Buller vid grovslipmaskiner. Civilingenjörerna Hans Elvhammar och lars-olof Rosell, Ingemanssons Ingenjörsbyrå AB, Göteborg

Transkript

1 arbetsgruppen mot BULLER inom verkstadsindustrin Verkstadsföreningens och Metalls gemensamma organ för bullerbekämpning MEDDELANDE Nr c1 Buller vid grovslipmaskiner Problem och åtgä~d~r Civilingenjörerna Hans Elvhammar och lars-olof Rosell, Ingemanssons Ingenjörsbyrå AB, Göteborg o I meddelande nr 8, 1976, redovisas hu r o li ka sl ipparametrar påverkar bullret vid en mindre planslipmaski n. Vä ra undersökninga r indikerar all dessa resu ltat ocksä kan tillä mpas vid stö rre maskin typer, t. ex. ämnesslipmaskiner och maskiner för skrotslipning. Slipski vans hå rdhet och kornstorlek samt matningshastigheten inverkar säledes målll igt pä ljudnivå n vi d slipningen. Materialet i arbetsstycket, dess form och di mensioner, har dä remot mycket stor betydelse, li ksom hur det ä r inspänt vid slipningen. I detta meddelande behandl as slipmaskiner med hög avverkning (ca 100 kg/hl i vilka man bearbetar grovt stälgjutgods, t. ex. ledskovlar för vattenturbiner, ventil- och pumphus samt stälämnen. Mycket höga bullernivåer, db (Al, förekommer vid bearbetning av stora arbetsstycken i grovs lip maskiner med hög kapacitet. Den typ av slipskivor som används - med ca 600 mm diameter och ca 60 mm bredd - möjliggör högt spindelvarvtal, stort sliptryck m. m., vilket ger kraftig materialavverkning. Detta medför i sin tur att det uppkommer stora krafter mellan arbetsstycke och slipskiva. Krafterna ger upphov till stomljudsutstrålning från såväl arbetsstycke, slipskiva som maskinstativ. I artikeln redovisas resultat av prov med stomljudsminskande åtgärder, inbyggnader och fjärrmanövrering från hytt Problemställning Flera faktorer påverkar bullera1stringen vid sli pning och yllerligare omständig. heter avgör om bullret uppfallas som störande. Maskinplacering Det ä r va nligt all man pl acerar bullra nde slipmaskiner i närheten av tys tare verksamhet uta n all vidta några specie lla åtgärder. Följaktligen utsälls inte bara slipmaskinoperatören för buller från slipningen, utan också annan personal som vistas i maskinens omgivning. I allmänhet ä r det hante ringen av tunga och otympliga arbetsstycken som he lt fåll bestämma layouten och därmed placering av maskiner och utrustning. Om man från början beaktar Sä rtryck ur Verkstäde rna nr 3/ 77

2 8 Bild 7. Experimentslipmaskin med ljuddämpad överbyggnad. 7. Slipskiva, 2. sprängskydd, 3. elmoior, 4. instrumentmanöverpulpet, 5. arbetsstycke, 6. rörligt slipbord, 7. ljuddämpad inbyggnad bestående av täl plåt+50 mm mineralull +perforerad plåt, 8. ventilationstrumma fö r kylning av elmotor. Bild 2. Rörligt slipbord med fastspänt arbetsstycke. 7. Vibrationsmätpunkter, 2. arbetsstycke, 3. fastspännings anordning, 4. slipbord, 5. hjul, 6. räls. 4\.----4"- buller och andra miljöaspekter, så att exempelvis hanteringsutrustningen utformas så att man kan utföra bullerdämpningsåtgärder, vore redan mycket vunnet. ljudspridning från slipstället dominerar Den kraftigaste Ijudavgivningen vid slipning härrör från slipstället och samman sätts av bidrag från slipskiva och arbetsstycke. Genomförda prov vid en ämnesslipmaskin visade att man genom delvis inbyggnad av slipstället, bild 1, kunde sänka luftljudsutstrålningen med ca 5 db. Inbyggnader kan oftast inte utföras tillräckligt täta från ljudsynpunkt, eftersom antingen slipdockan rör sig fram och åter över arbetsstycket eller detta rör sig förbi slipskivan. Om man slipar samma produkt i stora serier kan det vara motiverat att ägna så stor omsorg åt inbyggnadens utformning att mycket små springor erhålls - och därmed litet ljudläckage. Vid slipning av mycket stora arbetsstycken kan det överhuvudtaget vara orealistiskt att använda sig av inbyggnader. Bullerstörningsproblemet får dä lösas på andra sätt, vilket beskrivs i fortsättningen. Kraftigt stomljud från arbetsstycket Ljuddämpningseffekten av