冲床噪声分析及应对措施

冲床噪声分析及应对措施冲床噪声分析及应对措施 随着工业生产的发展 噪声对环境的污染及对人类的危害 也日益严重 冲压噪声是主要的工业噪声源之一 冲床冲压噪 声的产生与传播途径多样 影响因素很多 本文将对冲床噪声 的产生原因作简单的分析 并结合实际提出一些应对措施 一 冲压噪声的来源分析一 冲压噪声的来源分析 冲床噪声主要可分为空载噪声和负载噪声 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 1 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 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 离合器噪声 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 引起负荷运转噪声的原因有刀具与工件或卸料板与坯料间 的撞击 冲压工艺过程的扭击与冲剪 其中冲压过程的扭击与 冲剪噪声最大 1 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 2 冲剪噪声 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 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 二 冲床噪声的危害二 冲床噪声的危害 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 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 三 噪声的应对措施三 噪声的应对措施 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 图 2 为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 五 合理布置厂房 一般冲压车间的冲床多采用机群式布置 除专用件冲压生 产线 多机联动自动线外 经常将冲床按吨位分组成群排列 为了消减噪声 便于作业 按吨位分组的每组冲床数应不超过 5 台 组与组之间至少空一排机床位置作为缓冲地带 平常可 为零件箱的堆场 中小型机械压力机 前后间距不少于 1 1 5m 左右间距应平均大于 1m 每台冲床占有车间有效生 产面积 12 15m2 较为适宜 六 噪声的个人防护 用防护药棉 防声棉 橡胶耳塞 塑料耳塞把耳朵塞上 防止或消减噪声对人体听觉的危害 还可佩戴防声耳罩 可以 把整个耳轮和外耳道全部罩盖上 不仅隔声效果好 而且没有 异常感觉 如果把耳塞与耳罩组合使用 其隔音效果更佳 除以上提出的措施外还可调整生产组织形式