高速壓力機(jī)的振動及隔離

1、高速壓力機(jī)的振動及隔離1 概述 機(jī)械壓力機(jī)的種類多、數(shù)量大、分布廣，較多工廠都要使用，其振動 危害較大。據(jù)實際統(tǒng)計資料顯示 15 ，壓力機(jī)基礎(chǔ)振動強(qiáng)度通常在 60dB90dB之間，較大型壓力機(jī)基礎(chǔ)振動強(qiáng)度可達(dá) 130dB (實測)。壓 力機(jī)基礎(chǔ)的振動頻率成份實測在 15Hz30Hz的范圍內(nèi)。對這種低頻振 動，人們感覺并不靈敏，但對人體的危害卻很大。長期在壓力機(jī)旁工 作的人會出現(xiàn)內(nèi)分泌失調(diào)、失眠、脾氣暴躁、反映遲鈍等癥狀。另一 方面，壓力機(jī)激起的基礎(chǔ)振動傳至車間內(nèi)其它精密設(shè)備，會干擾其正 常工作；傳至柱基會對廠房造成附加應(yīng)力；傳至辦公樓和居民區(qū)會影 響人們的正常工作和生活，并因此引起廠群矛盾。高

2、速壓力機(jī)相對低 速壓力機(jī)而言，其行程次數(shù)一般在 200RPM1000RPM,其在運行過程 中產(chǎn)生的振動往往對周圍環(huán)境造成不利影響，消除和減少這種影響的 有效辦法是對其采取隔振措施。某汽車配件廠有三臺用于生產(chǎn)汽車空調(diào)散熱片的高速壓力機(jī)，其中兩 臺公稱壓力為 100噸，一臺公稱壓力為 50 噸，生產(chǎn)時對周圍居民造成 較大的影響，需進(jìn)行隔振處理，根據(jù)城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)工 藝的需要，廠方對隔振效果有兩點要求： (1)采取隔振措施后，壓力 機(jī)臺座位移幅值v 0.4mm; (2)距高速壓力機(jī)30m處居民點的環(huán)境振 動，白天VLv 75dB,夜間VLv 72dB。本文在探討高速壓力機(jī)振動原理 的基礎(chǔ)

3、上，開展了隔振措施的工程試驗研究。2 高速壓力機(jī)振動及隔振設(shè)計2.1 高速壓力機(jī)振動分析一般來說， 高速壓力機(jī)的振動是由激振力 （動載荷） 的大小來決定的。 高速壓力機(jī)的激振力主要為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的慣性力和加工力，一般情 況下前者大于后者，但激振頻率是前者小于后者。高速壓力機(jī)的行程次數(shù)約為200RPM1000RPM,其對應(yīng)的激振頻率一般在 3Hz16Hz。2.2高速壓力機(jī)隔振設(shè)計（1 ）激振力在隔振設(shè)計中，激振力即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的慣性力，視為正弦力，即：F0=m0a（1 ）式中mO與曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連接的運動部分（含上模具）質(zhì)量a運動部分的加速度其中加速度 a 可由式（ 2）求出。a= 3 2X0（

4、 2 n 擾）2X0二QN2X0Sin 3 12）式中Q系數(shù)N行程次數(shù)X0彳亍程數(shù)值（一般指在靜態(tài)時，上下模具間的距離）由式（ 1 ），（ 2）可得F=m0QN2X0Sin3（t 3）由（3）式可以看出，激振力的大小與運動部分的質(zhì)量和行程次數(shù)的平方成正比。因此，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，適當(dāng)減少行程次數(shù)N， 可使激振力有較大幅度減少。（2）加工力實際上激振力還包括上、下模具接觸時的打擊力。打擊力相當(dāng)于瞬時之間上模給下模一個沖量，對于高速壓力機(jī)來說，此力小于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的不平衡慣性力，并且加工力激起的振動頻率大于慣性力激起的振動頻率。從隔振的觀點看，能隔離加工力引起的振動，也就能隔離 激振力引起的

5、振動。2.3 高速壓力機(jī)隔振工程途徑（1）對于每分鐘行程次數(shù)較高的高速壓力機(jī) （每分鐘行程次數(shù)大于 400 次），隔振系統(tǒng)的固有頻率可選擇f慣：fO （ 34.5）,這樣既能有效 隔離慣性力，又能很好地隔離加工力，隔振效率較高。（ 2 ）對于每分鐘行程次數(shù)較低的高速壓力機(jī) （每分鐘行程次數(shù)小于 4OO 次），一般可以選擇隔振系統(tǒng)的固有頻率大于慣性力頻率，即讓慣性力 不衰減傳入地基而將其他頻率較高的擾力隔離， 此時，隔振效率較低。（ 3 ）在隔振裝置中，將固有頻率設(shè)計成小于激振慣性力的頻率，實際上是利用高速壓力機(jī)自身整體上下運動的慣性力和曲軸滑塊機(jī)構(gòu)的慣 性力互相抵消，從而達(dá)到隔振的目的。這樣高

6、速壓力機(jī)自身必然產(chǎn)生 一定幅值的上下位移。一般將高速壓力機(jī)的縱向位移控制在O.5mm3mm 范圍內(nèi)對高速壓力機(jī)本身及產(chǎn)品質(zhì)量的影響較小。3 高速壓力機(jī)隔振實施效果3.1 高速壓力機(jī)的隔振 根據(jù)測試數(shù)據(jù)，100噸壓力機(jī)的振動頻率以5Hz為主。在實踐中有三種 方法可以有效地控制高速壓力機(jī)的振幅； （a）增大高速壓力機(jī)的附加 質(zhì)量；（b）用動力吸振器抑制高速壓力機(jī)的振動； （c）在保證加工質(zhì) 量的情況下，適當(dāng)降低行程次數(shù)。（1 ）采用阻尼彈簧隔振器假設(shè)阻尼比足夠大，能夠在下一次沖擊到來之前將附加位移消除掉，則當(dāng)阻尼比0時，臺座位移幅度值按式（4）計算：（ 4 ）（設(shè)阻尼比（0）1為獲得較高的隔振效率

