1、沖床沖壓噪聲問(wèn)題及來(lái)源分析一、空載噪聲 1離合器噪聲。當(dāng)離合器結(jié)合時(shí)，不少?zèng)_床都會(huì)發(fā)生“叮當(dāng)”聲。這是滑塊、連桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力和曲軸的回轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心 力產(chǎn)生碰撞發(fā)出的連續(xù)聲件下打算于沖擊速度的高 低；還與接觸材料本身的剛度和阻尼特性有關(guān)。離合較高，噪聲是由一系列的撞擊所引發(fā)的。 2工作機(jī)構(gòu)間隙噪聲。沖床的曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)共有三對(duì)摩擦副：曲軸軸頸與曲軸瓦；曲柄頸與連桿大頭軸瓦；連桿小頭球頭 與滑塊球頭座。由于制造從自由移動(dòng)過(guò)渡到接觸移 動(dòng)時(shí)，必定要帶來(lái)猛烈的撞擊，這種噪聲頻帶寬，高比例上升?？諝鈩?dòng)力噪聲及機(jī)械噪聲。電機(jī)噪聲的聲壓級(jí)與電 機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。電噪聲一般為高頻噪聲。 電機(jī)的空

2、氣動(dòng)力噪聲主要是冷卻風(fēng)扇噪聲，對(duì)于相當(dāng)多的電機(jī)，冷卻風(fēng)扇噪聲是主要噪聲源。機(jī)械噪聲主要包括一些旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件 的非平衡力激發(fā)產(chǎn)生的噪聲和一些零部件振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。二、負(fù)載噪聲的扭擊與沖剪。其中沖壓過(guò)程的扭擊與沖剪噪聲最 大。1沖剪噪聲。沖壓工藝工序不同，噪聲差異很大。板料沖裁要比彎曲、拉深的噪聲大，而壓印、壓波、翻邊、彎曲、拉深等成形工 序的噪聲較小。2扭擊噪聲。同類(lèi)沖床的扭擊噪聲與沖壓部件的板厚、硬度、幾何外形、錘擊速度、沖模間隙等因素有關(guān)，噪聲隨這些量值增大而 提高。沖床工作時(shí)，沖頭與板料及上升，如圖 1 所示。碰撞噪 聲與其后發(fā)生的材料斷裂聲可分別測(cè)得，這一測(cè)量諸實(shí)施。在同一臺(tái)沖床上，沖

3、裁厚、硬料比沖裁薄、軟料的噪聲大。對(duì)于厚的延展性板料，撞擊噪聲與斷裂聲到達(dá)一樣大小。沖床噪聲產(chǎn)生的緣由、頻譜特性及傳播途徑分析沖床噪聲產(chǎn)生的緣由、頻譜特性及傳播途徑分析一、沖床的噪聲源分析氣擾動(dòng)的地方，就有聲波傳出。對(duì)沖床而言，其沖壓噪聲聲壓級(jí)一般在90110dB 之間。沖床噪聲可分為運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和工作噪聲。運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是沖床空載運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，它包括電機(jī)、皮帶、齒輪、曲柄連桿滑塊及軸承間隙、離合器等形成的噪聲。其中，主要是離合器和齒輪噪聲。工作噪聲是沖床沖壓時(shí)產(chǎn)生的噪聲，在一樣的沖床上承受不同的沖壓工藝(如沖裁，拉深， 彎曲)加工同樣材料所產(chǎn)生的噪聲不全都。1 工作噪聲歷程及聲能歷程1(a)沖床工作噪聲歷

4、程(b)聲能歷程圖 1a 1，圖中清楚地表現(xiàn)了離合器噪聲、 的噪聲和離合器工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲最猛烈(振幅大，衰減幅度大)。圖 1b 是相應(yīng)聲能歷時(shí)曲線2。其聲能表達(dá)式為：Ep2dt(1)式中E聲能總和，N2m-4sp瞬時(shí)聲壓2 沖床工作時(shí)噪聲能量分布圖圖 2 是沖床一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，隨著時(shí)間的不同，各個(gè)頻帶的聲能分布狀況。圖中沖裁噪聲和離合器噪聲是沖床噪聲的兩個(gè)主要噪聲源。圖3 是筆者利用分別運(yùn)行法，在100kN 2mm30mm A3 時(shí)的噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果。3 100kN 沖床沖裁噪聲實(shí)測(cè)值1.離合器的接合和脫開(kāi)噪聲(或四個(gè))鍵位的中套的其要撞擊現(xiàn)象3：轉(zhuǎn)鍵與中套間的撞擊，即穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)鍵與旋轉(zhuǎn)著的中套

