冲床噪声控制及噪声源分析

2018-07-03 09:45 静之源官方

冲床噪声控制


冲床噪声主要可以分为空载噪声以及负载噪声:
空载噪声是冲床空载运转噪声,它包括电动机噪声、工作机构间隙产生的冲击噪声、离合器与齿轮撞击噪声等。其中,主要是离合器和齿轮的撞击噪声。负载噪声是冲床冲压时产生的噪声,在相同的冲床上采用不同的冲压工艺(如冲裁,拉深,弯曲)加工同样材料所产生的噪声不一致。

(一)空载噪声离合器噪声。
1.当离合器结合时,不少冲床都会发生“叮当”声。这是滑块、连杆在往复运动时的惯性力和曲轴的回转质量的离心力产生碰撞发出的间断声响。影响离合器噪声因素有:离合器接合时受到的冲量的大小,在质量一定的条件下决定于冲击速度的高低;还与接触材料本身的刚度和阻尼特性有关。离合器有刚性的和摩擦式的两种,其中转键式在中小吨位冲床上应用最广,噪声相对较高,噪声是由一系列的撞击所引发的。
2.工作机构间隙噪声。冲床的曲柄连杆滑块机构共有三对摩擦副:曲轴轴颈与曲轴瓦;曲柄颈与连杆大头轴瓦;连杆小头(球头)与滑块球头座。由于制造和装配误差以及工作需要,它们之间不可避免存在间隙。它们之间彼此的移动,从自由移动过渡到接触移动时,必然要带来强烈的撞击,这种噪声频带宽,高频部分强。间隙越大,噪声越高。另外,间隙一定时,滑块行程次数越高,噪声比例升高。
3.电动机噪声。做为动力源,电机工作时产生的噪声包括电机绕组的电磁噪声、空气动力噪声及机械噪声。电机噪声的声压级与电机的功率、转速等有关。电机的电磁噪声,主要是由交变电磁场相互作用激发转子和定子振动产生的。电磁噪声一般为高频噪声。电机的空气动力噪声主要是冷却风扇噪声,对于相当多的电机,冷却风扇噪声是主要噪声源。机械噪声主要包括一些旋转运动部件的非平衡力激发产生的噪声和一些零部件振动时产生的噪声。

(二)负载噪声
1.冲裁噪声。冲压工艺工序不同,噪声差别很大。板料冲裁要比弯曲、拉深的噪声大,而压印、压波、翻边、弯曲、拉深等成形工序的噪声较小。
2.扭击噪声。同类冲床的扭击噪声与冲压部件的板厚、硬度、几何形状、锤击速度、冲模间隙等因素有关,噪声随这些量值增大而提高。冲床工作时,冲头与板料及卸料板与坯料的碰撞冲击大大增强,随着撞击速度的增加撞击声也随之升高,如图1所示。碰撞噪声与其后发生的材料断裂声可分别测得,这一测量方法已付诸实施。在同一台冲床上,冲裁厚、硬料比冲裁薄、软料的噪声大。对于厚的延展性板料,撞击噪声与断裂声达到一样大小。下面以冲裁为例,分析冲裁噪声的产生。冲裁过程大致可分为弹性变形,塑性变形和断裂分离三个阶段。冲裁时,冲头一旦接触金属板料,冲裁力开始增加。与此同时,由于机身及其它受力构件的变形而积蓄了弹性能。当冲头进入板料约一半厚度时,冲裁力达到最大值。板材的突然断裂使冲头突然失荷,机身等积蓄的弹性能在极短时间内释放出来,将激起机身及各部件的振动,使部件间产生冲击,与此同时,滑块以相当大的速度下冲,引起滑块周围空气的压力扰动,从而辐射噪声。除以上的分析之外,冲床的间距,包括与左右、前后冲床的间隔小于工厂设计规范标准尺寸时,冲压噪声将增大。安装冲床的密度过大,噪声将大幅度地增大。冲压车间净空间不能太小,屋架下弦标高低于4米,会增大噪声折射混响,加大噪声。

冲床噪声的危害
1、工业噪声对环境是一种污染,冲压噪声据实测结果都远远超标并超过人的听觉限度,它直接危害人的健康。长期在噪声环境中工作使人烦躁不安、产生“声音催眠”效应,使人精神委靡不振。一定强度的持续噪声,伤害人的听觉,轻者造成耳沉,重者引起耳聋,这就是“噪声性耳聋”,亦称“职业性耳聋”,这是长期处在噪声环境中工作,内耳受损所致。
2、强烈的噪声,极易形成差拍型次声波,作用于人的躯体。有资料表明人体各部位都存在固有颇率,身体为7 ~13HZ,内脏为4 ~6HZ,头部为8~12HZ,这些固有频率刚好在次声波频带内,所以冲压工人在强烈噪声环境中工作,常有头昏脑胀、恶心和心悸之感。若噪声波及到附近,会影响别人的休息及降低他人的工作效率。这类噪声在噪声控告事件中已居首位,不少厂区厂群矛盾已趋剧化。降低冲床噪声已成为噪声控制工程中的当务之急。
3、冲床噪声治理措施

由于噪声治理方案必须兼顾车间内外工人和厂外环境,因此必须根据实际情况采取综合性的多种治理方法:

(一)消除工作机构噪声
机械式冲床常用曲柄滑块式的传动机构,为了减少间隙,轴承应按规定要求安装,装配的配合间隙要适当。因运动而增大间隙,轴承处可使用粘度较高的润滑油,以增大阻尼,可使冲床的空载噪声下降。还可在金属薄板上粘贴阻尼层,金属件相互撞击部位垫入橡胶、塑料或其它防振垫层,并用螺栓等加以紧固,甚至也可用高强度非金属代替部分金属部件。

(二)改进机床结构
将系列开式双柱固定台压力机和系列开式双拄可倾压力机改用摩擦离合器。冲床的传动系统多用正齿轮传动,开动冲床齿轮啮合就会发出声响,如果改用斜齿或人字齿轮传动,就可基本上消除这种摩擦噪声。尽量少用或不用高压压缩空气吹卸冲件,推荐使用简易机械手或倾斜床身15°以上,使冲件自动下落到零件箱。

(三)改进模具结构
用斜口模具代替平口模,利用刀口的斜面,使板料逐渐分离,从而延迟了冲切时间,可起到一定降噪效果。降噪声与剪切角有关,剪切角越大,冲切时间也随之增加,噪声级降低量也相应增大,剪切角与降噪量之关系,最佳剪切角以8°~10°为宜。厚板冲孔、落料冲裁模,可采用冲击限位冲裁,即在模具上设计限位块或限位柱,并在其冲击接触面设置加厚的聚氮酚之类的弹性板,能获得很好的消振减噪效果。合理地选择冲模的径向百分比间隙,冲模百分比间隙对材料断裂形式和受力特性都有较大的影响。间隙较小时,噪声级较低。

(四)设置吸音、减振装置
把冲床的飞轮及其传动系统加罩壳封闭起来,能显著降低传动部分的噪声。对于功率大、噪声高的电动机还应配置局部隔声罩或封闭式隔声罩。在冲床滑块下部或模具工作区外侧,装活动防护栅或隔音罩。如果在模具外装上隔音罩,罩内壁再贴上吸声材料,消减噪声效果更为显著。可以在冲压车间冲床机群的上方屋架下弦吊吸音板,建吸音天棚和吸音墙,还可使用活动吸音屏。安装冲床时,在装地脚螺钉部位安放减震垫。模具内可装置缓冲器,如橡胶类、金属弹簧、空气弹簧、液压缓冲器等,其中以液压效果为佳。


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