Transcript Buller från hydrauliska pressar Orsaker och

arbetsgruppen mot
BULLER
inom verkstadsindustrin
med ledplåtar, samt genom elastisk
kopp l ing av pumpled n ingen ti ll tanken.
fventuellt vib rat io nsisoleras hela tanken till presse n .
• Pumpens maximala varvtal ska ll e j
översk ridas. Högre tryckuppsättn ing
utan kavi tationsbildning kan e rh ållas
med hjälp aven mata rpump (») boosterpump »)) i huvudpumpens sug ledn ing.
MEDDELANDE
Nr 12
1974
Verkstadsföreningens och Metalls gemensamma organ för bullerbekämpning
Ave n trycksä tt ning av oljeta nken kan
ge sam ma effek t. Overt rycke t måste
dock håll as låg t, efte rsom o ljan luftas
sämre vid detta fö rfa rand e.
Vibrationsiso lerin g av pump
kan minska stomljud
De n st umma mekaniska kontakten
mellan pump respek tive tank och p ress stati v ger upphov ti l l kra ftiga vibra tio ner i d essa. En iso lering ka n ge förbättringar även om tryckpul sa tionerna i
o ljan begränsa r effekten .
På bi ld 5 visas vibratio n sisolerad upphängning av pump med elmotor mot
pressta tiv.
Upphängningskonsolens
fästskruvar ha r isolerat s med buss ningar av " Adiprene" (oljebeständigt
plastmat e ri al ), Vid vibrat io nsisolering
mot vekare kons truktio n, t. ex. tanklock, måste ett mjukare utförande väl jas.
Hydrauirör fö rses
med elastisk koppling
Pumpvibrat ionerna fortpl antas i rörsys tem et och ger där upphov till ljuduts trå ln ing, såväl från rö rvägg som
frå n de konst ruk tio ner som b är upp rören. En vi ss vibratio nsisolering kan erhållas genom alt röra n slutningarna till
pumpen utförs med hydraulslangar av
längden m inimum ca 10 x diametern.
Tryckpulsation ern a i ol jan utjämnas
samtidigt, eftersom slangen utvidgas
vid varje tryck stöt.
Fö r alt min ska den risk för haveri,
so m finn s till följd av utmattn ing hos
slangar, kan en säkrare typ av elastisk
rörkopplin g användas (O-rings tätning).
På bild 6 visas utformningen aven så dan.
Den luftljudsm inskand e eff ek ten av
vibrat ion sisolering är oftast begränsad.
Tryckpul sat io nern a i o ljan bygger upp
vibra tioner i rö rsystemet även på ) bo r tsidan» av den elastiska kop pli ngen , varför en viss grundnivå hos bullret kvarstå r. Av d en na an ledni ng bö r rören infästas ela sti skt ti ll presst ativet, t. ex.
med de rörk lamrar m ed gummimellan lägg so m finns i marknaden,
Reglerventiler kan ge tryckstötar
För att kunn a reg le ra pre sskraft, kolvrörelse m. fl. funktione r erfordras reglerventiler av o li ka slag. Dessa kan ge
upphov till bu ll er av två orsaker. Dels
Bild 6. Elastisk rörkoppling.
1. Mutter, 2. tryckbricka, 3. O-ring.
al stra s strömn ingsbuller - främst på
grund av kavitation - och dels kan reg lerk arakteri stiken vara sådan att tryckstötar uppko mme r. Snabb reg lering förorsakar exem pelvis ho s avlast ningsventilen dels en chockartad smäll i pres sen då de inre spännin ga rna i denna
utlöses, dels en trycks tö t med åtföl jande slaglj ud irörsysteme t.
Venti ler bör vara kon stru erade så att
man erh åll e r j ämn strö mning och väl
avpa ss ad reglerti d. Kanaler i ventilen
skall ha släta ytor och stora kröknings radier . Mjukare fl ödesreglering uppnås o m regler kolva rna fasas eller slitsas. Pilo tstyrda ve ntil er har vanligen
mera dämpad reglerfunktion än direkt
manövrerade och är ddrför tystare.