5、接合過(guò)程中兩者的碰撞；轉(zhuǎn)鍵與曲軸間的撞擊，即轉(zhuǎn)鍵的一側(cè)與中套間撞擊的同時(shí)，另一側(cè)在前者反作用力的作用下與曲軸沖擊；曲軸與其支承的滑動(dòng)軸承間的撞擊。圖 4 給出了前兩個(gè)撞擊現(xiàn)象所發(fā)生的位置。這些沖床構(gòu)件之間的撞擊，產(chǎn)生了作用在大齒輪(大飛輪)及床身之上的作用力，這些作用力，是產(chǎn)生沖床離合器接合噪聲的根本緣由之所在。4 兩種撞擊的發(fā)生區(qū)轉(zhuǎn)鍵與曲軸的撞擊區(qū) 2.轉(zhuǎn)鍵與中套的撞擊區(qū)5 來(lái)說(shuō)明之。沖床在激振力F()作用下，激起激振速度V1()，振動(dòng)能量在床身內(nèi)部傳遞，當(dāng)傳遞到發(fā)聲外表產(chǎn)生振動(dòng)速度V2()，使之與該外表接觸的空氣介質(zhì)受到擾動(dòng)而產(chǎn)生壓力變化P()，從而輻射聲波。5 沖床離合器噪聲產(chǎn)生框圖5

6、B()、T()()是說(shuō)明系統(tǒng)的激振力振動(dòng)聲轉(zhuǎn)換特性的三個(gè)重要傳遞函數(shù)。它們都是頻率的復(fù)函數(shù)。B()是構(gòu)件間相互作用力點(diǎn)的機(jī)械導(dǎo)納，表示振動(dòng)響應(yīng)與 激振力之間的關(guān)系；傳遞比T()表示系統(tǒng)的傳遞特性；輻射系數(shù)()描述了零件發(fā)聲外表 振動(dòng)多大程度上轉(zhuǎn)換成聲能了。激振力與聲壓(即 F()與 P()的關(guān)系可用下式2表示：P()F()B()T()()(2) (大飛 輪)及床身之上的作用力，這些作用力在床身內(nèi)部傳遞，當(dāng)傳遞到發(fā)聲外表產(chǎn)生振動(dòng)速度， 使之與該外表接觸的空氣介質(zhì)受到擾動(dòng)而產(chǎn)生壓力變化P()，從而輻射聲波。影響離合器 噪聲因素有：離合器接合時(shí)受到的沖量的大小，在質(zhì)量確定的條件下打算沖擊速度的凹凸；

7、 還與接觸材料本身的剛度和阻尼特性有關(guān)。沖裁工藝噪聲沖裁時(shí)，沖頭一旦接觸金屬板料，沖裁力開(kāi)頭增加。與此同時(shí)，由于機(jī)身及其它受力構(gòu)件的 使部件間產(chǎn)生沖擊，與此同時(shí)，滑塊以相當(dāng)大的速度下沖，引起滑塊四周空氣的壓力擾動(dòng)， 從而輻射噪聲。前者激發(fā)的噪聲稱(chēng)振鳴噪聲，后者引起的噪聲為加速度噪聲。由分析可知， 振鳴噪聲與引起機(jī)身等構(gòu)件振動(dòng)的沖裁力 聲、沖頭與板料的撞擊聲及兩者接觸時(shí)的空氣擠出聲共5 種噪聲。電動(dòng)機(jī)噪聲機(jī)械噪聲。電機(jī)噪聲的聲壓級(jí)與電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。 件振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。電機(jī)噪聲的聲功率級(jí)可用下式計(jì)算4L20lgW+15lgN+k3式中W電機(jī)額定功率，kW N電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/mink3信號(hào)頻

