МД-38.Ш, шумомера типа Щ-63 ИРПА, третьоктавного анализатора спектра типа АШ-2М ЛИОТ, самописца уровня электрических колебаний типа Н-ПО.Для управления про­ цессами возбуждения звука и одновременной записи его пара­ метров необходимые элементы смонтированы на панели 6.

При измерении уровней звукового давления в полосах пропускания анализатора тумблеры Т 2 и Т4 на панели

152

управления устанавливают в положение «выключено», а тумблеры 7\ и Т3 в положение «включено». При этом пост) - пает питание на катушку электромагнита КЭМ, приводя­ щего в действие штифты отсекателя установки, и происхо­ дит подача шара. На панели загорается лампа Л2, сигна­ лизирующая о наличии напряжения на катушке электро­ магнита и готовности установки к работе. При переводе тумблера Тх в положение «выключено» прекращается пита­ ние электромагнита, штифты отсекателя установки пере­ мещаются, шар падает и одновременно происходит дистан­ ционный пуск двигателя самописца / .

Вызванный ударом шара по пластине звук воспринима­ ется микрофоном М, преобразуется в напряжение, посту­ пающее на вход шумомера •?, используемого в качестве предварительного усилителя. С шумомера усиленный сиг­ нал поступает на третьоктавный анализатор спектра 2, с помощью которого осуществляется последовательный ана­

уровни звукового давления. Запись производится на диаг­ раммной бумаге с магниевым покрытием БМП типа А. Авто­ матическая запись спектрограмм производится при мини­ мальной скорости пера 50 мм/сек. В этом случае незави­ симо от частоты настройки и ширины полосы пропускания анализатора время интегрирования выходной цепи будет превышать время интегрирования фильтра и мгновенные спектры будут усредняться [43].

Для регистрации скорости затухания звука, излучае­ мого пластиной, тумблер Т3 переводят в положение «выклю­ чено», а тумблеры 7\ и Т2 — в положение «включено». При выключении тумблера 7\ происходит удар шара по плас­ тине и осуществляется дистанционный пуск двигателя само­ писца. Усиленный сигнал с шумомера поступает непосред­ ственно на вход самописца, скорость движения бумаги которого подбирается таким образом, чтобы наклон записи спада уровня звука составлял угол около 45°.

С помощью звукового генератора 5 типа ЗГ-Ю произво­ дится калибровка измерительного тракта в следующем порядке:

1) тумблер Тз переводят в положение «выключено». При' переводе тумблера Тг в положение «включено» на вход шу­ момера и, соответственно, вход самописца подают синусои­ дальный сигнал частотой 1000 гц;

2) регулировкой величины входного напряжения зву­ кового генератора добиваются такого уровня сигнала, что­ бы игла самописца установилась на максимальном делении визуальной шкалы;

3) суммируя показания индикатора и аттенюатора шумомера, определяют уровень тест-сигнала.

Уровень звукового давления исследуемого сигнала оп­ ределяют прибавлением к значению записанного уровня постоянной величины, численно равной разности между уровнем тест-сигнала и верхним пределом функциональ­ ного делителя самописца.

Трансформатор Тр (220/127 в) предназначен для питания катушки электромагнита КЭМ и лампы Лх освещения шкал в установке. Включение освещения осуществляется тумб­ лером Тъ.

ЗВУКОИЗЛУЧЕНИЕ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Ж Е Л Е З А

Несмотря на то что рациональный выбор металла для изготовления отдельных элементов предопределяет пара­ метры шума широко распространенных механизмов (редук­ торы, подшипники, двигатели внутреннего сгорания и др.), исследования звукоизлучения чугунов и сталей, наиболее широко применяемых при конструировании, не проводи­ лись. Данные о влиянии выбора металлов и сплавов для из­ готовления отдельных деталей на шум механизмов носят случайный .характер и сводятся к замене стали другими металлами, часто менее прочными и дорогостоящими.

Исследование звукоизлучения сплавов на основе железа позволяет глубже проникнуть в механизм звукоизлучения не только сплавов железа, но и других металлов и, тем самым, расширить знания об акустических свойствах метал­ лов и сплавов.

С целью выявления влияния на параметры звукоизлу­ чения каждого легирующего элемента в отдельности были подвергнуты исследованию двойные сплавы железа.

