大型機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲及其控制研究,職稱論文內(nèi)容摘要：大型鍛壓機(jī)械具有效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車、軍工和家電等領(lǐng)域。而鍛壓行業(yè)降噪已成為當(dāng)前綠色制造中需要解決的問(wèn)題。本技術(shù)研究提出了現(xiàn)有大型鍛壓機(jī)械的噪聲現(xiàn)在狀況和分類,并分別對(duì)大型鍛壓機(jī)械中的機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)的噪聲進(jìn)行了分析,制定了相關(guān)控制方式方法。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：大型鍛壓機(jī)械,降噪技術(shù),研究大型鍛壓機(jī)械噪聲是大型沖壓車間危害工人職業(yè)健康最主要的因素,因而,從保衛(wèi)員工聽力及構(gòu)建綠色工廠的角度出發(fā),大型沖壓車間必須進(jìn)行噪聲控制工程。大型鍛壓機(jī)械在汽車、國(guó)防工業(yè)以及家電等制造廠中應(yīng)用廣泛。但大部分大型機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)的噪聲也高達(dá)110dB(A),由此可見機(jī)械壓力機(jī)噪聲污染也較嚴(yán)重。1大型鍛壓機(jī)械的噪聲現(xiàn)在狀況及分類大型鍛壓機(jī)械(主要指機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī))加工工件具有效率高、制品質(zhì)量好、能耗低和成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、國(guó)防工業(yè)和家電等領(lǐng)域或場(chǎng)所。普通鍛壓機(jī)械工作時(shí)噪聲高,影響操作者的身心健康,還會(huì)將人的注意力分散,是各種意外事故發(fā)生的根本源頭,也是安全生產(chǎn)的重重點(diǎn)。而大型鍛壓機(jī)械噪音在工業(yè)領(lǐng)域中尤為突出,因而,鍛壓行業(yè)降噪已成為當(dāng)前綠色制造中需要解決的問(wèn)題。我們國(guó)家(工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)〕規(guī)定:每個(gè)工作日接觸噪聲時(shí)間8小時(shí),容許噪聲值為85dB。而大型鍛壓機(jī)械裝備的噪聲值大都超過(guò)或接近容許值。1.1大型鍛壓裝備噪聲現(xiàn)在狀況1.1.1現(xiàn)在狀況噪聲是大型沖壓車間危害工人職業(yè)健康最主要的因素。假如按現(xiàn)有的沖壓條件,十分是隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷應(yīng)用,大型沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍越來(lái)越快,產(chǎn)生的噪聲也越來(lái)越密集。一般沖壓車間操作崗位的平均噪聲都在90dB(A)以上,部分區(qū)域甚至到達(dá)100dB(A)以上。因而,從保衛(wèi)員工聽力及構(gòu)建綠色工廠的角度出發(fā),大型沖壓車間必須進(jìn)行噪聲控制工程。1.1.2噪聲標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間和工人工作地點(diǎn)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為85dB(A),暫時(shí)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的可放寬到90dB(A),若噪聲達(dá)不到以上標(biāo)準(zhǔn)的,噪聲每增加3dB(A),工人工作時(shí)間要求減半。但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,工人接觸噪聲最高不得超過(guò)115dB(A)。2大型鍛壓機(jī)械噪聲及其控制技術(shù)2.1大型機(jī)械壓力機(jī)的總體噪聲分析機(jī)械壓力機(jī)噪聲主要由傳動(dòng)系統(tǒng)(包括電機(jī)、皮帶、齒輪、軸承、曲柄連桿、滑塊等)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲;離合器及制動(dòng)器動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲;附屬系統(tǒng)(如平衡缸及氣墊)工作時(shí)的噪聲等幾大部分組成。2.2大型機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)的噪聲及其控制大量實(shí)驗(yàn)證明,加速度噪聲實(shí)際上與物體的加速度有關(guān),只要減小滑塊在變形結(jié)束時(shí)速度突變或延長(zhǎng)速度變化所需的時(shí)間,才有可能減小加速度噪聲。