2.冲裁工艺噪声
冲剪过程中,材料因剪切而断裂,由此导致冲头突然卸荷,所形成的声音称为冲剪噪声。冲床被激励产生振动,并引起机身和声辐射和地面振动。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。前者激发的噪声称振鸣噪声,后者引起的噪声为加速度噪声。由分析可知,振鸣噪声与引起机身等构件振动的冲裁力—时间历程有关。此外,冲裁噪声还包括板料断裂声、冲头与板料的撞击声及两者接触时的空气挤出声共5种噪声。
3.电动机噪声
做为冲床的动力源,电机工作时也产生噪声,它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。
电机噪声的声功率级可用下式计算[4]
L=20lgW+15lgN+k3
式中W—电机额定功率,kW
N—电机转速,r/min
k3—信号频率修正值
4.工作机构间隙产生的冲击噪声
撞击噪声是冲床噪声的主要组成部分。当冲头冲裁板料时,与板料发生撞击,产生撞击噪声。撞击噪声可分为加速度噪声和自鸣噪声。冲头冲击坯料时,受到阻力而突然停止所产生的噪声称为加速度噪声。被冲击的坯料,由于受击而发生振动,这一振动发出的声音叫自鸣噪声。
传动件间隙引起的噪声是指冲床各连接件间存在有配合间隙,在冲击力作用下,引起轴系的反冲、零件受激励振动,引起声辐射而形成的噪声。冲床的连杆和曲轴,滑块与连杆等连接零件组成的曲柄连杆滑块机构中,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本身的需要,不可避免存在间隙。这些摩擦副之间虽然都承受交变载荷,但不一定都引起强烈的冲击噪声。它们之间彼此的移动,可能是有接触的移动,也可能是无接触的自由移动。但当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。显然间隙越大,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。
在冲床诸噪声源中,冲裁噪声和离合器噪声是主要噪声源。
5.齿轮啮合噪声
冲床上大小两个齿轮在运转过程中出现节线冲击力和啮合冲击力,从而激起齿轮的啮合噪声。节线冲击力是由两轮齿啮合时齿面摩擦力方向的改变而产生的。如图6所示为齿轮啮合时摩擦力的变化情况。齿轮的接触线在啮合过程中沿啮合线从A向B移动。B是节点,在接触点由A向B的移动中,速度逐渐减小,到达B点时速度为零。而在由B向C的移动过程中相对速度方向改变。因而,B点是速度方向的转折点。由于相对滑动,因而也存在摩擦力。摩擦力的方向随相对速度的改变而改变。所以,B点又是摩擦力方向的转折点。节线冲击力与传递力矩,齿面间摩擦系数及相对滑动速度的大小有关。齿传递功率越大,齿面粗糙度越大,转速越高,齿轮的节线冲击力就越大。
啮合冲击力是在齿轮运转过程中所发生的齿与齿之间碰撞而产生的冲力。实际齿轮在运转过程中要发生变形,再加上齿轮的制造安装误差等,使得齿轮在运转过程中发生齿与齿之间相互撞击而辐射噪声。其中齿轮的转速对其噪声的影响最大。当转速升高,辐射声压级随之提高。
二、 冲床噪声控制措施
(1)从冲床声源处降低噪声
a.冲床本身降噪
冲床降噪的根本措施在于声源控制。英国的理查兹(Richards)把撞击噪声方面的理论研究应用到冲床上,可使噪声下降30dBA。其基本理论是,加速度噪声等于锤子运动时所带动的等体积的空气所具有的动能的一半。cto/vo从1增加到10,噪声级约可降低30dBA,c是声速,to是锤子运动停止的时间。Vo是锤子冲击坯料时的运动速度。用其它方法,这样大幅度降噪是很难实现的。
七十年代末期,国际上出现了新型液压伺服冲床,冲头能按预定的运动规律工作,使冲床噪声大降低。
冲床各传动件间存在必不可少的配合间隙,减少间隙和防止轴系反冲的结构形式已有应用,如曲轴连杆减缓反冲装置等。改革现有传统的工艺设计,对于出厂冲床并非易事,根本途径在于改革冲床的冲击过程。冲床降噪的技术措施有许多尚在试验研究阶段,完全成熟及全面推广还需很长时期,因而现阶段还应考虑其它技术措施。
b.降低模具噪声
冲模设计者往往忽略对噪声的考虑。合理地选择凹凸模的配合间隙,能实现降噪5dBA,改变凸的几何形状,用阶梯模、斜刃模代替平口模,亦能降噪5-10dBA左右。但由于工件的几何开头有时很复杂,给模具加工带来一定的困难。此外还有在模具中增加缓冲器及降低卸件噪声等措施。
(2)从传播途径对冲床实施噪声控制
控制冲床噪声对人体的危害,在传播途径上采取控制措施,技术革新上比较成熟,并可取得一定效果。
a. 吸声降噪
吸声的目的是减弱车间内反射声,一般可降噪6dBA左右的降噪效果。
b. 局部隔声
采用加吸声的隔声屏、模具区域隔声罩,能有8dBA左右的降噪效果。
c. 全封闭隔声罩
全封闭隔声罩能有20dBA左右的降噪效果。罩体可作成拼装式,一般占地面积较大。
传播途径中控制冲床噪声虽是消极的治理方法,但由于简便易行,并能收到较好的降噪效果,因而较多被采用。应用时应注意操作、维修等问题。
企业厂房车间噪声防护措施
1. 做好前期预防
对厂区进行合理布局,保证配套的职业病防护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入运行。从多方面做好针对噪声危害的前期预防工作。
1.1 高噪声车间与低噪声车间、高噪声设备与低噪声设备隔开;
1.2 噪声源于早作人员之间设置隔音、隔振防护措施
2. 控制和消除噪声源
降低和消除生源是最根本、最彻底的降噪措施。生产噪声主要分机械噪声和气流噪声2 大类。
2.1 降低机械噪声:
2.1.1 改进机械设计,选用高分子材料或高祖你和金代替普通钢制造机件;
2.1.2 改进设备结构,如将化纤厂拉捻机的齿轮改称有弹性轴套的钢齿轮,巨脲铸造齿轮。旋转机械设备尽量选用噪声小的传动方式;
2.1.3 改进工艺与操作方法;
2.1.4 及其运行中,由于机件撞击、摩擦或由于动平衡不好而产生的噪声,可以通过改进机加工精度和机器装配质量的方法有效降低。
2.2 控制、减弱气流噪声
气流噪声指各种风机、空压机排气口、高压高速管道、风动工具等产生的空气动力性噪声。鼓风机、电动机等于生产无直接关系的声源可隔离或移出室外;一般风机应改进结构形式,选择最佳叶型、转速,提高装配精度和质量以降低噪声;高压高速管道发生的噪声应采取降低压差流速、减少速度缝制的措施减轻,进气口通道尽量保持最大面积和最短长度,清除管道中的障碍物,减少弯头和面积突变,改变高压高速气流喷嘴的形状等。