7、（大于 80%），根據(jù)實際情況，取壓力機(jī)和隔振 臺座的質(zhì)量總和為60噸，針對f擾=5Hz計算，得隔振系統(tǒng)的總剛度K=10624N/mm,固有頻率f=2.1Hz,臺座振幅 Az=2.2mm。如果兼顧隔 振頻率，且隔振系統(tǒng)位移振幅要控制在 0.4mm 以下，則只有同時增加 剛度和臺座質(zhì)量,此時隔振系統(tǒng)的質(zhì)量應(yīng)為 330 噸。顯然,這樣龐大 的系統(tǒng)在實際中很難做到。如果既要降低振幅,又不增加臺座質(zhì)量,只有增加系統(tǒng)的剛度,犧牲 一部分隔振頻率。在設(shè)計中可將隔振系統(tǒng)的固有頻率設(shè)在基頻和一次 諧波之間，在本工程中可將固有頻率設(shè)在5Hz10Hz之間，取f=7Hz,此時隔離系統(tǒng)對f擾 10Hz以上的振動起隔振

8、作用，但對 5Hz的振動 會有所放大, 取得了一定的隔振效果, 并將位移控制在一定幅度之內(nèi)。（2）如果位移振幅要求非常嚴(yán)格,則只有繼續(xù)加大剛度,如采取橡膠隔振裝置3.2 隔振工程實施效果比較 為了降低隔振系統(tǒng)的重心，使高速壓力機(jī)在運行過程中減少晃動，隔 振臺座設(shè)計成“ T型的鋼砼結(jié)構(gòu)。（1）當(dāng)隔振系統(tǒng)采用阻尼彈簧隔振器。距壓力機(jī)30m處居民住宅前VL78dB,通過以上數(shù)據(jù)看出，此方案取得 了很好的隔振效果，隔振效率已大于 85%,但是居民點VL值和壓力機(jī) 的臺面振幅均未達(dá)到預(yù)期效果。（2）采用高阻尼橡膠隔振墊實施隔振。在隔振系統(tǒng)的質(zhì)量塊下鋪設(shè)特 制的萬能橡膠墊。在此情況下，隔振臺座位移幅值小于

9、 0.1mm，完全滿足了加工工藝的 要求。就設(shè)備運行而言,要比純剛性連接時穩(wěn)定且位移還要小。在居 民處的振級 VL=78dB。從振級落差可以看出，方案一比方案二振級落差大，即隔振效率高，但從 VL 的角度看，兩者相差不多，這是因為計權(quán)之故。對于 f=35Hz 以下的頻率，方案一在隔振臺座上激發(fā)的振動大，故臺座上 VAL大于 方案二，又由于隔振效率高，基礎(chǔ)箱上的VAL小于方案二。對于f=35Hz 以上的頻率，無論是臺座上還是基礎(chǔ)箱上，方案一的 VAL均小于方案方案二的位移幅值要大大小于方案一的位移， 滿足了加工工藝的要求， 但隔振效果仍未達(dá)到設(shè)計要求，居民處還超標(biāo) 3dB4dB。（3）適當(dāng)降低行

10、程次數(shù)當(dāng)行程次數(shù)減少時，VAL與VL隨之下降。如測點1的垂直方向振動， 當(dāng) 行 程 次 數(shù) 由 272 次 / 分 降 到 250 次 / 分 時 ， VAL 減 少 ， VAL=76-73.5=2.5dB VAL來源于兩個方面：a. 由于行程次數(shù)降低，慣性力也變小，由此引起的 VAL下降值為：VAL=2.5dB；b. 沖擊時間間隔加長，加工力引起的沖擊能量在下一次沖擊到來之前能因阻尼消耗大部分，從而使附加位移減少，故使VAL下降。至此，某汽配廠高速壓力機(jī)在運行行程次數(shù) 265次/分時，隔振完全達(dá) 到了既保證了臺座位移小于 0.2mm （實際上小于0.1mm），又保證了居 民處環(huán)境振動達(dá)到國家

11、標(biāo)準(zhǔn)（VL小于72dB）的要求。4 結(jié)論（1）高速壓力機(jī)隔振是一個比較復(fù)雜的問題，在隔振設(shè)計時要謹(jǐn)慎從 事。（2）高速壓力機(jī)行程次數(shù)在 200SPM1000SPM之間，對于不同的行 程次數(shù)，應(yīng)采用不同的隔振方法。（3）高速壓力機(jī)的激振力主要為曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的慣性力和加工力，一 般情況下前者大于后者，但激振頻率是前者小于后者。當(dāng)隔振系統(tǒng)的 固有頻率和慣性激振力頻率之比小于時， 對慣性激振力會有隔振效果， 對加工力自然更有隔振效果。為了獲得更好的隔振效果，可使隔振系 統(tǒng)固有頻率盡可能降低，但過低的固有頻率，工程上難以實現(xiàn)，且會引起臺座振幅過大。(4) 隔振效率和臺座振幅兼顧問題：a.如果行程次數(shù)400SPM則可以采用阻