此時(shí),阻尼、隔震等噪聲控制技術(shù)均無(wú)力降噪。正由于如此,當(dāng)在大型機(jī)械壓力機(jī)上完成沖裁、落料及剪切工藝時(shí),加速度噪聲值最高,而在完成模鍛、拉深、擠壓等工藝時(shí),在滑塊到下死點(diǎn)后,由于變形工件的彈性回復(fù)力,使回程初期滑塊上仍承受力的作用,而這一彈性力是逐步減小到趨向于零,大大降低了滑塊速度變化梯度,所以加速度噪聲明顯下降。2.3大型機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲及其控制大型機(jī)械壓力機(jī)大多為二到三級(jí)傳動(dòng)構(gòu)造,第一級(jí)為電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng),第二級(jí)為主軸上的小齒輪帶動(dòng)曲軸上的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)而通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊作上下往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)。因而大型機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲主要是齒輪副的噪聲。2.3.1選擇適宜的幾何參數(shù)1)把圓柱直線齒輪設(shè)計(jì)成圓柱斜齒輪或人字齒由于直齒輪的輪齒在接觸的霎時(shí)是整個(gè)齒寬的線接觸,傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的嚙合沖擊較大。斜齒輪也是線接觸,但它是由齒面上一點(diǎn)開場(chǎng),漸漸向下延伸而通過(guò)整個(gè)齒面,因此沖擊較小,在載荷狀態(tài)和轉(zhuǎn)速一樣的情況下,直齒輪的傳動(dòng)噪聲比斜齒輪大5dB左右,但斜齒輪傳動(dòng)時(shí)有附加軸向力,故需采取平衡軸向力的措施。一般斜齒輪分度圓上的螺旋角取16~20為宜。而人字齒類似于兩個(gè)斜齒輪的組合,其在傳動(dòng)時(shí)無(wú)附加軸向力,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲低。但制造相對(duì)復(fù)雜、成本比擬高。2)增大模數(shù)和齒面寬度由于齒輪工作時(shí),齒輪相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁,增大模數(shù)和齒面寬度能夠提高輪齒的抗彎強(qiáng)度,降低齒輪副嚙合時(shí)輪齒的彈性變形,進(jìn)而降低嚙合脈動(dòng),到達(dá)控制噪聲的目的。3)合理地控制齒側(cè)間隙大型機(jī)械壓力機(jī)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),在滑塊運(yùn)行到上死點(diǎn)的霎時(shí),齒輪副嚙合位置換向,須補(bǔ)償一個(gè)間隙量(在沒(méi)有平衡裝置的機(jī)構(gòu)中十分明顯),間隙值太大容易造成打齒,嚙合時(shí)有沖擊,噪聲明顯增高。由于齒輪標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095-2008中,齒輪的加工誤差和安裝誤差、齒厚公差、中心距公差等隨機(jī)變量對(duì)齒側(cè)間隙的影響成概率分布,大量生產(chǎn)中符合正態(tài)分布規(guī)律,但在實(shí)際裝配中可能出現(xiàn)最大法向間隙,所以合理地控制齒側(cè)間隙尤為重要。4)合理選擇齒輪材料及熱處理方式方法大型機(jī)械壓力機(jī)高速級(jí)小齒輪的材料為中碳鋼調(diào)質(zhì)處理,齒面局部淬火40~50HRC,大齒輪一般為鑄鋼,一般地講調(diào)質(zhì)的小齒輪和鑄鋼的大齒輪減磨性較好,能有效的降低傳動(dòng)噪聲。2.3.2采用適宜的工藝方式方法1)齒坯的加工齒輪的加工是靠坯件的內(nèi)孔和端面進(jìn)行定位,所以必須保證內(nèi)孔和端面一次裝夾加工,俗稱一刀落,以保證內(nèi)孔和外圓的同軸度、端面和內(nèi)孔軸線的垂直度要求,減少齒輪加工后的齒圈徑向跳動(dòng)Ft和齒向公差F。由于齒圈的徑向跳動(dòng)影響齒輪副嚙合時(shí)的壓力角和側(cè)隙的變化,進(jìn)而使工作不平穩(wěn),噪聲增加;齒向公差影響齒輪副實(shí)際接觸線縮短,工作時(shí)將產(chǎn)生應(yīng)力集中,噪聲也明顯提高。另外內(nèi)孔和端面的尺寸精度、形狀公差和外表粗糙度都要符合圖樣要求。2)正確選擇工藝裝備大型機(jī)械壓力機(jī)的齒輪一般都以滾齒作為齒面的最終加工,滾刀的選擇及磨損后刃磨精度都影響齒輪加工精度和齒面粗糙度。