Rörsyslem ets utfo rmnin g
påverkar ljudutbredningen
Utbredningen av tryckpulsationer och
vibrat ioner i e tt hydraul sys tem är mycket komplicerad . Rörlängd er och placeringen av rörkrö kar samt ventiler
påverkar uppkom sten av reflexioner i
rörledningarna och därm ed ljudutstrå lningen. F. n. kan man knappa st beräkna en gynnsam dimen sionering ur
denna synvink el.
Sek undära åtgärder för alt m inska
bullerutstrå lningen kan bestå i isoleri ng av rörl ed ningarna enl. bild 7. V id
min eralull siso lering min skar vär rneavgivn ingen kraft igt, varfö r man kan bli
tvu ngen att kyla o l jan.
För alt m in ska trycks tö tar - frä m st
uppkomna vid venti lmanövrering brukar en s. k. ackumulator inkopplas
i tryckledningen . Två huvudtyper finns,
se b il d 8.
Ackumul ato rn min skar också i någon
mån ljudutstrålningen från rörsystemet. Effekten är blygsam, maximalt 5
dB(A) kan påräknas. Specie llt dimensionerade ljuddämpare ger högre Ijuddämpning. D essa beh andlas i del 2 . •
Buller från hydrauliska pressar
Orsaker och dämpningsåtgärder
Bild 7. Isolering av hydrauirör.
1. Hydraufrör, 2. härdande dämpmassa ,
3. rörhalva eller svepning med bandsta l, 4. mineralull eller po lyeterskum plast (rörskal), 5. platsvepning.
Del 1. Inverkan av pressens
och hydraulsystemets uppbyggnad
Ingenjör Roger Ekström och civilingenjör Hans Elvhammar, Ingemanssons Ingenjörsbyrå AB, Göteborg
/
_ _ _ ___ m _ m
'\.
4
_.
__
Bullret fran hydraulpressar upplevs ofta som mycket störande och kan vara hörselskadande pa
operatörsplatserna.
Den primära bullerkällan är hydraulpumparna samt tillhörande rörsystem, som ger upphov till
en karakteristisk ton. Vid stora effektbehov är också pumparnas elmotorer väsentliga bullerkällor.
Dessutom kan det förekomma kraftiga men kortvariga ljud fran tryckstötar i hydraulsystemet,
pressoperationen och materialhanteringen. Dessa är normalt av underordnad betydelse fran störningssynpunkt.
Här behandlas hur hydraulsystemets och pressens uppbyggnad paverkar bullret. I del 2 lämnas
en redogörelse för praktiska erfarenheter fran etappvis bullerdämpning aven 250 t dragpress.
331. 04 3
.
Bild 8. Ackumu latorer, öve rst av genom strömn ingstyp,
nederst
tryckkiocka (prin cip er).
1. Hydrau /rör, 2. perforerat innerrör,
3. gummim embran, 4. tryckkammare
med luft eller kvävgas, 5. ytterhöfje.
o
Vid p låtbearbetning använd s i stor
utsträckning hydrauliska pressar för
arbetsoperationer såsom klippnin g,
hålstansning, bockning och dragpress ning.
Genom att utforma p ress och ver k tyg
på ett lämpl igt sätt kan man u tföra fl era av dessa arbe tsoperat ioner sa mtidigt. D å fordra s emell ert id stora press krafter - 200- 1000 t är vanliga - vi lket
result erar i plat skrävande och långsamt arbetande pressa r. Detta söker
man ko mpen sera med höga arbet stryck
och stor pumpkapacitet i hydraul systemet, eventue llt genom uppdelning i
tv å oberoende system med högt arbetstryck hos det ena respektive stor
pumpkapa citet hos det and ra.
Hydrauli ska pressar förekomm er således i ett stort anta l utförand en och
storlekar. Er faren hetsm ässi gt är det lätt
att ko nstate ra att bul lret från en p ress
främ st ko mm er från pump (a r) och rörledn ingar, men också från o lje tan k och
maskiny tor avges ofta bulle r med den
kara kt eri stiska pumptonen . Vid manövrering av ve ntiler kan bu ll ret förstärk as kor tvar igt li ksom under själva
pressmoment et.