inbyggnad av slipstället kan bli blygsam om ej hela arbetsstycket är avskärmat. Ljudutsträlningen från detta är ofta avsevärd - vid slipning av massivt fy rkantmaterial i en ämnesslipmaskin, bild 2, gjordes vibrationsmätningar på arbetsstycket, som visar att stomljudet endast låg ca 5 db under luftljudet från slipstället. (Luftljudet mättes med arbetsstycket helt avskärmat.) Det är sannolikt att man skulle kunna minska ljudutstrålningen från arbetsstycket något genom att använda flera fastspänningspunkter, varigenom det styvas upp. En annan principiell möjlighet är att dämpa arbetsstycket genom att placera sandsäckar, blytyngder etc. på ytor som ej bearbetas. Stomljud utbreds i slipmaskinen Stomljudet i arbetsstycket kan överföras till fastspänningsanordningen i maskinen och öka bullerstörningarna, jfr bild 2. För att minska överföringen är det naturligt att söka vibrationsisolera arbetsstycket. I den aktuella maskinen utfördes ett enkelt prov med att placera gummiunderlägg mellan arbetsstycket och infästningspunkterna. Olika gummihårdhet undersöktes även. Med accelerometer mättes vibrationerna i arbetsstycke och bord. Resultatet framgår av bild 3, som visar att... vibrationshastighetsnivån var högre i slipbordet med vibrationsisoleringen. Mätningen i arbetsstycket avslöjar att vibrationsnivån här är ca 10 db högre än med stumt montage. Eftersom Ijudutstrålningen (över den s. k. koincidensfrekvensen) är proportionell mot vibrationshastigheten erhålls totalt sett en försämring. Förklaringen är att den vekare fastspänningen av arbetsstycket medför större rörelser under inverkan av de avsevärda slipkrafterna. Vibrationsisoleringen kan inte kompensera för de större vibrationer som uppstår. Det torde därför vara svårt att åstadkomma en fungerande lösning enligt denna princip. Ti IIsatsu trustn ingen inverkar på bullerstörningarna Vid sidan av bullret från slipoperationen förekommer också drivutrustnings- och hydraulikbuller. Elmotorer Som drivkälla för slipspindeln används vanligen en luftkyld elmotor. Högvarviga motorer (ca ri min) med inbyggd kylluftsfläkt ger mycket kraftigt buller. Genom att modifiera fläkthjulet, så att bättre luftströmningsförhållanden erhålls, kan man sänka ljudnivån med ca 10 db (A) - se exempelvis meddelande nr 5, 1972.

3 Vi b rat ionshast ighetsnivå Lv rel. 510' 8 m /s Infästning: 110..,. /\ ~ ~/,,,,,,~~--,. -._ -,--- 'l-. '...,_.' I '... L _'...-,,, _,-- -,--_ ~.~,. 't \ ~ ~~~~~~----~- '... 90, ,, - ~ "--- --T-:-----t --c: r ' --. ~---:---n:, ~ _ I I! I -t--. ~ '... "' ~ t ~1. ' ~-ri----:---r ---..; -.,-- -r.- -I'..--t-_.' : -: l~ SO...L--.- 1_; _..:... I. : : i' I -=!; 53 It 1(( 1 2~!fil: 10t \ <:I(j SOD n.!<il 10eo -?II. ~ lodo 1100 m, ~oo 5IOl ~ mo l!ilcij H z Frekvens Bild 3. Vibrationshastighetsnivå i arbetsstycke under slipning (tersbandsanal ys i db) arbetsstycket elastiskt inspänt arbetsstycket stumt inspänt Bild 4. Stomljudshindrande infäs tning av hydraulrärledningar. 7. Hydraulrär, 2. oljebeständig gummibussning, 3. uppslitsning, 4. fastsällningsbygel av plåt, 5. bult. Vid användning av separatkyld motor med utvändig kylluftsfläkt som ka na lansluts, kan man koppla in en Ijudfälla mellan fläkt och motor. Härigenom är det möjligt att nå mycket stor bullerdämpning. Fläkten kan placeras i ett icke ljudkänsligt utrymme eller byggas in. Ett annat tyst alternativ är en vattenkyld motor - men då behövs givetvis kylvatten i erforderlig kvantitet. Hydrau/aggrega t Den primära bullerk ällan hos hydraulikutrustningen är pumpen, som dels utstrålar direkt ljud från höljet, dels orsakar stomljud i anslutna rörledningar, oljetank och andra konstruktioner. På konstruktion sstadiet kan bullret påverkas genom va let av pumptyp (skruv-, innerkugghjuls- och flerstegspumpar är relativt sett tysta) och genom gynnsam utformning av rörsystemet från strömningssynpunkt. Hydraulaggregat bör också placera s i ett bu llerokänsligt utrymme, t. ex. käliarrum. En ljudisolerande inbyggnad