根據(jù)被加工齒輪的精度來(lái)選擇滾刀精度等級(jí),一般選A或AA級(jí)。滾刀磨損后刃磨一定要注意前角后及后角的變化,磨損量不超過(guò)許用值,否則將產(chǎn)生齒形誤差,齒形誤差的存在將影響齒輪副瞬時(shí)傳動(dòng)比變形,影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,產(chǎn)生嚙合噪聲。3)調(diào)整刀具齒輪加工刀具一般都要對(duì)中,即刀具中間刀齒或齒槽的中心線對(duì)準(zhǔn)齒坯中心,否則加工出來(lái)的齒形不對(duì)稱,產(chǎn)生齒形誤差。4)靜平衡試驗(yàn)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,材質(zhì)不均勻,而且非加工面多,使通過(guò)轉(zhuǎn)子重心的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不相重合,工作時(shí)產(chǎn)生不平衡的離心力,使齒輪副工作時(shí)產(chǎn)生周期性的振動(dòng),所以大齒輪加工后作靜平衡試驗(yàn)有利于降低工作噪聲。5)改良齒輪齒形齒頂修緣是一種重要的齒形修整,它是降低齒輪噪聲的有效方式方法之一。比擬適宜的修緣量為:齒頂直線方向(0.010-0.015)m,齒高方向(0.4-0.5)m(華而不實(shí)m表示為模數(shù))。為了減小這些誤差的影響,采用鼓形齒,即輪齒齒向現(xiàn)在狀況進(jìn)行修正使之中凸(0.04-0.06)mm。使輪齒受載變形時(shí)單位載荷趨于均勻,有效地降低了噪聲。2.4離合器和制動(dòng)器動(dòng)作噪聲及其控制當(dāng)前,空氣動(dòng)力性噪聲都是依靠在排氣口安裝消聲器進(jìn)行降噪,但必須使這種消聲器的阻力小,降噪量大,安裝方便,造價(jià)合理,壽命長(zhǎng)。國(guó)外也有采用排氣口直接通入齒輪的隔罩的方式方法,獲得了較好的效果。由于排除的空氣中含有大量的水和油,所以消聲器降噪的構(gòu)造一定要耐水和油。機(jī)械壓力機(jī)離合器-制動(dòng)器排氣消聲器,降噪量可達(dá)38db(A),可在實(shí)踐生產(chǎn)中推廣使用。2.5大型液壓機(jī)噪聲及其控制技術(shù)2.5.1大型液壓機(jī)的總體噪聲分析液壓機(jī)在鍛壓設(shè)備中噪聲相比照較小,本課題僅研究液壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲及其控制。2.5.2大型液壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲來(lái)源液壓機(jī)的噪聲一般來(lái)源于機(jī)械系統(tǒng)、油泵、油缸、閥類元件及管道內(nèi)液流的振蕩,多發(fā)生在控制閥及管道上。在安裝、維護(hù)及使用經(jīng)過(guò)中應(yīng)盡量減少振源,尤其是共振。液壓元件及裝置的噪聲,不僅危害機(jī)器,而且危害操作人員的身體健康。隨著液壓系統(tǒng)向高壓、高速、大功率方向發(fā)展,振動(dòng)趨勢(shì)必然加大,相應(yīng)噪聲也增大,液壓機(jī)也不例外。2.5.3大型液壓機(jī)噪聲控制技術(shù)降低和控制噪聲的措施主要有:防止油液中滲入空氣;防止泵和閥產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象;防止管道內(nèi)產(chǎn)生紊流和渦流;減小或吸收管道內(nèi)的壓力脈動(dòng);設(shè)置防振墊(或支架)及有關(guān)隔振措施等。3大型鍛壓機(jī)械的噪聲控制措施大型鍛壓機(jī)械的噪聲控制方式方法較多,一般主要有下面幾種:1)隨著壓力機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使用伺服壓力機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械壓力機(jī),能夠?qū)_壓的噪聲控制在75dB下面,到達(dá)非常理想的效果。2)對(duì)崗位管理和工件加工工藝進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)輪崗的方式減少操作人員受噪聲影響的時(shí)間;同樣的零件采用多工序加工要比單工序加工產(chǎn)生的噪聲小。3)隔絕噪聲的傳播途徑,減少車間的混響時(shí)間。由于車間混響時(shí)間長(zhǎng),聲音衰減較慢,因此聲源通過(guò)反射傳至各受聲點(diǎn)的噪聲也就越多,所以必須利用特殊的介質(zhì)隔斷噪聲的傳播途徑以減輕噪聲對(duì)操作人員健康的損害。由于現(xiàn)有大型鍛壓機(jī)械已無(wú)法在設(shè)備和工藝上進(jìn)行大范圍的改動(dòng),因而,在設(shè)備、工藝及周圍環(huán)境已經(jīng)確定的情況下,隔絕噪聲的傳播途徑是降噪的主要措施。以下為參考文獻(xiàn)[1]曲興華,葉聲華,殷純永,費(fèi)業(yè)泰,徐毅