I sa m band m ed manövreringen uppko mmer dessutom ofta kraft iga tryckstö tar i rörsystemet, v ilka orsaka r lju d alstri ng i form av )}slagljud ).
Hos Saab-Scan ia, Oskarshamn har
utförts en seri e försök i syfte att m inska
b ullret v id en 250 t hydraulisk dragpress
(fabrikat Jochnick & Norrman AB). I
d enna och följ ande artikel redovi sas
d els resultaten från detta arbete, d els
andra åtgärder so m kan vidtas för att
minska bullret från hydraulpressar.
I samman hanget kan erinras om alt
628.517 .2
699.844
dylika åtgärder effektivast vidtas av
p ressfa brik ante rn a. Vid in köp en bör
man därfö r använda en kravspecifik ation, M eddelande nr 2, 1973.
Absorbenter i press hallen
minskar bullerspridningen
Hyd raulpressar är norma lt manuell t
betj änad e, vilket innebär att m inst en
opera tör b efinn er sig i pressens om ed elbara närhet och utsätts för det utstrålad e bullret. Här kan således endast
direkt a dämpn i ngså tgärder minska bullerstörningarna.
I press hall ar vis tas emellertid ope ratörer, t ranspo rtarbeta re , reparatörer
m. fl. p å större avstånd från en enskild
p ress. För dessa är ljudspridningsmin skand e insatser i lokalen av betydel se.
Särtryc k ur Verkstäderna nr 12 1974
Rotogravyr AB, Sol na 1974
Bild 1. Ljudabsorberande tak gerdämpning av bullret till omgivningen fran
press med högt placerad hydraulutrustning.
Bild 2, Väsentlig bul/erreducering pa
opcratörsplats och i omgivningen krä~
ver hel inbyggnad a v pressen. Principförslag.
Bild 3, Ljudabsorberande ta k och avskärmad hydraulutrustning ger blygsam bullerdämpning på operatörsplatsen och måttlig i pressens närhet.
9
Hydraulpressen har ofta pump och
elmo tor p lacerade överst på maskinstCltivet, och kraft ig ljudu tstrålning sker
uppåt. Det är därför viktigt att hind ra
ref lek tio ner från takylan aH nå ut i loka len genom a tt ut iöra ytan ljudabso rberande, bild 1. Ljudet fr~n b~de pum pen o ch eJmotorn är med elfrc kvl'll t
(ca 500--1000 Hz), vil ke t betyde r att
van liga ljudabsorberande beklädnad er (5 0 mm m in eralullssk ivor, T-akus -
tikpla ttor, perforerade pi åt ka ss t' tter
med m ineral ullsin lägg e tc) ger mycke t
god dämpning, Ca 10 dB p~ stort avst~nd fr~n lj udkällo rna i hallen kan erh~lIas,
För operatören nås endast en marginell psykologisk effekt beroende p ~
aH efte rklangst iden sänks.
Inbyggnad - en åtgärd
med tvivelaktig effekt
Den mest använda metoden att förbättra bullersituationen vid en maskin
är att bygga in eller skärma av bullerkällan med skiljeväggar. Lösningen är
ofta ett jämförelsevis billigt sätt att
snabbt nå resu lta t, men inrymmer å
andra sidan komplikat io ner med hän~
syn til l mask ine ns be tjäni ng osv,
Hel inkapsling
t M eddelande nr 4, 1973 besk revs hur
man vid automatpressar av excenler ~
typ ~stadkommit mycket god sän kning av lju dn ivån genom fulls tändig in ~
byggnad,
Sannolikt är automatisk m a t erial ~
styrning e n förutsättning för att en så~
dan inkapsling skall fungera pra ktiskt,
och veterligen har ej någon hydraul~
press av större typ försetts med detta
slags bullerskärmning,
på bild 2 visas p rin cipiellt hur en in ~
byggnad med matningsöppni ngar skulle ku nna utformas fö r att ge god dämpning - ca 10 dB(A) bör kunn a ~st ad ­
kommas för 0pf'ratörerna. Höljet skall
därvid an slutas med god tä tn ing till
presstativet i slussarna v id öppn ingarna . Manöverorganen p laceras åtkomliga i Slussl'n.