8、率修正值工作機(jī)構(gòu)間隙產(chǎn)生的沖擊噪聲沖床的連桿和曲軸，滑塊與連桿等連接零件組成的曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)中，共有三對(duì)摩擦副：(球頭)與滑塊球頭座。由于制造和裝 寬，高頻局部強(qiáng)。明顯間隙越大，噪聲越高。另外，間隙確定時(shí)，滑塊行程次數(shù)越高，噪聲比例上升。在沖床諸噪聲源中，沖裁噪聲和離合器噪聲是主要噪聲源。齒輪嚙合噪聲沖床上大小兩個(gè)齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中消滅節(jié)線沖擊力和嚙合沖擊力，從而激起齒輪的嚙合噪 聲。節(jié)線沖擊力是由兩輪齒嚙合時(shí)齒面摩擦力方向的轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的。如圖6 所示為齒輪嚙合時(shí)摩擦力的變化狀況。齒輪的接觸線在嚙合過(guò)程中沿嚙合線從A 向B 移動(dòng)。B 是節(jié)點(diǎn)， 在接觸點(diǎn)由A 向B B B 向C 的移動(dòng)過(guò)程中相對(duì)

9、速度方向轉(zhuǎn)變。因而，B 點(diǎn)是速度方向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。由于相對(duì)滑動(dòng)，因而也存在摩擦B 點(diǎn)又是摩擦力方向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。節(jié)線沖齒糙度越大，轉(zhuǎn)速越高，齒輪的節(jié)線沖擊力就越大。6 漸開(kāi)線齒輪嚙合圖嚙合沖擊力是在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所發(fā)生的齒與齒之間碰撞而產(chǎn)生的沖力。實(shí)際齒輪在1 表示初始速度，2 表示轉(zhuǎn)變后的速度，則聲壓級(jí)的變化量為4：L20lg1/2(3)二、沖床噪聲的傳播途徑分析氣聲。噪聲在聲源和承受者之間傳播時(shí)有直接和間接的傳播途徑之分。圖7 是沖床噪聲傳播聲，滑塊下落產(chǎn)生的空氣擠出噪聲就屬于聲直接傳播。7 沖床噪聲的傳播途徑框圖聲的間接傳播是由聲源產(chǎn)生的聲音，首先完全地或局部地以固體聲，液體聲或空氣聲(如床身，

10、 屋頂?shù)?以空氣聲輻射出來(lái)，傳給承受者。在間接傳播途徑中，可消滅固體聲，液體聲，空氣聲以及單個(gè)構(gòu)件之間的屢次轉(zhuǎn)化。三、沖床噪聲的頻譜特性分析中心頻率63中心頻率63125頻率范圍 4590901802505001k2k4k8k1803553557107101.4k1.42.8k2.85.6k5.611.2k噪聲是由很多頻率和強(qiáng)度不同，成分雜亂地組合而成。聲頻范圍很廣，從低頻到高頻到達(dá)1000 倍，一般不行能也沒(méi)必要對(duì)每個(gè)頻率逐一測(cè)量。為了便利和有用上的需要，通常將聲頻范圍劃分為假設(shè)干個(gè)較小的段落，稱(chēng)之為頻帶。頻帶的上、下限截止頻率值之差稱(chēng)為帶寬。帶寬以上、下限頻率之比的對(duì)數(shù)表示，此對(duì)數(shù)值通常以

11、2 為底，單位為倍頻程，即：f1/f22n或 nlog2(f1/f2)式中f1,f2成倍頻程關(guān)系的上、下限截止頻率n兩頻率間的倍數(shù)n 可以是任意的正實(shí)數(shù)，n 越小，分得越細(xì)，頻程越短，測(cè)量所需時(shí)間越多。當(dāng)n1 時(shí)，1 倍時(shí)，稱(chēng)為倍頻程。當(dāng)n1/3 1/3 倍頻程，依此類(lèi)推。對(duì)于倍頻程，其中心頻率范圍見(jiàn)表 1。表 1 倍頻程的頻率范圍(Hz)聲源作簡(jiǎn)諧振動(dòng)所產(chǎn)生的聲波稱(chēng)為簡(jiǎn)諧波。其聲壓同時(shí)間的關(guān)系為一正弦曲線。這種只有單一頻率的聲音稱(chēng)為純音，它具有單一音調(diào)的聲覺(jué)。除個(gè)別儀器和樂(lè)器發(fā)出的聲音外，單一頻率的純音是很少見(jiàn)的，一般聲音都是由一些頻率不同的簡(jiǎn)潔正弦式成分合成的聲波，1/3 倍頻程等劃分的頻