av hydraultank inklusive pump och elmotor ger van ligen ca 10 db (A) sä nkt ljudutstrålnin g. Man måste då ordna med tillräcklig kylning av elmotorn och eventuellt också av hydrauloljan. Jfr meddelande nr 4, Kraftigare ljuddämpning kräver stomljudsbegrä nsande åtgärder, dvs. att rörledningarna infästs elastiskt till bärande konstruktioner, bild 4. Transmissionsbuller Utväxlingsanordningen mellan drivkälla och slipspindel är en annan bullerkälla av betydelse, som speciellt vid högvarviga sl ipspindlar oftast ger ett betydande buller. Det allra van ligaste drivelementet vid dessa ma skiner är remdrift, men även kuggväxlar kan förekomma. Olika typer av remmar anvä nds, t. ex. flata, V- eller kuggformade. Buller från dessa typer av transmissioner kommer att behandlas utförligare i ett senare meddelande. Hanteringsbuller Beroende på storlek och anta let detaljer förekommer olika hanteringsmetoder. Vid arbete med t. ex. större stålämnen kan mycket kraftigt buller uppstå när ämnen stöter mot varandra och mot arbetsbord etc. Vid konstruktionen av hanteringssysteml metoder bör man sä ledes undvika att arbetsstycket fär falla eller glida mot hårda anslagsytor. Man kan ocksä tänka sig att svängningsdämpa avläggningsytor, t. ex. med en sa ndfylld lädkonstruk-.. tion. Vid truckhantpring är det i hög grad en disciplinfråga om onödigt buller skall kunna undvikas. Avskärmning För att visa effekten med en avskärmning framför arbetsstycket utfördes prov med flyttbara skärmar över slipbord-arbetsstycke vid en ämnesslipmaskin. Princ ip och utförande på denna avskärmning framgär av bild 5. Över slipbordet placerades tre självbärande modulenheter uppbyggda enligt princ ipen tät plät pä utsidan och ljudabsorberande material på insidan av 50 mm tjock mineral ull med stapelfiber, samt ett mekaniskt ytskydd av sträckmetall, bild 5. Bullret mättes rakt framför avskärmningen där den största effekten kan väntas. Av bild 6 framgär att avskärmningseffekten för detta utförande blev ca 10 db vid frekvenser över Hl. En viss förhöjning av bullret vid läga frekvenser kan konstateras till följd av att bullret,stängs inne», varvid ljudtrycksnivån ökar. Vid högre frekvenser överväger skä rmningseffekt och ljudabsorption, varvid man erhåller en sänkning av bullret. Vid mätningar rakt framför öppningen erhölls som väntat ingen bullersänkning, tvärtom en förhöjning

4 av ljudnivån på grund av att överbyggnaden»riktade)) ljudet denn a väg. Bild 5. Bullerdämpande avskärmning över arbetsstycke. l. Slipskiva, 2. tät stålplm, mm mineraluff med stapelfiber, 4. sträckmetaff, 5. arbetsstycke, 6. rörligt slipbord, 7. liuddämpad inbyggnad enligt bild l, B. referensbu llermätpunkt, l m från maskinen, resulta l se bild 6. Bild 6. Bullernivå med respektive utan avskärmat arbetsstycke enl. bild 5!tersbandsa nalys). ljudtrycksnivå db rei.2 10-' Pa ; ~. A v skärmning: _= _. -==--= ~. -+ -=-_+_~. -~ i I -i 00 1= I I '. '1 ' ~ r- ' --+i- I ~..,.. ~ ' -~ u-to-l'n- ir -r '- - ~ :~~""=:--"7'I="""-'~~~----1r-+-~. ~.. " "- "-- '.-.;..!. 80- o _ A, _..,. ::;: -:~d ' I'---'.. me9,---=-r=+---t- I.,..,.....,.., - <.... -~ _-----.: + ~ ~---. -'-.;--+- _ _...l.~,,,'.! ~ \,i ~---: I :. '----: !~~ -t~fj\ ;.--. ~--- --, : --j-+-f-- -. c -t- T --;, t T-t -I t 50-' ~-_~..,._L_L"';"~~ I 1..1 ' i I I i '! ~ '0 \O S3 ID lix 125 I" lis ~ SOO 6)0 ~ 1000 'llil l6(ll !151) IlOO ~ 8000 Im H Z Frekvens ljudisolerad hytt - god arbetsmiljö för operatören Vid s. k. ämnesslipmaskiner sl ipas arbetsstycken med längder på upp till ca 10 m. I dessa ma ski ner utför arbet s stycket en åkrörelse. Sl ipskivan kan flytta s tvärs arbetsstyckets rörelse och i vertikalled. Operatören måste vid dessa maskiner befinna sig ganska nära sl ipstället för att se arbetsstycket och kontrollera resu ltatet. Det är därför svårt att få tillräcklig ljuddämpning med inbyggnader över slipstä llet, eftersom tätningsproblemen är stora vid rör ligt arbetss tycke. Dessutom bidrar stom ljudsutstrålni