Höljet kan utgöras av korrugerad
ell er slät pl~t , invänd igt beklädd med
min. 50 mm mineralullsskivor. Det bör
göras så rymligt att det fin ns gångut ~
rym m e runt p ressen, och vidare m åste
givetvis tillräcklig ventilation anordnas
med ljudfällor vid öppningar i väggar
respek tive tak.
Delvis inkapsling
För att undgå de sv~righeter, som uppst~r v id fullständig inbyggnad, har man
i m~nga fall utfö rt inkapsling av begränsade partier hos pressar.
Främst har man inriktat sig på att
skärma av bullret från pumpaggregat
med elmoto r samt ol je tan k, vilka subjektivt upp levs som de störs ta bullerkällorna.
Speciellt v id toppmonterad hyd rauli k, såsom i b il d 3, får man erfa renhetsmässigt d~l ig dämpeffekt vid uppbyggnad av skärmväggar runt tanken o ch
utan ljudabsorb erande ta kbe klädnad
Över pre sse n . l kombination med Ijudabsorberande tak f~s 2-4 dB(A) minskning vid operatörsplatsen och 6-B
dB(A) i när he ten av pressen.
Den obetydliga dä mpni ngen för
operatörerna förkla ras av att maskinytorn a in till deras arbetsp lats st rå la r
kraftigt stomljud, som ej påve rk as av
skä rmväggen, Även om skä rmåt gä rdern a utvidgas till att omfatt a andra
käll or samt iso lering av hydraulrör, är
det oftast tv ivela kt igt om resu lt atet
motivera r nedlagt a rbe te.
Tystare pressar. Uppbyggnad
och val av komponenter
såsom mest angeläget framstår att
konst ruera tyst a re hy dra ulsystem och
att på befintliga pressar ku nna in föra
direkt stärningsreducerande ändringar.
Här behandlas först de faktorer som
påverkar ljud nivån från en hydrauIpress. De väsentligaste bu ll erkällo rn a
visas på bild 4. Det framgå r härav att
de av hydraulpumpar och elmotorer
orsakade vibrationerna samt tryckstötar j hydra ulsystemet sprids i rörl ed ni ngar och presstativ. Detta orsakar
kraftig stoml judsutst rå ln ing från sa mtliga ytor,
Konstruktionsaspekter
För att minska stomljudsutstrå ln ingen
från maski nytorna bör följande b eaktas vid kons tru kt ion av nya pressar:
• Gjutna konstruktioner är gynnsammare än svetsade plåtkonstruktioner.
• Bärande konstruktioner skall om
möjligt utföras med stor materiaItjocklek och styvhet.
• Veka tunnplåtskonstruktioner uppstagas; särskilt gäller detta stora ytor
såsom vid oljetankar.
• Hydraulaggregatet med oljetank placeras i separat utrymme eller vibrat io nsisoleras från presstativ.
De tre första punkt e rna avser dämpning av stomljudsutstrå lningen. Att
hindra öve rföri ngen av vibrationer till
de stora maskinytorna e nligt sista
punkten kräver at! inga stumma fö rbindelse r kvars tår m e llan vibrerande
och icke vibrerande ko nstruktioner.
Bild 4, Ljudutstrålningen från en hydrau/press,
1. Presstal;v, 2. elmolor och pump, J . oljetankar, 4. ventildon, 5 . arbetss tycke och verktyg, 6. rörledningar.
Hydraulsystemets uppbyggnad
och dimensionering
De i hy draulsystcml'l ingåe nde kom po~
nenterna och deras d riftsda la bestämmer i hög grad bu llera1s tringe n vid en
p ress. Fö r att åstadkomma tyst hydrau~
lik måste man beakta en rad fak torN,
Här behandlas inte speciellt bullret
frå n elmotorn (se Meddelande nr 5,
1972 ), I handeln finns idag s~väl plmotorer me d tys ta re flä kthjul som fa b rikstillverkade k~por rö r all minska bul lret frå n befintliga motorer.