12、帶圖圖形噪聲的發(fā)生根源和產(chǎn)生氣理噪聲的頻譜分析是借助于測(cè)得的頻率域內(nèi)的聲壓信號(hào)分析其頻率構(gòu)造聲源作簡(jiǎn)諧振動(dòng)所產(chǎn)生的聲波稱(chēng)為簡(jiǎn)諧波。其聲壓同時(shí)間的關(guān)系為一正弦曲線。這種只有單一頻率的聲音稱(chēng)為純音，它具有單一音調(diào)的聲覺(jué)。除個(gè)別儀器和樂(lè)器發(fā)出的聲音外，單一頻率的純音是很少見(jiàn)的，一般聲音都是由一些頻率不同的簡(jiǎn)潔正弦式成分合成的聲波，1/3 倍頻程等劃分的頻帶圖圖形噪聲的發(fā)生根源和產(chǎn)生氣理噪聲的頻譜分析是借助于測(cè)得的頻率域內(nèi)的聲壓信號(hào)分析其頻率構(gòu)造標(biāo)，主要聲學(xué)參量(如聲壓級(jí)，聲強(qiáng)級(jí)，聲功率級(jí))為縱坐標(biāo)的圖形。測(cè)試時(shí)承受ND2 周密聲級(jí)計(jì)，其上帶有倍頻程濾波器，它的原理是通過(guò)電子線路組成的模擬濾波器，將噪

13、聲信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)變頻率域。其理論根底是付里葉分析。眾所周知，一個(gè)周期函數(shù)可以分解為一系列諧波重量，反之，把一系列諧波重量疊加起來(lái)， 則可以構(gòu)成一個(gè)周期函數(shù)。所以總能把一個(gè)周期為T(mén) 的時(shí)變函數(shù)X(T)表達(dá)為如下的付里葉級(jí)數(shù)的無(wú)窮三角級(jí)數(shù)x(t)a0+a1cos2f0t+a2cos4f0t+ b1sin2f0t+b2sin4f0t+(4)式中f0 為基頻；a0，an，bn 是由以下各式確定的付里葉系數(shù)：經(jīng)簡(jiǎn)潔的三角運(yùn)算，式(4)可改成下式：式中：假設(shè)設(shè)fnf0，則由付里葉級(jí)數(shù)表示的周期性函數(shù)可表示于Cn-f x(t)的頻譜。同樣也可以在該平面內(nèi)表示相位譜(n-f)?？梢?jiàn)，通過(guò)付里葉分析可將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)

14、變?yōu)轭l域信號(hào)。用ND2 周密聲級(jí)計(jì)對(duì)噪聲進(jìn)展頻率特性分析時(shí)只需將“計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)”開(kāi)關(guān)撥置“濾波器”位置，由于在輸入放大器和輸出放大器之間插入倍頻程濾波器，轉(zhuǎn)動(dòng)倍頻程濾波器的選擇開(kāi)關(guān)，即可進(jìn)展噪聲的頻譜分析。筆者對(duì)北京，武漢，南京，上海等地18 個(gè)工廠的 275 臺(tái)沖床噪聲狀況進(jìn)展過(guò)調(diào)研，并對(duì)其中的 15 臺(tái)不同噸位沖床在不同的加工條件下的沖裁噪聲和離合器噪聲頻譜分別進(jìn)展了測(cè)試8 13 所示。分析以上各圖可得出如下規(guī)律：8 不同噸位沖床沖裁噪聲頻率特性9 不同材料沖裁噪聲頻率特性10 400kN 沖床沖裁噪聲和離合器噪聲11 800kN 沖床沖裁噪聲和離合器噪聲12 1000kN沖床沖裁和離合器噪聲13 350kN 老式?jīng)_床沖裁和離合器噪聲2502kHz 之間，且小噸位沖床聲壓級(jí)峰值分布在低頻區(qū)域(2501kHz)之間，隨著噸位的