ngen frå n arbetsstycket i hög grad ti ll bullernivån från maskinen. För att åsta dkomma en bä ttre miljö för maskinoperatören tillverkar Centro-Maskin, Göteborg, en ljudisolerad manöverhytt till sina ämnessl ipmaskiner. Från denna styr operatören hela slipprocessen, bil d 7. Uppsikten över slipstä llet underlättas genom att hytten har stora fönsterytor, Bullernivå n vid operatörens plats har tack vare hytten kunnat sänkas från ca 100 till ca 70 db(a)., Hytten "'består aven tät 1,25 mm stålplå t som invändigt har en 50 mm tjock ljudabsorbent av mineralu ll. För att skydda ljudabsorbenten mot åverkan finns ett mekaniskt ytskydd av perforerad plåt. Fönsterpartiet består utvä ndigt av 4 mm tjockt plexiglas, som byts ut när sikten försämrats av materiaisprut. Den inre rutan består av 6 mm Lexan (polykarbonat), som även utgör säkerhetsskydd. Dörren är försedd med en gummitätningslist. H ytten kyls med ett separat klimataggregat och ventileras med en sä rskild fläkt. Hytten är vibrationsi so lerat uppställd på elastiska gu mmielement och ti ll- resp. frånluft skanalerna är försedda med ljuddämpande anordningar. M ed en manöverhytt kan bullervillkoren för maskinopera tören avsevä rl förbättras, men personal som vistas i mask inens närhet utsä tts fortfarande för kraftigt buller och damm. För att kunna förbättra villkoren även för denna kan den aktuella maskinen placeras ålskild från anna n verksamhet. Fjärrstyrning ersätter manuellt sliparbete Bofors AB, Bofors, har i samarbete med slipmaskinfirman Rikard lohansson Maskin AB utvecklat en ny slipmaskin, där man ersatt äldre handhåll na pendelsl ipmaskiner med en

5 Bild 7. Ämnesslipmaskin, fabrikat Centro-Maskin typ SE, motoreffekt 110 kw. Bild 8. Pendelslipmaskin, fabrikat Rikard Johansson Maskin AB. manipulator som styr sl ipmaski nen. Denna manöv reras från ett särskilt rum där maski noperatören befi nner sig under slipoperationen. Hela maskinutrustningen har placerats i en avgränsa d del av lokalen, varvid man genom en tät inbyggnad hindrar ljud och damm att spri das till personal som vista ts i övriga delar av lokalen. Slipmaskinsinbyggnadens väggar har fö rsetts med ljudabsorberande materi al. Från golv och upp ti ll ca 3 m höjd skyddas mineralullen av perforerad plåt. Restera nde del av väggarna har en 40 mm tjock texti lbelagd minera iu llsskiva som monterats i synligt bärverk, bild 8. Kontrollrummets vägga r är utförda av 2 mm tjock stå lplåt med 50 mm ljudabsorbent av m inera l ull sa mt ytskydd av perforerad board. Fönstret består av ett 6 mm tjockt lamellgl as. För att operatören tydli ga re ska ll kunna se slipstället är kontrollrummet höj- och sä nkbart. Bullern ivån mätt på ca 1 m avstånd från slipmaskinen vid slipning aven skovel för en Kaplanturbin uppgick till ca 90 db (A). Mätningar inne i kontrol l rummet vid samma mättillfälle visar att bullernivån där var ca 65 db(a). O pera tören utsätts således för 25 db(a) lägre bullernivå med den nya utrustningen. Förutom de bullermässiga förbätftingarna har and ra fördelar uppnåtts, nämligen: Mindre damm- och rökbemängd luft för operatören och övrig personal. Tunga lyft undviks. Olycksfallsrisken m inskas. Slutord Våra arbeten visa r att den enda prakti ska möjligheten att påverka Ijudalstringen vid sl ipoperati onen är att förändra stomljudet i arbetsstycket. För närvarande finn s inga lämpliga metoder utprovade, men stabilare fas tspänning av arbetsstycket och speciella dämpåtgärder (påläggn ing av tyngder, placering av arbetsstycket på sa ndbädd etc.) ger möj ligheter att minska stomljudet betydligt.. tnbyggnad av slipstället är en metod som har fl era nackdelar - främst är inbyggnaden arbetshindrande. I befintliga anläggningar ger avskä rmning av sliparbetsplatser minskad ljudspridning till omgivande, tys ta re verksa m het. Om slipoperationen kan automatisera s är det möjligt alt placera operatören i en ljudisolerad hytt. På detta sä tt förbättras hans arbetsmiljö väsentligt.