Tryckpulsationer
orsakar pumpbullret
1 pumpen överförs meka ni sk ene rg i till
fluid energi (dvs. en e rgi i vätskan). En
viss kva nt itet olja tas därvi d frå n sugledningen , komp rime ras och avges ti ll
tryckledningen , Denna
pu mpcykel
upprepas med e n viss hastighet och
man få r tryckpu lsationer, vil ka ger upp~
hov till vib rationer och slom ljudsutst rå lning i pumphus, ledninga r och därtill anslutna komponen te r.
Crundfrekvenscn hos det buller som
a lstras i pumpa r bestäms av anta let
pumpcy kle r per sekund, Vid en g-ko lvs
pump med 1 500 r/ min tå~ t. ex,:
Bild 5 . Vibrationsisofering av fJumfJ och d rivmotor mot
presstativ.
1. Motorfäste, 2, bo ttnande skruv, 3. bricka , 4. I> Adip rene»
mellanlägg, 5, gummiunderlägg, 6. stödklack, 7, elastisk rörklamm er, 8, tryckslang, 9, pump, 10, sugsjang,
9, 1 500 =225 Hz,
60
Hastigheten r tryckförändringarna
under arbetscyke ln avgör ljuda Is t ri ngens storlek. Skruvpumpen, som ha r låg
sådan hastighet, är därför tyst. Kugghju lspumpen är vanligen bu llersammast, medan vi ng- och ko lvpumpen
ligger däremellan .
Efte rsom pu m pen är d en kratligaste
bul lerkäl lan , är de t viktigt all välja rätt
typ. Den ty stast möj liga typ,'n skulle
sannolikt va ra en sk ruvpump, som arbetar med låg t tryck och I ~g hastighet.
Kraven på andra fun ktion e r, såsom
pu m pkapac ite t, a rbetst ryc k och verkningsgrad begränsar emellertid urvale t.
Den vanligaste typen är den regle rba ra fler kolvpumpen (vanli gen S, 7, 9
e lle r 11 st. kolvar), som ger hög t tryck
vid hög verkningsgrad (ca 9.5 (X,). Lj ud ~
nivån ho s de nna kan re duce ras om
trycke t me llan cylinder och tryck/sugle dn ing utjämnas successivt, t. ex. ge~
nom kilfo rmigt utförda slidöpp ninga r.
Kavitation i pumpen
orsakar ökal buller
Kavita tion orsakas av a tt de luftbu bblor, som alltid är inneslutna i hydrau Ioljan, utvidgas och frigörs då trycket i
oljan plötsligt sjun ke r. Detta kan ske
på pumpens sugs ida och orsaka r såväl ljuda lstr ing som sli tage.
Ris ken för kavi ta tion minskar om fö ljande rik tlinjer följs vid dimen si oneringen av hyd rau lsystemet.
• Pumpens sugledning väljs med stor
area (flödeshastighet m indre än 2 m/s) .
• Bottensilen i tanken väljs med stor
fri a rea så att tryckfa ll på grund av
i gen~ättning undviks.
• Eventuella oljefilter p~ pumpens
sugsida skal l vara av den typ so m ger
fri passage vid igensättni ng, Filtren
monteras normalt på re turoljeledninge n.
Om filtret placeras på pumpens
trycksida m ins kar tryckpulsat ionerna i
hydrauloi jan , Ett exempel på såda n bulle rdäm pn ing lämnas i nästa meddeland e,
• Oljetanken skall ha tillräcklig volym
så a tt gynnsdm strömning erhålls, mi nimivolym
är 3 x pump kapa cite ten
(per minut).
Avluitningen av o ljan blir effektivast
med stort avstånd me llan in - och utloppsledn ing och med l edpl~tar monterade i tank e n, va rvid oljan får lång
passageväg,
Skumbildning (dvs. luft i oljan) till
följd av vibrationer i tanken minskar