Для исключения влияния на результаты исследования факторов, не связанных с изменением содержания вводи­ мого в железо элемента, соблюдались следующие условия: геометрические размеры образцов одинаковы (50x50X4 мм; отклонение не более + 0,05 мм); класс чистоты поверх­ ностей пластин одинаков (Ѵ?); усадочные раковины, внут­ ренние трещины в исследуемых образцах отсутствуют;

164

содержание прочих элементов невелико (для каждой системы их количество оговаривается); режимы испытаний (сила удара, условия окружающей среды, способ крепления об­ разцов) идентичны [27].

В процессе исследования с помощью самописца элект­ рических колебаний типа Н-110 регистрировались уровни звукового давления в фиксированных однотретьоктавных полосах и скорость затухания звуковых колебаний плас­ тин при возбуждении их механическим импульсом (ударом). Продолжительность звучания металлических образцов по­ зволяет использовать обычную шумометрическую аппара­ туру.

Для более полной оценки влияния состава сплавов железа на характеристики звука спектр его разделен на низкочастотный (до 350 гц), среднечастотный (350—800 гц) и высокочастотный (выше 800 гц) диапазоны. В каждом диапазоне номографическим методом [43] определены сум­ марные уровни звукового давления [СУЗД]. Полученные данные сопоставлены с изменением известных физических и механических свойств (плотности, модуля нормальной упругости, твердости, внутреннего трения) исследуемых сплавов при варьировании состава.

Сплавы железа с углеродом и кремнием. Содержание уг­ лерода в исследованных сплавах железо — углерод изме­ нялось в пределах 0,21—3,96%; содержание кремния в сплавах железо — кремний изменялось в пределах 0,86— 5,82%; содержание углерода в сплавах железо — углерод— кремний (Si = 1,9 — 2,1%) изменялось в пределах 0,5— 3,87%; содержание кремния в сплавах железо — углерод —

с пластинчатой и шаровидной формой графитовых включе­

и железо — кремний изменяются в-пределах 78—113 дб.

. В диапазоне низких частот СУЗД сплавов железо — уг­ лерод изменяются в пределах 81—91 дб. Максимальный СУЗД (91 дб) соответствует сплаву, содержащему 3,96% С.

163

Увеличение содержания углерода способствует росту СУЗД низкочастотного диапазона спектра.

В зависимости от концентрации углерода в двойных сплавах железо — углерод СУЗД среднечастотного диапа­ зона спектра изменяется в пределах 78т—84 дб.

Величина уровней звукового давления в среднечастотиом диапазоне спектра в значительной мере определяется мас­ сой колебательной системы.

Сопоставление характера изменения СУЗД с изменением массы пластин и плотности сплавов при повышении кон­ центрации углерода показывает, что уменьшение плотности

пределения уровней звукового давления в полосах частот показывает, что максимальная звуковая энергия для спла­ вов с концентрацией углерода до 3% излучается в диапа­ зоне высоких частот. Увеличение концентрации углерода (больше 3%) вызывает перераспределение звуковой энер­ гии: СУЗД низкочастотного диапазона спектра превышают СУЗД диапазона высоких частот на 2—4 дб.

В зависимости от концентрации углерода в двойных' сплавах железо — углерод скорость затухания звуковых колебаний изменяется от 120 до 200 дб/сек. Скорость зату­ хания звуковых колебаний сплавов, содержащих 0,21— 0,87% С, изменяется в пределах 120—140 дб!сек. При даль­ нейшем увеличении содержания углерода наблюдается зна­ чительный рост скорости затухания колебаний. Для спла­ вов, содержащих больше 2% С, это объясняется появлением новой фазы — графита. Пластинчатый графит вызывает возникновение пиков напряжения в микрообъемах матриц, примыкающих к острым концам пластинок графита, по­ этому даже в области незначительных упругих деформаций напряжения в микрообъемах матрицы вызывают значи­ тельные микропластические деформации [41].'

Характер изменения СУЗД сплавов железо — кремний аналогичен сплавам железо — углерод. Максимальная зву­ ковая энергия зарегистрирована для этих сплавов в диа­ пазоне высоких частот. При изменении концентрации крем­ ния в сплавах СУЗД высокочастотного диапазона изменя­ ются в пределах 102—113 об, среднечастотного' — 81—84 дб и низкочастотного — 78—94 дб.

166